CN107935084A - 一种协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统与方法，属于工业废水与废气净化环保及能源领域。本发明包括锅炉、除尘器、引风机、石灰石‑石膏湿法脱硫装置、烟囱、一号烟道、二号烟道、三号烟道和水管；锅炉与除尘器通过一号烟道连通，除尘器与石灰石‑石膏湿法脱硫装置通过二号烟道连通，石灰石‑石膏湿法脱硫装置与烟囱通过三号烟道连通，省煤器、喷氨格栅、SCR脱硝反应器和空预器沿着烟气流动的方向依次安装在一号烟道内，引风机安装在二号烟道上，石灰石‑石膏湿法脱硫装置与雾化喷嘴通过水管连通，雾化喷嘴安装在旁路烟道内。具有系统简单、节能降耗、协同减排等优点，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统与方法，属于工业废水与废气净化环保及能源领域。
背景技术
我国以煤为主的能源结构在相当长时间内不会改变，因此，控制燃煤烟气污染物排放是我国治理大气污染的一项重要工作。当前燃煤电厂烟气脱硫装置应用最广泛的烟气脱硫技术是石灰石-石膏湿法脱硫技术，该工艺具有高效、成熟、稳定的优点，但其副产物脱硫废水中含有大量的悬浮物、无机盐离子、重金属离子等杂质，如何对其进行高效、低成本处理是当前面临的重要技术问题。
另一方面，选择性催化还原（SCR）脱硝技术是近年来应用最广、最有效的燃煤烟气脱硝技术，但当前商用SCR脱硝催化剂普遍存在运行烟温要求，一般在300-420℃，低于此温度范围运行将导致催化剂失活，这就导致部分燃煤机组在低负荷运行时无法运行脱硝装置，进而不能实现达标排放。因此，如何有效解决SCR脱硝装置在低负荷运行下的投运问题，亦成为当前燃煤烟气脱硝领域的重要课题。如果能利用现有烟气系统，协同实现宽负荷脱硝与脱硫废水零排放要求，则对降低污染物处理成本、保护环境具有重要意义。
与本发明相关的专利，如CN104163535A——《一种脱硫废水零排放的装置及处理方法》，是将处理后的脱硫废水通过雾化喷嘴直接喷入空预器与除尘器之间的主烟道内，在高温烟气的作用下蒸发、结晶，从而实现废水零排放。但由于锅炉排烟温度相对较低，此方法对喷嘴雾化效果及烟气流场要求较高，容易造成烟道内积灰、腐蚀等问题，进而影响机组安全、稳定运行。
再如CN105222114A——《省煤器分段锅炉全负荷低NOx装置及改造方法》，是通过将省煤器分段布置，以满足低负荷脱硝运行要求，但对于现役机组其改造工程量较大，且由于必须考虑满负荷运行超温问题，其低负荷下探幅度有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统与方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统，其特征在于：包括锅炉、省煤器、旁路烟道、旁路烟道进口挡板门、雾化喷嘴、旁路烟道出口挡板门、喷氨格栅、SCR脱硝反应器、空预器、除尘器、引风机、石灰石-石膏湿法脱硫装置、烟囱、一号烟道、二号烟道、三号烟道和水管；所述锅炉与除尘器通过一号烟道连通，所述除尘器与石灰石-石膏湿法脱硫装置通过二号烟道连通，所述石灰石-石膏湿法脱硫装置与烟囱通过三号烟道连通，所述省煤器、喷氨格栅、SCR脱硝反应器和空预器沿着烟气流动的方向依次安装在一号烟道内，所述引风机安装在二号烟道上，所述锅炉与省煤器之间的一号烟道上设置有旁路烟道进口，所述省煤器与喷氨格栅之间的一号烟道上设置有旁路烟道出口，所述旁路烟道的一端与旁路烟道进口连通，所述旁路烟道的另一端与旁路烟道出口连通，所述旁路烟道进口挡板门安装在旁路烟道进口，所述旁路烟道出口挡板门安装在旁路烟道出口，所述石灰石-石膏湿法脱硫装置与雾化喷嘴通过水管连通，所述雾化喷嘴安装在旁路烟道内。
进一步地，所述的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：一部分烟气从锅炉出来后，流经一号烟道直接进入省煤器进行放热，放热后的烟气再经过喷氨格栅进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器进行加热，加热后的烟气进入除尘器进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道通过引风机进入石灰石-石膏湿法脱硫装置进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道进入烟囱排放；
第二步：另一部烟气从锅炉出来后，流经一号烟道通过旁路烟道进口进入旁路烟道，进入旁路烟道的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道，通过旁路烟道的烟气经过喷氨格栅进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器进行加热，加热后的烟气进入除尘器进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道通过引风机进入石灰石-石膏湿法脱硫装置进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道进入烟囱排放；所述第一步与第二步同步进行。
进一步地，当机组正常运行且需要处理脱硫废水时，打开旁路烟道进口挡板门和旁路烟道出口挡板门，另一部烟气从锅炉出来后，流经一号烟道通过旁路烟道进口进入旁路烟道，进入旁路烟道的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道，通过旁路烟道的烟气经过喷氨格栅进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器进行加热，加热后的烟气进入除尘器进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道通过引风机进入石灰石-石膏湿法脱硫装置进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道进入烟囱排放，同时将石灰石-石膏湿法脱硫装置所排出的废水流经水管后，通过雾化喷嘴喷入旁路烟道内，在高温烟气的作用下蒸发、结晶，从而实现脱硫废水零排放。
