CN109316952A - 一种非电领域的烟气超低排放设备及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非电领域的烟气超低排放设备，包括内置导流板、过滤除尘件的主体塔、前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置与设有SCR催化剂的SCR装置，主体塔的底部外壁面设置有烟气入口、顶部设置烟气出口，烟气入口外设置有脱硫剂喷射装置，烟气出口通过入口三通阀分别连接到前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置，前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置为储热型反应器并通过一路入管道、一路出管道连接SCR装置，入管道设置有还原剂喷雾装置，出管道设置有内置SCO催化剂的SCO反应器，前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置分别连接到净烟气出口。能够除尘、脱硫氧化物，脱硝、脱VOCs气体，以及处理氨气等恶臭类气体等，集多种烟气治理功能于一体的、适用于非电领域的协同处理装置及工艺。

Description

一种非电领域的烟气超低排放设备及工艺
技术领域
本发明涉及大气污染治理技术领域，尤其是涉及一种可应用于水泥厂、生物质电厂、钢铁厂等非电领域的烟气多污染物协同超低排放的设备及工艺。
背景技术
烟气工况复杂多变是非电领域烟气污染物治理的主要难点。随着燃煤机组超低排放的基本完成，非电领域超低排放已在钢铁等重点领域开展，未来势必推广至水泥、玻璃、生物质电厂、垃圾焚烧等领域。与燃煤烟气相比，非电领域烟气温度较低、成分复杂，除硫氧化物、氮氧化物（NOx）、尘外，部分烟气还有挥发性有机物（VOCs）。此外，环保行业已出现将氨气等恶臭类气体纳入治理范围的声音，大气污染物治理越来越严格。
现有技术难以实现非电领域超低排放治理。对于尘、硫氧化物等处理的技术虽然成熟，但其往往需要建造专门的处理设备，这将导致环保成本较高；即使现有一体化技术，也存在不匹配非电领域的烟气污染物治理、无法完善处理所排出的烟气污染等问题。
对于NOx，现有低温脱硝技术稳定性较差，SNCR技术脱硝效率较低，脱硝效果难以保证。对于VOCs气体国内尚未形成公认较好的技术。而对于非电领域烟气中的氨气等恶臭类气体，尚未引起环保治理企业的足够重视。如果针对上述每种污染物均单独设置清除装置，将会极大增加企业环保成本。
也正因如此，我国大气多污染物治理进入攻坚阶段，还存在重大技术问题需要解决，亟需针对非电领域烟气工况实际开展多污染物的协同超低排放技术开发。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种非电领域的烟气超低排放设备及工艺，能够除尘、脱硫氧化物，脱硝、脱VOCs气体，以及处理氨气等恶臭类气体等，集多种烟气治理功能于一体的、适用于非电领域的协同处理装置及工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种非电领域的烟气超低排放设备，包括内置导流板、过滤除尘件的主体塔、前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置与设有SCR催化剂的SCR装置，所述的主体塔的底部外壁面设置有烟气入口、顶部设置烟气出口，烟气入口外设置有脱硫剂喷射装置，所述的烟气出口通过入口三通阀分别连接到前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置，所述的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置为储热型反应器并通过一路入管道、一路出管道连接SCR装置，所述的入管道设置有还原剂喷雾装置，所述的出管道设置有内置SCO催化剂的SCO反应器，所述的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置分别连接到净烟气出口。
本发明进一步的优选方案：所述的主体塔内部、位于烟气入口上方设置有导流板，所述的导流板包括均匀分布在主体塔轴线外围的多片扇片，多片扇片之间的距离可调，所述的导流板与烟气出口之间设置过滤除尘件，烟气由烟气入口进入主体塔后通过导流板分流、并通过过滤除尘件后从烟气出口流出。
