CN105879633A - 一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝装置 - Google Patents

Abstract

一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝装置，包括燃煤锅炉、布袋除尘器、主风机、脱硫塔、除湿净化塔、热管换热器、SCR反应器、氨气化器、烟囱，其特征在于：所述燃煤锅炉顺序连接布袋除尘器、主风机、脱硫塔、除湿净化塔、热管换热器、SCR反应器、氨气化器、烟囱，所述主风机出口与电动进风阀进口之间连接旁通管道，旁通管道与烟囱进口连接，旁通管道上设置有旁通阀，所述电动进风阀出口与脱硫塔入气口连接，脱硫塔入气口下部侧壁设置有PH检测控制仪，PH检测控制仪通过控制电缆与脱硫泵连接，脱硫塔入气口下部通过管道连接曝气置换反应池。本发明具有脱硫效率高，脱硝效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，系统使用寿命长等优点。

Description

一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝装置

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝装置，具体地说是用于净化燃煤锅炉产生的烟气，属于环保技术领域。

背景技术

目前，燃煤锅炉所用的煤粉中含有硫，在经1200℃～1500℃高温烧制过程中，原料中的硫经化学反应生成SO₂进入烟气，燃煤锅炉排放的SO₂占到国内SO₂排放总量的很大一部分，根据对燃煤锅炉烟气的分析，有如下特点：

(1)燃煤锅炉烟气中SO2浓度变化非常快且浓度波动幅度大；

(2)燃煤锅炉排放的烟气温度通常在120℃～160℃之间波动；

(3)燃煤锅炉烟气中的粉尘浓度基本上在15g/Nm³至30g/Nm³之间变化；

(4)燃煤锅炉排放烟气的氧含量在5％～8％之间变化；

(5)燃煤锅炉排放烟气的含湿量较大，通常在8％～10.5％之间波动。

综上所述，燃煤锅炉的烟气温度大多在120～160℃之间，所处的烟气环境条件比较恶劣，如粉尘浓度较高、烟气的氧含量较高、含湿量较大、重金属浓度较高等，燃煤锅炉烟气SO₂的排放浓度达到1500～2000mg/Nm³，NOx的排放浓度达到600～800g/Nm³，对环境造成严重污染。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝装置，该装置采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，使脱硫反应不断充分地进行，脱硫效率高达98％以上；采用选择性催化还原法(SCR)，在催化剂作用下，还原剂中的氨基在相对较低的温度下将氮氧化物还原成氮气；该装置具有脱硫效率高，脱硝效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度40mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，优于GB13223-2011标准《火电厂大气污染物排放标准》(SO₂＜50mg/Nm³，NOx＜100mg/Nm³，粉尘排放浓度＜20mg/Nm³)，使烟气达标排放，避免对环境造成污染。

