CN107596798A - 一种预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置及方法 - Google Patents

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本发明属于大气污染控制技术领域,尤其涉及一种具有预除尘及联合脱硫脱硝的处理装置及方法,包括从下到上依次连接的预除尘区、脱硫区、缓冲区和脱硝区,预除尘区下方开设有连接烟道的进气口,脱硝区上方开设有连接烟囱的出气口;预除尘区包括集灰斗和位于集灰斗上方的导流板,集灰斗和导流板形成的集灰区域贯穿脱硫区的中部;脱硫区和脱硝区连接有氨气输送管道和放置活性焦的储料仓;缓冲区包括混氨筒壁,混氨筒壁上部、中部和下部分别安装整流板、喷氨管和均流板,该处理系统投资建造成本和运行成本低,还可以根据烟气成分,在脱硫脱硝一体化、脱硫、脱硝三种模式间切换,通过反应器并联的方式快速提高烟气处理量,解决企业烟气量过大的问题。

Description

一种预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于工业炉窑烟气脱硫脱硝的净化技术,涉及大气污染控制技术领域,具 体涉及一种具有预除尘及联合脱硫脱硝的处理装置及方法。
背景技术
[0002] 随着世界各国现代工业化进程的快速发展,环境保护已成为世人关注的热点。我 国经济的高速发展,我国能源消耗也逐年增加,使得最主要的能源原料煤炭消耗量增大,这 造成大气主要污染物S02和NOx的排放量增大。据统计,2014年,全国S02排放量达到1974万 吨,NOx方面,2014年的排放总量达到2125万吨。近年来由于S02和NOx可以引起光化学烟雾、 酸雨、雾霾、PM2.5污染等环境问题,对生态环境造成不可逆转的危害,对人们生产生活的严 重影响。我国每年因N0x、S02及形成酸雨造成的损失达1100亿元,其损失约占国民经济生产 总值的7%-8%。因此,国家加大了大气污染的治理力度,对主要大气污染物S02和NOx制定 了十分严格的排放标准,开发经济高效的脱硫脱硝技术具有十分重要的战略意义。
[0003] 工业炉窑类型繁多,应用领域很广。同时,工业窑炉使用的燃料多种多样,而煤占 燃料总消耗量的2/3。截止2014年,全国工业锅炉62万台,其中燃煤工业锅炉50多万台。由于 工业炉窑存在点多面广等原因,环保处理设施远远落后于电厂领域。我国工业窑炉烟气污 染严重,研宄解决污染物协同控制是当前面临的一个重要难题。传统除尘、脱硫、脱硝技术 通常在两套独立的装置中分别进行除尘、脱硫和脱硝,以避免烟气中的S02对脱硝催化剂的 毒化作用,但两套独立脱除装置的存在造成了工艺流程长、占地面积大、动力消耗大、建设 投资和运行费用高等问题,燃煤电厂烟气净化成套协同处理工艺与装备已经成熟,但是工 业窑炉主要污染物的协同控制技术亟待研究开发。因此,开发能够同时除尘、脱硫、脱硝的 一体化技术已成为环保技术发展的一个重要方向。
发明内容
[0004] 有鉴于此,本发明为了解决现有技术设备结构复杂、操作繁琐、处理成本较高的问 题,提供一种除尘脱硝脱硫一体化装置。本发明的目的在于解决工业炉窑烟气污染物粉尘、 NOx、S02净化过程中分级式处理、炭基催化剂易堵塞以及利用率低、系统脱硝效率偏低问 题,本发明提供了一种结构合理、运行成本低、净化效率高、适用范围广且便于推广的脱硫 脱硝一体化装置。
[0005] 为达到上述目的,本发明提供一种预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,包括从下 到上依次连接通过带有出气孔挡板隔开的预除尘区、脱硫区、缓冲区和脱硝区,预除尘区下 方开设有连接烟道的进气口,脱硝区上方开设有连接烟肉的出气口;
[0006]预除尘区包括集灰斗和位于集灰斗上方的导流板,集灰斗和导流板形成的集灰区 域贯穿脱硫区的中部;
[0007]脱硫区和脱硝区连接有氨气输送管道和放置活性焦的储料仓;
[000S]缓冲区包括混氨筒壁,混氨筒壁上部、中部和下部分别安装整流板、喷氨管和均流 板,整流板与脱硝区相通,均流板与脱硫区相通。
[0009] 进一步,集灰斗呈倒八字形,导流板呈锥形,集灰斗外侧设有集料斗,集料斗的下 端连接有卸料阀。
[0010] 进一步,预除尘区底部的进气口处连接有与烟道相通的烟气换热器。
[0011] 进一步,脱硫区下部由外向内依次为脱硫进气室、脱硫室和脱硫出气室,脱硫进气 室底部进气口处布置有导流板,均流板与脱硫出气室相通。
