CN110917843A - 一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,是由SNCR炉内脱硝、半干反应塔脱酸、干法脱酸、活性炭吸附、袋式除尘器、SCR催化脱硝、水媒式换热器、引风机、烟囱组成;通过该装置,烟气污染物的排放在满足GB18485‑2014及欧盟2010标准的同时,也可满足全国各省市对氮氧化物的提标要求,并且消除了SCR催化剂对蒸汽的需求,节省能源,同时将烟气中的热量最大程度的回收,提高全厂热效率。

Description

一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧烟气超低排放系统,是一种烟气处置节能降耗及低温烟气热能回收利用的系统。
背景技术
目前垃圾焚烧发电厂的烟气净化工艺是以SNCR炉内脱硝+半干法脱酸(石灰浆)+干法(备用)+活性炭吸附+袋式除尘器为主,工艺组合简单且固定,该工艺即可满足GB18485-2014及欧盟2010/75/EU的排放要求。然而,为了进一步加强生活垃圾焚烧发电厂大气污染物治理,削减主要污染物的排放,改善大气环境治理,打赢蓝图保卫战,各地方环保部门在GB18485-2014的基础上对主要污染物的排放提出了更为严格的要求。
其中,最为普遍的是氮氧化物的排放限值的提标,《生活垃圾焚烧污染物控制标准》(GB18485-2014)要求垃圾焚烧电厂氮氧化物排放限值达到250mg/m3(日均值)、300mg/m3(小时均值),全国多个省市环保部门已出台了更为严格的标准,如:海南省要求日均值120mg/m3、小时均值150mg/m3;福建省的征求意见稿要求日均值100mg/m3,小时均值120mg/m3;武汉、东莞、河南省要求控制在100mg/m3以下;山东部分重点地区要求控制在100mg/m3以下;南京、深圳要求控制在80mg/m3;浙江宁波、杭州、台州要求控制在75mg/m3等等。
针对氮氧化物排放限值的提标,企业对烟气净化的工艺进行了一定的组合,主要分两类,一类为170~180℃的低温催化脱硝,工艺为SNCR炉内脱硝+半干法脱酸(石灰浆)+干法(备用)+活性炭吸附+袋式除尘器+SGH+SCR(170~180℃);另一类为230~240℃的中温催化脱硝,工艺为SNCR炉内脱硝+半干法脱酸(石灰浆)+干法(备用)+活性炭吸附+袋式除尘器+SGH+SCR(230~240℃)+GGH。为满足催化剂的反应温度,这两种工艺均需要增设SGH,利用蒸汽提高烟气温度,这极大浪费了能源,提高了厂用电率(厂用电率增加约5%),降低了全厂效率。
发明内容
本发明的目的是为了在满足目前氮氧化物提标的前提下,优化烟气净化的组合工艺,降低能耗,提高全厂效率。
一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,是由SNCR炉内脱硝、半干反应塔脱酸、干法脱酸、活性炭吸附、袋式除尘器、SCR催化脱硝、水媒式换热器、引风机、烟囱组成;
垃圾焚烧产生的烟气经过SNCR炉内脱硝及余热锅炉换热后进入半干式反应塔,烟气在自上而下经过半干反应塔的同时与布置在半干反应塔顶的旋转雾化器喷出的Na2CO3雾滴充分接触,达到降温及脱除酸性物质;
所述活性炭喷射装置和干粉喷射装置设置在半干反应塔出口至袋式除尘器入口烟道上,喷入活性炭吸附烟气中的二噁英和重金属,喷入干粉补充脱酸;
经反应的烟气进入袋式除尘器,微小粒状物被捕集,同时药剂在滤袋表面进一步反应,提高脱酸及活性炭吸附的效率;
袋式除尘器收集下来的粉尘经输送机输送到灰仓;袋式除尘器出口的烟气进入SCR进行催化脱硝,催化脱硝后的烟气进入水媒式换热器降温再经引风机排入烟囱。
进一步的,所述的SNCR炉内脱硝采用的还原剂为尿素或氨水,反应温度在850℃~1050℃之间。
进一步的,所述余热锅炉出口烟气温度不低于220℃。
进一步的,所述的半干式反应塔采用旋转雾化器,半干法出口温度控制在185℃以上。
进一步的,所述的半干法脱酸药剂采用碳酸钠,配备碳酸钠储存及浆液制备系统。
