CN108386858A - 一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，包括锅炉尾段、省煤器、SCR反应器、空预器、干式电除尘器、脱硫塔、湿式除尘器、烟囱，省煤器设于锅炉尾段上，锅炉尾段的出口与SCR反应器之间连接有第一烟道；省煤器的入口前加装有用于将高温烟气引出进第一烟道内的烟气旁路管，烟气旁路管上安装有控制阀，且烟气旁路管与第一烟道的连接点位于第一烟道的中部靠近锅炉尾段一侧；SCR反应器的出口与空预器之间连接有第二烟道，干式电除尘器与空预器之间连通有第三烟道，干式电除尘器与脱硫塔之间连通有第四烟道，脱硫塔与湿式除尘器之间连通有第五烟道；湿式除尘器与烟囱之间连通有第六烟道。上述设置可降低催化剂孔堵塞的概率，延长SCR装置的寿命。

Description

一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统
技术领域
本发明涉及热电的烟气处理技术领域，具体涉及一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统。
背景技术
热电厂燃煤后，会产生烟气，其中会含有大量的酸性气体SOX和NOX，若不经处理直接排出，会造成空气污染，不利于环保。通常，热电厂在处理含有大量氮氧化物、硫化物的烟气时，会采用SNCR脱硝、SCR脱硝、脱硫等装置一同进行处理，达到降低烟气中的氮氧化物、硫化物的含量的目的，并使烟气达到排放标准，进而有助于可持续发展。而SCR脱硝是脱硝处理中最为常用的手段。
但是SCR反应器在进行脱硝过程中，由于反应不完全导致一部分氨逃逸，且由于SCR催化剂的存在，烟气中的SO2将会被氧化成SO3，并与逃逸的氨发生副反应，形成NH4HSO4。SCR装置内的温度会有一定波动，尤其是在冬季外界温度低的时候，SCR装置内的温度更容易低至200℃以下。而NH4HSO4一般在146～207℃呈液态，液态的NH4HSO4粘附在催化剂表面，并包裹烟气中的飞灰，使飞灰固化在催化剂上，造成催化剂孔的堵塞，从而导致SCR装置寿命的降低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，可降低催化剂孔堵塞的概率，延长SCR装置的寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，包括锅炉尾段、省煤器、SCR反应器、空预器、干式电除尘器、脱硫塔、湿式除尘器、烟囱，省煤器设于锅炉尾段上，锅炉尾段的出口与SCR反应器之间连接有第一烟道，SCR反应器的出口处连通有第二烟道且第二烟道连接进空预器；所述省煤器的入口前加装有用于将高温烟气引出进第一烟道内的烟气旁路管，烟气旁路管上安装有用于控制烟气旁路管内的流量的控制阀，烟气旁路管与第一烟道的连接点位于第一烟道的中部靠近锅炉尾段一侧；干式电除尘器与空预器之间连通有第三烟道，干式电除尘器与脱硫塔之间连通有第四烟道，脱硫塔与湿式除尘器之间连通有第五烟道；湿式除尘器与烟囱之间连通有第六烟道。
由于NOX与NH3在催化剂作用下的反应温度在270～420℃之间，当SCR反应器内局部烟气温度过低并低于270℃时，则很容易导致这部分烟气中的NOX与SCR反应器内的NH3反应不充分，这将导致氨逃逸率的增加，则形成NH4HSO4所需的NH4 +也将变多，那么NH4HSO4就更容易形成。NH4HSO4的量增加之后，NH4HSO4液化并包裹飞灰导致催化剂孔堵塞的概率也将增大。
而上述技术方案中，设有烟道旁路管，且烟气旁路管与第一烟道的连接点位于第一烟道的中部靠近锅炉尾段一侧，这么设置的目的有两个：
第一，通过烟气旁路管将温度较高的烟气掺杂进第一烟道内的低温烟气中，以提高进至SCR反应器内的烟气温度，使NH4HSO4脱离液化的温度范围，从而降低催化剂孔被堵塞的概率。
第二，加深高温烟气与第一烟道内的低温烟气的混合距离，以使低温烟气与高温烟气混合的更为均匀，提高SCR反应器内烟气的最低温度，提高NOX与NH3反应效率，以降低氨逃逸率，则NH4HSO4的量将降低。最终可降低催化剂孔堵塞的概率，延长SCR装置的寿命。
本发明的进一步设置为：所述烟气旁路管靠近第一烟道一端连通有若干根分气管，若干根分气管穿进第一烟道内，且若干根分气管沿第一烟道长度方向等间距排布；每根分气管的周壁上均开有两排出气孔且两排出气孔沿分气管轴向排布，出气孔的轴线方向垂直于第一烟道的长度方向。
