CN108970385A - 一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备 - Google Patents

一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，结构包括：智能控制系统、壳体、旋风除尘器、回廊式除尘换热器、布袋除尘器、还原剂料斗、还原剂喂料机、鼓风机及引风机，其中，旋风除尘器、回廊式除尘换热器和布袋除尘器由左向右内置在壳体之中，还原剂喂料机和还原剂料斗设置在鼓风机的顶部，鼓风机设置在壳体的顶部，旋风除尘器的进烟口穿过壳体从左侧伸出与生物质锅炉的排烟口连接，热烟气从旋风除尘器顶部的排烟口排出，经过回廊式除尘换热器除尘换热后经布袋除尘器最后除尘，该设备脱硫率98％以上，脱硝率84‑96%。治理后尾气排放达到了当今世界和中国最严格的大气污染排放标准要求，工艺和设备简单可靠，无二次污染，无毒无害。

Description

一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备
技术领域
本发明涉及领域,具体地说是一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备。
背景技术
生物质锅炉现有的湿法和干法脱硫脱硝工艺和设备均不能满足当今世界和中国最严格的污染排放标准，即按任何1小时基准氧含量浓度平均值，烟尘：5mg/m3;二氧化硫：10mg/m3 ;氮氧化物：50mg/m3 。
现有技术是将还原剂尿素或氨水在排烟道中喷洒让NH3与NOx和SO2在300-340℃下反应，但是，由于进入排烟道的温度低，NH3的分解效率低和NH3在烟囱中与NOx和SO2行程短，反应时间短，因而脱硫脱硝率很难达到国家排放标准，因此严重影响农作物秸秆作为再生能源的广泛无公害回收利用。
发明内容
本发明的目的是提供一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备。
本发明的目的是按以下方式实现的，设备结构是由智能控制系统、壳体、旋风除尘器、回廊式除尘换热器、布袋除尘器、还原剂料斗、还原剂喂料机、鼓风机及引风机组成，其中，旋风除尘器、回廊式除尘换热器和布袋除尘器由左向右内置在壳体之中，还原剂喂料机和还原剂料斗设置在鼓风机的顶部，鼓风机设置在壳体的顶部，旋风除尘器的进烟口穿过壳体从左侧伸出与生物质锅炉的排烟口连接，热烟气从旋风除尘器顶部的排烟口排出，经过回廊式除尘换热器除尘换热后经布袋除尘器最后除尘，净化后的烟气经布袋除尘器上部的排烟口穿过壳体右侧向外伸出通过烟道与引风机连接，还原剂喂料机的顶部连接有还原剂料斗，喂料机的排料口与鼓风机的排风管连接，鼓风机的排风管伸至生物质锅炉的炉膛。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，回廊式除尘换热器是由换热器组成换热阻风墙设置在旋风除尘器与布袋除尘器之间成S形排列组成换热除尘回廊。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，回廊式除尘换热器中所使用的换热器是排管换热器、蛇管换热器或翅片管换热器的一种或两种以上的换热器组合。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，还原剂料斗中的脱硫脱硝还原剂是工业尿素颗粒。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，设备脱硫脱销原理是利用工业尿素CH4N2O作为烟气中硫氧化物氮氧化物的还原剂，用鼓风机直接将尿素粉状颗粒喷入生物质锅炉的炉膛上方，尿素在炉膛中于750～960℃温度下分解成氨和异氰酸，氨和异氰酸与烟气中的SO2 、NO、NO2进行还原反应，SO2还原生成单质S和水，NO和NO2还原生成氮气N2和H2O，反应生成的氮气N2在引风机的作用下随高温烟气依次经旋风除尘器、回廊式除尘换热器和布袋除尘器降温净化，固体单质硫在布袋除尘器中沉积回收，热能经生物质锅炉和余热回收器回收应用，最后净化后的尾气进入烟囱排入大气；
脱硫脱硝反应方程式如下：
尿素分解反应：CH4N2O→750-960℃→NH3+HN=C=O （1）
脱销反应
2HNCO＋2NO2＋O2→750-960℃→ N2＋2NO +2CO2＋2H2O （2）