进一步地，当机组低负荷运行无法满足SCR脱硝反应器运行烟温要求时，开启旁路烟道进口挡板门和旁路烟道出口挡板门，另一部烟气从锅炉出来后，流经一号烟道通过旁路烟道进口进入旁路烟道，进入旁路烟道的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道，使烟气与未经过喷氨格栅的低温烟气进行混合，提升进入SCR脱硝反应器的烟温，提升烟温后的烟气进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器进行加热，加热后的烟气进入除尘器进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道通过引风机进入石灰石-石膏湿法脱硫装置进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道进入烟囱排放，从而实现机组宽负荷脱硝。
进一步地，当旁路烟道或雾化喷嘴出现故障时，关闭旁路烟道进口挡板门和旁路烟道出口挡板门，实现在线检修维护。
相比现有技术，本发明具有以下优点：通过上述系统与方法，可协同实现脱硫废水零排放与机组宽负荷脱硝，具有系统简单、节能降耗、协同减排等优点，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统示意图。
图中：1-锅炉、2-省煤器、3-旁路烟道、4-旁路烟道进口挡板门、5-雾化喷嘴、6-旁路烟道出口挡板门、7-喷氨格栅、8-SCR脱硝反应器、9-空预器、10-除尘器、11-引风机、12-石灰石-石膏湿法脱硫装置、13-烟囱、14-一号烟道、15-二号烟道、16-三号烟道、17-水管。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例中的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统，包括锅炉1、省煤器2、旁路烟道3、旁路烟道进口挡板门4、雾化喷嘴5、旁路烟道出口挡板门6、喷氨格栅7、SCR脱硝反应器8、空预器9、除尘器10、引风机11、石灰石-石膏湿法脱硫装置12、烟囱13、一号烟道14、二号烟道15、三号烟道16和水管17；锅炉1与除尘器10通过一号烟道14连通，除尘器10与石灰石-石膏湿法脱硫装置12通过二号烟道15连通，石灰石-石膏湿法脱硫装置12与烟囱13通过三号烟道16连通，省煤器2、喷氨格栅7、SCR脱硝反应器8和空预器9沿着烟气流动的方向依次安装在一号烟道14内，引风机11安装在二号烟道15上，锅炉1与省煤器2之间的一号烟道14上设置有旁路烟道进口，省煤器2与喷氨格栅7之间的一号烟道14上设置有旁路烟道出口，旁路烟道3的一端与旁路烟道进口连通，旁路烟道3的另一端与旁路烟道出口连通，旁路烟道进口挡板门4安装在旁路烟道进口，旁路烟道出口挡板门6安装在旁路烟道出口，石灰石-石膏湿法脱硫装置12与雾化喷嘴5通过水管17连通，雾化喷嘴5安装在旁路烟道3内。
本实施例中的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统的方法，包括如下步骤：
第一步：一部分烟气从锅炉1出来后，流经一号烟道14直接进入省煤器2进行放热，放热后的烟气再经过喷氨格栅7进入SCR脱硝反应器8进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器9进行加热，加热后的烟气进入除尘器10进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道15通过引风机11进入石灰石-石膏湿法脱硫装置12进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道16进入烟囱13排放；
第二步：另一部烟气从锅炉1出来后，流经一号烟道14通过旁路烟道进口进入旁路烟道3，进入旁路烟道3的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道14，通过旁路烟道3的烟气经过喷氨格栅7进入SCR脱硝反应器8进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器9进行加热，加热后的烟气进入除尘器10进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道15通过引风机11进入石灰石-石膏湿法脱硫装置12进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道16进入烟囱13排放；第一步与第二步同步进行。
本实施例中，当机组正常运行且需要处理脱硫废水时，打开旁路烟道进口挡板门4和旁路烟道出口挡板门6，另一部烟气从锅炉1出来后，流经一号烟道14通过旁路烟道进口进入旁路烟道3，进入旁路烟道3的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道14，通过旁路烟道3的烟气经过喷氨格栅7进入SCR脱硝反应器8进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器9进行加热，加热后的烟气进入除尘器10进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道15通过引风机11进入石灰石-石膏湿法脱硫装置12进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道16进入烟囱13排放，同时将石灰石-石膏湿法脱硫装置12所排出的废水流经水管17后，通过雾化喷嘴5喷入旁路烟道3内，在高温烟气的作用下蒸发、结晶，从而实现脱硫废水零排放。
