CN105056683A - 一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统及方法，该系统包括板塔塔体、臭氧发生器、软水处理器，湿式引风机、烟囱、废液池；板塔塔体内从下至上依次设有隔断式积液槽、烟气入口、第一塔板层、第一层除雾器、第二塔板层、第二层除雾器，喷淋层；采用等空间两室分隔式积液槽，分别储存脱硫剂和脱硝剂；在脱销剂积液槽顶部设有密封盖，以防脱硫剂与脱硝剂混合；本发明还提供该系统进行烟气除尘脱硫脱硝一体化方法；不仅能够起到加热烟气、降低烟气中液滴的携带率、减小烟气相对湿度、保护下游烟道和烟囱的作用，并且本身受湿烟气造成的复合型低温腐蚀的影响较小，制造成本也相对合理。

Description

一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统及方法

技术领域

本发明属于燃煤工业过程烟气净化排放控制技术领域，具体涉及一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统及方法。

背景技术

我国烟气净化系统通常分为除尘、脱硫、脱硝三个阶段，各阶段互不干扰。除尘方法主要包括使用电除尘器和袋式除尘器进行除尘，但是静电除尘器除尘效率受煤、飞灰成分、电晕特性等的影响；而袋式除尘器系统压力损失大，对烟温、烟气成分较为敏感，若使用不当滤袋容易破损并导致排放超标，且目前旧滤袋无法达到资源化利用，造成二次污染。脱硫工艺主要分为干/半干法和湿法脱硫，其中应用最为广泛的是石灰石-石膏法脱硫。我国对NOx的控制技术主要可以分为两类：一类是燃烧过程NOx生成控制技术，主要包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧、浓淡偏差燃烧以及烟气再循环等技术，这些技术对NOx脱除率比较低，不超过75％；另一类是烟气脱硝技术，包括湿法脱硝和干法脱硝两种，其中应用的最广泛的是干法脱硝，主要包括称SNCR技术以及SCR技术，前者NOx脱除率可达50％～70％；后者NOx脱除率可达90％以上；其中脱硝效率较高的是SCR技术，但我国SCR技术研究起步比较晚，早期的项目主要依靠进口，SCR和SNCR脱硝过程均需要喷尿素或氨，氨逃逸会污染大气，因为氨是雾霾加剧的物质；SCR技术还存在催化剂中毒失效问题，且催化剂有毒，失效后的催化剂仍需进一步废物处理，因此使用和废物处理成本较高。如上所述除尘、脱硫、脱硝三个阶段独立运行的烟气净化系统复杂而庞大，运行维护费用高，能耗、电耗量高。随着烟气排放标准的不断提高，急需一种结构紧凑，脱除效率高的烟气深度净化系统应用于工业过程的烟尘、SOx、NOx的一体化脱除。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统及方法，其不仅能够起到加热烟气、降低烟气中液滴的携带率、减小烟气相对湿度、保护下游烟道和烟囱的作用，并且本身受湿烟气造成的复合型低温腐蚀的影响较小，制造成本也相对合理。

为了达到上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统，包括为圆筒状的塔体20，所述塔体20底部设置有循环积液槽，循环积液槽中间设置有积液槽隔板4，积液槽隔板4将循环积液槽等分为脱硝剂积液槽5和脱硫剂积液槽14，循环积液槽底部与废液池15相连通，以便脱除吸收液；所述塔体20侧壁设置有烟气入口1，烟气入口1通过通风管道25与湿式引风机16相连接，通风管道25上安装有控制入口烟气量的压力表2以和电动机17；塔体20内、烟气入口1上方倾斜设置有百叶窗式均流器26，百叶窗式均流器26上方为用于脱硫的第一筛板层6，第一筛板层6入口与脱硝剂循环积液槽5连通的管路上设只有一号循环泵13，第一筛板层6出口与通往脱硫剂循环积液槽14的第二外循环管道24相连通，；第一筛板层6上方设置有第一层除雾器7，第一层除雾器7上方设置有与臭氧发生器12相连法的臭氧入口，臭氧入口上方为第二筛板层8，第二筛板层8入口与脱硫剂循环积液槽5连通的管路上设只有二号循环泵21，第二筛板层8出口与通往脱销剂循环积液槽5的第一外循环管道23相连接；第二筛板层8上方设置有第二层除雾器11，塔体上部设置有喷淋装置10，喷淋装置10与软水处理器3连接，使用软水定期清除雾器及塔板；塔体烟气出口9通过管道和湿式引风机16与烟囱18相连通。

