CN110081454A - 一种生物质锅炉烟气联合净化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生物质锅炉烟气联合净化装置，包括锅炉、重力沉降室、旋风集尘器、脱酸塔、布袋除尘器、烟筒、引风机、冷却水输送装置、消石灰输送装置和氧化剂输送装置；脱酸塔包括塔体、上堆斗、下堆斗、烟道气进口、烟道气出口、第一文丘里喷枪、第二文丘里喷枪、第三文丘里喷枪和排渣阀；锅炉通过管道与重力沉降室的入口连接，重力沉降室的出口通过管道依次与旋风集尘器和烟道气进口连接，烟道气出口通过管道依次与布袋降尘器、引风机和烟筒连接。本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，没有浆液和污水，脱硫、脱硝效率高；实现了生物质发电烟气SO2和NOx超低稳定排放。本发明还提供了所述的生物质锅炉烟气联合净化装置的净化方法。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化处理设备技术领域，尤其是涉及一种生物质锅炉烟气联合净化装置及方法。
背景技术
生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，固体成型生物质燃料就是利用农林废弃物(如秸杆、花生壳、树叶、树枝、木屑、芒草、刨花等)作为原材料，经过粉碎、挤压、烘干制成固体成型生物质燃料。随着时代的发展，环保标准日益严格，国家为了保护环境，改善环境防止生态破坏，出台了系列环境保护的法律法规，要求在2020年前，对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造，超低排放，是指火电厂燃煤锅炉采用多种污染物高效协同脱除集成系统技术，使其大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值，即SO2≤35mg/Nm3、NOx≤50mg/Nm3、烟尘≤10mg/Nm3。
目前300MW及以上机组已基本实现烟气超低排放，采用的技术路线主要是选择性催化还原技术即SCR脱硝技术降低NOx排放，“石灰石-石膏”湿法脱硫降低SO2排放，脱硫后采用湿式电除尘降低烟尘排放。这种工艺不但投资巨大，而且在生物质锅炉实施中遇到SCR脱硝催化剂中毒，从而无法实现超低排放，同时形成NaCl、CaSO3、Ca(NO3)2浆液的二次处理与污染。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种生物质锅炉烟气联合净化装置，在同一塔内将NO氧化成NO2，然后将NO2及SO2共同采用干法吸收协同烟气净化工艺系统，产生的硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐等不是浆液而是固体粉末，随生物质灰通过布袋除尘器混合排出，没有浆液和污水，不产生二次污染，无氨逃逸、占地面积小、设备少，控制系统简单，投资少，脱硫、脱硝效率高；实现生物质发电烟气SO2和NOx超低稳定排放。本发明还提供了一种生物质锅炉烟气联合净化装置的净化方法。
本发明采用的技术方案是：
一种生物质锅炉烟气联合净化装置，包括锅炉、重力沉降室、旋风集尘器、脱酸塔、布袋除尘器、烟筒、引风机、冷却水输送装置、消石灰输送装置和氧化剂输送装置；所述脱酸塔包括塔体、上堆斗、下堆斗、烟道气进口、烟道气出口、第一文丘里喷枪、第二文丘里喷枪、第三文丘里喷枪和排渣阀，所述上堆斗为中部减缩的喇叭形，上端开口大，下端开口小，所述塔体的下端与所述上堆斗的上端连接，所述上堆斗的下端与所述下堆斗的上端连接，所述下堆斗的下端的灰斗的底部设有排渣阀，所述下堆斗的侧壁设有烟道气进口，所述塔体的侧壁的上部设有烟道气出口；所述塔体内从上到下依次间隔设有第一喷管、第二喷管和第三喷管；所述锅炉通过管道与所述重力沉降室的入口连接，所述重力沉降室的出口通过管道依次与所述旋风集尘器和所述烟道气进口连接，所述烟道气出口通过管道依次与所述布袋降尘器、所述引风机和所述烟筒连接。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其中，所述第一文丘里喷枪、所述第二文丘里喷枪和所述第三文丘里喷枪分别通过管道与空压机连接。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其中，所述消石灰输送装置包括消石灰仓和消石灰计量器，所述消石灰仓通过管道依次与所述消石灰计量器、所述第一文丘里喷枪和所述第一喷管的一端连接。