CN104998528A - 以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统 - Google Patents

以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统 Download PDF

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周礼
汪然
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Abstract

本发明提供了一种以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，包括安装有SNCR脱硝系统的锅炉、除尘系统、烟道、过滤系统、烟囱、压缩空气罐和加压罐；所述安装有SNCR脱硝系统的锅炉、除尘系统、过滤系统和烟囱通过烟道依次连接，所述的除尘系统与过滤系统之间的烟道上设置有干粉吸收剂进口，所述的压缩空气罐分别连接加压罐和干粉吸收剂进口，压缩空气罐与干粉吸收剂进口之间的管道上设置有分支管道与加压罐的出口连接。该净化系统为全干式脱硫、脱硝及除尘一体化净化系统，不耗水，降低设备腐蚀的风险。

Description

以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统
技术领域
本发明属于烟气脱硫脱硝技术领域，具体涉及一种以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统。
背景技术
鉴于我国以煤为主的能源结构的长期存在，以及工业化进程近年来的高速发展，硫氧化物及氮氧化物已成为我国主要大气污染物，并以酸雨、雾霾等多种形式对生态环境造成了严重破坏，对整个国民经济生活造成了极大的负面影响。    
烟气脱硫脱硝是大气污染治理的最主要措施。目前国内外烟气脱硫技术很多，如石灰石－石膏法、氨法、双碱法、旋转喷雾法等，其中从已产业化的脱硫技术来看，虽说存在占地面积大、运行费用高、易堵塞、脱硫副产物难处置、二次污染等问题，而并不适宜于我国国情，但由于历史的原因，占绝对主导地位的仍是石灰石－石膏法。而在烟气脱硝技术方面，则有选择性催化还原法(SCR) 、选择性非催化还原法( SNCR) 、电子束照射法、脉冲电晕等离子体法、炽热碳还原法、低温常压等离子体分解法等，其中又以SCR法脱硝应用最为普遍。
而目前，世界上应用比较广泛的烟气脱硫脱硝技术则是利用上述传统的烟气脱硫技术与SCR脱硝技术相组合，以达到可脱硫脱硝的目的。这种技术能够脱除90%以上的硫氧化物和80%以上的氮氧化物，但SCR相比于SNCR投资高，运行费用高；且失活的催化剂有毒性，处理困难，转变为新的污染源。
201410487170.7，名称为“一种循环流化床锅炉脱硫脱硝系统”的发明专利申请，采用氨法脱硫和SNCR脱硝工艺来进行脱硫脱硝，包括循环流化床锅炉，和循环流化床锅炉通过管道连通的给煤系统，和循环流化床锅炉的渣输出口连通的排渣系统，和循环流化床锅炉的烟气出口连通的除尘系统，和除尘系统的烟气出口连通的引风系统，和引风系统的烟气出口连通的氨法脱硫系统，和氨法脱硫系统的烟气出口连通的烟气后续处理系统，和氨法脱硫系统的硫铵出口连通的硫铵处理系统，还包括氨水制备存储系统，氨水制备存储系统通过氨水出口与氨法脱硫系统和SNCR脱硝系统连通，SNCR脱硝系统通过氨水出口与循环流化床锅炉连通。专利采用SNCR脱硝，其脱硝效率仅为20-70%，无法达到目前《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》提出的NOx为50mg/nm3的“超低排放”标准。