所述第一筛板层6和第二筛板层8上开有筛板孔22。

所述脱销剂积液槽5上部设置有脱硝槽密封盖27。

所述脱硫剂积液槽14中的脱硫剂使用低浓度H₂O₂溶液。

上述所述系统进行烟气除尘脱硫脱硝一体化的方法，包括如下步骤：

步骤1：将预处理后的烟气输送到塔体20，从塔体20下部烟气入口1进入塔内折转90℃向上依次通过倾斜的百叶窗式均流器26、第一筛板层6、第一层除雾器7、第二筛板层8、第二层除雾器11、喷淋装置10和烟气出口9；同时，使脱硫剂顺百叶窗式均流器26下通过此均流器，脱除一部分SO_X；

步骤2：将烟气进口1下部的循环积液槽中的脱硫剂通过一号循环泵13输送到第一筛板层6，在第一筛板层6上形成一层液膜，脱硫剂和烟气通过第一筛板层6的多孔向上流动，与液膜充分接触并撕裂液膜，吸收并脱除SO₂及细微颗粒物PM；

步骤3：脱硫之后的烟气沿塔体20继续向上流动，经过第一层除雾器7除去所含水滴和部分粉尘；将臭氧发生器12产生的O₃鼓入塔内，将NO全部氧化为NO₂和N₂O₅；

步骤4：将脱硝剂积液槽5中的脱硝剂通过二号循环泵21送入第二筛板层8，在第二筛板层8上形成一层液膜，脱硝剂及其复合溶液和臭氧氧化后的烟气通过第二筛板层8的筛板孔向上流动，与液膜充分接触并撕裂液膜，通过把NO氧化成NO₂及N₂O₅吸收脱除烟气中的NO及NO₂；

步骤5：设置两层脱硫、脱硝板塔实施脱硫脱硝的同时，当经过静电或布袋除尘之后的含细微颗粒物的烟气冲击和撕裂液膜的同时进行强烈的传热传质过程，同时脱除细微颗粒物PM；

步骤6：烟气继续上行，通过第二层除雾器11除去液滴及颗粒物，最后从塔体烟气出口9出塔，经过烟囱18排放到大气中。

和现有技术相比较，本发明具有如下优点：

1)本发明SO₂脱除率达95％以上，NO_X和粉尘(PM)的脱除率均在50％～80％左右，脱除效率高，可保证所排烟气达到国家排放指标。

2)NO在水中溶解度较低，不易脱除，本发明在脱硝前使用臭氧将NO全部氧化为溶解度较高的NO₂和N₂O₅,提高了脱硝效率。

3)本发明在脱硝之前先对烟气进行脱硫，防止SO₂与NO竞争臭氧和脱销剂；且将塔底的循环积液槽分为两室，分别储存脱硫剂和脱硝剂，这样使成本较高的脱硝剂专用于脱销。

4)很多火电厂使用的燃煤不断变化，与设计煤种存在很大偏差，因此烟气成分也有很大差别。本发明系统除尘、脱硫、脱销效率可以根据塔板层数调节，适应煤种的多样性。板塔在烟气流量为设计流量25％时仍能达到所需脱除效率。

附图说明

图1为本发明烟气除尘脱硫脱硝一体化系统的结构示意图。

图2为塔板筛板孔细节图。

图中:1、烟气入口；2、压力表；3、软水处理器；4、积液槽隔板；5、脱硝剂积液槽；6、第一筛板层；7、第一层除雾器；8、第二筛板层；9、烟气出口；10、喷淋装置；11、第二层除雾器；12、臭氧发生器；13、一号循环泵；14、脱硫剂积液槽；15、废液池；16湿式引风机；17、电动机；18、烟囱；19、烟囱出口；20、塔体；21、二号循环泵；22、筛板孔；23、第一外循环管道；24、第二外循环管道；25、通风管道；26、百叶窗式均流器；27、脱硝槽密封盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构和工作原理作进一步描述。

如图1所示，本发明一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统，包括为圆筒状的塔体20，所述塔体20底部设置有循环积液槽，循环积液槽中间设置有积液槽隔板4，积液槽隔板4将循环积液槽等分为脱硝剂积液槽5和脱硫剂积液槽14，循环积液槽底部与废液池15相连通，以便脱除吸收液；所述塔体20侧壁设置有烟气入口1，烟气入口1通过通风管道25与湿式引风机16相连接，通风管道25上安装有控制入口烟气量的压力表2以和电动机17；塔体20内、烟气入口1上方倾斜设置有百叶窗式均流器26，百叶窗式均流器26上方为用于脱硫的第一筛板层6，第一筛板层6入口与脱硝剂循环积液槽5连通的管路上设只有一号循环泵13，第一筛板层6出口与通往脱硫剂循环积液槽14的第二外循环管道24相连通，；第一筛板层6上方设置有第一层除雾器7，第一层除雾器7上方设置有与臭氧发生器12相连法的臭氧入口，臭氧入口上方为第二筛板层8，第二筛板层8入口与脱硫剂循环积液槽5连通的管路上设只有二号循环泵21，第二筛板层8出口与通往脱销剂循环积液槽5的第一外循环管道23相连接；第二筛板层8上方设置有第二层除雾器11，塔体上部设置有喷淋装置10，喷淋装置10与软水处理器3连接，使用软水定期清除雾器及塔板；塔体烟气出口9通过管道和湿式引风机16与烟囱18相连通。系统设置有软水处理器，使用软水冲洗，以防止钙盐堵塞百叶窗及喷淋装置喷嘴。