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其中，所述冷却水输送装置包括水管和冷却水计量器，所述水管的一端通过管道依次与所述冷却水计量器、所述第二文丘里喷枪和所述第二喷管的一端连接。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其中，所述氧化剂输送装置包括氧化剂贮罐和氧化剂计量泵，所述氧化剂贮罐通过管道依次与所述氧化剂计量泵、所述第三文丘里喷枪和所述第三喷管的一端连接。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其中，所述脱酸塔的直径L1为5-6m，所述下堆斗的直径L2为3.5-4m，所述上堆斗中部的直径L3为2-2.5m，高度L4为5.5-6m，L5为2-2.5m。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其中，所述脱酸塔的直径L1为5.5m，所述下堆斗的直径L2为3.75m，所述上堆斗中部的直径L3为2.2m，高度L4为6m，L5为2.5m。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其中，所述重力沉降室的底部设有排渣阀，所述旋风集尘器的底部设有排灰阀。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其中，所述布袋除尘器的底部设有卸灰阀一卸灰阀二和卸灰阀三。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置的净化方法，包括以下步骤：
(a)生物质锅炉中生物质燃料燃烧后含有SO2、NO和粉尘的烟气首先被引入重力沉降室，除去颗粒大的灰尘；再进入旋风集尘器中进一步除去烟尘的细小颗粒灰尘；
(b)然后，含有SO2、NO和粉尘的烟气进入烟道气进口后被引入下堆斗内，所述烟气再从下堆斗引入上堆斗，进一步除去灰尘，从排渣阀排出，烟气从上堆斗进入塔体的下部，通过第三文丘里喷枪往塔体内喷入氧化剂NaClO2成雾状，充分与所述烟气混合上行到塔体的中上部，上行时完成以下反应：NaClO2+2NO＝NaCl+2NO2；
(c)从第二文丘里喷枪往塔体内喷入水形成的水雾，所述水雾充分与所述烟气中的SO2、NO2完成以下反应：SO2+H2O＝H2SO3；4NO2+NaClO2+2H2O＝4HNO3+NaCl；此反应是放热反应，使所述烟气温度控制在115～125℃之间，湿度在80～90％；
(d)从第一文丘里喷枪喷入消石灰Ca(OH)2粉剂，所述消石灰Ca(OH)2粉剂充分与烟气中H2SO3、HNO3接触，完成以下反应：
H2SO3+Ca(OH)2＝CaSO3+2H2O；2HNO3+Ca(OH)2＝Ca(NO3)2+2H2O；
(e)反应后的烟气从烟道气出口进入布袋除尘器，最终NaCl、CaSO3和Ca(NO3)2随着飞灰一起被布袋除尘器收集下来，从而达到清除烟气中大颗粒灰尘及烟气中的NO和SO2的目的，最后烟气通过引风机引入到烟筒。
本发明有益效果：
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，在同一个脱酸塔中同时去除两种污染物SO2和NOx的途径，NaCl、CaSO3和Ca(NO3)2成固态粉末随着飞灰一起收集排出，和传统工艺NaCl、CaSO3和Ca(NO3)2以浆液排出相比，干法没有废水排放，大大减化工艺流程，节约投资成本，降低运行成本，减少了CaSO3和Ca(NO3)2浆液处理的二次污染。
本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置的净化方法，通过喷入消石灰干粉和氧化剂NaClO2溶液，喷水控制烟气温度和湿度，可以有效地脱硫脱硝。
附图说明
图1为本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置的结构示意图；
图2为本发明所述的上堆斗和下堆斗的结构示意图。
下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
如图1和2所示，一种生物质锅炉烟气联合净化装置，包括锅炉1、重力沉降室2、旋风集尘器3、空压机4、消石灰仓5、消石灰计量器6、脱酸塔7、布袋除尘器8、烟筒9、引风机10、冷却水计量器11、氧化剂贮罐12和氧化剂计量泵13；重力沉降室2的底部设有排渣阀21，旋风集尘器3的底部设有排灰阀31，布袋除尘器8的底部设有卸灰阀一81卸灰阀二82和卸灰阀三83；空压机4用于雾化喷入的物料；