201120500833.6，名称为“燃煤排放污染物一体化脱除装置”的实用新型专利，包括锅炉、袋式除尘器和湿式脱硫装置，还包括氨区、SNCR装置和SCR装置，氨区设于锅炉的一侧，SNCR装置通过第一进液管路与氨区连通，SNCR装置通过第一排液管路与锅炉连通，且第一排液管路的端部延伸于锅炉内，SCR装置通过排烟烟道和回烟烟道与锅炉连通，氨区通过第二进气管路与排烟烟道连通，锅炉通过第三排气管路与袋式除尘器连通，袋式除尘器通过第四排气管路与湿式脱硫塔装置连通，第四排气管路上设有增压风机，湿式脱硫塔装置上设有与烟囱连接的排气口。该专利采用SNCR与SCR联用，尽管能达到国家的环保指标要求，但投资和运行费用明显高于单独使用SNCR，只是传统工艺的简单堆砌。
201410094300.0，名称为“烟气污染物控制一体化净化工艺”的发明专利申请，具体步骤如下：A、将烟气与碳酸氢钠干粉连续送入循环流化床反应器，烟气使碳酸氢钠干粉呈流化态并与之反应，或者将碳酸氢钠干粉直接喷入烟道与烟气反应，初步脱除硫氧化物和氮氧化物；B、将经A步骤初步脱硫脱硝后的烟气送入吸收塔的脱硫段，利用碳酸氢钠水溶液作为吸收液从上部喷淋，与从下部进入的烟气逆流接触，脱除烟气中的硫氧化物与其他酸性组分；C、脱硫后的烟气进入吸收塔的脱硝段，利用含碳酸氢钠的氧化剂溶液作为吸收液从上部喷淋，进一步脱除烟气中的氮氧化物，净化后的烟气从吸收塔的顶部排出。该专利的吸收塔脱硝段采用氧化法，氧化剂溶液的腐蚀性很强，如此会大幅度增加吸收塔的成本及降低吸收塔的使用寿命。此外，由于氧化剂通常价格昂贵，其运行费用也较高。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统。该净化系统为全干式脱硫、脱硝及除尘一体化净化系统，不耗水，降低设备腐蚀的风险。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：包括安装有SNCR脱硝系统的锅炉、除尘系统、烟道、过滤系统、烟囱、压缩空气罐和加压罐；所述安装有SNCR脱硝系统的锅炉、除尘系统、过滤系统和烟囱通过烟道依次连接，所述的除尘系统与过滤系统之间的烟道上设置有干粉吸收剂进口，所述的压缩空气罐分别连接加压罐和干粉吸收剂进口，压缩空气罐与干粉吸收剂进口之间的管道上设置有分支管道与加压罐的出口连接。
本发明的干式烟气脱硫脱硝系统先通过SNCR脱硝系统实现初步脱硝，对NOx的脱除效率为40-70%，使烟气中的S/N比增加，有助于提高干粉喷射段的脱硝效率；再经除尘系统除去烟气中的大部分粉尘，避免粉尘影响干粉喷射段的脱硫脱硝，进一步提高干粉喷射段的脱硫脱硝效率，使本工艺的总脱硝效率大于75%。通过向烟气中喷射干粉吸收剂脱除烟气中的SOx、Hg、HCl、HF、H2SO4等杂质和部分NOx，对SOx、Hg、HCl、HF、H2SO4等的脱除率大于95%。后序的过滤系统将脱硫脱硝后的干料收集下来，以便后续处理；还可延长烟气的停留时间，使烟气中的干粉吸收剂附着在过滤层表面，形成了固定床的脱硫效果，使本工艺的总脱硫效率达95%以上。
本发明所述过滤系统收集的混合粉料包括硫酸钠、硝酸钠、亚硫酸钠、亚硝酸钠、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠及粉尘等干料，作为钠碱、化肥的生产原料，便于收集、运输。
本发明以压缩空气罐作为压缩空气源，以压缩空气为干粉吸收剂的动力，适用于前端使用的是机械磨的情况，适合于一般的锅炉工况。干粉吸收剂先与部分压缩空气在加压罐内混合，使干粉吸收剂带有流动性，干粉吸收剂被压缩空气压出加压罐后，在余下的压缩空气的带动下，顺利进入烟道。
本发明所述干粉吸收剂进口的连接管道上，在干粉吸收剂进口处设置有喷枪。通过气流的高速运动在喷枪内形成的负压将干粉吸收剂通过管道吸入喷枪，并经喷嘴射出喷射到主烟道内，压缩空气既是供料动力又是射流的加速动力。
本发明所述的除尘系统为电除尘系统、电袋复合除尘系统、袋式除尘系统或者移动极板静电除尘系统。
本发明所述的过滤系统为滤袋式膜过滤器或者脉冲布袋除尘器。通过袋式除尘器分离脱硫后烟气中的反应产物，在滤袋表面形成一定厚度的过滤层，在过滤层中未反应吸收剂继续与烟气中酸性气态污染物发生反应，进一步提高脱硫效率。
