CN106422539A

CN106422539A - 用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺和系统

Info

Publication number: CN106422539A
Application number: CN201610842945.7A
Authority: CN
Inventors: 杨富强
Original assignee: Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
Current assignee: Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2017-02-22

Abstract

本发明涉及一种生物质发电的脱硫除尘工艺和系统。一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺，其步骤是：第一，对来自锅炉燃烧生物质产生的含尘烟气进行初级除尘，采用旋风除尘器（1）处理；第二，初级除尘后的烟气进入脱硫反应塔（2），进行脱硫净化处理；第三，脱硫反应塔出来的烟气进入第二级除尘，采用袋式除尘器（3）处理；第四，经袋式除尘器滤袋过滤的气体，通过引风机（6）送入烟囱（7）向大气达标排放；第五，旋风除尘器分离下的烟灰，与袋式除尘器清灰机构作用下落入灰斗的烟灰，分别由第一仓泵气力除灰装置（41）和第二仓泵气力除灰装置（42）输入灰库（5）贮存。本发明能去除锅炉烟气中的有害物质，烟气能达标排放。

Description

用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺和系统

技术领域

本发明涉及一种生物质发电的脱硫除尘工艺和系统，尤其涉及一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺和系统。

背景技术

生物质发电主要是利用农林废弃物为燃料，采取直接燃烧等方式进行发电。生物质直接燃烧发电是将生物质原料送入特定锅炉燃烧，产生蒸汽，带动汽轮发电机发电。近年来，中国推出了一系列鼓励生物质发电的政策和配套措施，由此陆续兴建了一定数量的生物质电厂。

生物质电厂对大气的污染，主要是锅炉燃烧生物质原料所排放的烟气。国内生物质电厂的设计、建设和运行，按照有关规定，执行国家标准《火电厂大气污染物排放标准》。

国内火力发电厂根据相关规范和标准要求，均设置烟气脱硫除尘系统。由于我国生物质电厂建设尚处于初始阶段，技术和标准也在摸索和形成过程中，如：执行《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）时，无需设置烟气脱硫除尘系统即可实现烟气的达标排放；而根据2011年7月颁布、2012年1月实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），其烟气排放标准趋于严格，新建生物质电厂设置烟气脱硫除尘系统已成必然，并且，2014年7月起，现有生物质电厂也须执行新的排放标准，从而将进行增设烟气脱硫除尘系统的技术改造。其中的新、旧国家标准相关排放标准数据为：GB13223-2003标准为，烟尘 (mg/Nm³,6%O₂) 50；烟气黑度 1；二氧化硫 (mg/Nm³,6%O₂) 400；氮氧化物（NOx）(mg/Nm³,6%O₂)450；而GB13223-2011标准为，烟尘 (mg/Nm³,6%O₂) 30；烟气黑度 1；二氧化硫 (mg/Nm³,6%O₂) 100；氮氧化物（NOx）(mg/Nm³,6%O₂) 100。

由于生物质电厂与火力发电厂在工程规模、燃料介质、烟灰特性、烟气量等方面均存在很大差异，目前，在数量有限的按照新国标设计、安装脱硫除尘系统的生物质电厂，移植火力发电厂的烟气脱硫除尘工艺与系统，暴露出设备体量和投资大、系统复杂、维护困难、运行费用高等问题，其试验结果不甚理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺和系统，该组合式脱硫除尘工艺和系统能去除锅炉烟气中的有害物质，达到国家标准规定的烟气排放要求；同时，该组合式烟气脱硫除尘系统流程简化、结构合理、高效除尘。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺，其步骤是：

第一，对来自锅炉燃烧生物质产生的含尘烟气进行初级除尘，采用旋风除尘器处理；

第二，初级除尘后的烟气进入脱硫反应塔，进行脱硫净化处理；

第三，脱硫反应塔出来的烟气进入第二级除尘，采用袋式除尘器处理；

第四，经袋式除尘器滤袋过滤的气体，通过引风机送入烟囱向大气达标排放；

第五，旋风除尘器分离下的烟灰，与袋式除尘器清灰机构作用下落入灰斗的烟灰，分别由第一仓泵气力除灰装置和第二仓泵气力除灰装置输入灰库贮存。

所述脱硫净化处理是：烟气由脱硫反应塔下部进气口进入，经反应塔内的文丘里段进行加速，再与反应塔内的粉状消石灰和工艺水充分混合，进行脱硫反应，而后从脱硫反应塔上部排气口排出，块状脱硫灰从反应塔底部排出。

