CN111841285A - 一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，包括：烟气净化装置、烟气加热装置、SCR脱硝装置和烟气空气预热器；烟气净化装置的入口用于连接垃圾焚烧炉，烟气净化装置的出口连接于烟气加热装置的入口，烟气加热装置的出口连接于SCR脱硝装置的入口，SCR脱硝装置的出口用于先经过烟气空气预热器再连接于烟囱，且烟气空气预热器用于连接垃圾焚烧炉。在本方案中，在有效确保烟气高效净化的基础上，利用烟气余热实现烟气空气预热器的预热，使得烟气加热装置的蒸汽加热既满足了SCR脱硝的升温需求，又加热了空气，实现了一汽多用，从而减少了电站辅助蒸汽的消耗，增加电站发电量，同时也达到烟气超净排放的要求。

Description

一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧电站技术领域，特别涉及一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置。

背景技术

随着我国人口稳步增长、城镇化持续推进和经济的发展，我国生活垃圾产生量持续增加，处理需求日益旺盛。垃圾无害化处理主要分为焚烧、填埋、堆肥三种方式。其中，焚烧具有处理效率高、占地面积小、对环境影响相对较小等优点，是增长最快的细分领域。

随着环保要求的越来越严格，垃圾焚烧烟气排放已经开始执行超净排放标准，而垃圾焚烧烟气NO_x要实现超净排放，现有SNCR脱硝是难以满足，则需要增设SCR脱硝方可满足，而由于烟气中粉尘存在Na、K、重金属等易造成SCR催化剂中毒堵塞的物质，垃圾焚烧炉普遍需要将SCR脱硝装置布置在脱酸及除尘装置之后，以确保催化剂活性及寿命，然而经过脱酸及除尘装置之后烟温无法满足SCR脱硝所需温度。为此，需要增设烟气升温装置来加热烟气，而加热介质一般采用蒸汽，由此减少了发电蒸汽量，降低了电站的发电量。

另外，垃圾焚烧烟气中水蒸汽和HCl含量大，致使垃圾焚烧余热锅炉中低温腐蚀远比常规锅炉严重，致使常规普通空气预热器一般不布置在余热锅炉尾部，普遍都采用蒸汽作为加热介质对空气进行预热。垃圾焚烧产生的约15％左右的蒸汽需要用于空气预热，而无法用于发电。而一定需要布置在余热锅炉尾部则需要选择昂贵的耐腐蚀材料或做有效的防腐处理，其设备昂贵，且不易保证换热效果及设备稳定运行。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，能够减少了电站辅助蒸汽的消耗，有助于增加了电站的发电量，同时也达到烟气超净排放的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，包括：烟气净化装置、烟气加热装置、SCR脱硝装置和烟气空气预热器；

所述烟气净化装置的入口用于连接垃圾焚烧炉，所述烟气净化装置的出口连接于所述烟气加热装置的入口，所述烟气加热装置的出口连接于所述SCR脱硝装置的入口，所述SCR脱硝装置的出口连接于所述烟气空气预热器的烟气入口，所述烟气空气预热器的烟气出口用于连接烟囱，且所述烟气空气预热器的空气出口用于连接所述垃圾焚烧炉。

优选地，所述烟气净化装置包括：活性炭喷射装置、脱酸装置和除尘装置；

所述脱酸装置的烟气入口用于连接所述垃圾焚烧炉，所述活性炭喷射装置的出口连接于所述脱酸装置的活性炭入口，所述脱酸装置的烟气出口连接于所述除尘装置的入口，所述除尘装置的出口连接于所述烟气加热装置的入口。