本发明所述烟道内的干粉吸收剂进口处设置有静态混合器，使干粉吸收剂与烟气的混合更均匀。
所述的静态混合器形式为文丘里式、扩压管式、螺旋式、格栅式、挡板式等。
本发明所述加压罐的吸收剂进口处设置有锥形阀。
优选地，所述锥形阀的锥面密封角度为48-55°。密封面面积小，加工过程中容易达到很高的精度，阀座磨损后，阀门不会有泄漏，阀瓣会自行调节到密封。
所述压缩空气罐、干粉吸收剂进口与加压罐的连接管道交叉处设置有调节阀。具有以下优点：1、便于控制干粉吸收剂与压缩空气的比例；2、根据烟气中SO2及NOx的含量来进行联锁控制干粉吸收剂的流量；3、控制压缩空气的喷射速度。
所述的调节阀为三通阀。
所述的干粉吸收剂的含水量为1%，粒径不大于40μm。干粉含水量低，粒径小，物料的流动性更好。
本发明的有益效果如下：
1、本发明系统将SNCR与干法脱硝联用，并非传统工艺的简单叠加，通过SNCR脱硝后，烟气中的硫氮比大幅度增加，大大的提高了干粉喷射段的的脱硝效率；再经除尘系统除去烟气中的大部分粉尘，避免粉尘影响干粉喷射段的脱硫脱硝，进一步提高干粉喷射段的脱硫脱硝效率；同时过滤系统可延长烟气的停留时间，使烟气中的干粉吸收剂附着在过滤层表面，形成了固定床的脱硫效果，实现了进一步脱硫，使本系统在无水的条件下，脱硝效率大于75%。脱硫效率达95%以上。
2、本发明系统脱硫后的粉料为干料，便于收集、运输及集中处理，全工艺过程无废水产生。传统的湿法脱硫需要喷水降温增湿，出口净化烟气是饱和烟气，而原烟气中含水量通常不足，因而需要消耗大量的水资源用于工艺补水。本系统工艺为纯干法，没有喷水降温增湿的过程，不需额外补充工艺水，不耗水，降低设备腐蚀的风险。
3、由于大多数烟气的温度为120~180℃，传统的湿法脱硫吸收操作要求在较低的温度下（60℃左右）进行才能达到较高的脱硫效率；本发明系统的脱硫方式排放的净化烟气为干烟气，与原烟气相比，温度不会降低太多，无需对烟气进行降温就能达到较好的脱硫效果，利于烟气的升高和扩散，对大气环境有利。
4、本系统以压缩空气罐作为压缩空气源，以压缩空气为干粉吸收剂的动力，适用于前端使用的是机械磨的情况，适合于一般的锅炉工况。干粉吸收剂先与部分压缩空气在加压罐内混合，使干粉吸收剂带有流动性，干粉吸收剂被压缩空气压出加压罐后，在余下的压缩空气的带动下，顺利进入烟道。在干粉吸收剂进口处设置有喷枪，通过气流的高速运动在喷枪内形成的负压将干粉吸收剂通过管道吸入喷枪，并经喷嘴射出喷射到主烟道内，压缩空气既是供料动力又是射流的加速动力。
5、本系统在压缩空气罐、干粉吸收剂进口与加压罐的连接管道交叉处设置调节阀，具有以下优点：1、便于控制干粉吸收剂与压缩空气的比例；2、根据烟气中SO2及NOx的含量来进行联锁控制干粉吸收剂的流量；3、控制压缩空气的喷射速度。
6、本发明系统的实现净化烟气中粉尘排放浓度≤10mg/Nm3，SO2排放浓度≤35mg/Nm3，NOx排放浓度≤50mg/Nm3，脱硫效率大于95%，脱硝效率大于75%。同时去除95%以上的SO3、HCl、HF、H2SO4等酸性物质及Hg，可达到《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》提出的烟囱出口粉尘排放浓度≤10mg/Nm3，SO2排放浓度≤35mg/Nm3，NOx排放浓度≤50mg/Nm3的“超低排放”标准。
附图说明
图1为以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统的结构图。
图2为压缩空气输送系统的结构图。
图中标记为：1、SNCR锅炉，2、除尘系统，3、干粉吸收剂进口，4、过滤系统，5、烟卤，6、烟气出口，7、辅助烟道，8、压缩空气罐，9、烟道，10、加压罐，11、锥形阀，12、调节阀，13、喷枪，14、吸收剂进口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。
实施例1
