CN110787630A - 一种电石渣半干法脱硫、低温scr脱硝烟气处理装置及工艺 - Google Patents

一种电石渣半干法脱硫、低温scr脱硝烟气处理装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于火电厂烟气治理环保技术领域，具体涉及一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置，包括一级预除尘器、电石渣粉仓、水箱、高压水泵、回流式雾化喷嘴、排灰输送机、脱硫塔、布袋除尘器、GGH、蒸汽加热器、烟囱、氨水蒸发系统、SCR反应器、喷氨格栅、催化剂、整流格栅，烟气依次经过脱硫塔、布袋除尘器、GGH、蒸汽加热器和SCR反应器来脱出烟气中的SO2和NOx；在原有SNCR脱硝的基础上新增低温SCR脱硝工艺，改造后烟气出口SO2和NOx浓度各方面指标均达到国家超净排放标准，半干法烟气脱硫工艺是新型工艺，除了脱除SO2外可脱除SO3、HCL、HF及Hg等重金属，由于建设运行成本低，性价比高，在中小型火电机组逐步推广应用。

Description

一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置及工艺
技术领域
本发明属于火电厂烟气治理环保技术领域，具体涉及一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置及工艺。
背景技术
烟气脱硫/脱硝是指应用化学或者物理的方法将烟气中的SO2/NOx固定或者脱除，按照脱硫的方式，燃料燃烧后烟气脱硫主要可以分为干法脱硫、湿法脱硫和半干法脱硫三大类；按照脱硫的方法可以分为钙法脱硫、镁法脱硫等；按照脱硝的方式，烟气脱硝主要可以分为选择性催化还原法和非选择性催化还原法。
湿法脱硫具有吸收SO2速度快，脱硫效率高等优点，由于研究和使用的时间较早，目前在火电厂等各个行业应用范围较为广泛，工艺技术相对成熟，尤其在脱硫效率要求比较高的行业或者特殊领域，具有较高的应用。但是湿法脱硫也存在一定的问题，脱硫后的湿产物难以处理，非常容易对环境造成二次污染，另一方面，投资运行维护费用较高，并且存在设备腐蚀的现象和整个脱硫系统较为复杂的问题。
由于电石渣的主要成分氢氧化钙具有强碱性，其PH高达14左右，所以在污染治理方面具有着极大的优势和广阔的利用空间，电石渣是工业上电石生产乙炔气的副产废弃物，其处理及运输都较为困难，目前电石渣的利用价值较低且在工业上利用率较小，主要在建材等行业有所应用。电石渣的主要成分是Ca(OH)2，其浆化状态呈碱性，可将其处理后作为脱硫剂应用于烟气脱硫中。
目前，半干法脱硫具有无废水产生、设备腐蚀小等优点慢慢进入环保市场。半干法脱硫工艺以其投资少、占地小、运行费用低、无废水排放等优点广受人们关注，此类工艺对不同形式的钙基脱硫剂有较强的适应能力，然而电石渣在半干法脱硫中的应用研究不多，原因主要是将电石渣完全脱水、磨细后加水消化或制浆，这个过程增加了投资和运行费用，但是电石渣作为脱硫剂以其较为廉价易得的优势在电石渣脱硫工艺中占有一定优势。
因此本专利主要针对以电石渣作为脱硫剂，应用于半干法烟气脱硫脱硝工艺。
发明内容
本发明提供了一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置及工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置，包括一级预除尘器、电石渣粉仓、水箱、高压水泵、回流式雾化喷嘴、排灰输送机、脱硫塔、布袋除尘器、GGH、蒸汽加热器、烟囱、氨水蒸发系统、SCR反应器、喷氨格栅、催化剂、整流格栅，烟气依次经过脱硫塔、布袋除尘器、GGH、蒸汽加热器和SCR反应器来脱出烟气中的SO2和NOx，烟气中的二氧化硫在脱硫塔中和电石渣粉及雾化水汽接触后发生高度反应，烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下与氨气发生反应，从而去除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。