优选地，所述脱酸装置为干法或半干法脱酸装置。

优选地，所述脱酸装置为干法脱酸装置；所述干法脱酸装置包括：喷雾干燥吸收法脱酸装置或输送床干法脱酸装置。

优选地，所述脱酸装置为半干法脱酸装置；所述半干法脱酸装置包括：循环流化床半干法脱酸装置或烟道式反应器循环半干法脱酸装置。

优选地，所述脱酸装置的出口烟气温度高于或等于所述脱酸装置的出口烟气预设温度。

优选地，所述脱酸装置的出口烟气预设温度为130℃。

优选地，所述除尘装置包括：布袋除尘器。

优选地，所述SCR脱硝装置的催化剂为中温催化剂或低温催化剂。

优选地，还包括：用于给所述烟气空气预热器的空气加热的蒸汽空气预热器。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置中，首先利用烟气净化装置对烟气进行净化处理，然后经烟气加热装置加热后，再通过SCR脱硝装置进行SCR脱硝处理，进而实现了烟气的高效净化处理；而且本方案中(加热+SCR脱硝+烟气余热回收)与现有技术中(蒸汽加热1+SCR+GGH烟气换热器+湿法脱酸+蒸汽加热2)相比，其工艺路线更加地简洁和高效；而在净化烟气向外排放的过程中，又再利用了净化烟气的余热对烟气空气预热器的空气进行了预热，以便于烟气空气预热器能够为垃圾焚烧炉提供高温的助燃空气，进而可使得烟气加热装置的蒸汽加热既满足了SCR脱硝装置的升温需求，又实现了对烟气空气预热器的空气的预热，即达到“一汽多用”的效果，从而减少了电站辅助蒸汽的消耗，以此增加了电站的发电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置的示意图。

其中，1为垃圾焚烧炉，2为活性炭喷射装置，3为脱酸装置，4为除尘装置，5为烟气加热装置，6为SCR脱硝装置，7为烟气空气预热器，8为引风机，9为烟囱。

具体实施方式

本发明公开了一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，针对空气预热、增设SCR脱硝所需大量消耗蒸汽的问题，通过本发明提供的系统将垃圾焚烧电站高效烟气净化处理装置与空气预热系统有效结合，从而在完成烟气高效净化、空气有效预热的情况下，有效降低加热蒸汽的耗量，实现垃圾焚烧电站的节能、环保。

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。

本发明实施例提供的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，如图1所示，包括：烟气净化装置、烟气加热装置5和SCR脱硝装置6；

烟气净化装置的入口用于连接垃圾焚烧炉1，烟气净化装置的出口连接于烟气加热装置5的入口，烟气加热装置5的出口连接于SCR脱硝装置6的入口，SCR脱硝装置6的出口连接于烟气空气预热器7的烟气入口，烟气空气预热器7的烟气出口用于连接烟囱9，且烟气空气预热器7的空气出口用于连接垃圾焚烧炉1。

需要说明的是，在本方案中，烟气空气预热器7的空气出口用于连接垃圾焚烧炉1。具体地，利用净化烟气的余热对烟气空气预热器7进行换热，以便于将烟气空气预热器7中的低温助燃空气加热至高温助燃空气，从而以确保了垃圾焚烧炉1炉内垃圾燃烧的稳定和完全。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置中，首先利用烟气净化装置对烟气进行净化处理，然后经烟气加热装置加热后，再通过SCR脱硝装置进行SCR脱硝处理，进而实现了烟气的高效净化处理；而且本方案中(加热+SCR脱硝+烟气余热回收)与现有技术中(蒸汽加热1+SCR+GGH烟气换热器+湿法脱酸+蒸汽加热2)相比，其工艺路线更加地简洁和高效；而在净化烟气向外排放的过程中，又再利用了净化烟气的余热对烟气空气预热器的空气进行了预热，以便于烟气空气预热器能够为垃圾焚烧炉提供高温的助燃空气，进而可使得烟气加热装置的蒸汽加热既满足了SCR脱硝装置的升温需求，又实现了对烟气空气预热器的空气的预热，即达到“一汽多用”的效果，从而减少了电站辅助蒸汽的消耗，以此增加了电站的发电量，同时也达到烟气超净排放的要求。

在本方案中，如图1所示，烟气净化装置包括：活性炭喷射装置2、脱酸装置3和除尘装置4；

脱酸装置3的烟气入口用于连接垃圾焚烧炉1，活性炭喷射装置2的出口连接于脱酸装置3的活性炭入口，脱酸装置3的烟气出口连接于除尘装置4的入口，除尘装置4的出口连接于烟气加热装置5的入口。需要说明的是，活性炭喷射装置2的出口连接于脱酸装置3的活性炭入口，用于直接将活性炭喷入至脱酸装置3内，活性炭喷射装置2的入口是用于卸载由卸活性炭的罐车或者吨袋转移过来的活性炭。在本实施例中，即为利用活性炭喷射装置2、脱酸装置3和除尘装置4依次对烟气进行处理，以便于达到依次脱除烟气中的二噁英、酸性气体和粉尘的效果。其中，随着酸性可腐蚀性气体的脱除，使得烟气将不再具有低温腐蚀，同时垃圾焚烧产生的Na、K、重金属等易造成SCR催化剂中毒堵塞的物质也将随粉尘脱除被固定至灰中。再经过以上处理后的烟气干净、无腐蚀，除NO_x达不到超净排放的要求，其他SO₂、HCl、粉尘、二噁英等均可以达到超净排放的要求。

