CN107270268A - 一种锅炉烟气超低排放装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锅炉烟气超低排放装置，包括燃煤锅炉、脱销反应器、布袋除尘器和脱硫塔，燃煤锅炉包括炉膛、主燃烧器和烟道，主燃烧器设置在炉膛的下部，炉膛的上部设置有两层燃尽风喷口；烟道内在上级省煤器和上级空气预热器之间开设有烟气引出管道和烟气引入管道，分别连接脱硝反应器的入口和出口，烟道的出口依次连接布袋除尘器和脱硫塔；脱硫塔内从下到上依次设置有洗涤段、吸收段和除雾段，吸收段上方设置有两层水洗喷淋层，上层水洗喷淋层和下层水洗喷淋层之间设置有PP填料层，除雾段从下到上依次设置有管式除雾器和屋脊除雾器。本发明能够降低锅炉烟气中的NOX、SO2 和烟尘含量，满足国家超低排放标准，实现装置长周期运行目标。

Description

一种锅炉烟气超低排放装置
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，尤其涉及一种锅炉烟气超低排放装置。
背景技术
雾霾的产生大部分来源于工业的碳排放，其中锅炉的烟气排放是大气污染的主要原因。随着人们生活水平越来越高，国家对环境治理日趋严格，要求燃煤机组2017年7月1日以后烟气排放达到超低排放标准（NOX＜50mg/m³，SO2＜35mg/m³，尘含量＜10mg/m³)。
目前，烟气中的烟尘主要通过除尘器去除，较为先进的除尘方式包括电除尘、布袋除尘以及电袋结合除尘。电除尘的耗电量大，电极易接地，故障率高，不能长周期运行，除尘效率不能达到预期效果；电袋结合除尘设备结构复杂，投资较大，维修率高；布袋除尘虽无以上缺点，但经脱硫工艺后烟尘升高，需要配合其他除尘设备才能达到排放标准。
烟气中的氮氧化物一般采用SCR和SNCR 脱硝反应器去除，其中SCR多用于煤粉炉，SNCR 多用于循环流化床锅炉,但无论采用哪种脱硝方式都受催化剂性能影响，反应效率和运行可靠性不高，NOX无法实现持续的超低排放，而频繁更换催化剂经济投入大，仅能将烟气中的NOX从700 mg/m³左右降到200 mg/m³以内，达不到国家排放标准NOX＜50mg/m³，废催化剂处理又会带来新的环境压力。
烟气中的SO2可以通过烟气脱硫技术去除，应用最为广泛的有石灰石-石膏法（钙法）和氨法。石灰石-石膏法发展较早，但投资及运行成本较高，企业难以承担。氨法脱硫具有占地面积小，投资少，不增加碳排放，无废水、废渣产生，适合多种煤种，副产品硫酸铵利用价值较高、经济效益明显的优点，但存在脱硫效率达不到超低标准，形成的气溶胶导致脱硫出口烟气颗粒物升高的缺点。
综上，目前针对烟气单独的脱硝、除尘、脱硫技术无法达到国家规定的超低排放标准，设计新的锅炉烟气净化设备迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锅炉烟气超低排放装置，能够降低锅炉烟气中的NOX、SO2 和烟尘含量，满足国家超低排放标准，实现装置长周期运行目标。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种锅炉烟气超低排放装置，包括燃煤锅炉、脱销反应器、布袋除尘器和脱硫塔，所述的燃煤锅炉包括炉膛、主燃烧器和烟道，所述的主燃烧器设置在炉膛的下部，主燃烧器内从上到下依次设置有上二次风喷口、上一次风喷口、中二次风喷口、下一次风喷口和下二次风喷口，所述的上一次风浓相侧在下方，稀相侧在上方，所述的下一次风浓相侧在上方，稀相侧在下方，所述的上二次风喷口面积和中二次风喷口面积是下二次风喷口面积的1/2，所述的炉膛的上部设置有两层燃尽风喷口，分别为上燃尽风喷头和下燃尽风喷口，上燃尽风喷口和下燃尽风喷口的风口向下；