本发明的技术方案是：一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝装置，包括燃煤锅炉、布袋除尘器、主风机、脱硫塔、除湿净化塔、热管换热器、SCR反应器、氨气化器、烟囱，其特征在于：所述燃煤锅炉顺序连接布袋除尘器、主风机、脱硫塔、除湿净化塔、热管换热器、SCR反应器、氨气化器、烟囱，所述主风机出口与电动进风阀进口之间连接旁通管道，旁通管道与烟囱进口连接，旁通管道上设置有旁通阀，所述电动进风阀出口与脱硫塔入气口连接，脱硫塔入气口下部侧壁设置有PH检测控制仪，PH检测控制仪通过控制电缆与脱硫泵连接，脱硫塔入气口下部通过管道连接曝气置换反应池，曝气置换反应池连接沉淀池，曝气置换反应池一侧设置有罗茨风机，另一侧设置有氢氧化钙料仓，氢氧化钙料仓连接卸料器，卸料器连接电子螺旋称，电子螺旋称连接变频旋转给料机，变频旋转给料机连接曝气置换反应池，曝气置换反应池池边设置有曝气置换反应池PH检测控制仪，曝气置换反应池PH检测控制仪通过控制电缆与变频旋转给料机连接，沉淀池连接调节池，沉淀池下部设置有废液外排管道，调节池另一侧设置有氢氧化钠储罐，调节池池边设置有调节池PH检测控制仪，调节池PH检测控制仪通过控制电缆与电动加料阀连接，脱硫塔入气口上部设置有喷嘴，喷嘴上部设置有除雾器，除雾器上部设置有烟气出口，烟气出口连接除湿净化塔，除湿净化塔内设置有防湿空气过滤器，除湿净化塔底部设置有除湿净化塔废液外排管道，喷嘴穿过脱硫塔内壁与脱硫塔外壁的软接管连接，软接管与喷淋管连接，喷淋管通过支架固定在脱硫塔外壁上，喷淋管与进液管连接，进液管与脱硫泵连接，脱硫泵连接调节池，所述热管换热器连接蒸汽汽包，蒸汽汽包通过管道连接蒸汽蓄热器，所述SCR反应器中间设有催化剂层，SCR反应器上部与氨气/空气混合器连接，氨气/空气混合器一路与稀释氨气风机连接，另一路与氨气缓冲槽出口连接，所述氨气化器，包括翅片换热管、进液管、出气管、连接管、机架，翅片换热管共八行，每行十列对称组成，通过连接管连接导通，沿着液态介质的流动方向，翅片数从少到多，翅片换热管固定在机架上，第一翅片换热管下端连接进液管，第一翅片换热管一侧依次设置第二翅片换热管、第三翅片换热管、第四翅片换热管、第五翅片换热管、第六翅片换热管、第七翅片换热管、第八翅片换热管、第九翅片换热管、第十翅片换热管，第一翅片换热管为带4片翅片的换热管，第二翅片换热管为带8片翅片的换热管，第三翅片换热管、第四翅片换热管、第五翅片换热管、第六翅片换热管、第七翅片换热管、第八翅片换热管、第九翅片换热管、第十翅片换热管为带12片翅片的换热管，第一翅片换热管上端通过连接管与第二翅片换热管上端连接，第二翅片换热管下端通过连接管与第三翅片换热管下端连接，第三翅片换热管上端通过连接管与第四翅片换热管上端连接，第四翅片换热管下端通过连接管与第五翅片换热管下端连接，第五翅片换热管上端通过连接管与第六翅片换热管上端连接，第六翅片换热管下端通过连接管与第七翅片换热管下端连接，第七翅片换热管上端通过连接管与第八翅片换热管上端连接，第八翅片换热管下端通过连接管与第九翅片换热管下端连接，第九翅片换热管上端通过连接管与第十翅片换热管上端连接，第十翅片换热管下端连接出气管，出气管与氨气缓冲槽进口连接。

本发明的有益效果是：该装置采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，使脱硫反应不断充分地进行，脱硫效率高达98％以上；采用选择性催化还原法(SCR)，在催化剂作用下，还原剂中的氨基在相对较低的温度下将氮氧化物还原成氮气；该装置具有脱硫效率高，脱硝效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度40mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，优于GB13223-2011标准《火电厂大气污染物排放标准》(SO₂＜50mg/Nm³，NOx＜100mg/Nm³，粉尘排放浓度＜20mg/Nm³)，使烟气达标排放，避免对环境造成污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A-A剖视放大图。