为了进一步优化上述的技术方案，脱酸装置3为干法或半干法脱酸装置。在本方案中，采用干法或半干法脱酸装置可有效脱除烟气中的酸性气体，以避免烟气发生低温腐蚀；同时也会减少烟气温度下降的幅度，有利于减少了烟气加热装置5的加热蒸汽对于烟气的损耗量，从而可有助于提升了本系统的节能效果。

具体地，当脱酸装置3为干法脱酸装置；作为优选，干法脱酸装置包括：喷雾干燥吸收法脱酸装置或输送床干法脱酸装置。相应地，当脱酸装置3为半干法脱酸装置；优选地，半干法脱酸装置包括：循环流化床半干法脱酸装置或烟道式反应器循环半干法脱酸装置。

在本方案中，脱酸装置3的出口烟气温度高于或等于脱酸装置3的出口烟气预设温度。即为脱酸装置3的出口烟气温度不低于其的出口烟气预设温度，以便于减少了烟气加热装置5对于烟气的蒸汽加热的损耗量，进而可有助于增强了本系统的节能效果。为了营造良好的节能效果，作为优选，脱酸装置3的出口烟气预设温度为130℃。

为了进一步优化上述的技术方案，除尘装置4包括：布袋除尘器。在本方案中，优选布袋除尘器作为除尘装置4，以便于确保烟气中的粉尘能够被高效脱除，从而保证了烟气中的粉尘污染物可达到超净排放的要求。

作为优选，SCR脱硝装置6的催化剂可选择中温催化剂或低温催化剂。在本方案中，SCR脱硝催化剂优先选用中温催化剂时，具有催化剂价格便宜、活性更高和更有利于脱除NO_x的特点，从而有助于增强了烟气高效净化处理的效果。当然，本方案还可以选用低温催化剂。需要进一步说明的是，催化剂的工作温度在250～280℃范围的为中温催化剂，在170～230℃范围的为低温催化剂。进一步地，SCR脱硝装置6的催化剂还可以为二噁英催化剂，以便于进一步对二噁英的脱除，从而达到高效脱除二噁英的效果。如此一来，还可减少活性炭喷射装置2的活性炭的喷入量或者无需喷入，从而有助于节省了生产成本。

为了进一步优化上述的技术方案，当高温净化烟气无法将烟气空气预热器7的空气加热至助燃所需的温度时，还得需要配备额外的辅助加热装置，以进一步实现对烟气空气预热器7的空气的加热。相应地，本发明实施例提供的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置还包括：用于给烟气空气预热器7的空气加热的蒸汽空气预热器。在本方案中，通过蒸汽空气预热器的辅助加热功能，以确保了烟气空气预热器7能够为垃圾焚烧炉1提供可靠的助燃空气。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本发明旨在提出一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，通过高效的烟气净化处理工艺，在完成烟气高效净化的基础上，实现蒸汽加热既满足烟气SCR脱硝的升温需求，又可以利用余热回收对空气进行预热，实现了“一汽多用”，从而减少了蒸汽的消耗，增加了电站的发电量，同时也达到烟气超净排放的要求。

本发明的详细技术方案：

如图1所示，垃圾焚烧炉1在垃圾焚烧后产生了大量的烟气，烟气经过炉内SNCR脱硝及余热锅炉热回收后，先后经过活性炭喷射装置2、脱酸装置3、除尘装置4进行二噁英、酸性气体、粉尘的脱除。随着酸性可腐蚀性气体的脱除，烟气将不再具有低温腐蚀，同时垃圾焚烧产生的Na、K、重金属等易造成SCR催化剂中毒堵塞的物质也将随粉尘脱除被固定至灰中。经过以上处理后的烟气干净、无腐蚀，除NO_x排放达不到超净排放，其他SO₂、HCl、粉尘、二噁英等均可以达到超净排放。