一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统，包括：旋风除尘器、脱硫反应塔、袋式除尘器、第一仓泵气力除灰装置、第二仓泵气力除灰装置，

所述旋风除尘器进气口连接来自锅炉燃烧生物质产生的含尘烟气，旋风除尘器排气口经管路接入脱硫反应塔下部进气口，脱硫反应塔上部排气口经管路连接袋式除尘器进气口，袋式除尘器滤袋过滤后的气体通过引风机送入烟囱向大气排放；

所述旋风除尘器下方装有第一仓泵气力除灰装置，袋式除尘器的灰斗下方装有第二仓泵气力除灰装置，第一仓泵气力除灰装置和第二仓泵气力除灰装置经管路连接至灰库。

所述脱硫反应塔由下塔体、文丘里段和上塔体组成，文丘里段连接下塔体和上塔体，下塔体开有反应塔进气口，上塔体上部开有排气口；所述脱硫反应塔还包括消石灰喷口、工艺水喷枪和排灰口，消石灰喷口位于上塔体下部的文丘里段出口处，工艺水喷枪设置于文丘里段出口处，位于脱硫反应塔外的消石灰斗经管路连接至消石灰喷口，位于脱硫反应塔外的工艺水箱经管路连接至工艺水喷枪，下塔体底部有排灰口，用以排除落下的块状脱硫灰。

所述工艺水是采用化学水膜处理后的水。该工艺水经高压雾化后，喷雾粒径约80μm，比表面积大。

所述旋风除尘器为双筒组合旋风除尘器。

所述袋式除尘器的滤袋采用覆膜聚四氟乙烯滤布制作。

本发明用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺和系统，是一种基于旋风除尘器与袋式除尘器组合的生物质电厂烟气脱硫除尘工艺和系统，主要目的是去除锅炉烟气中的固体颗粒、硫氧化物、氯化氢、重金属(Hg、Pb、Cr)等有害物质，达到国家标准规定的烟气排放要求；同时，本发明的烟气脱硫除尘系统流程简化、结构合理、高效除尘、适用可靠、降低投资和控制运行成本。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

（1）应用旋风除尘器+脱硫反应塔+袋式除尘器+仓泵气力除灰装置组合的工艺，其脱硫、除尘效果能够满足生物质电厂烟气排放标准，对于即将新建或技术改造的生物质电厂脱硫除尘系统工程具有推广价值。

（2）采取旋风除尘器与袋式除尘器组合的两级除尘模式，充分发挥各装置自身功能和特点，除尘效果更为出色。同时，对脱硫反应塔的要求相对弱化；可相应降低对价格较为昂贵的袋式除尘器滤袋要求，其使用寿命大为延长，系统总体性价比提高。

（3）采用覆膜聚四氟乙烯滤布制作袋式除尘器滤袋，更凸显防水防油、加强表面过滤、提高除尘效率、延长使用寿命等特点。

（4）对于执行旧国标而未设烟气脱硫除尘系统的已建生物质电厂，采用本发明的组合式脱硫除尘工艺和系统，较宜实现增设脱硫除尘系统的技术改造。

（5）本系统处于全封闭工作状态，结构简洁，流程顺畅，操作方便，环境干净，贴合生物质电厂运行的实际状况。

附图说明

图1为本发明用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺流程示意图；

图2为本发明用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统示意图；

图3为脱硫反应塔结构示意图，图3中的箭头为烟气流向。

图中：1旋风除尘器，2脱硫反应塔，3袋式除尘器，5灰库，6引风机，7烟囱；21消石灰，22工艺水，23块状脱硫灰，25下塔体，26文丘里段，27上塔体，28导流板；41第一仓泵气力除尘装置，42第二仓泵气力除尘装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1和图2，一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统，置于生物质电厂主体厂房的锅炉与烟囱之间，该组合式脱硫除尘系统包括：旋风除尘器1、脱硫反应塔2、袋式除尘器3、第一仓泵气力除灰装置41、第二仓泵气力除灰装置42、灰库5，以及若干管道、阀门等。