进一步的,所述的半干式反应塔顶配备冷却水系统,采用二流体喷枪雾化冷却水,在雾化器出现故障时,作为紧急降温措施,保护滤袋。
进一步的,所述的干法脱酸的喷入口在袋式除尘器入口烟道上;所述干法脱酸的药剂选用碳酸氢钠,所述干法脱酸系统作为备用系统,在排放不达标或者雾化器检修过程中启用。
进一步的,所述的活性炭喷入口在袋式除尘器入口烟道上。
进一步的,所述的袋式除尘器的采用100%PTFE+PTFE覆膜滤袋,高压脉冲清灰方式。所述滤袋可在240℃温度下稳定连续运行。
进一步的,所述的SCR催化脱硝塔采用低温催化剂,反应温度区间170~180℃。
进一步的,所述的水媒式换热器是由水媒式烟气冷却器和水媒式烟气加热器组成,所述水媒式换热器的材质为20G,所述水媒式烟气冷却器对烟气进行降温回收热量,将烟气温度降至130℃后经过引风机排入烟囱,所述水媒式烟气加热器对一次风进行升温。
工作时,将质量浓度5%以下的氨水或尿素溶液喷入至850~1050℃的余热锅炉烟道内,在高温条件下与NOx进行还原反应转化成N2,完成一次脱硝。垃圾焚烧余热锅炉出口烟气从半干法反应塔上部经烟气分布器进入半干反应塔,反应塔入口烟气温度控制在220℃,与布置在塔顶的旋转雾化器喷出的Na2CO3雾滴充分接触,达到降温及脱除酸性物质的目的。Na2CO3溶液浓度控制在15~20%之间,喷浆量的多少根据袋式除尘器出口HCl/SO2排放限值进行控制。半干反应塔出口的温度控制在185℃左右,通过调节冷却水的流量控制出口温度。以温度控制优先,当温度控制到185℃,如果HCl/SO2未满足排放指标则启动干法系统将Na2HCO3喷入半干反应塔至袋式除尘器入口烟道中,补充脱酸。半干反应塔顶设置二流体雾化喷枪冷却水系统,当雾化器出现故障时,喷水降温,保护后端滤袋。
活性炭粉末及Na2HCO3粉末的喷入点设置在半干反应塔至袋式除尘器入口烟道中,活性炭粉末能吸收烟气中的Hg等重金属,以及烟气中的二噁英、呋喃等污染物。经反应的烟气进入袋式除尘器,微小粒状物被捕集,同时药剂在滤袋表面进一步反应,提高脱酸及活性炭吸附的效率。袋式除尘器收集下来的粉尘经输送机输送到灰仓。袋式除尘器滤料选用100%PTFE+100%PTFE覆膜,该材质滤料具备良好的抗酸、抗碱、抗水解、抗氧化、耐疲劳、耐高温等特性。覆膜滤料有利用初次粉尘层的形成,实现表面过滤,达到低排放要求,同时也利用清灰,能够保持一个较理想的长期稳定运行压差。
袋式除尘器出口的烟气温度控制在180℃以上,满足催化脱硝的反应温度,可直接进入SCR反应塔进行二次脱硝,经脱硝反应后的烟气进入水媒式烟气冷却器换热降温至130℃后经引风机后排入烟囱。水媒式烟气加热器换热的热量可加热一次风,实现热量的回收利用,提供热效率。
关于节能降耗的措施
1、低温SCR催化剂的反应温度在170~180℃,为节省蒸汽,半干反应塔出口的温度需控制在185℃,此温度下采用消石灰脱酸的效率低,该发明中半干法脱酸药剂选用碳酸钠,干法脱酸药剂选用碳酸氢钠,钠基药剂的脱酸受反应温度的变化影响较小。
为满足启炉、雾化器更换时或将来更加严格的排放指标,本项目除半干法脱酸外,还特别设置了喷入碳酸氢钠的干法,使得该工艺在仍会故障情况下仍能达到《欧盟(2010/75/EU)》要求的排放指标。
2、袋式除尘器的滤袋选用PTFE+PTFE覆膜滤袋,耐温性能好,最高耐受温度240℃。
3、SCR反应塔出口温度约175℃以上,直接排烟造成热能的浪费,本发明在SCR后增设水媒式换热器(亦称MGGH)利用烟气余热来加热锅炉一次风。锅炉的一次风系统原由汽包出口饱和蒸汽将一次风从环境温度加热至220℃,蒸汽参数品质高,运行成本高,本发明利用烟气余热来加热锅炉一次风,减少汽包出口饱和蒸汽用量,节约高品位能源,实现节能,提升项目效益。
有益效果
本发明采用两级脱酸,即“半干法+干法”的组合工艺,选用钠基脱酸药剂,避免了反应温度对脱酸系统的影响。干法系统作为半干法系统的补充,当雾化器故障或者半干法脱酸无法达标的情况下投用补充脱酸。同时,半干反应塔顶配置二流体冷却水系统,避免了雾化器出现故障锅炉出口温度超过240℃时对袋式除尘器滤袋的影响。