[0012] 进一步,脱硝区从外到内依次为脱硝进气室、脱硝室和脱硝出气室,整流板与脱硝 进气室相通。
[0013] 进一步,脱硝区中的脱硝室通过空心圆锥管与脱硝进气室相通,脱硝出气室上方 设有与出气口相通的若干排气口,烟囱所在的排气管道上安装有引风机和泄爆阀门。
[0014] 进一步,氨气输送管道上安装有流量计和调节阀。
[0015] 进一步,喷氨管上连接有多层涡流状的喷氨支管。
[0016] 一种预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置处理烟气方法,包括如下处理步骤:
[0017] A、预处理:将待处理的烟气从烟道进入预除尘区,预除尘区的导流板改变烟气的 流场,将烟气中的颗粒物集聚收集在集灰斗中;
[0018] B、脱硫处理:经过预处理后的烟气逸散到脱硫区,脱硫区连接的氨气输送管道通 过喷氨管向脱硫区提供氨气,储料仓向脱硫区提供活性焦,活性焦对烟气中的S〇2进行选择 性吸附,吸附态的S〇2在烟气中氧气、水蒸气以及NH3的条件下反应生成铵盐,完成S〇2的脱 除;
[0019] C、脱硝处理:脱硫后的烟气在缓冲区缓冲后逸散至脱硝区,脱硝区连接的氨气输 送管道通过喷氨管向脱硝区提供氨气,储料仓向脱硫区提供活性焦,活性焦对烟气中的N0X 进行选择性吸附后,在烟气中氧气和NH3条件下,吸附态的NOx被还原成犯和水,完成N0X的脱 除,生成的N2通过脱硝区上方的烟囱排出。
[0020]本发明的有益效果在于:
[0021] 1、本发明预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,储料仓中的球团状活性焦分别输 送至反应塔中脱硫区和脱硝区中装填,根据烟气的成分、浓度范围确定装填量与高度。焦炉 烟气经热交换器换热后降温至16(TC以下后进入反应塔,同时通过氨气输送管道往反应塔 缓冲区的喷氨管中加氨,通过喷氨支管向脱硫区和脱硝区逸散氨气。含氨烟气与活性焦混 合后分别完成S02、N0x颗粒物的脱除。其中活性焦微孔结构在脱硫、脱硝反应中的重要作用, 含尘烟气极易堵塞空隙,造成烟气阻力过大,甚至活性焦的失活。因此,在反应器的底部采 用了间壁式结构,设置了导流板,通过流场作用,在惯性碰撞作用下使颗粒物集聚增大后落 入集灰斗,从而提高活性焦的催化效率,并且延长活性焦使用寿命。
[0022] 2、本发明预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,投资建造成本和运行成本低,与传 统氨法脱硫方式相比,不明显增加投资费用,适用性强,还可以根据烟气成分,在脱硫脱硝 一体化、脱硫、脱硝三种模式间切换,同时,可以通过反应器并联的方式快速提高烟气处理 量,解决企业烟气量过大的问题,有效解决企业生产负荷周期变化的问题。
[0023] 3、本发明预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,具有预除尘的作用,减少活性焦损 失、堵塞,进而增加活性焦使用周期,减小成本。
[0024] 4、本发明预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置中,烟气经系统净化处理后,产生的 高浓度S〇2富集气体可通过制硫酸或制铵盐的方法进行处理,筛分装置产生的隹 作 为燃料燃烧,整个系统不会产生二次污染。 "V
[0025] 5、本发明预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置中所使用的烟气换热器可回收烟气 热能生产蒸汽为企业带来一定经济效益,又可以将将烟气降至1601以下经过反应塔吸附 反应处理后排放,更好满足环保排放要求。 — H
[0026] 6、本发明预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,反应塔阻力小,本反应塔属管道式 结构,塔内附加设施少,系统压损要比常规脱硫塔低得多,利用引风机设计富裕^压头即可 满足需要。
附图说明
[0027]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行 说明:
[G028]图1为工业窑炉预除尘、脱硫脱硝一体化装置;
[G029]图2为工业窑炉预除尘、脱硫脱硝一体化流程图。
具体实施方式