为了进一步实现NO_x达到超净排放，后续还需进一步SCR脱硝处理，但此时烟温难以达到SCR脱硝的所需温度。为此，经上述处理后的烟气通过烟道进入烟气加热装置5，将烟气加热升温至SCR脱硝所需的170～300℃后，进入SCR脱硝装置6进行烟气脱硝，以实现了NO_x达到超净排放，同时SCR脱硝可选择带脱二噁英的催化剂，以实现进一步对二噁英的脱除。经SCR脱硝后的高温烟气进入烟气空气预热器7进行换热，利用烟气的余热将低温的助燃空气加热至高温空气，从而利于垃圾焚烧炉1炉内垃圾燃烧稳定，燃烧完全。

经过以上烟气净化、余热回收的清洁烟气再通过引风机8排放至烟囱9。

本发明的脱酸装置3为干法或半干法脱酸装置，如CFB-FGD(循环流化床半干法脱酸装置)、SDA(喷雾干燥吸收法脱酸装置)、TR(输送床干法脱酸装置)或NID(烟道式反应器循环半干法脱酸装置)等，采用干法或半干法脱酸装置可使烟气的温降低，有利于减少蒸汽加热的升温量。

本发明的脱酸装置3的出口烟气温度不低于130℃(即为脱酸装置3的出口烟气预设温度)。

本发明的除尘装置4优选布袋除尘器，以确保粉尘能够被高效脱除。

本发明的烟气加热装置5的出口烟气温度在170～300℃，可以根据选择催化剂的工作温度，合理选择烟气加热装置5。

具体实施方案：

以一台400t/d垃圾焚烧炉为例，应用本发明的一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，垃圾经过垃圾焚烧炉1燃烧后产生大量的烟气经过炉内SNCR脱硝、余热锅炉余热回收后，出口排烟温度约180℃左右，然后经过活性炭喷射装置2、脱酸装置3、除尘装置4进行二噁英、酸性气体、粉尘的脱除，出口烟气SO₂≤10mg/Nm³、HCl≤5mg/Nm³、粉尘≤5mg/Nm³、二噁英≤0.01ng-TEQ/Nm³，仅NO_x浓度无法达到超净排放，出口烟气温度约150℃左右。经过以上处理后的烟气进入烟气加热装置5将烟气升温至280℃左右，进入SCR脱硝装置6进行烟气脱硝，脱硝后烟气NO_x≤50mg/Nm³，烟气温度基本不发生降低。经SCR脱硝后的高温烟气进入烟气空气预热器7进行换热，利用烟气的余热将低温的助燃空气加热至高温空气，换热后的清洁烟气通过引风机8排放至烟囱9。

通过烟气与空气的换热，可将助燃空气从常温20℃直接加热至250℃，助燃空气无需进一步加热即可直接达到垃圾稳定燃烧所需的空气温度，烟气排烟温度约110℃左右。

若采用4MPa、400℃蒸汽作为加热介质，本发明对烟气加热所需加热蒸汽量约为6.17t/h；而若单独采用蒸汽直接将助燃空气从20℃加热至250℃，所需加热蒸汽量约为8.17t/h，同时考虑SCR最低工作温度170℃左右，还需要将烟气升温约20℃左右，所需加热蒸汽量约为0.83t/h，共计约9t/h，比本发明的方法需多消耗2.83t/h蒸汽。则本发明提供的系统可有效降低电站系统的辅助蒸汽消耗，有助于提升系统的热效率。

同时通过以上工艺系统，垃圾焚烧烟气得到高效净化，各污染物排放指标均可达到超净排放的标准。而且SCR脱硝催化剂可以选择中温催化剂，催化剂价格便宜，活性更高，更有利于脱除NO_x，并且在280℃左右，是二噁英催化剂的最佳脱除温度区间，若SCR脱硝催化剂具备脱除二噁英能力，还能进一步高效脱除二噁英，从而可减少前端活性炭喷入量或者无需喷入。

本发明的关键点和欲保护点：

1、将烟气空气预热器布置在SCR脱硝后，利用烟气余热来加热空气，既可以实现余热回收，烟气空气预热器又无需防腐。

2、脱酸装置为干法或半干法脱酸装置，如CFB-FGD(循环流化床半干法脱酸装置)、SDA(喷雾干燥吸收法脱酸装置)、TR(输送床干法脱酸装置)或NID(烟道式反应器循环半干法脱酸装置)等；采用干法或半干法脱酸装置可以有效脱除酸性气体，避免低温腐蚀，同时烟气温降低，有利于减少蒸汽加热升温量。