2NH3→750-960℃→ N2↑+3H2 （3）
NO2＋H2→750-960℃→ NO↑+H2O； （4）
2NO＋2H2→750-960℃→ N2↑+2H2O； （5）
脱硫反应： SO2+2H2→750-960℃→S↓+ 2H2O； （6）。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，智能控制系统包括：中央控制器和远红外温度传感器、硫氮氧化物浓度传感器，其中生物质锅炉和回廊式除尘换热器的首尾两端设置有远红外温度传感器，引风机的排烟口处设置有氮硫氧化物检测传感器，鼓风机、引风机、还原剂喂料机、氮硫氧化物检测传感器和远红外温度传感器通过数据线与中央控制器的数据接口连接，实时智能检测生物质锅炉炉膛燃烧温度、排放尾气中的氮硫氧化物浓度，并实时控制还原剂喂料机对还原剂的添加量以及鼓风机、引风机的送风排烟流量以提高干法脱硫脱硝的效率，智能系统还能实时将监测数据通过无线网络与管理人员移动通讯设备传输监控数据。
本发明的有益效果是：智能控制系统根据传感器测得的二氧化硫、氮氧化物进入烟囱的排放浓度对加料系统进行智能控制，将干尿素颗粒还原剂墨粉后科学配比后直接喷入750～960℃锅炉炉膛内，使其与烟气中的SO2 、NOx进行反应，最终生成N2和H2O及单质硫，脱硫率90-99％，脱硝率84-96%。脱硫脱硝过程中的消耗品为：“干尿素颗粒”。设备已于山东、贵州、安徽、河北等地实现生物质能电站75t/h和130t/h锅炉成功投运，治理后尾气排放达到了当今世界和中国最严格的大气污染排放标准要求，按任何1小时基准氧含量浓度平均值，烟尘：5mg/m3;二氧化硫：10mg/m3;氮氧化合物：50mg/m3 。
附图说明
图1是一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备的主视结构示意图；
图2是一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备的A-A向断面结构示意图。
附图标记说明：旋风除尘器1、旋风除尘器进烟口2、旋风除尘器排烟口3、壳体4、回廊是除尘换热器5、布袋除尘器6、布袋除尘器排烟道7、引风机8、还原剂喂料机9、还原剂料斗10、鼓风机排风管11、鼓风机12、智能控制系统13。
具体实施方式
参照说明书附图对本发明的设备作以下详细地说明。
一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备 ，设备结构是由智能控制系统13、壳体4、旋风除尘器1、回廊式除尘换热器5、布袋除尘器6、还原剂料斗10、还原剂喂料机9、鼓风机12及引风机8组成，其中，旋风除尘器1、回廊式除尘换热器5和布袋除尘器6由左向右内置在壳体4之中，还原剂喂料机9和还原剂料斗10设置在鼓风机12的顶部，鼓风机12设置在壳体4的顶部，旋风除尘器1的进烟口2穿过壳体4从左侧伸出与生物质锅炉的排烟口连接，热烟气从旋风除尘器1顶部的排烟口3排出，经过壳体内置的回廊式除尘换热器5除尘换热后再经布袋除尘器6最后除尘，净化后的烟气经布袋除尘器上部右侧布袋除尘器排烟道7与引风机8的进烟连接，还原剂喂料机9的顶部连接有还原剂料斗10，喂料机9的排料口与鼓风机12的排风管11连接，鼓风机12的排风管11伸至生物质锅炉的炉膛。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，回廊式除尘换热器5是由换热器组成换热阻风墙设置在旋风除尘器1与布袋除尘器5之间成S形排列组成换热除尘回廊。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，回廊式除尘换热器5中所使用的换热器是排管换热器、蛇管换热器或翅片管换热器的一种或两种以上的换热器组合。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，还原剂料斗10中的脱硫脱硝还原剂是工业尿素颗粒。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，智能控制系统13包括：中央控制器和远红外温度传感器、硫氮氧化物浓度传感器，其中生物质锅炉和回廊式除尘换热器5的首尾两端设置有远红外温度传感器，引风机8的排烟口处设置有氮硫氧化物检测传感器，鼓风机12、引风机8、还原剂喂料机9、氮硫氧化物检测传感器和远红外温度传感器通过数据线与中央控制器的数据接口连接，实时智能检测生物质锅炉炉膛燃烧温度、排放尾气中的氮硫氧化物浓度，并实时控制还原剂喂料机对还原剂的添加量以及鼓风机12、引风机8的送风排烟流量以提高干法脱硫脱硝的效率，智能控制系统还能实时将监测数据通过无线网络与管理人员移动通讯设备传输监控数据。