所述的炉膛的顶部设置有过热器，所述的烟道的入口连接炉膛顶部的出口，所述的烟道内依次设置有上级省煤器、上级空气预热器、下级省煤器、下级空气预热器和末级空气预热器，所述的烟道在上级省煤器和上级空气预热器之间分别开设有烟气引出管道和烟气引入管道，所述的烟气引出管道连接脱硝反应器的入口，所述的烟气引入管道连接脱硝反应器的出口，所述的烟道的出口连接布袋除尘器的入口，所述的布袋除尘器的出口通过引风机连接脱硫塔的入口；
所述的脱硫塔内从下到上依次设置有洗涤段、吸收段和除雾段，所述的吸收段上方设置有两层水洗喷淋层，分别为上层水洗喷淋层和下层水洗喷淋层，所述的上层水洗喷淋层和下层水洗喷淋层之间设置有PP填料层，所述的除雾段从下到上依次设置有管式除雾器和屋脊除雾器。
所述的上燃尽风喷口和下燃尽风喷口分别通过双向摆动装置设置在炉膛内，所述的双向摆动装置用于实现上燃尽风喷口和下燃尽风喷口垂直方向和水平方向双向摆动。
所述的上燃尽风喷口和下燃尽风喷头与上一次风喷口的垂直距离为1.5~3m。
所述的脱硝反应器为SCR脱硝反应器，脱硝反应器内设置有两层以上催化剂，每层催化剂上方均设置有蒸汽吹灰装置和/或声波吹灰装置。
所述的除雾段从下到上依次设置有一层管式除雾器和三层屋脊除雾器。
所述的上层水洗喷淋层回水通过一级水洗泵实现自循环，所述的下层水洗喷淋层回水通过二级水洗泵实现自循环，所述的管式除雾器和屋脊除雾器回水与上层水洗喷淋层回水汇合。
本发明通过改变燃煤锅炉结构，减小主燃烧器内二次风喷口的面积，并在主燃烧器上方合理位置设置燃尽风喷口，实现了锅炉低氮燃烧，大幅减少了锅炉烟气中NOX的生成，通过与脱硝反应器的结合，不仅能够满足锅炉烟气中NOX的超低排放，而且减轻了脱硝反应器中催化剂的压力，延长了脱硝反应器的使用寿命，降低了设备运行成本；
本发明通过在脱硫塔的吸收段上方设置水洗喷淋层和PP填料层，在水洗喷淋层上方设置管式除雾器和屋脊除雾器，增大了循环喷淋系统的循环量，有效去除了烟气中夹带的游离氨、水雾等杂质，实现了烟气净化后的达标排放；
本发明通过对锅炉低氮燃烧、布袋除尘、氨法脱硫、管式除尘和屋脊除雾技术进行组合实现优势互补，不仅有效降低了锅炉烟气中的NOX、SO2和颗粒物含量，实现了超低排放，而且投入成本少，运行效率高，可靠性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明所述的燃煤锅炉的结构示意图；
图3为本发明所述的脱硫塔的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种锅炉烟气超低排放装置，包括燃煤锅炉1、脱硝反应器2、布袋除尘器3和脱硫塔4，燃煤锅炉1产生的烟气依次通过脱硝反应器2、布袋除尘器3和脱硫塔4后排出。
如图2所示，本发明所述的燃煤锅炉1包括炉膛5、主燃烧器6和烟道7，主燃烧器6设置在炉膛5的下部，主燃烧器6内从上到下依次设置有上二次风喷口8、上一次风喷口9、中二次风喷口10、下一次风喷口11和下二次风喷口12，其中上二次风喷口8的面积和中二次风喷口10的面积是下二次风喷口12的面积的1/2。上一次风浓相侧在下方，稀相侧在上方，下一次风浓相侧在上方，稀相侧在下方，有利于锅炉稳定燃烧，不易灭火。