优选的，脱硫灰设置循环系统，根据灰的浓度和脱硫效率来调节循环倍率，以提高钙离子的利用率及脱硫效率。
优选的，SCR反应器设置温度和压力监测器，用于实时检测反应器出口的温度和压力。
优选的，SCR反应器入口处设有整流格栅，通过烟气在格栅内的碰撞，整合作用，将进入格栅前水平方向流动的烟气调整为竖直向下流动，进入格栅前较差的烟气速度分布整合的相对均匀。
一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理工艺，包括脱硫系统和脱硝系统，脱硫系统主要包括：脱硫塔及配套设备、电石渣给料系统、脱硫灰循环系统；从锅炉来的含尘和SO2的烟气，经一级预除尘器除尘后，进入尾部的脱硫灰循环系统；烟气通过烟道由脱硫塔下部进入脱硫塔，工业水由水箱经高压水泵送入回流式雾化喷嘴雾化后喷入脱硫塔，电石渣从电石渣粉仓进入脱硫塔上部与烟气混合反应，其中一部分干态产物从脱硫塔塔底排灰输送机排出，其余随烟气进入布袋除尘器，从除尘器出来的烟气经过GGH和蒸汽加热器将烟气温度升高至180℃～220℃进入脱硝系统；SCR反应器布置在脱硫、除尘系统、GGH和蒸汽加热器之后，还原剂采用20％的氨水，氨水经过氨水蒸发系统将氨水蒸发成为氨气和水蒸气的混合物送入喷氨格栅，与来自脱硫除尘装置后的烟气混合后进入SCR反应器，通过喷氨格栅以确保烟气分布均匀，再流经整流格栅，在催化剂的作用下，氨气将氮氧化物转化为氮气，净化后的烟气进入烟囱被排入大气，此时已达到脱除二氧化硫和氮氧化物的目的。
优选的，脱硫剂选用工业制乙炔的副产物电石渣，原料廉价易得，配置简单，储存方便。
优选的，SCR反应的脱硝剂使用氨水，氨水通过喷枪进入氨水蒸发系统，经氨水蒸发系统将氨水蒸发为氨气和水蒸气混合物，送入喷氨格栅。
优选的，SCR反应器后的烟气(温度为180～220℃)由GGH将热量传递给脱硫后的烟气(温度为70℃左右)，将其温度升高到180℃，再由蒸汽加热器，将烟气温度升高到催化剂的反应温度(180～200℃)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、在原有SNCR脱硝的基础上新增低温SCR脱硝工艺，改造后烟气出口SO2和NOx浓度各方面指标均达到国家超净排放标准。
2、半干法烟气脱硫工艺是新型工艺，除了脱除SO2外可脱除SO3、HCL、HF及Hg等重金属，由于建设运行成本低，性价比高，在中小型火电机组逐步推广应用。
3、通过技术研究的不断深入，工程应用的不断增多，关键设备的各种攻关重造，半干法脱硫在大型机组的应用上具有非常广阔的发展前景。
4、使用的工业制乙炔的副产物电石渣作为脱硫剂，电石渣本身不加处理自然堆放会污染环境，然而把电石渣应用于脱硫工艺中作为脱硫剂的前景十分广阔且效果明显。