图3为图1中B-B剖视放大图。

图4为图1中C部分放大图。

图5为图1中件8氨气化器的主视结构示意图。

图6为图1中件8氨气化器的俯视结构示意图。

图7为图1中件8氨气化器的左视结构示意图。

图8为图5中D部分放大图。

图9为图5中E-E剖视放大图。

图10为图5中F-F剖视放大图。

图11为图5中G-G剖视放大图。

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11中，1.燃煤锅炉，2.布袋除尘器，3.主风机，4.脱硫塔，5.除湿净化塔，6.热管换热器，7.SCR反应器，8.氨气化器，9.烟囱，10.电动进风阀，11.旁通阀，12.旁通管道，13.氢氧化钙料仓，14.卸料器，15.电子螺旋称，16.变频旋转给料机，17.曝气置换反应池，18.曝气置换反应池PH检测控制仪，19.罗茨风机，20.PH检测控制仪，21.脱硫塔入气口，22.除雾器，23.烟气出口，24.喷淋管，25.支架，26.软接管，27.喷嘴，28.进液管，29.脱硫泵，30.沉淀池，31.废液外排管道，32.防湿空气过滤器，33.除湿净化塔废液外排管道，34.氢氧化钠储罐，35.电动加料阀，36.调节池PH检测控制仪，37.调节池，38.蒸汽汽包，39.蒸汽蓄热器，40.催化剂层，41.稀释氨气风机，42.氨气/空气混合器，43.氨气缓冲槽，81.第一翅片换热管，82.第二翅片换热管，83.第三翅片换热管，84.第四翅片换热管，85.第五翅片换热管，86.第六翅片换热管，87.第七翅片换热管，88.第八翅片换热管，89.第九翅片换热管，810.第十翅片换热管，811.进液管，812.出气管，813.机架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，本发明是一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝装置，包括燃煤锅炉1、布袋除尘器2、主风机3、脱硫塔4、除湿净化塔5、热管换热器6、SCR反应器7、氨气化器8、烟囱9，其特征在于：所述燃煤锅炉1顺序连接布袋除尘器2、主风机3、脱硫塔4、除湿净化塔5、热管换热器6、SCR反应器7、氨气化器8、烟囱9，所述主风机3出口与电动进风阀10进口之间连接旁通管道12，旁通管道12与烟囱9进口连接，旁通管道12上设置有旁通阀11，所述电动进风阀10出口与脱硫塔入气口21连接，脱硫塔入气口21下部侧壁设置有PH检测控制仪20，PH检测控制仪20通过控制电缆与脱硫泵29连接，脱硫塔入气口21下部通过管道连接曝气置换反应池17，曝气置换反应池17连接沉淀池30，曝气置换反应池17一侧设置有罗茨风机19，另一侧设置有氢氧化钙料仓13，氢氧化钙料仓13连接卸料器14，卸料器14连接电子螺旋称15，电子螺旋称15连接变频旋转给料机16，变频旋转给料机16连接曝气置换反应池17，曝气置换反应池17池边设置有曝气置换反应池PH检测控制仪18，曝气置换反应池PH检测控制仪18通过控制电缆与变频旋转给料机16连接，沉淀池30连接调节池37，沉淀池30下部设置有废液外排管道31，调节池37另一侧设置有氢氧化钠储罐34，调节池37池边设置有调节池PH检测控制仪36，调节池PH检测控制仪36通过控制电缆与电动加料阀35连接，脱硫塔入气口21上部设置有喷嘴27，喷嘴27上部设置有除雾器22，除雾器22上部设置有烟气出口23，烟气出口23连接除湿净化塔5，除湿净化塔5内设置有防湿空气过滤器32，除湿净化塔5底部设置有除湿净化塔废液外排管道33，喷嘴27穿过脱硫塔4内壁与脱硫塔4外壁的软接管26连接，软接管26与喷淋管24连接，喷淋管24通过支架25固定在脱硫塔4外壁上，喷淋管24与进液管28连接，进液管28与脱硫泵29连接，脱硫泵29连接调节池37，所述热管换热器6连接蒸汽汽包38，蒸汽汽包38通过管道连接蒸汽蓄热器39，所述SCR反应器7中间设有催化剂层40，SCR反应器7上部与氨气/空气混合器42连接，氨气/空气混合器42一路与稀释氨气风机41连接，另一路与氨气缓冲槽43出口连接，所述氨气化器8，包括翅片换热管、进液管811、出气管812、连接管、机架813，其特征在于：翅片换热管共八行，每行十列对称组成，通过连接管连接导通，沿着液态介质的流动方向，翅片数从少到多，翅片换热管固定在机架813上，第一翅片换热管81下端连接进液管811，第一翅片换热管81一侧依次设置第二翅片换热管82、第三翅片换热管83、第四翅片换热管84、第五翅片换热管85、第六翅片换热管86、第七翅片换热管87、第八翅片换热管88、第九翅片换热管89、第十翅片换热管810，第一翅片换热管81为带4片翅片的换热管，第二翅片换热管82为带8片翅片的换热管，第三翅片换热管83、第四翅片换热管84、第五翅片换热管85、第六翅片换热管86、第七翅片换热管87、第八翅片换热管88、第九翅片换热管89、第十翅片换热管810为带12片翅片的换热管，第一翅片换热管81上端通过连接管与第二翅片换热管82上端连接，第二翅片换热管82下端通过连接管与第三翅片换热管83下端连接，第三翅片换热管83上端通过连接管与第四翅片换热管84上端连接，第四翅片换热管84下端通过连接管与第五翅片换热管85下端连接，第五翅片换热管85上端通过连接管与第六翅片换热管86上端连接，第六翅片换热管86下端通过连接管与第七翅片换热管87下端连接，第七翅片换热管87上端通过连接管与第八翅片换热管88上端连接，第八翅片换热管88下端通过连接管与第九翅片换热管89下端连接，第九翅片换热管89上端通过连接管与第十翅片换热管810上端连接，第十翅片换热管810下端连接出气管812，出气管812与氨气缓冲槽43进口连接。