本发明进一步的优选方案：所述的前RCO/RTO装置设置有前三通阀，所述的前三通阀将前RCO/RTO装置分别与入口三通阀、净烟气出口连通，所述的后RCO/RTO装置设置有后三通阀，所述的后三通阀将后RCO/RTO装置分别与入口三通阀、净烟气出口连通，通过入口三通阀、前三通阀、后三通阀协作改变烟气流通方向。
本发明进一步的优选方案：所述的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置内设置有VOCs净化催化剂、处于燃烧状态的燃料。
本发明进一步的优选方案：所述的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置内均设置有烟气余热回收部件。
本发明进一步的优选方案：所述的还原剂喷雾装置包括多个均匀分布的喷口，多个喷口绕轴线环形分布，所述的还原剂喷雾装置与装有氨还原剂的还原剂储罐连接，喷口喷出氨还原剂。
一种非电领域的烟气超低排放工艺，包括如下步骤：
1）对原烟气喷入脱硫剂并进行混合脱硫；
2）将步骤1）中的混合烟气通入主体塔，通过主体塔内设置的过滤除尘件，脱除原烟气中的粉尘、硫氧化物、酸性气体甚至重金属等；
3）烟气进入前RCO/RTO装置，在VOCs净化催化剂环境下，若烟气温度达标则借助VOCs净化催化剂直接催化分解烟气中的VOCs气体，若烟气温度未达标则借助燃料对烟气进行燃烧、并配合VOCs净化催化剂脱除烟气中的VOCs气体，此时得到的烟气温度为300-420℃；
4）烟气通过入管道进入SCR装置，还原剂喷雾装置向入管道内的烟气喷洒还原剂，进入SCR装置后在SCR催化剂作用下脱除烟气中的NOx；
5）随后通过出管道进入SCO反应器，在SCO催化剂的作用下将烟气中的逃逸氨气催化氧化为N2和H2O，除去烟气中的逃逸氨；
6）烟气进入后RCO/RTO装置，对烟气的热能进行回收；
7）多种污染物被有效清除的烟气中通过净烟气出口排放；
8）当步骤6）中的后RCO/RTO装置温度到一定值后，切换烟气的流向，使得烟气依次通过后RCO/RTO装置、SCR装置、SCO反应器、前RCO/RTO装置。
本发明进一步的优选方案：在步骤8）中向后RCO/RTO装置内添加燃料。
与现有技术相比，本发明的优点在于考虑到热能的损耗，设计配有蓄热型反应器的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置，设置入口三通阀切换正反方向，达到热能的回收。本发明采用成熟脱硝催化剂，脱硝效果明显优于SNCR、低温脱硝技术，且运行稳定可靠；SCO催化剂将逃逸氨气选择性氧化为N2和H2O排放，氧化剂采用烟气中的氧气，不会增加运行成本、无二次污染物产生，彻底解决了氨逃逸这一SCR技术的重要缺陷。本发明设计SCO催化剂应用的位置设置在脱硫后，可防止低温烟气中硫酸氢铵（ABS）的生成，及其造成的设备腐蚀及堵塞问题。
本发明设置脱硫剂喷射装置、主体塔脱除原烟气中的粉尘、硫氧化物、酸性气体甚至重金属等；通过前RCO/RTO装置，在VOCs净化催化剂环境下，若烟气温度达标则借助VOCs净化催化剂直接催化分解烟气中的VOCs气体，若烟气温度未达标则借助燃料对烟气进行燃烧，并配合VOCs净化催化剂脱除烟气中的VOCs气体，此时得到的烟气温度为300-420℃；烟气通过入管道进入SCR装置，还原剂喷雾装置向入管道内的烟气喷洒还原剂，进入SCR装置后在SCR催化剂作用下脱除烟气中的NOx；随后通过出管道进入SCO反应器，在SCO催化剂的作用下将烟气中的逃逸氨气催化氧化为N2和H2O，除去烟气中的逃逸氨；烟气进入后RCO/RTO装置实现热量的回收；多种污染物被有效清除的烟气中通过净烟气出口排放。能够除尘、脱硫氧化物，脱硝、脱VOCs气体，以及处理氨气等恶臭类气体等，集多种烟气治理功能于一体的、适用于非电领域的协同处理装置及工艺。本发明具有可选择性脱除多种污染物、设备模块化按需调整、烟气均布效果好、热能利用率高等优点。
附图说明