5、电石渣的再利用替代了传统脱硫剂石灰石，减少了石灰石资源的消耗和CO2气体的排放，既充分利用资源又能改善环境，在国家大气污染治理方向的研究具有非常重要的意义。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、一级预除尘器；2、电石渣粉仓；3、水箱；4、高压水泵；5、回流式雾化喷嘴；6、排灰输送机；7、脱硫塔；8、布袋除尘器；9、GGH；10、蒸汽加热器；11、烟囱；12、氨水蒸发系统；13、SCR反应器；14、喷氨格栅；15、催化剂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置及工艺，包括一级预除尘器1、电石渣粉仓2、水箱3、高压水泵4、回流式雾化喷嘴5、排灰输送机6、脱硫塔7、布袋除尘器8、GGH9、蒸汽加热器10、烟囱11、氨水蒸发系统12、SCR反应器13、喷氨格栅14、催化剂15、整流格栅，来自锅炉的烟气经过脱硫除尘系统和布袋除尘器8脱除烟气中的二氧化硫后，经由GGH9和蒸汽加热器10温度升高后达到催化剂的温度窗口，经过催化剂15后脱除烟气中的氮氧化物，从而净化烟气。
本实施例中，
1、在原有SNCR脱硝的基础上新增低温SCR脱硝工艺，改造后烟气出口SO2和NOx浓度各方面指标均达到国家超净排放标准。
2、半干法烟气脱硫工艺是新型工艺，除了脱除SO2外可脱除SO3、HCL、HF及Hg等重金属，由于建设运行成本低，性价比高，在中小型火电机组逐步推广应用。
3、通过技术研究的不断深入，工程应用的不断增多，关键设备的各种攻关重造，半干法脱硫在大型机组的应用上具有非常广阔的发展前景。
4、使用的工业制乙炔的副产物电石渣作为脱硫剂，电石渣本身不加处理自然堆放会污染环境，然而把电石渣应用于脱硫工艺中作为脱硫剂的前景十分广阔且效果明显。
5、电石渣的再利用替代了传统脱硫剂石灰石，减少了石灰石资源的消耗和CO2气体的排放，既充分利用资源又能改善环境，在国家大气污染治理方向的研究具有非常重要的意义。
具体的，布袋除尘器8设置有用于收集脱硫灰的循环系统，根据灰的浓度和脱硫效率来调节循环倍率，以提高钙离子的利用率及脱硫效率。
具体的，所述SCR反应器13的出口处设有用于实时监测反应器出口的温度和压力的温度和压力监测器，所述SCR反应器13的入口处设有对烟气进行整流的整流格栅。
具体的，烟气进SCR反应器入口处设有整流格栅，通过烟气在格栅内的碰撞，整合作用，将进入格栅前水平方向流动的烟气调整为竖直向下流动，进入格栅前较差的烟气速度分布整合的相对均匀。
具体的，SCR反应的脱硝剂使用氨水(或尿素)，氨水通过喷枪进入氨水蒸发系统，经由氨水蒸发系统将氨水蒸发为氨气和水蒸气混合物，送入喷氨格栅。
具体的，布袋除尘器8收集的脱硫灰设置循环系统，根据灰的浓度和脱硫效率来调节循环倍率，以提高钙离子的利用率及脱硫效率。
本发明的工艺流程如下：主要包括脱硫系统和脱硝系统，脱硫系统主要包括：脱硫塔及配套设备，电石渣给料系统、脱硫灰循环系统，从锅炉来的含尘和SO2的烟气，经一级预除尘器1除尘后，进入尾部循环流化床半干法烟气脱硫除尘系统，烟气通过烟道由脱硫塔7下部进入脱硫塔，工业水由水箱3经高压水泵4送入回流式雾化喷嘴5雾化后喷入脱硫塔，以很高的传质速率在脱硫塔中与烟气混合，起到活化反应离子的作用，同时降低塔内温度，促进反应进行，电石渣从电石渣粉仓2进入脱硫塔上部，活化后的氢氧化钙颗粒以很高的传质速率与烟气中的SO2等酸性物质混合反应，生成CaSO4、CaSO3等反应产物，这些干态产物小部分从脱硫塔塔底排灰输送机6排出，绝大部分随烟气进入布袋除尘器8，除尘器底部收集的灰尘一部分循环至脱硫塔底部，用来提高钙离子的利用率及脱硫效率，从除尘器出来的烟气经过GGH9和蒸汽加热器10将烟气温度升高至220℃左右进入低温SCR脱硝系统。