本发明所述的炉膛5的上部设置有两层燃尽风喷口，分别为上燃尽风喷口13和下燃尽风喷口14，本实施例中上燃尽风喷口13和下燃尽风喷口14各有4只，距离上一次风喷口9中心线的垂直距离大约3m。燃尽风直接由二次风道上引出后进入独立风箱，通过风门控制燃尽风的配送流量和输送均等性。上燃尽风喷口13和下燃尽风喷口14的风口向下，分别通过双向摆动装置设置在炉膛5内，双向摆动装置用于控制上燃尽风喷口13和下燃尽风喷口14的风口实现垂直方向和水平方向的双向摆动。当烟气温度高时，双向摆动装置控制燃尽风风口向下摆动使火焰中心下移，反之，当烟气温度低时，双向摆动装置控制燃尽风风口向上摆动使火焰中心上移，实现烟温和气温的调节。当炉膛5内左右侧烟气温度偏差较大时，双向摆动装置控制燃尽风风口水平摆动，使锅炉受热面受热均匀，不易爆管。
本发明将主燃烧器6内二次风喷口面积缩小，使进风量减少，煤粉在火焰中心缺氧燃烧，然后在主燃烧器6上方设置燃尽风喷口使煤粉燃尽，燃尽风风口向下可延长烟气在锅炉内的停留时间，阻止氮氧化物的生成，实现锅炉低氮稳定燃烧。经低氮燃烧排放的锅炉烟气中NOX的含量小于400mg/Nm3，由于NOX的生成量大幅减少，有效减轻了脱硝反应器2内催化剂的压力。
本发明的炉膛5顶部设置有过热器15，烟道7的入口连接炉膛5顶部的出口，烟道7内依次设置有上级省煤器16、上级空气预热器17、下级省煤器18、下级空气预热器19和末级空气预热器20。烟道7在上级省煤器16和上级空气预热器17之间分别开设有烟气引出管道21和烟气引入管道22，烟气引出管道21连接脱硝反应器2的入口，烟气引入管道22连接脱硝反应器2的出口，锅炉烟气通过上级省煤器16后进入脱硝反应器2反应，然后返回烟道7依次通过上级空气预热器17、下级省煤器18、下级空气预热器19和末级空气预热器20后排出。
本发明的脱硝反应器2为SCR脱硝反应器，脱硝反应器2内设置有三层催化剂安装结构，其中两层安装催化剂，第三层可以根据其余两层催化剂的检测情况确定是否加装催化剂。每层催化剂安装结构上方均设置有蒸汽吹灰装置和声波吹灰装置，通过吹灰防止催化剂堵塞。烟道7内上级省煤器16段排出的烟气温度最适合脱硝反应器2内催化剂的反应温度，锅炉烟气经过脱硝反应器2后NOX的含量小于50mg/Nm3。
本发明的烟道7出口连接布袋除尘器3的入口，布袋除尘器3的出口通过引风机连接脱硫塔4的入口。其中，布袋除尘器3分12个室，共1512条布袋，过滤面积6077m2，每个室设置有一台离线阀，能够实现布袋除尘器3的离线清灰和在线清灰。锅炉烟气进入布袋除尘器3之前的粉尘含量为20000mg/Nm3，经布袋除尘器3后锅炉烟气中的粉尘含量小于30mg/Nm3。
如图3所示，本发明所述的脱硫塔4内从下到上依次设置有洗涤段23、吸收段24和除雾段25。洗涤段23设置有两层降温喷淋层26，能够降低烟气温度，并将热量传给从氧化循环槽27内进入脱硫塔4的硫铵溶液，利用高温烟气的热量将硫铵溶液浓缩，得到含有一定固体的硫铵浆液，浆液经旋流器浓缩、离心机分离、振动流化床干燥、包装等工序后得到硫铵产品。
