CN109821393A - 基于湿法吸收的cfb锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，将烟气经一体化脱除塔底部进入，自制复合吸收剂和氧化剂从一体化脱除塔上部喷淋，与锅炉尾部烟气进行对流式氧化吸收反应，残留氧化产物经强化吸收和高效除雾后，烟气由烟囱排放；一体化脱除物最后由过滤、提浓、蒸发结晶处理后，实现硫硝资源化回收，本发明能降低设备能耗，提高污染物控制水平。
Description
技术领域
本发明涉及特种设备技术领域，特别是一种基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺。
背景技术
选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝是一种发展成熟的NOx控制技术。SNCR主要原理是在没有催化剂作用下，向850～1170度高温烟气中注射还原剂，还原剂与烟气中NOx反应生成水和N2。与选择性催化还原(SCR)脱硝工艺相比，SNCR具有工艺简单、投资和运行成本低的特点，特别适合于炉膛出口NOx浓度相对较低的循环流化床(CFB)锅炉。
目前，现有技术一般采用低氮燃烧和选择性非催化还原(SNCR)进行脱硝，当负荷较低时，NO排放浓度也较低，也有技术是加装低氮燃烧器，这样污染物排放情况为NO排放浓度80mg/m3；采用石灰石-石膏法进行尾部烟气湿法脱硫，SO2排放浓度20～40mg/m3。可见，NO和SO2排放浓度较低。而现有技术中并未公开有对于循环流化床锅炉掺烧无烟煤-木屑污泥过程中产生的二氧化硫和一氧化氮的协同控制技术。
现有技术参见主题“一种双还原剂的CFB锅炉SNCR烟气脱硝方法”，申请号为：201310685703.8，公开日为：2014-03-19的中国专利，一种双还原剂的CFB锅炉SNCR烟气脱硝方法，属于锅炉烟气脱硝领域，包括：当旋风分离器入口烟道烟气温度850℃以上，或者，CFB锅炉负荷在70％BMCR以上时，选择从旋风分离器入口烟道喷入常规氨还原剂；当旋风分离器入口烟道烟气温度低于850℃(650～850℃)，或者，CFB锅炉负荷低于70％BMCR时，选择从炉膛上部、旋风分离器入口烟道和分离器出口烟道中的一处或多处喷入以能产生活性氨组分的还原剂。该发明实现在CFB锅炉全负荷工况下的高效SNCR脱硝，以保证CFB锅炉NOx排放浓度控制在100mg/Nm3以下(GB13223-2011)以及更低。该发明是通过在CFB锅炉内加入还原剂来进行烟气脱硝，与本专利的技术方案并不相同。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，本发明能对木屑污泥进行回收利用，且对烟气进行净化处理提高污染物控制水平。
本发明采用以下方案实现：一种基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，所述工艺包括如下步骤：步骤S10、在CFB锅炉的锅炉尾部出口设置一除尘器，除尘器对烟气进行除尘后，将烟气经一体化脱除塔底部进入到塔内；
步骤S20、通过给料机、计量器和输粉机将吸收剂和氧化剂分别送至吸收剂储罐、氧化剂储罐进行吸收剂和氧化剂的配置，用抽水泵将配置好的吸收剂和氧化剂通过一带有流量计的循环管道打入一体化脱除塔底部的浆液循环池；
步骤S30、在浆液循环池上设置浆液循环泵，浆液循环泵将吸收剂和氧化剂送入一体化脱除塔上部喷淋层的多个雾化喷嘴进行喷淋，喷淋时与烟气进行对流式氧化吸收反应；
步骤S40、在一体化脱除塔烟气出口设置除雾器，除雾器将对流式氧化吸收反应后的残留氧化产物进行吸收和除雾后将烟气通过烟囱进行排放；
步骤S50、一体化脱除塔进行处理后得到的一体化脱除物置于浆液循环池内，最后对浆液循环池内的浆液进行过滤、提浓、蒸发结晶处理后，实现硫硝资源化回收。
进一步的，所述CFB锅炉的锅炉和一体化脱除塔之间设置有一烟气再热系统，所述烟气再热系统内部布置多个热管，热管内先抽成真空，并充入水和工质，工质在热管下部吸收高温烟气热量成蒸汽，同时向上部放热并加热低温的净化烟气，之后工质凝结为液体，低温净化烟气实现再热后排放。
进一步的，所述吸收剂为氢氧化钠NaOH、碳酸钠Na2CO3、碳酸氢钠NaHCO3、次氯酸钠NaClO、亚氯酸钠NaClO2中的一种或多种试剂混合溶于水的氧化性吸收剂。