本实施例中，当机组低负荷运行无法满足SCR脱硝反应器8运行烟温要求时，开启旁路烟道进口挡板门4和旁路烟道出口挡板门6，另一部烟气从锅炉1出来后，流经一号烟道14通过旁路烟道进口进入旁路烟道3，进入旁路烟道3的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道14，使烟气与未经过喷氨格栅7的低温烟气进行混合，提升进入SCR脱硝反应器8的烟温，提升烟温后的烟气进入SCR脱硝反应器8进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器9进行加热，加热后的烟气进入除尘器10进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道15通过引风机11进入石灰石-石膏湿法脱硫装置12进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道16进入烟囱13排放，从而实现机组宽负荷脱硝。
本实施例中，当旁路烟道3或雾化喷嘴5出现故障时，关闭旁路烟道进口挡板门4和旁路烟道出口挡板门6，实现在线检修维护。
本实施例中，可根据需要调节旁路烟道进口挡板门4和旁路烟道出口挡板门6的开度，从而控制旁路烟道3的烟气流量，必要时可关闭旁路烟道进口挡板门4和旁路烟道出口挡板门6，进行机组在线检修维护工作。
本实施例中的旁路烟道3设计烟气流量与烟气流速需同时满足脱硫废水完全蒸发要求与宽负荷脱硝要求，烟气流速需满足烟气停留时间不小于1.0s，具体烟气流量、烟气流速、烟道尺寸等参数需根据具体工程设计参数与边界条件进行核算确定，为本领域内公知常识。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统，其特征在于：包括锅炉、省煤器、旁路烟道、旁路烟道进口挡板门、雾化喷嘴、旁路烟道出口挡板门、喷氨格栅、SCR脱硝反应器、空预器、除尘器、引风机、石灰石-石膏湿法脱硫装置、烟囱、一号烟道、二号烟道、三号烟道和水管；所述锅炉与除尘器通过一号烟道连通，所述除尘器与石灰石-石膏湿法脱硫装置通过二号烟道连通，所述石灰石-石膏湿法脱硫装置与烟囱通过三号烟道连通，所述省煤器、喷氨格栅、SCR脱硝反应器和空预器沿着烟气流动的方向依次安装在一号烟道内，所述引风机安装在二号烟道上，所述锅炉与省煤器之间的一号烟道上设置有旁路烟道进口，所述省煤器与喷氨格栅之间的一号烟道上设置有旁路烟道出口，所述旁路烟道的一端与旁路烟道进口连通，所述旁路烟道的另一端与旁路烟道出口连通，所述旁路烟道进口挡板门安装在旁路烟道进口，所述旁路烟道出口挡板门安装在旁路烟道出口，所述石灰石-石膏湿法脱硫装置与雾化喷嘴通过水管连通，所述雾化喷嘴安装在旁路烟道内。
2.一种如权利要求1所述的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：一部分烟气从锅炉出来后，流经一号烟道直接进入省煤器进行放热，放热后的烟气再经过喷氨格栅进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器进行加热，加热后的烟气进入除尘器进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道通过引风机进入石灰石-石膏湿法脱硫装置进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道进入烟囱排放；
第二步：另一部烟气从锅炉出来后，流经一号烟道通过旁路烟道进口进入旁路烟道，进入旁路烟道的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道，通过旁路烟道的烟气经过喷氨格栅进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器进行加热，加热后的烟气进入除尘器进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道通过引风机进入石灰石-石膏湿法脱硫装置进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道进入烟囱排放；所述第一步与第二步同步进行。
3.根据权利要求2所述的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统的方法，其特征在于：当机组正常运行且需要处理脱硫废水时，打开旁路烟道进口挡板门和旁路烟道出口挡板门，另一部烟气从锅炉出来后，流经一号烟道通过旁路烟道进口进入旁路烟道，进入旁路烟道的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道，通过旁路烟道的烟气经过喷氨格栅进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器进行加热，加热后的烟气进入除尘器进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道通过引风机进入石灰石-石膏湿法脱硫装置进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道进入烟囱排放，同时将石灰石-石膏湿法脱硫装置所排出的废水流经水管后，通过雾化喷嘴喷入旁路烟道内，在高温烟气的作用下蒸发、结晶，从而实现脱硫废水零排放。
4.根据权利要求2所述的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统的方法，其特征在于：当机组低负荷运行无法满足SCR脱硝反应器运行烟温要求时，开启旁路烟道进口挡板门和旁路烟道出口挡板门，另一部烟气从锅炉出来后，流经一号烟道通过旁路烟道进口进入旁路烟道，进入旁路烟道的烟气通过旁路烟道出口进入一号烟道，使烟气与未经过喷氨格栅的低温烟气进行混合，提升进入SCR脱硝反应器的烟温，提升烟温后的烟气进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，脱硝反应后的烟气进入空预器进行加热，加热后的烟气进入除尘器进行除尘，除尘后的烟气流经二号烟道通过引风机进入石灰石-石膏湿法脱硫装置进行脱硫，脱硫后的烟气流经三号烟道进入烟囱排放，从而实现机组宽负荷脱硝。
5.根据权利要求2所述的协同实现宽负荷脱硝的脱硫废水零排放系统的方法，其特征在于：当旁路烟道或雾化喷嘴出现故障时，关闭旁路烟道进口挡板门和旁路烟道出口挡板门，实现在线检修维护。
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