以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，包括安装有SNCR脱硝系统的锅炉1、除尘系统2、烟道9、过滤系统4、烟囱5、压缩空气罐8和加压罐10；所述安装有SNCR脱硝系统的锅炉1、除尘系统2、过滤系统4和烟囱5通过烟道9依次连接，所述的除尘系统2与过滤系统4之间的烟道上设置有干粉吸收剂进口3，所述的压缩空气罐8分别连接加压罐10和干粉吸收剂进口3，压缩空气罐8与干粉吸收剂进口3之间的管道上设置有分支管道与加压罐10的出口连接。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为电除尘系统。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为电袋复合除尘系统。
所述的过滤系统4为滤袋式膜过滤器。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为袋式除尘系统。
所述的过滤系统4为脉冲布袋除尘器。
所述烟道9内的干粉吸收剂进口3处设置有静态混合器。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为移动极板静电除尘系统。
所述的过滤系统4为滤袋式膜过滤器。
所述烟道9内的干粉吸收剂进口3处设置有静态混合器。
所述加压罐10的吸收剂进口14处设置有锥形阀11。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为袋式除尘系统。
所述的过滤系统4为脉冲布袋除尘器。
所述烟道9内的干粉吸收剂进口3处设置有静态混合器。
所述加压罐10的吸收剂进口14处设置有锥形阀11。
所述锥形阀11的锥面密封角度为48°。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为电除尘系统、电袋复合除尘系统、袋式除尘系统或者移动极板静电除尘系统。
所述的过滤系统4为滤袋式膜过滤器或者脉冲布袋除尘器。
所述烟道9内的干粉吸收剂进口3处设置有静态混合器。
所述加压罐10的吸收剂进口14处设置有锥形阀11。
所述锥形阀11的锥面密封角度为55°。
所述压缩空气罐8、干粉吸收剂进口3与加压罐10的连接管道交叉处设置有调节阀12。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为电除尘系统。
所述的过滤系统4为滤袋式膜过滤器。
所述烟道9内的干粉吸收剂进口3处设置有静态混合器。
所述加压罐10的吸收剂进口14处设置有锥形阀11。
所述锥形阀11的锥面密封角度为50°。
所述压缩空气罐8、干粉吸收剂进口3与加压罐10的连接管道交叉处设置有调节阀12。
所述的调节阀12为三通阀。
所述压缩空气的压力为0.6MPa，取自厂内的共用工程系统，简单易得。
实施例10
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为电袋复合除尘系统。
所述的过滤系统4为滤袋式膜过滤器。
所述烟道9内的干粉吸收剂进口3处设置有静态混合器。
所述加压罐10的吸收剂进口14处设置有锥形阀11。
所述锥形阀11的锥面密封角度为52°。
所述压缩空气罐8、干粉吸收剂进口3与加压罐10的连接管道交叉处设置有调节阀12。
所述的调节阀12为三通阀。
所述的干粉吸收剂的含水量为1%，粒径为40μm。
所述压缩空气的压力为0.7MPa，取自厂内的共用工程系统，简单易得。
所述加压罐内的压力与压缩空气的压力相同，由于随干粉吸收剂的流出，加压罐内会有部分气体的损失，采用加压罐可保持压力，使干粉吸收剂被压出，并达到流化状态。
实施例11
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述干粉吸收剂进口3的连接管道上，在干粉吸收剂进口3处设置有喷枪13。
所述的除尘系统2为电袋复合除尘系统。