低温SCR脱硝系统，SCR反应器布置在脱硫、除尘系统、GGH和蒸汽加热器之后。还原剂采用20％的氨水。氨水经过氨水蒸发系统12将氨水蒸发成为氨气和水蒸气的混合物送入喷氨格栅，与来自脱硫除尘装置后的烟气混合后进入SCR反应器13，通过喷氨格栅14以确保烟气分布均匀，再流经整流格栅，在催化剂15的作用下，氨气将氮氧化物转化为氮气，净化后的烟气进入烟囱11被排入大气，此时已达到脱除二氧化硫和氮氧化物的目的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置，其特征在于：包括一级预除尘器(1)、电石渣粉仓(2)、水箱(3)、高压水泵(4)、回流式雾化喷嘴(5)、排灰输送机(6)、脱硫塔(7)、布袋除尘器(8)、GGH(9)、蒸汽加热器(10)、烟囱(11)、氨水蒸发系统(12)、SCR反应器(13)、喷氨格栅(14)和催化剂(15)，烟气依次经过所述一级预除尘器(1)、所述脱硫塔(7)、所述布袋除尘器(8)、所述GGH(9)、蒸汽加热器(10)和SCR反应器(13)来脱出烟气中的SO2和NOx。
2.根据权利要求1所述的一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置，其特征在于：布袋除尘器(8)设置有用于收集脱硫灰的循环系统，根据灰的浓度和脱硫效率来调节循环倍率，以提高钙离子的利用率及脱硫效率。
3.根据权利要求1所述的一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理装置，其特征在于：所述SCR反应器(13)的出口处设有用于实时监测反应器出口的温度和压力的温度和压力监测器，所述SCR反应器(13)的入口处设有对烟气进行整流的整流格栅。
4.一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理工艺，其特征在于：包括脱硫系统和脱硝系统，
脱硫系统主要包括：脱硫塔及配套设备、电石渣给料系统、脱硫灰循环系统；
从锅炉来的含尘和SO2的烟气，经一级预除尘器(1)除尘后，进入尾部的脱硫灰循环系统；
烟气通过烟道由脱硫塔(7)下部进入脱硫塔(7)，工业水由水箱(3)经高压水泵(4)送入回流式雾化喷嘴(5)雾化后喷入脱硫塔(7)，电石渣从电石渣粉仓(2)进入脱硫塔上部与烟气混合反应，其中一部分干态产物从脱硫塔塔底排灰输送机(6)排出，其余随烟气进入布袋除尘器(8)，从除尘器出来的烟气经过GGH(9)和蒸汽加热器(10)将烟气温度升高至180℃～220℃进入脱硝系统；
SCR反应器(13)布置在脱硫、除尘系统、GGH(9)和蒸汽加热器(10)之后，还原剂采用20％的氨水，氨水经过氨水蒸发系统(12)将氨水蒸发成为氨气和水蒸气的混合物送入喷氨格栅(14)，与来自脱硫除尘装置后的烟气混合后进入SCR反应器(13)，通过喷氨格栅(14)以确保烟气分布均匀，再流经整流格栅，在催化剂(15)的作用下，氨气将氮氧化物转化为氮气，净化后的烟气进入烟囱(11)被排入大气，此时已达到脱除二氧化硫和氮氧化物的目的。
5.根据权利要求4所述的一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理工艺，其特征在于：工业水以80-100kmol/s·m2的传质速率在脱硫塔(7)中与烟气混合，起到活化反应离子的作用，同时降低塔内温度，促进反应进行。
6.根据权利要求4所述的一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理工艺，其特征在于：电石渣选用工业制乙炔的副产物电石渣，原料廉价易得，配置简单，储存方便。
7.根据权利要求4所述的一种电石渣半干法脱硫、低温SCR脱硝烟气处理工艺，其特征在于：布袋除尘器(8)底部收集的灰尘一部分循环至脱硫塔(7)底部，用来提高钙离子的利用率及脱硫效率。
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