通过采用上述技术方案，与烟气旁路管直接连通至第一烟道相比，上述设置可增大高温烟气在第一烟道截面上的喷散面积，从而提高高温烟气与低温烟气的混合均匀度。
本发明的进一步设置为：按进气方向，所述SCR反应器内依次安装有喷氨格栅、用于均匀混合烟气和氨的静态混合器、催化剂。
通过采用上述技术方案，静态混合器可对氨气与烟气进行扰流混合，提高烟气中的氮氧化物与氨气的混合均匀度，使得后续反应中，氮氧化物与氨气能反应更为充分，减少氨逃逸量。
本发明的进一步设置为：所述SCR反应器外设有投料母管且投料母管与喷氨格栅相连，投料母管上连接有用于稀释投料母管内氨浓度的稀释风机。
通过采用上述技术方案，稀释风机可用于改变注入至喷氨格栅内的氨气浓度，从而在氨气过剩时，及时降低喷入的氨气浓度，降低氨逃逸量。
本发明的进一步设置为：所述第二烟道上安装有暖风器。
通过采用上述技术方案，SCR反应器内形成的NH4HSO4对空预器同样存在危害，由于空预器内的烟气温度比SCR反应器内的烟气温度更低，则流动至空预器内的NH4HSO4很容易液化并包裹住飞灰，堵塞住空预器内的蓄热片间隙。
而上述设置中的暖风器可提高流动进空预器内的烟气温度，从而使NH4HSO4脱离液化的温度范围，最终降低空预器被堵塞的概率。
本发明的进一步设置为：所述SCR反应器内安装有导流板。
通过采用上述技术方案，使SCR反应器内的烟气以及氨气能更为顺畅的导流至催化剂表面，也可降低SCR反应器内局部压力过大的发生概率，以减小SCR反应器的工作压力。
本发明的进一步设置为：所述第三烟道上安装有用于吸收第三烟道内烟气热量的降温换热器，第六烟道上安装有用于将自身的热量传递给第六烟道内烟气的升温换热器；降温换热器与升温换热器之间连通有用于将降温换热器内的热量传导至升温换热器内的降温管、升温管。
通过采用上述技术方案，由于经过脱硫塔以及湿式除尘器之后的烟气温度往往较低，则这部分低温烟气容易对烟囱造成低温腐蚀。而通过设有降温换热器和升温换热器，可将第三烟道内烟气的部分热量传导至第六烟道内的烟气中，以提高排至烟囱中的烟气温度，降低烟囱被低温腐蚀的概率。同时提高排至烟囱中的烟气温度还能提升烟气抬升高度，目的是降低烟囱周边地区有局部二氧化硫浓度过高的危害。
本发明的进一步设置为：所述降温管上连接有安全阀。
通过采用上述技术方案，降温管内的水温比升温管内的水温高，则降温管上的安全阀有利于提高降温管的工作稳定性。
本发明具有以下优点：
1、烟气旁路管将温度较高的烟气掺杂进第一烟道内的低温烟气中，以提高进至SCR反应器内的烟气温度，使NH4HSO4脱离液化的温度范围，降低催化剂孔堵塞的概率，延长SCR装置的寿命；
2、烟气旁路管与第一烟道的连接点位于第一烟道的中部靠近锅炉尾段一侧，这么设置可加深高温烟气与第一烟道内的低温烟气的混合距离，提高SCR反应器内烟气的最低温度，以降低氨逃逸率，降低催化剂孔堵塞的概率，延长SCR装置的寿命；
3、第二烟道上设置的暖风器可用于降低空预器被堵塞的概率；
4、降温换热器和升温换热器的设置可降低烟囱被低温腐蚀的概率，而且还可以提升烟气抬升高度。
附图说明
图1为本实施例整体示意图；
图2为图1中烟气旁路管一端的结构示意图，示出分气管与烟气旁路管的连接关系。
附图标记：1、锅炉；11、锅炉尾段；12、省煤器；13、烟气旁路管；14、控制阀；15、分气管；16、出气孔；2、第一烟道；21、第二烟道；22、第三烟道；23、第四烟道；24、第五烟道；25、第六烟道；3、SCR反应器；31、喷氨格栅；32、静态混合器；33、投料母管；34、稀释风机；35、导流板；36、催化剂；4、降温换热器；41、降温管；42、安全阀；5、升温换热器；51、升温管；6、干式电除尘器；61、增压风机；62、湿式除尘器；63、烟囱；7、脱硫塔；71、补料管；711、补料泵；72、补料池；73、出料管；74、循环管；741、喷头；75、循环泵；76、氧化风机；77、氧化管；8、空预器；81、暖风器；82、进气管。
具体实施方式
参照附图对本发明做进一步说明。
一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，参考图1，沿着烟气运动方向，依次包括锅炉尾段11、SCR反应器3、空预器8、干式电除尘器6、脱硫塔7、湿式除尘器62、烟囱63。