脱酸塔7包括塔体71、上堆斗72、下堆斗73、烟道气进口74、烟道气出口75、第一文丘里喷枪76、第二文丘里喷枪77、第三文丘里喷枪78和排渣阀79，上堆斗72为中部减缩的喇叭形，上端开口大，下端开口小，上堆斗72中间的缩径可以形成紊流，可以使药剂和烟气充分混合。塔体71为圆筒形，塔体71的下端与上堆斗72的上端连接，上堆斗72的下端与下堆斗73的上端连接，下堆斗73的下端的灰斗的底部设有排渣阀79，下堆斗73的侧壁设有烟道气进口74，塔体71的侧壁的上部设有烟道气出口75；塔体71内从上到下依次间隔设有第一喷管711、第二喷管712和第三喷管713。下堆斗73为圆筒形，脱酸塔7的直径L1为5.5m，下堆斗73的直径L2为3.75m，上堆斗72中部的直径L3为2.2m，高度L4为6m，L5为2.5m，上堆斗72减缩比例会影响气流混合，从而影响反应效果。
锅炉1通过管道与重力沉降室2的入口连接，重力沉降室2的出口通过管道依次与旋风集尘器3和烟道气进口74连接，烟道气出口75通过管道依次与布袋降尘器8、引风机10和烟筒9连接。
消石灰仓5通过管道依次与消石灰计量器6、第一文丘里喷枪76和第一喷管711的一端连接；水管的一端通过管道依次与冷却水计量器11、第二文丘里喷枪77和第二喷管712的一端连接；氧化剂贮罐12通过管道依次与氧化剂计量泵13、第三文丘里喷枪78和第三喷管713的一端连接；第一文丘里喷枪76、第二文丘里喷枪77和第三文丘里喷枪78分别通过管道与空压机4连接。
本实施例所述的生物质锅炉烟气联合净化装置的净化方法，包括以下步骤：
(a)生物质锅炉1中生物质燃料燃烧后含有SO2、NO和粉尘的烟气首先被引入重力沉降室2，除去颗粒大的灰尘，从排渣阀21排出；再进入旋风集尘器3中进一步除去烟尘的细小颗粒灰尘，从排灰阀31排出；
(b)然后，含有SO2、NO和粉尘的烟气进入烟道气进口74后被引入下堆斗73内，所述烟气再从下堆斗73引入上堆斗72，进一步除去灰尘，从排渣阀79排出，烟气从上堆斗72进入塔体71的下部，通过第三文丘里喷枪78往塔体71内喷入氧化剂NaClO2成雾状，充分与所述烟气混合上行到塔体71的中上部，上行时完成以下反应：NaClO2+2NO＝NaCl+2NO2；
(c)从第二文丘里喷枪77往塔体71内喷入水形成的水雾，所述水雾充分与所述烟气中的SO2、NO2完成以下反应：SO2+H2O＝H2SO3；4NO2+NaClO2+2H2O＝4HNO3+NaCl；此反应是放热反应，所述水雾还起到调整烟气湿度的作用，使所述烟气温度控制在115～125℃之间，湿度在80～90％；
(d)从第一文丘里喷枪76喷入消石灰Ca(OH)2粉剂，所述消石灰Ca(OH)2粉剂充分与烟气中H2SO3、HNO3接触，完成以下反应：
H2SO3+Ca(OH)2＝CaSO3+2H2O；2HNO3+Ca(OH)2＝Ca(NO3)2+2H2O；
(e)反应后的烟气从烟道气出口75进入布袋除尘器8，最终NaCl、CaSO3和Ca(NO3)2随着飞灰一起被布袋除尘器8收集下来，从卸灰阀一81卸灰阀二82和卸灰阀三83排出，从而达到清除烟气中大颗粒灰尘及烟气中的NO和SO2的目的，最后烟气通过引风机10引入到烟筒9。
采用本发明所述的生物质锅炉烟气联合净化装置的净化方法，可以使NO脱除效率为80％，SO2脱除效率为85％。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：包括锅炉(1)、重力沉降室(2)、旋风集尘器(3)、脱酸塔(7)、布袋除尘器(8)、烟筒(9)、引风机(10)、冷却水输送装置、消石灰输送装置和氧化剂输送装置；所述脱酸塔(7)包括塔体(71)、上堆斗(72)、下堆斗(73)、烟道气进口(74)、烟道气出口(75)、第一文丘里喷枪(76)、第二文丘里喷枪(77)、第三文丘里喷枪(78)和排渣阀(79)，所述上堆斗(72)为中部减缩的喇叭形，上端开口大，下端开口小，所述塔体(71)的下端与所述上堆斗(72)的上端连接，所述上堆斗(72)的下端与所述下堆斗(73)的上端连接，所述下堆斗(73)的下端的灰斗的底部设有排渣阀(79)，所述下堆斗(73)的侧壁设有所述烟道气进口(74)，所述塔体(71)的侧壁的上部设有所述烟道气出口(75)；所述塔体(71)内从上到下依次间隔设有第一喷管(711)、第二喷管(712)和第三喷管(713)；所述锅炉(1)通过管道与所述重力沉降室(2)的入口连接，所述重力沉降室(2)的出口通过管道依次与所述旋风集尘器(3)和所述烟道气进口(74)连接，所述烟道气出口(75)通过管道依次与所述布袋降尘器(8)、所述引风机(10)和所述烟筒(9)连接。