进一步的，所述步骤S10之前进一步包括：步骤S1、在CFB锅炉的锅炉内加入无烟煤AT、木屑污泥SS，其中，CFB锅炉蒸汽量120～130t/h；无烟煤AT和木屑污泥SS燃料量为10～35t/h；木屑污泥SS掺烧比例为5％～25％；无烟煤AT和木屑污泥SS空干基含硫量分别为0.40％～3.00％和0.10％～0.50％，无烟煤AT和木屑污泥SS空干基含氮量分别为0.30％～0.80％和0.50～2.05％，CFB锅炉进行燃烧后，锅炉尾部烟气含氧量为3％～6％，烟气量为12～30万Nm3/h。
进一步的，所述吸收剂和氧化剂的配置为：氧化剂质量浓度为0.5％～15％，吸收剂质量浓度为0.5％～5％，配置好的吸收剂和氧化剂以喷入量150～600L/h送入一体化脱除塔上部喷淋层的多个雾化喷嘴进行喷淋。
本发明的有益效果在于：本发明利用氧化性吸收溶液进行协同吸收烟气多污染物，所用吸收剂为氢氧化钠NaOH、碳酸钠Na2CO3、碳酸氢钠NaHCO3、次氯酸钠NaClO、亚氯酸钠NaClO2中的一种或多种试剂混合溶于水的氧化性吸收剂；将烟气经一体化脱除塔底部进入，自制复合吸收剂和氧化剂从一体化脱除塔上部喷淋，与锅炉尾部烟气进行对流式氧化吸收反应，从而实现脱硫和脱硝，脱硫效率可达到95％～99％，脱硝效率可达到4.5％～95％。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是本发明涉及的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1和图2所示，本发明的一种基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，所述工艺包括如下步骤：步骤S10、在CFB锅炉的锅炉尾部出口设置一除尘器(如：电袋除尘器)，除尘器对烟气进行除尘后，将烟气经一体化脱除塔底部进入到塔内；
步骤S20、通过给料机、计量器和输粉机将吸收剂和氧化剂分别送至吸收剂储罐、氧化剂储罐进行吸收剂和氧化剂的配置，用抽水泵将配置好的吸收剂和氧化剂通过一带有流量计的循环管道打入一体化脱除塔底部的浆液循环池；以备一体化脱除塔浆液循环使用。所述吸收剂为氢氧化钠NaOH、碳酸钠Na2CO3、碳酸氢钠NaHCO3、次氯酸钠NaClO、亚氯酸钠NaClO2中的一种或多种试剂混合溶于水的氧化性吸收剂。
步骤S30、在浆液循环池上设置浆液循环泵，浆液循环泵将吸收剂和氧化剂送入一体化脱除塔上部喷淋层的多个雾化喷嘴进行喷淋，喷淋时与烟气进行对流式氧化吸收反应(一级反应区)；
步骤S40、在一体化脱除塔烟气出口设置除雾器，除雾器将对流式氧化吸收反应后的残留氧化产物进行吸收(二级反应区)和除雾后将烟气通过烟囱进行排放；该除雾器通常为二级除雾器，布置在塔出口的平直烟道上，并设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。冷烟气中残余水分一般不超过100mg/m3，目前大多要求不超过75mg/m3，否则会污染热交换器、烟道、风机等。除雾器主要采用折流板除雾器，其次是旋流板除雾器。
步骤S50、一体化脱除塔进行处理后得到的一体化脱除物置于浆液循环池内，最后对浆液循环池内的浆液进行过滤、提浓、蒸发结晶处理后，实现硫硝资源化回收。
其中，一体化脱除塔是一种逆流喷淋的脱除塔，是该工艺的核心装置，要求气液接触面积大，气体的吸收反应良好，压力损失小，适用于大容量的烟气处理。脱除塔烟气入口采用缩放形式进行设计，降低烟气进口速度，增加烟气在一体化脱除塔内停留时间，提高气液接触频率。一般来说，脱除塔的数量应根据锅炉容量、吸收塔容量和可靠性确定，300MW及以上机组宜一炉配一塔，200MW及以下机组宜两炉配一塔。国内外脱硫公司运行经验表明，二炉一塔的脱硫装置投资比一炉一塔的装置低5％～10％，在200MW以下等级机组上采用多炉一塔的配置有利于节省投资。
烟气从一体化脱除塔下部进入，与塔上部均匀喷出的吸收氧化浆液流充分接触，烟气流速由烟气量、塔高、雾化喷嘴数量等参数确定，液气比与燃料中污染物含量和脱硫率关系较大。喷淋塔的优点是塔内部件较少，结垢可能性较低。逆流喷淋塔有利于烟气与氧化吸收液充分接触，但阻力损失比顺流大。