作为本发明的优选实施方式，所述第一筛板层6和第二筛板层8上开有筛板孔22，如图2所示。

作为本发明的优选实施方式，所述脱销剂积液槽5上部设置有脱硝槽密封盖27，以防脱硫剂与脱硝剂混合。

作为本发明的优选实施方式，所述脱硫剂积液槽14中的脱硫剂使用低浓度H₂O₂溶液。

如图1所示，工业烟气经过预处理后由烟气入口1进入塔体20，通过百叶窗式均流器26使气流变得均匀，并脱除一部分SO_X。使用一号循环泵13将脱硫剂从脱硫剂积液槽14输送到第一筛板层6，在塔板层上形成一层液膜。烟气通过第一筛板层6上的筛板孔22向上流动，与脱硫剂形成的水膜充分接触，SO2被吸收。吸收过SO2的脱硫剂通过第一外循环管道23再次回到脱硫剂积液槽14。经过脱硫的烟气沿塔体继续向上流动，经过第一层除雾器7除去所含水滴和部分粉尘，之后与臭氧发生器12产生的臭氧发生反应，将烟气中的NO氧化为NO₂和N₂O₅。二号循环泵21将脱硝剂由脱硝剂积液槽5输送到第二筛板层8，在第二筛板层8层上形成一层液膜。经过臭氧氧化后的烟气通过第二筛板层8上的筛板孔向上流动，与脱硝剂形成的水膜充分接触，NO2和N2O5被吸收。吸收过NO和N2O5的脱硝剂通过第二外循环管道24再次回到脱硝剂积液槽5。脱硝后的烟气经第二层除雾器11除去所含液滴及粉尘，由烟气出口9排出塔体。在湿式引风机16引力作用下经过烟囱18排放到大气中。

实施例1：

3台容量为25t/h的锅炉，系统入口处设计烟气流量为104000Nm³/h。饱和烟气温度为55℃，烟气含氧量体积分数为16％。烟气中粉尘浓度为50mg/Nm³，SO₂浓度为125mg/Nm³,NO_X浓度为176mg/Nm³。NO_X中NO的质量分数为95％，NO₂的质量分数为5％。

系统除尘和脱硫剂采用浓度为30％的NaOH溶液，脱硝剂采用浓度为35％的H₂O₂和浓度为30％的NaOH混合溶液。

系统中板塔塔体的尺寸为φ4.8×12.5，材料使用碳钢衬胶；塔板直径亦为4.8m，材料使用316Lss；除雾器的材料为聚丙烯；主循环泵流量为480m³/h,材料为316Lss；臭氧发生器外形尺寸为5.5×1.6×2.4m，臭氧产量为60kg/h。连接板塔与风扇的管道直径约为1.9m，同样使用碳钢衬胶。风扇的风量约为160000m³/h,风压为13000Pa,在最大风量和风压条件下，距风扇1m处测得噪音小于90dB，风扇所用马达功率为710kw。水软化处理设备中，饱和盐池的容量为10t，使用双转子流量计来控制离子交换式水软化器，控制其最大流量为13.5m³/h，水的硬度为350mg/LCaCO₃。

烟气经系统处理前后烟气成分变化如表1所示，其中烟气在进入系统前经过了预处理装置。

表1处理前后烟气成分变化

实施例2：

5容量为20/h的锅炉，系统入口处设计烟气流量为150000Nm³/h。饱和烟气温度为55℃，烟气含氧量体积分数为9％。烟气中粉尘浓度为76mg/Nm³，SO₂浓度为75mg/Nm³,NO_X浓度为148mg/Nm³。NO_X中NO的质量分数为95％，NO₂的质量分数为5％。

系统除尘和脱硫剂采用浓度为30％的NaOH溶液，脱销剂采用浓度为35％的H₂O₂和浓度为30％的NaOH混合溶液。

系统板塔塔体的尺寸为φ5.6×11.5，材料使用碳钢衬胶；塔板直径亦为5.6m，材料使用316Lss；除雾器的材料为聚丙烯；主循环泵流量为680m³/h,材料为316Lss；臭氧发生器外形尺寸为5.2×1.4×2.3m，臭氧产量为75kg/h。连接板塔与风扇的管道直径约为2.4m，同样使用碳钢衬胶。风扇的风量约为228000m³/h,风压为13000Pa,在最大风量和风压条件下，距风扇1m处测得噪音小于90dB，风扇所用马达功率为900kw。水软化处理设备中，饱和盐池的容量为10t，使用双转子流量计来控制离子交换式水软化器，控制其最大流量为21.0m³/h，水的硬度为350mg/LCaCO₃。