所述的过滤系统4为滤袋式膜过滤器。
所述烟道9内的干粉吸收剂进口3处设置有静态混合器。
所述加压罐10的吸收剂进口14处设置有锥形阀11。
所述锥形阀11的锥面密封角度为52°。
所述压缩空气罐8、干粉吸收剂进口3与加压罐10的连接管道交叉处设置有调节阀12。
所述的调节阀12为三通阀。
所述的干粉吸收剂的含水量为1%，粒径为30μm。
所述压缩空气的压力为0.5MPa，取自厂内的共用工程系统，简单易得。
所述加压罐内的压力与压缩空气的压力相同，由于随干粉吸收剂的流出，加压罐内会有部分气体的损失，采用加压罐可保持压力，使干粉吸收剂被压出，并达到流化状态。
所述压缩空气的温度高于压缩空气露点温度，加压罐内的温度与压缩空气温度相同，加压罐内保温伴热，防止结露，避免吸收剂干粉结块，这样可以增加吸收剂干粉吸收剂的流动性。
本发明所述的干粉吸收剂为Na2CO3、NaHCO3、NaOH中的一种或者多种。
本发明所述的干粉吸收剂为CaCO3、CaO、Ca(OH)2中的一种或者多种。
本发明所述的干粉吸收剂为含有Na2CO3、NaHCO3、NaOH、CaCO3、CaO、Ca(OH)2中的一种或者多种的废碱。

Claims (10)

1.以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：包括安装有SNCR脱硝系统的锅炉（1）、除尘系统（2）、烟道（9）、过滤系统（4）、烟囱（5）、压缩空气罐（8）和加压罐（10）；所述安装有SNCR脱硝系统的锅炉（1）、除尘系统（2）、过滤系统（4）和烟囱（5）通过烟道（9）依次连接，所述的除尘系统（2）与过滤系统（4）之间的烟道上设置有干粉吸收剂进口（3），所述的压缩空气罐（8）分别连接加压罐（10）和干粉吸收剂进口（3），压缩空气罐（8）与干粉吸收剂进口（3）之间的管道上设置有分支管道与加压罐（10）的出口连接。
2.根据权利要求1所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述干粉吸收剂进口（3）的连接管道上，在干粉吸收剂进口（3）处设置有喷枪（13）。
3.根据权利要求1所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述的除尘系统（2）为电除尘系统、电袋复合除尘系统、袋式除尘系统或者移动极板静电除尘系统。
4.根据权利要求1所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述的过滤系统（4）为滤袋式膜过滤器或者脉冲布袋除尘器。
5.根据权利要求1所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述烟道（9）内的干粉吸收剂进口（3）处设置有静态混合器。
6.根据权利要求1所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述加压罐（10）的吸收剂进口（14）处设置有锥形阀（11）。
7.根据权利要求6所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述锥形阀（11）的锥面密封角度为48-55°。
8.根据权利要求1所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述压缩空气罐（8）、干粉吸收剂进口（3）与加压罐（10）的连接管道交叉处设置有调节阀（12）。
9.根据权利要求8所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述的调节阀（12）为三通阀。
10.根据权利要求1所述的以压缩空气为载体的干式烟气一体化净化系统，其特征在于：所述的干粉吸收剂的含水量为1%，粒径不大于40μm。
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