所述旋风除尘器1进气口连接来自锅炉燃烧生物质产生的含尘烟气，旋风除尘器1排气口经管路接入脱硫反应塔2下部进气口，脱硫反应塔2上部排气口经管路连接袋式除尘器3进气口，袋式除尘器3滤袋过滤后的气体通过引风机6送入烟囱7向大气排放；所述旋风除尘器1下方装有第一仓泵气力除灰装置41，袋式除尘器3的灰斗下方装有第二仓泵气力除灰装置42，第一仓泵气力除灰装置41和第二仓泵气力除灰装置42经管路连接至灰库5。整个系统保持负压与密闭状态。

参见图3，所述脱硫反应塔2由下塔体25、文丘里段26和上塔体27组成，文丘里段26连接下塔体25和上塔体27，下塔体25上开有反应塔进气口，下塔体25内装有导流板28引导气体进入文丘里段26，上塔体27上部开有排气口；所述脱硫反应塔2还包括消石灰21喷口、工艺水22喷枪和排灰口，消石灰喷口位于上塔体27下部的文丘里段26出口处，工艺水喷枪设置于文丘里段26出口处，位于脱硫反应塔2外的消石灰斗经管路连接至消石灰喷口，位于脱硫反应塔2外的工艺水箱经管路连接至工艺水喷枪，下塔体25底部有排灰口，用以排除落下的块状脱硫灰23。

一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺，其步骤是：

第一，对来自锅炉燃烧生物质产生的含尘烟气进行初级除尘，采用旋风除尘器1处理；

第二，初级除尘后的烟气进入脱硫反应塔2，进行脱硫净化处理；

第三，脱硫反应塔出来的烟气进入第二级除尘，采用袋式除尘器3处理；

第四，经袋式除尘器3滤袋过滤的气体，通过引风机6送入烟囱7向大气达标排放；

第五，旋风除尘器1分离下的烟灰，与袋式除尘器3清灰机构作用下落入灰斗的烟灰，分别由第一仓泵气力除灰装置41和第二仓泵气力除灰装置42输入灰库5贮存。

所述脱硫净化处理是：烟气由脱硫反应塔2下部进气口进入，经反应塔内的文丘里段进行加速，再与反应塔内的粉状消石灰21和工艺水22充分混合，进行脱硫反应，而后从脱硫反应塔上部排气口排出，块状脱硫灰23从反应塔底部排出。

本发明用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统的主要部件，包括：旋风除尘器1、脱硫反应塔2、袋式除尘器3和仓泵气力除灰装置，其工作原理描述如下：

（1）旋风除尘器1：为本系统含尘烟气的初级除尘预处理装置，可除去大部分烟尘，以提高脱硫反应塔脱硫效果，和减轻第二级除尘的袋式除尘器工作负荷。旋风除尘器1工作原理为：来自锅炉的含尘烟气沿切线方向导入旋风除尘器，在内壁和排气管之间的空间形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的烟尘在离心力作用下甩向内壁，并随外旋流渐渐下移至装置下部，落入灰斗；净化后的烟气形成上升的内旋流，经排气管进入脱硫反应塔2。该旋风除尘器结构简单、紧凑，占地面积小；除尘器内无运动部件，价格较低，维护方便；耐高温、高压，对含尘烟气物理性质无特殊要求，适用高浓度烟尘的除尘；但对捕集小于5微米的微尘效率不高。若应用于炉排炉锅炉形式的生物质电厂，宜选择双筒组合旋风除尘器，以增强除尘效果。