该一体化脱除塔氧化吸收区(气液接触区)内设置多层喷淋层(≥3)，每个喷淋层都装配多个雾化喷嘴，雾化喷嘴为交叉布置，喷嘴入口压力不能太高，保证一定的喷嘴出口流速，大液滴在塔内停留时间较短，小液滴在一定条件下呈悬浮状态。
在本实施例中烟气经过一体化脱除塔后，温度有可能降低至50～60℃，已低于酸露点温度。为增加烟囱排烟扩散能力，大多数国家规定了烟囱出口的最低排烟温度。从改善烟气污染扩散、减少可见烟羽(白烟)、避免烟囱出口酸雨及消除烟道下游材料腐蚀等方面考虑，采用烟气再热是必要的。
因此，本发明中所述CFB锅炉的锅炉和一体化脱除塔之间设置有一烟气再热系统，烟气再热系统的作用是向低温烟气传递热量，工艺中总的加热量是烟气抬升和扩散的热量、消除可见烟羽(白烟)的热量、蒸发液滴的热量及防止烟气在烟道和烟囱凝结的热量之和。常用的再热形式是烟气循环再热，简而言之，就是把一体化脱除塔之前未处理的烟气热量传递给处理过的烟气。所述烟气再热系统内部布置多个热管，热管内先抽成真空，并充入水和工质(该工质为氮气)，工质在热管下部吸收高温烟气热量成蒸汽，同时向上部放热并加热低温的净化烟气，之后工质凝结为液体，低温净化烟气实现再热后排放。
在本发明中，所述步骤S10之前进一步包括：步骤S1、在CFB锅炉的锅炉内加入无烟煤AT、木屑污泥SS，其中，CFB锅炉蒸汽量120～130t/h；无烟煤AT和木屑污泥SS燃料量为10～35t/h；木屑污泥SS掺烧比例为5％～25％；无烟煤AT和木屑污泥SS空干基含硫量分别为0.40％～3.00％和0.10％～0.50％，无烟煤AT和木屑污泥SS空干基含氮量分别为0.30％～0.80％和0.50～2.05％，CFB锅炉进行燃烧后，锅炉尾部烟气含氧量为3％～6％，烟气量为12～30万Nm3/h。
所述吸收剂和氧化剂的配置为：氧化剂质量浓度为0.5％～15％，吸收剂质量浓度为0.5％～5％，配置好的吸收剂和氧化剂以喷入量150～600L/h送入一体化脱除塔上部喷淋层的多个雾化喷嘴进行喷淋。
硫氧化物和氮氧化物的排放因子计算公式如下：
其中，EFi为i污染物的排放因子，g/g；Ci是i污染物协同控制前后的瞬时浓度，mg/m3；V是烟气流量，m3/h；m是燃料量，kg；106为换算系数。
脱硫脱硝效率计算公示如下：
其中，ηi为污染物的脱除效率；EFi,in和EFi,out是污染物协同控制前后的污染物排放因子，g/g。
下面结合具体实施进行说明，其中，基本工艺条件的实施例如下：
1、CFB锅炉蒸汽量125t/h；AT和SS燃料量20t/h，SS掺烧比例不大于25％；AT和SS空干基含硫量分别约为0.72％和0.30％，AT和SS空干基含氮量分别约为0.63％和1.81％；尾部烟气含氧量5％；烟气量约16.5万Nm3/h；氧化性吸收溶液喷入量200L/h，其中，NaClO质量浓度0.5％，Na2CO3质量浓度2.5％，脱硫效率约为99％，脱硝效率约为75.20％；
2、CFB锅炉蒸汽量125t/h；AT和SS燃料量20t/h，SS掺烧比例不大于25％；AT和SS空干基含硫量分别约为0.72％和0.30％，AT和SS空干基含氮量分别约为0.63％和1.81％；尾部烟气含氧量5.95％；烟气量约16.5万Nm3/h；氧化性吸收溶液喷入量200L/h，其中，NaClO质量浓度2.5％，Na2CO3质量浓度2.5％，脱硫效率约为99％，脱硝效率约为92.80％；
3、CFB锅炉蒸汽量120t/h；AT和SS燃料量17.5t/h，SS掺烧比例不大于20％；AT和SS空干基含硫量分别约为0.59％和0.30％，AT和SS空干基含氮量分别约为0.56％和1.81％；尾部烟气含氧量5.16％；烟气量约15.5万Nm3/h；氧化性吸收溶液喷入量300L/h，其中，氧化剂NaClO质量浓度2.5％，吸收剂NaHCO3质量浓度1.1％，脱硫效率约为96％，脱硝效率约为86.30％；
4、CFB锅炉蒸汽量130t/h；AT和SS燃料量24.8t/h，SS掺烧比例不大于25％；AT和SS空干基含硫量分别约为0.59％和0.30％，AT和SS空干基含氮量分别约为0.56％和1.81％；尾部烟气含氧量5.08％；烟气量约17.5万Nm3/h；吸收溶液喷入量400L/h，其中，吸收剂Na2CO3质量浓度2.5％，吸收剂NaOH质量浓度0.5％，脱硫效率约为99％，脱硝效率约为4.60％；