图1为本发明设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示：一种非电领域的烟气超低排放设备，包括内置导流板14、过滤除尘件15的主体塔1、前RCO/RTO装置3、后RCO/RTO装置4与设有SCR催化剂的SCR装置2，主体塔1的底部外壁面设置有烟气入口11、顶部设置烟气出口17，烟气入口11外设置有脱硫剂喷射装置12，烟气出口17通过入口三通阀6分别连接到前RCO/RTO装置3、后RCO/RTO装置4，前RCO/RTO装置3、后RCO/RTO装置4为储热型反应器并通过一路入管道、一路出管道连接SCR装置2，入管道设置有还原剂喷雾装置21，出管道设置有内置SCO催化剂的SCO反应器22，前RCO/RTO装置3、后RCO/RTO装置4分别连接到净烟气出口8。
本发明采用干法脱硫工艺除去烟气中的硫氧化物，即脱硫剂喷射装置12将氧化钙、氢氧化钙等脱硫剂喷入烟气中，与硫氧化物发生吸附、反应而脱除，本方法还可清除烟气中HCl等酸性气体；
主体塔1内部、位于烟气入口11上方设置有导流板14，导流板14包括均匀分布在主体塔1轴线外围的多片扇片，多片扇片之间的距离可调，导流板14与烟气出口17之间设置过滤除尘件15，烟气由烟气入口11进入主体塔1后通过导流板14分流、并通过过滤除尘件15后从烟气出口17流出。采用过滤除尘件15对烟气中烟尘、脱硫剂进行过滤清除，过滤除尘件15关键配件选用金属材质，优于现有技术陶瓷方案。干法脱硫不会形成硫酸雾，提高了超低排放水平。
前RCO/RTO装置3设置有前三通阀5，前三通阀5将前RCO/RTO装置3分别与入口三通阀6、净烟气出口17连通，后RCO/RTO装置4设置有后三通阀7，后三通阀7将后RCO/RTO装置4分别与入口三通阀6、净烟气出口17连通，通过入口三通阀6、前三通阀5、后三通阀7协作改变烟气流通方向。
前RCO/RTO装置3、后RCO/RTO装置4内设置有VOCs净化催化剂、处于燃烧状态的燃料。设置燃料是一种优选结构，若通入的烟气本身浓度较高，自身可燃烧则无需燃料。
前RCO/RTO装置3、后RCO/RTO装置4内均设置有烟气余热回收部件。布置了烟气余热回收装置可实现热能的多次利用，热交换过程中的能量损耗是唯一的耗能环节，能量利用率高。
还原剂喷雾装置21包括多个均匀分布的喷口，多个喷口绕轴线环形分布，还原剂喷雾装置21与装有氨还原剂的还原剂储罐23连接，喷口喷出氨还原剂。本系统将还原剂喷入位置设置在脱硫后，可防止低温烟气中硫酸氢铵（ABS）的生成，解决了ABS造成的设备腐蚀及堵塞问题；设置在烟气通过前RCO/RTO系统或后RCO/RTO装置4后，防止烟气加热时导致氨气氧化产生NOx。本系统彻底解决了氨逃逸这一SCR技术的重要缺陷，且将烟气温度升高后采用成熟的SCR催化剂，脱硝效果明显优于SNCR、低温脱硝技术，且运行稳定可靠。
主体塔1的底部设置有灰尘及脱硫剂清灰口阀16。
一种非电领域的烟气超低排放工艺，包括如下步骤：
1）对原烟气喷入脱硫剂并进行混合脱硫；
2）将步骤1）中的混合烟气通入主体塔1，通过主体塔1内设置的过滤除尘件15，脱除原烟气中的粉尘、硫氧化物、酸性气体甚至重金属等；
3）烟气进入前RCO/RTO装置3，在VOCs净化催化剂环境下，若烟气温度达标则借助VOCs净化催化剂直接催化分解烟气中的VOCs气体，若烟气温度未达标则借助燃料对烟气进行燃烧、并配合VOCs净化催化剂脱除烟气中的VOCs气体，此时得到的烟气温度为300-420℃；
4）烟气通过入管道进入SCR装置2，还原剂喷雾装置21向入管道内的烟气喷洒还原剂，进入SCR装置2后在SCR催化剂作用下脱除烟气中的NOx；
5）随后通过出管道进入SCO反应器21，在SCO催化剂的作用下将烟气中的逃逸氨气催化氧化为N2和H2O，除去烟气中的逃逸氨；
6）烟气进入后RCO/RTO装置4，对烟气的热能进行回收；
7）多种污染物被有效清除的烟气中通过净烟气出口8排放；
8）当步骤6）中的后RCO/RTO装置4温度到一定值后，切换烟气的流向，使得烟气依次通过后RCO/RTO装置4、SCR装置2、SCO反应器、前RCO/RTO装置3。
在步骤8）中向后RCO/RTO装置4内添加燃料。
本发明应用的SCO催化剂，领域内常用的NH3-SCO催化剂均可。在中国发明专利《一种铜基负载型氨氧化催化剂及其制备方法》，申请号：CN201711326280.5中也有公开相关的催化剂。SCO催化剂将逃逸氨气选择性氧化为N2和H2O排放，氧化剂采用烟气中的氧气，不会增加运行成本、无二次污染物产生，彻底解决了氨逃逸这一SCR技术的重要缺陷。本技术中SCO催化剂应用于燃煤电厂脱硝系统尾部，可解决空预器中ABS导致的堵塞、腐蚀问题，降低电厂维护成本，提高电厂的安全稳定运行水平。