2.根据权利要求1所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：所述第一文丘里喷枪(76)、所述第二文丘里喷枪(77)和所述第三文丘里喷枪(78)分别通过管道与空压机(4)连接。
3.根据权利要求1所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：所述消石灰输送装置包括消石灰仓(5)和消石灰计量器(6)，所述消石灰仓(5)通过管道依次与所述消石灰计量器(6)、所述第一文丘里喷枪(76)和所述第一喷管(711)的一端连接。
4.根据权利要求1所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：所述冷却水输送装置包括水管和冷却水计量器(12)，所述水管的一端通过管道依次与所述冷却水计量器(11)、所述第二文丘里喷枪(77)和所述第二喷管(712)的一端连接。
5.根据权利要求1所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：所述氧化剂输送装置包括氧化剂贮罐(13)和氧化剂计量泵(14)，所述氧化剂贮罐(12)通过管道依次与所述氧化剂计量泵(13)、所述第三文丘里喷枪(78)和所述第三喷管(713)的一端连接。
6.根据权利要求1所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：所述脱酸塔(7)的直径L1为5-6m，所述下堆斗(73)的直径L2为3.5-4m，所述上堆斗(72)中部的直径L3为2-2.5m，高度L4为5.5-6m，L5为2-2.5m。
7.根据权利要求6所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：所述脱酸塔(7)的直径L1为5.5m，所述下堆斗(73)的直径L2为3.75m，所述上堆斗(72)中部的直径L3为2.2m，高度L4为6m，L5为2.5m。
8.根据权利要求1所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：所述重力沉降室(2)的底部设有排渣阀(21)，所述旋风集尘器(3)的底部设有排灰阀(31)。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的生物质锅炉烟气联合净化装置，其特征在于：所述布袋除尘器(8)的底部设有卸灰阀一(81)卸灰阀二(82)和卸灰阀三(83)。
10.权利要求1-9任意一项所述的生物质锅炉烟气联合净化装置的净化方法，其特征在于：包括以下步骤：
(a)生物质锅炉(1)中生物质燃料燃烧后含有SO2、NO和粉尘的烟气首先被引入重力沉降室(2)，除去颗粒大的灰尘；再进入旋风集尘器(3)中进一步除去烟尘的细小颗粒灰尘；
(b)然后，含有SO2、NO和粉尘的烟气进入烟道气进口(74)后被引入下堆斗(73)内，所述烟气再从下堆斗(73)引入上堆斗(72)，进一步除去灰尘，从排渣阀(79)排出，烟气从上堆斗(72)进入塔体(71)的下部，通过第三文丘里喷枪(78)往塔体(71)内喷入氧化剂NaClO2成雾状，充分与所述烟气混合上行到塔体(71)的中上部，上行时完成以下反应：NaClO2+2NO＝NaCl+2NO2；
(c)从第二文丘里喷枪(77)往塔体(71)内喷入水形成的水雾，所述水雾充分与所述烟气中的SO2、NO2完成以下反应：SO2+H2O＝H2SO3；4NO2+NaClO2+2H2O＝4HNO3+NaCl；此反应是放热反应，使所述烟气温度控制在115～125℃之间，湿度在80～90％；
(d)从第一文丘里喷枪(76)喷入消石灰Ca(OH)2粉剂，所述消石灰Ca(OH)2粉剂充分与烟气中H2SO3、HNO3接触，完成以下反应：
H2SO3+Ca(OH)2＝CaSO3+2H2O；2HNO3+Ca(OH)2＝Ca(NO3)2+2H2O；
(e)反应后的烟气从烟道气出口(75)进入布袋除尘器(8)，最终NaCl、CaSO3和Ca(NO3)2随着飞灰一起被布袋除尘器(8)收集下来，从而达到清除烟气中大颗粒灰尘及烟气中的NO和SO2的目的，最后烟气通过引风机(10)引入到烟筒(9)。
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