烟气经过洗涤段23后进入吸收段24，吸收段24设置有三层吸收喷淋层28，烟气中的SO2在吸收段24与吸收液反应后大部分被脱除，同时烟气温度被进一步降低。吸收段24的吸收喷淋层28上方设置有两层水洗喷淋层，分别为上层水洗喷淋层29和下层水洗喷淋层30，上层水洗喷淋层29和下层水洗喷淋层30之间设置有PP填料层31，上层水洗喷淋层29的回水通过一级水洗泵实现自循环，下层水洗喷淋层30的回水通过二级水洗泵实现自循环。除雾段25从下到上依次设置有一层管式除雾器32和三层屋脊除雾器33，管式除雾器32和屋脊除雾器33的回水与上层水洗喷淋层29的回水汇合。水洗喷淋层和组合除雾器能够去除烟气中夹带的游离氨、水雾以及颗粒物等杂质，使净化后的烟气达到排放标准。
本发明通过对燃煤锅炉1的结构进行改造实现低氮燃烧，对布袋除尘、氨法脱硫、管式除尘和屋脊除雾技术进行组合实现优势互补，不仅使处理后的锅炉烟气NOX＜50mg/m³，SO2＜35mg/m³，粉尘含量＜10mg/m³，满足国家超低排放标准，而且烟羽长度在10米以下。本发明投入成本少，运行效率高，可靠性强，能够实现长周期运行目标。

Claims (6)

1.一种锅炉烟气超低排放装置，其特征在于：包括燃煤锅炉、脱销反应器、布袋除尘器和脱硫塔，所述的燃煤锅炉包括炉膛、主燃烧器和烟道，所述的主燃烧器设置在炉膛的下部，主燃烧器内从上到下依次设置有上二次风喷口、上一次风喷口、中二次风喷口、下一次风喷口和下二次风喷口，所述的上一次风浓相侧在下方，稀相侧在上方，所述的下一次风浓相侧在上方，稀相侧在下方，所述的上二次风喷口面积和中二次风喷口面积是下二次风喷口面积的1/2，所述的炉膛的上部设置有两层燃尽风喷口，分别为上燃尽风喷头和下燃尽风喷口，上燃尽风喷口和下燃尽风喷口的风口向下；
所述的炉膛的顶部设置有过热器，所述的烟道的入口连接炉膛顶部的出口，所述的烟道内依次设置有上级省煤器、上级空气预热器、下级省煤器、下级空气预热器和末级空气预热器，所述的烟道在上级省煤器和上级空气预热器之间分别开设有烟气引出管道和烟气引入管道，所述的烟气引出管道连接脱硝反应器的入口，所述的烟气引入管道连接脱硝反应器的出口，所述的烟道的出口连接布袋除尘器的入口，所述的布袋除尘器的出口通过引风机连接脱硫塔的入口；
所述的脱硫塔内从下到上依次设置有洗涤段、吸收段和除雾段，所述的吸收段上方设置有两层水洗喷淋层，分别为上层水洗喷淋层和下层水洗喷淋层，所述的上层水洗喷淋层和下层水洗喷淋层之间设置有PP填料层，所述的除雾段从下到上依次设置有管式除雾器和屋脊除雾器。
2.如权利要求1所述的一种锅炉烟气超低排放装置，其特征在于：所述的上燃尽风喷口和下燃尽风喷口分别通过双向摆动装置设置在炉膛内，所述的双向摆动装置用于实现上燃尽风喷口和下燃尽风喷口垂直方向和水平方向双向摆动。
3.如权利要求2所述的一种锅炉烟气超低排放装置，其特征在于：所述的上燃尽风喷口和下燃尽风喷头与上一次风喷口的垂直距离为1.5~3m。
4.如权利要求3所述的一种锅炉烟气超低排放装置，其特征在于：所述的脱硝反应器为SCR脱硝反应器，脱硝反应器内设置有两层以上催化剂，每层催化剂上方均设置有蒸汽吹灰装置和/或声波吹灰装置。
5.如权利要求4所述的一种锅炉烟气超低排放装置，其特征在于：所述的除雾段从下到上依次设置有一层管式除雾器和三层屋脊除雾器。
6.如权利要求5所述的一种锅炉烟气超低排放装置，其特征在于；所述的上层水洗喷淋层回水通过一级水洗泵实现自循环，所述的下层水洗喷淋层回水通过二级水洗泵实现自循环，所述的管式除雾器和屋脊除雾器回水与上层水洗喷淋层回水汇合。
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