本发明采用二级脱硝,即“SNCR+SCR”的组合工艺,将还原剂喷入炉膛850~1050℃温度区间内进行选择性非催化一次脱硝,后续烟气进入SCR反应塔,在180℃的反应温度条件下进行选择性催化二次脱硝。反应过程中,通过调整SNCR、SCR的脱硝配比,保证最优的氮氧化物排放指标,及最优的投资运行投入。
本发明采用一级除尘,即袋式除尘器,并配套PTFE+PTFE覆膜滤袋,该滤袋可保证在240℃以下的温度下稳定运行,同时能满足标准对除尘的要求。
本发明采用二次除二噁英,即“活性炭喷射+SCR催化”组合工艺,通过向袋式除尘器前烟道内喷射活性炭的方式对二噁英进行吸附从而完成第一次的二噁英脱除,本发明选取同时具备脱硝和脱二噁英功能的催化剂,在SCR反应塔内实现二噁英的二次脱除。
本发明的一种垃圾焚烧烟气超低排放系统用于垃圾焚烧发电厂的烟气净化工艺中,排放的烟气中含尘量10mg/Nm3,氯化氢10mg/Nm3,二氧化硫35mg/Nm3,氮氧化物50mg/Nm3,氟化氢1mg/Nm3,汞测定均值0.05mg/Nm3,镉测定均值0.03mg/Nm3,铅测定均值0.5mg/Nm3,二噁英类0.05ngTEQ/m3。即达到并且优于欧盟2010排放标准(欧盟烟气排放标准(2010/75/EU))。
附图说明
图1是本发明一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统流程图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述,但并不限制本发明。
实施例1
本发明为一种垃圾焚烧节能烟气超低排放系统,其系统流程图如图1所示,包括SNCR脱硝装置(示意图中未给出,属于炉内脱硝)、半干反应塔2、碳酸钠浆液系统4、雾化器冷却水系统3、二流体雾化冷却水系统5、碳酸氢钠干粉喷射装置6、活性炭喷射装置7、袋式除尘器8、SCR反应器9、氨水储存及喷射装置10、水媒式烟气冷却器11(亦称:MGGH11)、水媒式烟气加热器12(亦称MGGH12)、引风机13、烟囱14。所述半干反应塔2上部设有高速旋转喷雾器1,旋转喷雾器1连接有碳酸钠浆液系统4、雾化器冷却水系统3,半干反应塔2顶配备二流体雾化冷却水系统5。半干反应塔2至袋式除尘器8之间的烟道上设置碳酸氢钠干粉喷射装置6和活性炭喷射装置7;烟气从袋式除尘器8进入SCR反应塔9,两者连接烟道上设喷氨格栅与氨水储存及喷射装置10相连;SCR反应塔9设置旁路烟道,旁路烟道开通使得袋式除尘8可与水媒式烟气冷却器11相连,主要目的是在袋式除尘器出现漏袋时启动旁路保护SCR催化剂;烟气净化SCR反应塔9催化脱硝后排烟温度是约175℃,进入水媒式烟气冷却器11降温至130℃后经引风机13排入烟囱14。水媒式烟气加热器12将回收的热量用于加热一次风,实现烟气的余热利用,减少汽包出口饱和蒸汽用量,节约高品位能源,实现节能,提升项目效益。
实施例1的烟气处理:
利用实施例1所述的一种垃圾焚烧烟气节能超低排放系统对垃圾焚烧过程中产生的烟气进行处理,其工作路线如下:
经炉内脱硝后,垃圾焚烧锅炉排出来的烟气进入半干反应塔2,依次经高速旋转喷雾器1、雾化器冷却水系统3、碳酸钠浆液系统4脱酸后经过碳酸氢钠干粉喷射装置6和活性炭喷射装置7后,再进入袋式除尘器8。
碳酸氢钠喷射干法作为备用系统,补充脱酸,活性炭粉末的喷入可吸附二噁英及重金属。碳酸氢钠喷射干粉装置6和活性炭喷射装置7的反应物及生成物与烟气一同进入袋式除尘器8,在袋式除尘器8的滤袋表面形成过滤饼层,进一步反应去除烟气中残留的酸性物质、二噁英、重金属等污染物。由袋式除尘器8出口的烟气进入SCR反应塔9,在进入SCR反应塔9的入口烟道中喷入还原剂氨水,随烟气一起进入SCR反应塔,在催化剂的作用下与NOx进行催化还原反应,同时催化脱除二噁英。175℃烟气经水媒式烟气冷却器11降温至130℃后通过引风机13排入烟囱14。水媒式烟气冷却器11回收的热量的用于加热一次风,实现节能,提升项目效益。