本发明可实现多污染物的协同高效处理，为非电领域超低排放提供技术保障。本发明系统兼顾了两种以上污染物的清除，避免了每种污染物均需单独设置脱除设备的问题，有效节省了环保成本。本发明采用模块化设计，可根据烟气工况、污染物种类及浓度等进行灵活组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种非电领域的烟气超低排放设备，其特征在于包括内置导流板、过滤除尘件的主体塔、前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置与设有SCR催化剂的SCR装置，所述的主体塔的底部外壁面设置有烟气入口、顶部设置烟气出口，烟气入口外设置有脱硫剂喷射装置，所述的烟气出口通过入口三通阀分别连接到前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置，所述的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置为储热型反应器并通过一路入管道、一路出管道连接SCR装置，所述的入管道设置有还原剂喷雾装置，所述的出管道设置有内置SCO催化剂的SCO反应器，所述的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置分别连接到净烟气出口。
2.根据权利要求1所述的一种非电领域的烟气超低排放设备，其特征在于所述的主体塔内部、位于烟气入口上方设置有导流板，所述的导流板包括均匀分布在主体塔轴线外围的多片扇片，多片扇片之间的距离可调，所述的导流板与烟气出口之间设置过滤除尘件，烟气由烟气入口进入主体塔后通过导流板分流、并通过过滤除尘件后从烟气出口流出。
3.根据权利要求1所述的一种非电领域的烟气超低排放设备，其特征在于所述的前RCO/RTO装置设置有前三通阀，所述的前三通阀将前RCO/RTO装置分别与入口三通阀、净烟气出口连通，所述的后RCO/RTO装置设置有后三通阀，所述的后三通阀将后RCO/RTO装置分别与入口三通阀、净烟气出口连通，通过入口三通阀、前三通阀、后三通阀协作改变烟气流通方向。
4.根据权利要求1所述的一种非电领域的烟气超低排放设备，其特征在于所述的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置内设置有VOCs净化催化剂、处于燃烧状态的燃料。
5.根据权利要求1所述的一种非电领域的烟气超低排放设备，其特征在于所述的前RCO/RTO装置、后RCO/RTO装置内均设置有烟气余热回收部件。
6.根据权利要求1所述的一种非电领域的烟气超低排放设备，其特征在于所述的还原剂喷雾装置包括多个均匀分布的喷口，多个喷口绕轴线环形分布，所述的还原剂喷雾装置与装有氨还原剂的还原剂储罐连接，喷口喷出氨还原剂。
7.根据权利要求1所述的一种非电领域的烟气超低排放工艺，其特征在于包括如下步骤：
对原烟气喷入脱硫剂并进行混合脱硫；
将步骤1）中的混合烟气通入主体塔，通过主体塔内设置的过滤除尘件，脱除原烟气中的粉尘、硫氧化物、酸性气体甚至重金属等；
烟气进入前RCO/RTO装置，在VOCs净化催化剂环境下，若烟气温度达标则借助VOCs净化催化剂直接催化分解烟气中的VOCs气体，若烟气温度未达标则借助燃料对烟气进行燃烧，配合VOCs净化催化剂脱除烟气中的VOCs气体，此时得到的烟气温度为300-420℃；
烟气通过入管道进入SCR装置，还原剂喷雾装置向入管道内的烟气喷洒还原剂，进入SCR装置后在SCR催化剂作用下脱除烟气中的NOx；
随后通过出管道进入SCO反应器，在SCO催化剂的作用下将烟气中的逃逸氨气催化氧化为N2和H2O，除去烟气中的逃逸氨；
烟气进入后RCO/RTO装置，对烟气的热能进行回收；
多种污染物被有效清除的烟气中通过净烟气出口排放；
当步骤6）中的后RCO/RTO装置温度到一定值后，切换烟气的流向，使得烟气依次通过后RCO/RTO装置、SCR装置、SCO反应器、前RCO/RTO装置。
8.根据权利要求7所述的一种非电领域的烟气超低排放工艺，其特征在于在步骤8）中向后RCO/RTO装置内添加燃料。
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