3、脱酸装置的出口烟气温度不低于130℃，烟温过低所需加热蒸汽量过大，不利于节能。

4、除尘装置优选布袋除尘器，以确保粉尘能够被高效脱除。

5、蒸汽-烟气加热装置(即为烟气加热装置5，下同)的出口烟气温度在170～300℃，可根据选择催化剂工作温度予以选择，同时合理配套烟气空气预热器。若烟气空气预热器无法将空气加热至助燃所需温度，还需进一步设置蒸汽空气预热器对空气加热。

本发明的优点：

本发明有效的将烟气净化工艺和余热回收工艺相结合，通过一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，在有效确保烟气高效净化的基础上，利用烟气余热实现对空气进行预热，从而使得蒸汽加热既满足了烟气SCR脱硝的升温需求，又加热了空气，实现了“一汽多用”，从而减少了电站辅助蒸汽的消耗，有助于增加了电站的发电量，同时也达到了烟气超净排放的要求。

综上所述，本发明提出一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其主要由活性炭喷射装置、高效烟气脱酸装置(即为脱酸装置3)、除尘装置、蒸汽-烟气加热装置、SCR脱硝装置、空气预热器装置(即为烟气空气预热器7)以及连接烟道组成。其主要原理是利用高效烟气脱酸装置及除尘装置将烟气中的SOx、HCl等腐蚀性气体以及粉尘都高效脱除，使得烟气将不再存在低温腐蚀，且整体烟气温降较小。脱酸除尘后的烟气再通过蒸汽-烟气加热装置进一步加热达到SCR脱硝温度进行脱硝，脱硝的高温烟气则再通过空气预热器进行烟气余热回收，同时对空气进行加热。由于净化后的空气腐蚀性气体非常低，空气预热器无需任何防腐即可有效实现烟气的余热回收。这样加热蒸汽既完成了SCR脱硝的温升需求，又实现了空气加热需求，整体电站系统蒸汽耗量可以得到有效降低，且烟气经过高效烟气净化后，电站可完全实现超净排放的要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，包括：烟气净化装置、烟气加热装置(5)、SCR脱硝装置(6)和烟气空气预热器(7)；

所述烟气净化装置的入口用于连接垃圾焚烧炉(1)，所述烟气净化装置的出口连接于所述烟气加热装置(5)的入口，所述烟气加热装置(5)的出口连接于所述SCR脱硝装置(6)的入口，所述SCR脱硝装置(6)的出口连接于所述烟气空气预热器(7)的烟气入口，所述烟气空气预热器(7)的烟气出口用于连接烟囱(9)，且所述烟气空气预热器(7)的空气出口用于连接所述垃圾焚烧炉(1)。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，所述烟气净化装置包括：活性炭喷射装置(2)、脱酸装置(3)和除尘装置(4)；

所述脱酸装置(3)的烟气入口用于连接所述垃圾焚烧炉(1)，所述活性炭喷射装置(2)的出口连接于所述脱酸装置(3)的活性炭入口，所述脱酸装置(3)的烟气出口连接于所述除尘装置(4)的入口，所述除尘装置(4)的出口连接于所述烟气加热装置(5)的入口。

3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，所述脱酸装置(3)为干法或半干法脱酸装置。

4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，所述脱酸装置(3)为干法脱酸装置；所述干法脱酸装置包括：喷雾干燥吸收法脱酸装置或输送床干法脱酸装置。

5.根据权利要求3所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，所述脱酸装置(3)为半干法脱酸装置；所述半干法脱酸装置包括：循环流化床半干法脱酸装置或烟道式反应器循环半干法脱酸装置。

6.根据权利要求2所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，所述脱酸装置(3)的出口烟气温度高于或等于所述脱酸装置(3)的出口烟气预设温度。

7.根据权利要求6所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，所述脱酸装置(3)的出口烟气预设温度为130℃。

8.根据权利要求2所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，所述除尘装置(4)包括：布袋除尘器。

9.根据权利要求1所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，所述SCR脱硝装置(6)的催化剂为中温催化剂或低温催化剂。

10.根据权利要求1所述的垃圾焚烧电站烟气净化处理装置，其特征在于，还包括：用于给所述烟气空气预热器(7)的空气加热的蒸汽空气预热器。

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