（2）脱硫反应塔2：在本系统中主要起脱硫作用。参见图3，脱硫反应塔采用的是一种特殊设计的圆柱形反应器，脱硫反应塔2由下塔体25、文丘里段26和上塔体27组成，文丘里段26连接下塔体25和上塔体27，下塔体25上开有反应塔进气口，下塔体25内装有导流板28引导气体进入文丘里段26。烟气由脱硫反应塔2下部进气口进入，经导流板28导向作用后流场变得均匀，再进入反应塔内的文丘里段26进行加速，再与上塔体27下部内的消石灰21和工艺水22充分混合，进行脱硫反应，而后从脱硫反应塔2上部排气口（烟道）排出。储存于消石灰斗的粉状消石灰21，通过气力输送等方式从文丘里段出口处喷入，与反应塔内的反应产物和烟尘混合形成脱硫灰，烟气通过文丘里段26的加速在反应塔内形成中间上升、四周下降的流场，脱硫灰在反应塔内剧烈湍动，加强与烟气接触的概率。储存于工艺水箱的工艺水22，可采用化学水膜处理的排水，在文丘里段出口处设置喷枪，将高压雾化后的工艺水喷入脱硫反应塔，喷雾粒径约80μm，比表面积大，气液传质效果好。运行过程中偶然产生的块状脱硫灰23，重力掉落反应塔底部，由排灰口排出，并装袋外运。脱硫反应塔2的上塔体27内部覆有一层耐磨内衬，避免因脱硫灰的剧烈摩擦磨损脱硫反应塔。喷雾增湿后的脱硫灰以很高的传质传热速率在脱硫反应塔中与烟气中的SO₂等酸性物质混合反应，生成CaSO₄和CaSO₃等干态颗粒，其绝大部分随烟气进入下一级除尘的袋式除尘器3。整套脱硫反应塔装置工艺反应环境良好，反应效率高，消石灰消耗量小。

（3）袋式除尘器3：为本系统第二级除尘处理，是一种用纤维性滤袋捕集粉尘的装置。来自脱硫反应塔2的烟气从袋式除尘器下半部进入，由下向上流动，经多个笼骨支撑的滤袋过滤净化，烟尘被附着滤袋外表面，净化后的气体经滤袋口流向袋式除尘器上部，由净气室排出，通过引风机6送入烟囱7高空达标排放。随着滤袋表面烟尘不断增加，该袋式除尘器进出口压差随之上升，达到设定值时，控制系统发出清灰指令，清灰机构动作，将吸附在滤袋外表面的烟尘清落至灰斗。该袋式除尘器种类多、应用广、技术较为成熟，适宜微细烟尘的除尘。

滤袋是袋式除尘器的关键部件之一，其过滤与分离效率决定了袋式除尘器的除尘性能。其中，滤布纤维又是滤袋的核心内容。目前，制作滤袋的滤布纤维，品种众多，特点也各不相同，适用场合需具体分析。从生物质电厂脱硫除尘处理这一特定场合而言，采用聚四氟乙烯（亦称PTFE）纤维较为理想，在工程实际应用中，体现了良好的耐腐蚀、抗氧化等特点。滤布经过覆膜后，更具有防油防水、加强表面过滤等作用，延长了使用寿命。

（4）第一仓泵气力除灰装置41和第二仓泵气力除灰装置42：主要用于除尘器灰斗的烟灰输送。该除灰装置为正压浓相仓泵气力除灰装置，该除灰装置为一独立单元，其工艺流程为：旋风除尘器灰斗、袋式除尘器灰斗→插板门→仓泵→出料阀→输灰管→集中灰库。即旋风除尘器灰斗、袋式除尘器灰斗下方各设置仓泵，其下输灰管通过Y形连接管连接，共用一根输灰管连接灰库5，在仓泵作用下，将烟灰输送至电厂独立设置的集中灰库5贮存。该除灰装置技术成熟、布置灵活、运行可靠、维护方便。

本发明用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺和系统，是基于旋风除尘器与袋式除尘器组合的烟气脱硫除尘，主要目的是去除烟气中的固体颗粒、硫氧化物、氯化氢、重金属(Hg、Pb、Cr)等有害物质，达到国家标准规定的烟气排放要求。旋风除尘器作为初级除尘，以有效降低进入脱硫反应塔的烟尘量，优化烟尘与脱硫剂配比，增强脱硫效果；同时，降低进入袋式除尘器的烟尘浓度，显著减轻其负荷，延长滤袋使用寿命，从而有利于整个系统的稳定运行。