本发明的工作过程：170t/h燃煤锅炉1，烟气量380000m³/h，烟气温度120～160℃，SO₂的浓度2000mg/Nm³，NOx的浓度800mg/Nm³，粉尘浓度30g/Nm³，氧含量在5％～8％，燃煤锅炉1烟气通过主风机3的负压作用进入布袋除尘器2，对燃煤锅炉1含尘烟气起到除尘的作用，除尘效率达到99.9％，防止粉尘进入脱硫塔4产生堵塞，经过布袋除尘器2的燃煤锅炉1烟气进入脱硫塔4，由下而上的烟气，在通过布设在脱硫塔4中部的喷嘴27时，由于气液逆流，使喷嘴27喷出的脱硫液呈沸腾状态，使气液充分接触，烟气经喷嘴27喷淋后，通过高效除雾器22脱除水雾，除雾器22出口烟气中雾滴的浓度小于75mg/m³，防止水滴腐蚀烟囱9，再经除湿净化塔5中防湿空气过滤器32，收集气体中的细微粉尘，净化空气，进一步去除水滴，最后由烟囱9排放到大气中；

采用NaOH作为脱硫吸收剂，将脱硫剂经脱硫泵29打入脱硫塔4与烟气充分接触，使烟气中的二氧化硫与脱硫剂NaOH进行反应生成Na₂SO₃，从脱硫塔4排出的Na₂SO₃溶液经过曝气氧化，生成Na₂SO₄，通过加入氢氧化钙对吸收液的再生和固体副产品的析出，经过曝气和钠、钙置换的混合液流入沉淀池30，经沉淀灰水分离后的上清液，送入调节池37，在调节池37内，当PH值降低到一定程度时，通过调节池PH检测控制仪36测定调节池37内的PH值后，控制电动加料阀35将氢氧化钠储罐34中的氢氧化钠不断补充加入调节池37中，在脱硫塔4内，当PH值降低到一定程度时，通过PH检测控制仪20测定脱硫塔4内的PH值后，通过控制脱硫泵29向脱硫塔4内加入脱硫剂，如此循环，沉淀池30中的沉灰定期清除，捞起外运；

由氢氧化钙料仓13、卸料器14、电子螺旋称15、变频旋转给料机16组成氢氧化钙的输送装置，在曝气置换反应池17内，当PH值降低到一定程度时，通过曝气置换反应池PH检测控制仪18测定曝气置换反应池17内的PH值后，经电子螺旋称15称重计量后，通过变频旋转给料机16，根据曝气置凡换反应池17内的PH值，用改变转速的方式调整氢氧化钙的输送量，氢氧化钙送入曝气置换反应池17内；

脱硫化学反应式：

在吸收塔内吸收SO₂：

2NaOH+SO₂→Na₂SO₃+H₂O

Na₂SO₃+SO₂+H₂O→2NaHSO₃

将吸收了SO₂的吸收液送至曝气置换反应池17，进行亚硫酸根的氧化、吸收液的再生和固体副产品的析出；

通过罗茨风机19鼓入空气，在曝气置换反应池17中发生氧化反应；

氧化反应：Na₂SO₃+0.5O₂→Na₂SO₄

通过加入氢氧化钙对吸收液的再生和固体副产品的析出。

置换反应：Ca(OH)₂+Na₂SO₄+2H₂O→NaOH+CaSO₄·2H₂O

Ca(OH)₂+Na₂SO₃→2NaOH+CaSO₃

Ca(OH)₂+2NaHSO₃→Na₂SO₃+CaSO₃·0.5H₂O+0.5H₂O

再生的NaOH和Na₂SO₃等脱硫剂可以循环使用；

由此可见，这里NaOH消耗比较少，系统吸收液循环以后实际上主要消耗的是氢氧化钙，因此运行费用较低；

当脱硫塔4不能正常运行时，打开旁通阀11，关闭电动进风阀10，使经布袋除尘的烟气，经主风机3再通过旁通管道12进入烟囱9排出；

从脱硫塔4出来的烟气，温度在70～80℃，进入热管换热器6，烟气吸收来自蒸汽蓄热器39的热量，烟气温度升高到180～190℃，满足脱硝工艺对烟气温度的要求；

脱硝过程：液氨由槽车运送到液氨贮槽，输出的液氨经氨气化器8后变成氨气，将其送至氨气缓冲槽43备用；氨气缓冲槽43内的氨气经减压后送入氨气/空气混合器42中，与来自稀释氨气风机41的空气混合后，通过喷氨隔栅的喷嘴喷入烟气中并与之充分混合，继而进入SCR反应器7，当烟气流经SCR反应器7的催化剂层40时，发生催化反应，NOx被选择性的还原：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O