经上述的一种垃圾焚烧烟气超低排放系统处理后,排放的烟气中含尘量10mg/Nm3,氯化氢10mg/Nm3,二氧化硫35mg/Nm3,氮氧化物50mg/Nm3,氟化氢1mg/Nm3,汞测定均值0.05mg/Nm3,镉测定均值0.03mg/Nm3,铅测定均值0.5mg/Nm3,二噁英类0.05ngTEQ/m3。即达到并且低于欧盟烟气排放标准(2010/75/EU)。
对照实施实例1
以某垃圾焚烧发电厂为例,与采用现有技术的“半干法脱酸+干法脱酸+活性炭吸附+袋式除尘器+SGH+SCR”的烟气组合处理工艺,污染物排放满足标准要求相同的前提下进行对照。基本设计参数如下表所示。
在排放指标满足环保要求的情况下,采用本发明“SNCR+半干法(碳酸钠)+干法(碳酸氢钠)+活性炭吸附+袋式除尘器+SCR+MGGH”的节能组合工艺,既保证烟气排放达标,还能减少能耗,全厂热效率可提高0.75%。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,是由SNCR炉内脱硝、半干反应塔脱酸、干法脱酸、活性炭吸附、袋式除尘器、SCR催化脱硝、水媒式换热器、引风机、烟囱组成;
垃圾焚烧产生的烟气经过SNCR炉内脱硝及余热锅炉换热后进入半干式反应塔,烟气在自上而下经过半干反应塔的同时与布置在半干反应塔顶的旋转雾化器喷出的Na2CO3雾滴充分接触,达到降温及脱除酸性物质;
所述活性炭喷射装置和干粉喷射装置设置在半干反应塔出口至袋式除尘器入口烟道上,喷入活性炭吸附烟气中的二噁英和重金属,喷入干粉补充脱酸;
经反应的烟气进入袋式除尘器,微小粒状物被捕集,同时药剂在滤袋表面进一步反应,提高脱酸及活性炭吸附的效率;
袋式除尘器收集下来的粉尘经输送机输送到灰仓;袋式除尘器出口的烟气进入SCR进行催化脱硝,催化脱硝后的烟气进入水媒式换热器降温再经引风机排入烟囱。
2.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,所述的SNCR炉内脱硝采用的还原剂为尿素或氨水,反应温度在850℃~1050℃之间。
3.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,余热锅炉出口烟气温度不低于220℃;所述的半干式反应塔采用旋转雾化器,半干法出口温度控制在185℃以上。
4.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,所述的半干法脱酸药剂采用碳酸钠,配备碳酸钠储存及浆液制备系统。
5.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,所述的半干式反应塔顶配备冷却水系统,采用二流体喷枪雾化冷却水。
6.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,所述的干法脱酸的喷入口在袋式除尘器入口烟道上;所述干法脱酸的药剂选用碳酸氢钠,所述干法脱酸系统作为备用系统。
7.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,所述的活性炭喷入口在袋式除尘器入口烟道上。
8.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,所述的袋式除尘器的采用100%PTFE+PTFE覆膜滤袋,高压脉冲清灰方式。
9.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,所述的SCR催化脱硝塔采用低温催化剂,反应温度区间170~180℃。
10.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧节能烟气超低净化系统,其特征在于,所述的水媒式换热器是由水媒式烟气冷却器和水媒式烟气加热器组成,所述水媒式烟气冷却器对烟气进行降温回收热量,将烟气温度降至130℃后经过引风机排入烟囱,所述水媒式烟气加热器对一次风进行升温。
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