参考图1，锅炉尾段11的出口与SCR反应器3之间连接有第一烟道2，锅炉尾段11安装有省煤器12。省煤器12的入口前加装有烟气旁路管13，烟气旁路管13上安装有用于控制烟气旁路管13内流量的控制阀14，烟气旁路管13用于将省煤器12的入口前的高温烟气引出进至第一烟道2内。而且烟气旁路管13与第一烟道2的连接点位于第一烟道2的中部靠近锅炉尾段11一侧。
参考图1和图2，烟气旁路管13靠近第一烟道2一端连通有若干根分气管15，若干根分气管15穿进第一烟道2内，且若干根分气管15沿第一烟道2长度方向等间距排布。每根分气管15穿进第一烟道2一端封闭设置，每根分气管15的周壁上均开有两排出气孔16，且两排出气孔16均沿分气管15轴向排布，每个出气孔16的轴线方向均垂直于第一烟道2的长度方向。
参考图1，按进气方向，SCR反应器3内依次安装有喷氨格栅31、静态混合器32、催化剂36，SCR反应器3的拐角处固定有导流板35，SCR反应器3外设有投料母管33，且投料母管33与喷氨格栅31相连，投料母管33上连接有用于稀释投料母管33内氨浓度的稀释风机34。喷氨格栅31喷出的氨与烟气经过静态混合器32的扰流混合之后，再经由导流板35的导向并抵达至催化剂36的表面进行反应。且SCR反应器3的入口一端安装有温度检测器（图中未示出），温度检测器用以检测SCR反应器3入口一端的烟气温度，从而提示操作者控制烟气旁路管13内的高温烟气通气量。
参考图1，SCR反应器3的出口处连通有第二烟道21，且第二烟道21连接进空预器8，空预器8与干式电除尘器6之间连通有第三烟道22，从第二烟道21内进入空预器8的烟气经由空预器8的降温之后从第三烟道22导出。空预器8上连接有进气管82，进气管82穿过空预器8并与锅炉1连接，进气管82内的气体经由空预器8的升温后通入进锅炉1内。第二烟道21上安装有暖风器81，且为旋转式暖风器81，用于提高进入空预器8内的烟气的温度。
参考图1，干式电除尘器6与脱硫塔7之间连通有第四烟道23，脱硫塔7与湿式除尘器62之间连通有第五烟道24，湿式除尘器62与烟囱63之间连通有第六烟道25。第三烟道22上安装有降温换热器4，第六烟道25上安装有升温换热器5，降温换热器4与升温换热器5之间连通有降温管41、升温管51，降温管41上安装有安全阀42。降温管41和升温管51在降温换热器4内相连通，降温管41和升温管51在升温换热器5内也相连通，从而降温管41和升温管51形成循环回路。降温管41和升温管51内导入有水，降温换热器4内的水吸收第三烟道22上的热量，并通过降温管41将高温水导流进升温换热器5内，然后水中的热量将传导至第六烟道25内的烟气中，最后水将回流至降温换热器4内，如此反复循环，降低第三烟道22内烟气的温度，提高第六烟道25内烟气的温度。
参考图1，第四烟道23上连接有增压风机61。
参考图1，脱硫塔7内积攒有氧化钙、氢氧化钙、硫酸钙等物的混合液。脱硫塔7周壁上连通有补料管71且补料管71上安装有补料泵711，脱硫塔7外侧设有补料池72，补料池72内有氧化钙浆液，补料管71另一端伸进补料池72内。脱硫塔7底部连出有氧化管77、出料管73、循环管74，氧化管77上安装有氧化风机76，氧化风机76用于向脱硫塔7内的混合液内通入空气。循环管74另一端延伸进脱硫塔7内部的上端，且安装有喷头741，循环管74上安装有循环泵75，循环泵75用于将脱硫塔7底部的混合液循环至喷头741处进行喷洒。出料管73用于导出熟石灰。
具体实施过程：锅炉1中的高温烟气进至锅炉尾段11，此时省煤器12对这部分高温烟气进行热量回收，完成降温后的烟气通过第一烟道2进入SCR反应器3内。当SCR反应器3的入口一端的温度检测器检测到烟气温度低于270℃，则可打开控制阀14，使一部分未经省煤器12热量回收的高温烟气通过烟气旁路管13进至第一烟道2内，并与第一烟道2内的低温烟气进行混合，从而提高整体烟气温度。
然后这部分烟气进至SCR反应器3内，由投料母管33向喷氨格栅31中注入氨气，则喷氨格栅31喷出的氨气与烟气一同运动至静态混合器32处，并经过静态混合器32的扰流混合之后，再经由导流板35的导向并抵达至催化剂36的表面进行反应。
完成脱硝反应之后的烟气进至第二烟道21内，并在暖风器81的升温之后进至空预器8内，空预器8可将第二烟道21内烟气的部分热量传导给进气管82内的空气，提高进至锅炉1内的空气的温度。从空预器8出来的烟气通过第三烟道22进至干式电除尘器6，进行第一级除尘，然后这部分烟气通过第四烟道23进至脱硫塔7内。