在反应器内NOx被还原为N₂和水。

由此可见，本发明采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，使脱硫反应不断充分地进行，脱硫效率高达98％以上；采用选择性催化还原法(SCR)，在催化剂作用下，还原剂中的氨基在相对较低的温度下将氮氧化物还原成氮气；该装置具有脱硫效率高，脱硝效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度40mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，优于GB13223-2011标准《火电厂大气污染物排放标准》(SO₂＜50mg/Nm³，NOx＜100mg/Nm³，粉尘排放浓度＜20mg/Nm³)，使烟气达标排放，避免对环境造成污染。

Claims (1)

1.一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝装置，包括燃煤锅炉、布袋除尘器、主风机、脱硫塔、除湿净化塔、热管换热器、SCR反应器、氨气化器、烟囱，其特征在于：所述燃煤锅炉顺序连接布袋除尘器、主风机、脱硫塔、除湿净化塔、热管换热器、SCR反应器、氨气化器、烟囱，所述主风机出口与电动进风阀进口之间连接旁通管道，旁通管道与烟囱进口连接，旁通管道上设置有旁通阀，所述电动进风阀出口与脱硫塔入气口连接，脱硫塔入气口下部侧壁设置有PH检测控制仪，PH检测控制仪通过控制电缆与脱硫泵连接，脱硫塔入气口下部通过管道连接曝气置换反应池，曝气置换反应池连接沉淀池，曝气置换反应池一侧设置有罗茨风机，另一侧设置有氢氧化钙料仓，氢氧化钙料仓连接卸料器，卸料器连接电子螺旋称，电子螺旋称连接变频旋转给料机，变频旋转给料机连接曝气置换反应池，曝气置换反应池池边设置有曝气置换反应池PH检测控制仪，曝气置换反应池PH检测控制仪通过控制电缆与变频旋转给料机连接，沉淀池连接调节池，沉淀池下部设置有废液外排管道，调节池另一侧设置有氢氧化钠储罐，调节池池边设置有调节池PH检测控制仪，调节池PH检测控制仪通过控制电缆与电动加料阀连接，脱硫塔入气口上部设置有喷嘴，喷嘴上部设置有除雾器，除雾器上部设置有烟气出口，烟气出口连接除湿净化塔，除湿净化塔内设置有防湿空气过滤器，除湿净化塔底部设置有除湿净化塔废液外排管道，喷嘴穿过脱硫塔内壁与脱硫塔外壁的软接管连接，软接管与喷淋管连接，喷淋管通过支架固定在脱硫塔外壁上，喷淋管与进液管连接，进液管与脱硫泵连接，脱硫泵连接调节池，所述热管换热器连接蒸汽汽包，蒸汽汽包通过管道连接蒸汽蓄热器，所述SCR反应器中间设有催化剂层，SCR反应器上部与氨气/空气混合器连接，氨气/空气混合器一路与稀释氨气风机连接，另一路与氨气缓冲槽出口连接，所述氨气化器，包括翅片换热管、进液管、出气管、连接管、机架，翅片换热管共八行，每行十列对称组成，通过连接管连接导通，沿着液态介质的流动方向，翅片数从少到多，翅片换热管固定在机架上，第一翅片换热管下端连接进液管，第一翅片换热管一侧依次设置第二翅片换热管、第三翅片换热管、第四翅片换热管、第五翅片换热管、第六翅片换热管、第七翅片换热管、第八翅片换热管、第九翅片换热管、第十翅片换热管，第一翅片换热管为带4片翅片的换热管，第二翅片换热管为带8片翅片的换热管，第三翅片换热管、第四翅片换热管、第五翅片换热管、第六翅片换热管、第七翅片换热管、第八翅片换热管、第九翅片换热管、第十翅片换热管为带12片翅片的换热管，第一翅片换热管上端通过连接管与第二翅片换热管上端连接，第二翅片换热管下端通过连接管与第三翅片换热管下端连接，第三翅片换热管上端通过连接管与第四翅片换热管上端连接，第四翅片换热管下端通过连接管与第五翅片换热管下端连接，第五翅片换热管上端通过连接管与第六翅片换热管上端连接，第六翅片换热管下端通过连接管与第七翅片换热管下端连接，第七翅片换热管上端通过连接管与第八翅片换热管上端连接，第八翅片换热管下端通过连接管与第九翅片换热管下端连接，第九翅片换热管上端通过连接管与第十翅片换热管上端连接，第十翅片换热管下端连接出气管，出气管与氨气缓冲槽进口连接。