[003°]下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[G031 ]说明书附图中的附图标记包括:
[0032]液氨储罐1、流量计2、调节阀3、泄爆阀4、引风机5、整流板6、均流板7、导流板8、集 灰斗9、烟气热交换器10、预除尘区11、缓冲区I2、脱硫区13、脱硝区14、一体式反应塔15、筛 分装置16、移动料仓17、再生塔18、燃料仓19、硫回收塔20、集气塔21。
[0033]如图1所示的工业窑炉预除尘、脱硫脱硝一体化装置,包括从下到上依次连接通过 带有出气孔挡板隔开的预除尘区11、脱硫区13、缓冲区12和脱硝区14,预除尘区11下方开设 有连接烟道的进气口,预除尘区11底部的进气口处连接有与烟道相通的烟气热交换器10, 脱硝区14上方开设有连接烟囱的出气口,烟囱所在的排气管道上安装引风机5和泄爆阀4 门。
[0034] 预除尘区11包括呈倒八字形的集灰斗9和位于集灰斗9上方的锥形导流板8,集灰 斗9和导流板8形成的集灰区域贯穿脱硫区13的中部,集灰斗9外侧设集料斗,集料斗的下端 连接卸料阀,预除尘区11采用间壁式结构预除尘,导流板8通过改变烟气的流场,使得聚集 的颗粒物进入集灰斗9进而收集在集料斗中,颗粒物收集到一定程度后,打开卸料阀将颗粒 物收集,烟气则往四周的脱硫区13逸散。
[0035]脱硫区13和脱硝区14连接氨气输送管道和放置活性焦的储料仓,氨气输送管道上 连接液氨储罐1,且安装流量计2和调节阀3,脱硫区13下部由外向内依次为脱硫进气室、脱 硫室和脱硫出气室,脱硫进气室底部进气口处布置导流板8,均流板7与脱硫出气室相通。脱 硝区14从外到内依次为脱硝进气室、脱硝室和脱硝出气室,整流板6与脱硝进气室相通,脱 硝区14中的脱硝室通过空心圆锥管与脱硝进气室相通,脱硝出气室上方设有与出气口相通 的若干排气口。
[0036]经过预处理后的烟气逸散到脱硫区13,脱硫区13连接的氨气输送管道通过喷氨管 向脱硫区13提供氨气,储料仓向脱硫区13提供活性焦,活性焦对烟气中的S〇2进行选择性吸 附,吸附态的S〇2在烟气中氧气、水蒸气以及NH3的条件下反应生成铵盐,完成S〇2的脱除。氨 与二氧化硫反应具体反应式如下:
[0037] SO2+2NH3+H2O- (NH4) 2SO3
[0038] (NH4) 2SO3+SO2+H2O-2NH4HSO3
[0039] 脱硫后的烟气在缓冲区12缓冲后逸散至脱硝区14,脱硝区14连接的氨气输送管道 通过喷氨管向脱硝区14提供氨气,储料仓向脱硫区13提供活性焦,活性焦对烟气中的N〇x进 行选择性吸附后,在烟气中氧气和丽3条件下,吸附态的NOx被还原成N2和水,完成NOx的脱 除,生成的N2通过脱硝区14上方的烟囱排出。氨与NOx反应具体反应式如下:
[0040] 4NO+4NH3+〇2 = 4N2+6H2O
[0041] 2N〇2+4NH3+〇2 = 3N2+6H2O
[0042] 缓冲区12包括混氨筒壁,混氨筒壁上部、中部和下部分别安装整流板6、喷氨管和 均流板7,喷氨管上连接多层涡流状的喷氨支管,喷氨管中通入氨气后,喷氨支管能够向脱 硝区14和脱硫区13均匀喷射氨气,使得脱硝区14的脱硝效果和脱硫区13的脱硫效果更佳。 [0043] 此外,如图2所示的工业窑炉预除尘、脱硫脱硝一体化流程图,整个一体式反应塔 15外还可以另单独设移动料仓17、燃料仓19和再生塔18,一体式反应塔15下设筛分装置16, 筛分装置16的出口分别连通至反应塔和移动料仓17。再生塔18上设加热解析系统,通过运 输装置连接,该加热解析系统采用天然气作为燃料,传热介质采用二氧化碳及其它惰性气 体。移动料仓17、燃料仓19以及再生塔18中加热解析时产生的高浓度S02富集气体可通入硫 回收塔20中制酸或制硫磺进行处理,处理后的气体收集在集气塔21中。再生塔18的进料口 连通至一体式反应塔15的底部出料口,在再生塔18的出料口设有筛分装置16,该筛分装置 16的出口连通至一体式反应塔15循环使用。
[0044] 一种预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置处理烟气方法,包括如下处理步骤:
[0045] A、预处理:将待处理的烟气从烟道进入预除尘区,预除尘区的导流板改变烟气的 流场,将烟气中的颗粒物集聚收集在集灰斗中;
[0046] B、脱硫处理:经过预处理后的烟气逸散到脱硫区,脱硫区连接的氨气输送管道通 过喷氨管向脱硫区提供氨气,储料仓向脱硫区提供活性焦,活性焦对烟气中的S02进行选择 性吸附,吸附态的S02在烟气中氧气、水蒸气以及NH3的条件下反应生成铵盐,完成802的脱 除;