本发明用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺和系统的主要部件：旋风除尘器、脱硫反应塔、袋式除尘器、仓泵气力除灰装置等，其商业化程度较高，技术成熟，运行可靠，互相间匹配关系，可通过烟气量、烟尘量、烟气温度、二氧化硫浓度等计算、分析而确定。

经袋式除尘器滤袋过滤的气体，通过引风机送入烟囱向大气达标排放。积存于袋式除尘器灰斗的烟灰，由第二仓泵气力除灰装置输入电厂独立设置的集中灰库贮存。积存于旋风除尘器灰斗的烟灰，可由第一仓泵气力除灰装置输入集中灰库，其输灰管路宜与袋式除尘器的第二仓泵气力除灰装置输灰管路就近通过Y形连接管连接，以共用一根输灰管；或者作为草木灰原料，由专业公司直接定时运走，用于综合加工利用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺，其特征是：

第一，对来自锅炉燃烧生物质产生的含尘烟气进行初级除尘，采用旋风除尘器（1）处理；

第二，初级除尘后的烟气进入脱硫反应塔（2），进行脱硫净化处理；

第三，脱硫反应塔出来的烟气进入第二级除尘，采用袋式除尘器（3）处理；

第四，经袋式除尘器（3）滤袋过滤的气体，通过引风机（6）送入烟囱（7）向大气达标排放；

第五，旋风除尘器（1）分离下的烟灰，与袋式除尘器（3）清灰机构作用下落入灰斗的烟灰，分别由第一仓泵气力除灰装置（41）和第二仓泵气力除灰装置（42）输入灰库（5）贮存。

2.根据权利要求1所述的用于生物质电厂的组合式脱硫除尘工艺，其特征是：所述脱硫净化处理是：烟气由脱硫反应塔（2）下部进气口进入，经反应塔内的文丘里段（26）进行加速，再与反应塔内的粉状消石灰（21）和工艺水（22）充分混合，进行脱硫反应，而后从脱硫反应塔上部排气口排出，块状脱硫灰（23）从反应塔底部排出。

3.一种用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统，其特征是：包括：旋风除尘器（1）、脱硫反应塔（2）、袋式除尘器（3）、第一仓泵气力除灰装置（41）、第二仓泵气力除灰装置（42），

所述旋风除尘器（1）进气口连接来自锅炉燃烧生物质产生的含尘烟气，旋风除尘器（1）排气口经管路接入脱硫反应塔（2）下部进气口，脱硫反应塔（2）上部排气口经管路连接袋式除尘器（3）进气口，袋式除尘器（3）滤袋过滤后的气体通过引风机（6）送入烟囱（7）向大气排放；

所述旋风除尘器（1）下方装有第一仓泵气力除灰装置（41），袋式除尘器（3）的灰斗下方装有第二仓泵气力除灰装置（42），第一仓泵气力除灰装置（41）和第二仓泵气力除灰装置（42）经管路连接至灰库（5）。

4.根据权利要求3所述的用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统，其特征是：所述脱硫反应塔（2）由下塔体（25）、文丘里段（26）和上塔体（27）组成，文丘里段（26）连接下塔体（25）和上塔体（27），下塔体（25）开有反应塔进气口，上塔体（27）上部开有排气口；所述脱硫反应塔（2）还包括消石灰（21）喷口、工艺水（22）喷枪和排灰口，消石灰喷口位于上塔体（27）下部的文丘里段（26）出口处，工艺水喷枪设置于文丘里段（26）出口处，位于脱硫反应塔（2）外的消石灰斗经管路连接至消石灰喷口，位于脱硫反应塔（2）外的工艺水箱经管路连接至工艺水喷枪，下塔体（25）底部有排灰口，用以排除落下的块状脱硫灰（23）。

5.根据权利要求4所述的用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统，其特征是：所述工艺水（22）是采用化学水膜处理后的水。

6.根据权利要求5所述的用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统，其特征是：所述工艺水（22）经高压雾化后，喷雾粒径约80μm，比表面积大。

7.根据权利要求3所述的用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统，其特征是：所述旋风除尘器（1）为双筒组合旋风除尘器。

8.根据权利要求3所述的用于生物质电厂的组合式脱硫除尘系统，其特征是：所述袋式除尘器（3）的滤袋采用覆膜聚四氟乙烯滤布制作。