烟气经系统处理前后烟气成分变化如表1所示,其中烟气在进入系统前经过了预处理装置。

表2处理前后烟气成分变化

Claims (5)

1.一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统，包括为圆筒状的塔体(20)，其特征在于：所述塔体(20)底部设置有循环积液槽，循环积液槽中间设置有积液槽隔板(4)，积液槽隔板(4)将循环积液槽等分为脱硝剂积液槽(5)和脱硫剂积液槽(14)，循环积液槽底部与废液池(15)相连通，以便脱除吸收液；所述塔体(20)侧壁设置有烟气入口(1)，烟气入口(1)通过通风管道(25)与湿式引风机(16)相连接，通风管道(25)上安装有控制入口烟气量的压力表(2)以和电动机(17)；塔体(20)内、烟气入口(1)上方倾斜设置有百叶窗式均流器(26)，百叶窗式均流器(26)上方为用于脱硫的第一筛板层(6)，第一筛板层(6)入口与脱硝剂循环积液槽(5)连通的管路上设只有一号循环泵(13)，第一筛板层(6)出口与通往脱硫剂循环积液槽(14)的第二外循环管道(24)相连通，；第一筛板层(6)上方设置有第一层除雾器(7)，第一层除雾器(7)上方设置有与臭氧发生器(12)相连法的臭氧入口，臭氧入口上方为第二筛板层(8)，第二筛板层(8)入口与脱硫剂循环积液槽(5)连通的管路上设只有二号循环泵(21)，第二筛板层(8)出口与通往脱销剂循环积液槽(5)的第一外循环管道(23)相连接；第二筛板层(8)上方设置有第二层除雾器(11)，塔体上部设置有喷淋装置(10)，喷淋装置(10)与软水处理器(3)连接，使用软水定期清除雾器及塔板；塔体烟气出口(9)通过管道和湿式引风机(16)与烟囱(18)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述第一筛板层(6)和第二筛板层(8)上开有筛板孔(22)。

3.根据权利要求1所述的一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述脱销剂积液槽(5)上部设置有脱硝槽密封盖(27)。

4.根据权利要求1所述的一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述脱硫剂积液槽(14)中的脱硫剂使用低浓度H₂O₂溶液。

5.权利要求1所述系统进行烟气除尘脱硫脱硝一体化的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将预处理后的烟气输送到塔体(20)，从塔体(20)下部烟气入口(1)进入塔内折转90℃向上依次通过倾斜的百叶窗式均流器(26)、第一筛板层(6)、第一层除雾器(7)、第二筛板层(8)、第二层除雾器(11)、喷淋装置(10)和烟气出口(9)；同时，使脱硫剂顺百叶窗式均流器(26)流下，通过百叶窗式均流器(26)，脱除一部分SO_X；

步骤2：将烟气进口(1)下部的循环积液槽中的脱硫剂通过一号循环泵(13)输送到第一筛板层(6)，在第一筛板层(6)上形成一层液膜，脱硫剂和烟气通过第一筛板层(6)的多孔向上流动，与液膜充分接触并撕裂液膜，吸收并脱除SO₂及细微颗粒物PM；

步骤3：脱硫之后的烟气沿塔体(20)继续向上流动，经过第一层除雾器(7)除去所含水滴和部分粉尘；将臭氧发生器(12)产生的O₃鼓入塔内，将NO全部氧化为NO₂和N₂O₅；

步骤4：将脱硝剂积液槽(5)中的脱硝剂通过二号循环泵(21)送入第二筛板层(8)，在第二筛板层(8)上形成一层液膜，脱硝剂及其复合溶液和臭氧氧化后的烟气通过第二筛板层(8)的筛板孔向上流动，与液膜充分接触并撕裂液膜，通过把NO氧化成NO₂及N₂O₅吸收脱除烟气中的NO及NO₂；

步骤5：设置两层脱硫、脱硝板塔实施脱硫脱硝的同时，当经过静电或布袋除尘之后的含细微颗粒物的烟气冲击和撕裂液膜的同时进行强烈的传热传质过程，同时脱除细微颗粒物PM；

步骤6：烟气继续上行，通过第二层除雾器(11)除去液滴及颗粒物，最后从塔体烟气出口(9)出塔，经过烟囱(18)排放到大气中。