[0047] C、脱硝处理:脱硫后的烟气在缓冲区缓冲后逸散至脱硝区,脱硝区连接的氨气输 送管道通过喷氨管向脱硝区提供氨气,储料仓向脱硫区提供活性焦,活性焦对烟气中的N0X 进行选择性吸附后,在烟气中氧气和NH3条件下,吸附态的NOx被还原成N2和水,完成N0X的脱 除,生成的N2通过脱硝区上方的烟囱排出。
[0048]最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通 过上述优选实施例己经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在 形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1. 一种预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,其特征在于,包括从下到上依次连接通过 带有出气孔挡板隔开的预除尘区、脱硫区、缓冲区和脱硝区,预除尘区下方开设有连接烟道 的进气口,脱硝区上方开设有连接烟囱的出气口; 所述预除尘区包括集灰斗和位于集灰斗上方的导流板,所述集灰斗和导流板形成的集 灰区域贯穿脱硫区的中部; 所述脱硫区和脱硝区连接有氨气输送管道和放置活性焦的储料仓; 所述缓冲区包括混氨筒壁,混氨筒壁上部、中部和下部分别安装整流板、喷氨管和均流 板,所述整流板与脱硝区相通,所述均流板与脱硫区相通。
2. 如权利要求1所述的预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,其特征在于,所述集灰斗 呈倒八字形,所述导流板呈锥形,所述集灰斗外侧设有集料斗,所述集料斗的下端连接有卸 料阀。
3. 如权利要求2所述的预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,其特征在于,所述预除尘 区底部的进气口处连接有与烟道相通的烟气换热器。
4. 如权利要求3所述的预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,其特征在于,所述脱硫区 下部由外向内依次为脱硫进气室、脱硫室和脱硫出气室,所述脱硫进气室底部进气口处布 置有导流板,所述均流板与脱硫出气室相通。
5. 如权利要求3所述的预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,其特征在于,所述脱硝区 从外到内依次为脱硝进气室、脱硝室和脱硝出气室,所述整流板与脱硝进气室相通。
6. 如权利要求4或5所述的预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,其特征在于,所述脱硝 区中的脱硝室通过空心圆锥管与脱硝进气室相通,所述脱硝出气室上方设有与出气口相通 的若干排气口,所述烟囱所在的排气管道上安装有引风机和泄爆阀门。
7. 如权利要求6所述的预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,其特征在于,所述氨气输 送管道上安装有流量计和调节阀。
8. 如权利要求7所述的预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置,其特征在于,所述喷氨管 上连接有多层涡流状的喷氨支管。
9. 一种如权利要求1〜8任一所述的预除尘及脱硫、脱硝一体化处理装置处理烟气方 法,其特征在于,包括如下处理步骤: A、 预处理:将待处理的烟气从烟道进入预除尘区,预除尘区的导流板改变烟气的流场, 将烟气中的颗粒物集聚收集在集灰斗中; B、 脱硫处理:经过预处理后的烟气逸散到脱硫区,脱硫区连接的氨气输送管道通过喷 氨管向脱硫区提供氨气,储料仓向脱硫区提供活性焦,活性焦对烟气中的S〇2进行选择性吸 附,吸附态的S02在烟气中氧气、水蒸气以及匪3的条件下反应生成铵盐,完成S〇2的脱除; C、 脱硝处理:脱硫后的烟气在缓冲区缓冲后逸散至脱硝区,脱硝区连接的氨气输送管 道通过喷氨管向脱硝区提供氨气,储料仓向脱硫区提供活性焦,活性焦对烟气中的N〇x进行 选择性吸附后,在烟气中氧气和顺3条件下,吸附态的NOx被还原成N2和水,完成NOx的脱除, 生成的N2通过脱硝区上方的烟囱排出。
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