所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，设备脱硫脱销原理是利用工业尿素CH4N2O作为烟气中硫氧化物氮氧化物的还原剂，用鼓风机直接将尿素粉状颗粒喷入生物质锅炉的炉膛上方，尿素在炉膛中于750～960℃温度下分解成氨和异氰酸，氨和异氰酸与烟气中的SO2 、NO、NO2进行还原反应，SO2还原生成单质S和水，NO和NO2还原生成氮气N2和H2O，反应生成的氮气N2在引风机的作用下随高温烟气依次经旋风除尘器、回廊式除尘换热器和布袋除尘器降温净化，固体单质硫在布袋除尘器中沉积回收，热能经生物质锅炉和余热回收器回收应用，最后净化后的尾气进入烟囱排入大气；
脱硫脱硝反应方程式如下：
尿素分解反应：CH4N2O→750-960℃→NH3+HN=C=O （1）
脱销反应
2HNCO＋2NO2＋O2→750-960℃→ N2＋2NO +2CO2＋2H2O （2）
2NH3→750-960℃→ N2↑+3H2 （3）
NO2＋H2→750-960℃→ NO↑+H2O； （4）
2NO＋2H2→750-960℃→ N2↑+2H2O； （5）
脱硫反应： SO2+2H2→750-960℃→S↓+ 2H2O； （6）。
实施例
设备具体连接方法如下：
1）鼓风机12的排风口与和还原剂喂料器9连接，还原剂喂料机9的进料口与还原剂料斗的排料口连接，还原剂在鼓风机的排风管中被空气匀化吹进生物质锅炉炉膛上方的还原剂喷口；
2）生物质锅炉的排烟口与旋风除尘器1、回廊式除尘换热器5、布袋除尘器6和引风机8串联，引风机8的排风口将降温净化后的烟气排入大气；
3）旋风除尘器集灰斗回收的灰尘可以送入锅炉二次燃烧，回廊式除尘换热器5、布袋除尘器6下方的集灰斗收集的含硫单质的灰尘可作为硫磷农药生产的原料再生利用。
实施例2
一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备在国能临泉生物发电有限公司运行实 况
1､燃料：1灰+1黄
2､原始排放值：（NOX）300-530 mg/m3，（SO2）130-580 mg/m3;
2､限值排放运行成本：1.55吨/日----2800至3100元/日----5HZ
3､超低排放运行成本：3吨/日—6000元/日
4､燃料为黄杆1份、灰杆1份的状况下，初始氮氧化物（NOX）300-530 mg/m3，初始二氧化硫（SO2）130-580 mg/m3,达到双100排放的情况下（小时平均值），平均日用尿素量为1．5T/d—2800元/日---给料频率5HZ；
5､使用本发明的方法及设备改造后，NOX由300-530 mg/m3降至200mg/m3以下（小时平均值），SO2由130-580 mg/m3降至200 mg/m3以下（小时平均值）（检测设备为青岛崂应紫外-3023），日用尿素量为1．55T/d-- 3100元 /日--给料频率5HZ。
实施例3
一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备在新能电力集团·馆陶生物质热电厂 运行实况
1､燃料：灰杆
2､原始排放值：（NOX）200mg/m3左右，（SO2）30mg/m3左右；
3､使用本发明的方法及设备改造后，NOX100mg/m3以下，SO210mg/m3左右，运行成本：1.5吨/日，约3000元/日/台；
实施例4
北镇市暖春生物热电厂干法脱硫、脱硝运行成本分析吨位：130t/H ，燃料：纯灰杆，运行周期：300日，炉型：循环流化床
一､原始排放参数 ：320000m³/h风量,初始 NOX300-530mg/Nm³, 初始SO250-100mg/Nm；
二､使用本发明的方法及设备实现达标排放标准：
NOX≤50mg/Nm³，SO2≤35mg/Nm³；
三、初期投资成本：1300万元（含5年脱硫、脱硝催化剂，设备免费提供）
四、运行成本如下：
1､脱硫、脱硝催化剂：260万元/年；
2､尿素颗粒：180-200 /年；