5、CFB锅炉蒸汽量125t/h；AT和SS燃料量21.2t/h，SS掺烧比例不大于25％；AT和SS空干基含硫量分别约为0.59％和0.30％，AT和SS空干基含氮量分别约为0.56％和1.81％；尾部烟气含氧量4.32％；烟气量约16.3万Nm3/h；吸收溶液喷入量350L/h，其中，吸收剂Na2CO3质量浓度1％，氧化剂NaClO2质量浓度2.3％，脱硫效率约为99％，脱硝效率约为85.40％；
6、CFB锅炉蒸汽量130t/h；AT和SS燃料量25t/h，SS掺烧比例不大于25％；AT和SS空干基含硫量分别约为0.59％和0.30％，AT和SS空干基含氮量分别约为0.56％和1.81％；尾部烟气含氧量5.14％；烟气量约16.3万Nm3/h；吸收溶液喷入量350L/h，其中，吸收剂Na2CO3质量浓度3.5％，吸收剂NaHCO3质量浓度1.7％，脱硫效率约为99％，脱硝效率约为6.50％。
另外，需要注意的是：浆液循环池的pH值控制在4～6，液气比控制在7～14L/m3，当pH高于6时，补充新鲜吸收剂和氧化剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：步骤S10、在CFB锅炉的锅炉尾部出口设置一除尘器，除尘器对烟气进行除尘后，将烟气经一体化脱除塔底部进入到塔内；
步骤S20、通过给料机、计量器和输粉机将吸收剂和氧化剂分别送至吸收剂储罐、氧化剂储罐进行吸收剂和氧化剂的配置，用抽水泵将配置好的吸收剂和氧化剂通过一带有流量计的循环管道打入一体化脱除塔底部的浆液循环池；
步骤S30、在浆液循环池上设置浆液循环泵，浆液循环泵将吸收剂和氧化剂送入一体化脱除塔上部喷淋层的多个雾化喷嘴进行喷淋，喷淋时与烟气进行对流式氧化吸收反应；
步骤S40、在一体化脱除塔烟气出口设置除雾器，除雾器将对流式氧化吸收反应后的残留氧化产物进行吸收和除雾后将烟气通过烟囱进行排放；
步骤S50、一体化脱除塔进行处理后得到的一体化脱除物置于浆液循环池内，最后对浆液循环池内的浆液进行过滤、提浓、蒸发结晶处理后，实现硫硝资源化回收。
2.根据权利要求1所述的基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，其特征在于：所述CFB锅炉的锅炉和一体化脱除塔之间设置有一烟气再热系统，所述烟气再热系统内部布置多个热管，热管内先抽成真空，并充入水和工质，工质在热管下部吸收高温烟气热量成蒸汽，同时向上部放热并加热低温的净化烟气，之后工质凝结为液体，低温净化烟气实现再热后排放。
3.根据权利要求1所述的基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，其特征在于：所述吸收剂为氢氧化钠NaOH、碳酸钠Na2CO3、碳酸氢钠NaHCO3、次氯酸钠NaClO、亚氯酸钠NaClO2中的一种或多种试剂混合溶于水的氧化性吸收剂。
4.根据权利要求1所述的基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，其特征在于：所述步骤S10之前进一步包括：步骤S1、在CFB锅炉的锅炉内加入无烟煤AT、木屑污泥SS，其中，CFB锅炉蒸汽量120~130t/h；无烟煤AT和木屑污泥SS燃料量为10~35 t/h；木屑污泥SS掺烧比例为5%~25%；无烟煤AT和木屑污泥SS空干基含硫量分别为0.40%~3.00%和0.10%~0.50%，无烟煤AT和木屑污泥SS空干基含氮量分别为0.30%~0.80%和0.50~2.05%，CFB锅炉进行燃烧后，锅炉尾部烟气含氧量为3%~6%，烟气量为12~30万Nm3/h。
5.根据权利要求4所述的基于湿法吸收的CFB锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺，其特征在于：所述吸收剂和氧化剂的配置为：氧化剂质量浓度为0.5%~15%，吸收剂质量浓度为0.5%~5%，配置好的吸收剂和氧化剂以喷入量150~600 L/h送入一体化脱除塔上部喷淋层的多个雾化喷嘴进行喷淋。
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