补料池72内的氧化钙浆液通过补料管71进至脱硫塔7内，氧化风机76将空气排进脱硫塔7内，并与氧化钙、水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙由循环管74和循环泵75输送至喷头741处进行向下喷洒，则向上的烟气与氢氧化钙浆液接触并反应，完成脱硫。
最终完成脱硫的烟气通过第五烟道24进至湿式除尘器62进行第二级除尘，最后通过第六烟道25排至烟囱63内。
烟气在进行上述传输兼反应的过程中，还进行着如下过程：降温换热器4内的水吸收第三烟道22上的热量，并通过降温管41将高温水导流进升温换热器5内，然后水中的热量将传导至第六烟道25并为第六烟道25内的烟气进行加热处理，最后回流至降温换热器4内，如此反复循环，降低第三烟道22内烟气的温度，提高第六烟道25内烟气的温度。从而防止烟囱63低温腐蚀以及提升烟囱63内的烟气抬升高度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，包括锅炉尾段（11）、省煤器（12）、SCR反应器（3）、空预器（8）、干式电除尘器（6）、脱硫塔（7）、湿式除尘器（62）、烟囱（63），省煤器（12）设于锅炉尾段（11）上，锅炉尾段（11）的出口与SCR反应器（3）之间连接有第一烟道（2），SCR反应器（3）的出口处连通有第二烟道（21）且第二烟道（21）连接进空预器（8）；其特征是：所述省煤器（12）的入口前加装有用于将高温烟气引出进第一烟道（2）内的烟气旁路管（13），烟气旁路管（13）上安装有用于控制烟气旁路管（13）内的流量的控制阀（14），烟气旁路管（13）与第一烟道（2）的连接点位于第一烟道（2）的中部靠近锅炉尾段（11）一侧；干式电除尘器（6）与空预器（8）之间连通有第三烟道（22），干式电除尘器（6）与脱硫塔（7）之间连通有第四烟道（23），脱硫塔（7）与湿式除尘器（62）之间连通有第五烟道（24）；湿式除尘器（62）与烟囱（63）之间连通有第六烟道（25）。
2.根据权利要求1所述的一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，其特征是：所述烟气旁路管（13）靠近第一烟道（2）一端连通有若干根分气管（15），若干根分气管（15）穿进第一烟道（2）内，且若干根分气管（15）沿第一烟道（2）长度方向等间距排布；每根分气管（15）的周壁上均开有两排出气孔（16）且两排出气孔（16）沿分气管（15）轴向排布，出气孔（16）的轴线方向垂直于第一烟道（2）的长度方向。
3.根据权利要求2所述的一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，其特征是：按进气方向，所述SCR反应器（3）内依次安装有喷氨格栅（31）、用于均匀混合烟气和氨的静态混合器（32）、催化剂（36）。
4.根据权利要求3所述的一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，其特征是：所述SCR反应器（3）外设有投料母管（33）且投料母管（33）与喷氨格栅（31）相连，投料母管（33）上连接有用于稀释投料母管（33）内氨浓度的稀释风机（34）。
5.根据权利要求1所述的一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，其特征是：所述第二烟道（21）上安装有暖风器（81）。
6.根据权利要求1所述的一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，其特征是：所述SCR反应器（3）内安装有导流板（35）。
7.根据权利要求1所述的一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，其特征是：所述第三烟道（22）上安装有用于吸收第三烟道（22）内烟气热量的降温换热器（4），第六烟道（25）上安装有用于将自身的热量传递给第六烟道（25）内烟气的升温换热器（5）；降温换热器（4）与升温换热器（5）之间连通有用于将降温换热器（4）内的热量传导至升温换热器（5）内的降温管（41）、升温管（51）。
8.根据权利要求7所述的一种脱硝脱硫兼除尘的烟气处理系统，其特征是：所述降温管（41）上连接有安全阀（42）。
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