3､电费（22KV）：15.84万元/年（按1元/度）
4､年综合运行费用：260+200+15.84=475.84万元
2013-2018年至今，先后在山东平原汉源绿色能源有限公司2台75t/H生物质震动炉排锅炉、贵州金正大2台75t/H燃煤流化床锅炉、协鑫集团1台75吨燃煤循环流化床、河北新能2台130吨的生特质循环流化床锅炉等22台锅炉上成功落地，治理后尾气排放可以达到超低排放：即SO2＜35mg/m³、NOX＜ 50mg/m³。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (6)

1.一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，其特征在于设备结构包括：智能控制系统、壳体、旋风除尘器、回廊式除尘换热器、布袋除尘器、还原剂料斗、还原剂喂料机、鼓风机及引风机，其中，旋风除尘器、回廊式除尘换热器和布袋除尘器由左向右内置在壳体之中，还原剂喂料机和还原剂料斗设置在鼓风机的顶部，鼓风机设置在壳体的顶部，旋风除尘器的进烟口穿过壳体从左侧伸出与生物质锅炉的排烟口连接，热烟气从旋风除尘器顶部的排烟口排出，经过回廊式除尘换热器除尘换热后经布袋除尘器最后除尘，净化后的烟气经布袋除尘器上部的排烟口穿过壳体右侧向外伸出通过烟道与引风机连接，还原剂喂料机的顶部连接有还原剂料斗，喂料机的排料口与鼓风机的排风管连接，鼓风机的排风管伸至生物质锅炉的炉膛。
2.根据权利要求1所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，其特征在于：回廊式除尘换热器是由换热器组成换热阻风墙设置在旋风除尘器与布袋除尘器之间成S形排列组成换热除尘回廊。
3.根据权利要求2所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，其特征在于：回廊式除尘换热器中所使用的换热器是排管换热器、蛇管换热器或翅片管换热器的一种或两种以上的换热器组合。
4.根据权利要求1所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，其特征在于：还原剂料斗中的脱硫脱硝还原剂是工业尿素颗粒。
5.根据权利要求1所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，其特征在于：设备脱硫脱销原理是利用工业尿素CH4N2O作为烟气中硫氧化物氮氧化物的还原剂，用鼓风机直接将尿素粉状颗粒喷入生物质锅炉的炉膛上方，尿素在炉膛中于750～960℃温度下分解成氨和异氰酸，氨和异氰酸与烟气中的SO2 、NO、NO2进行还原反应，SO2还原生成单质S和水，NO和NO2还原生成氮气N2和H2O，反应生成的氮气N2在引风机的作用下随高温烟气依次经旋风除尘器、回廊式除尘换热器和布袋除尘器降温净化，固体单质硫在布袋除尘器中沉积回收，热能经生物质锅炉和余热回收器回收应用，最后净化后的尾气进入烟囱排入大气；
脱硫脱硝反应方程式如下：
尿素分解反应：CH4N2O→750-960℃→NH3+HN=C=O （1）
脱销反应
2HNCO＋2NO2＋O2→750-960℃→ N2＋2NO +2CO2＋2H2O （2）
2NH3→750-960℃→ N2↑+3H2 （3）
NO2＋H2→750-960℃→ NO↑+H2O； （4）
2NO＋2H2→750-960℃→ N2↑+2H2O； （5）
脱硫反应： SO2+2H2→750-960℃→S↓+ 2H2O； （6）。
6.根据权利要求1所述的一体化多功能生物质锅炉脱硫脱硝设备，其特征在于：智能控制系统包括：中央控制器和远红外温度传感器、硫氮氧化物浓度传感器，其中生物质锅炉和回廊式除尘换热器的首尾两端设置有远红外温度传感器，引风机的排烟口处设置有氮硫氧化物检测传感器，鼓风机、引风机、还原剂喂料机、氮硫氧化物检测传感器和远红外温度传感器通过数据线与中央控制器的数据接口连接，实时智能检测生物质锅炉炉膛燃烧温度、排放尾气中的氮硫氧化物浓度，并实时控制还原剂喂料机对还原剂的添加量以及鼓风机、引风机的送风排烟流量以提高干法脱硫脱硝的效率，智能系统还能实时将监测数据通过无线网络与管理人员移动通讯设备传输监控数据。
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