CN112138542A - 一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统及方法，包括高温过滤式除尘器，设置在高温过滤式除尘器出口段的高温低尘SCR脱硝系统，连接在高温低尘SCR脱硝系统出口的烟气蒸汽换热器，以及连接在烟气蒸汽换热器出口的复合脱硫单元，经过高温过滤式除尘器、高温低尘SCR脱硝系统、烟气蒸汽换热器、复合脱硫模块的一体化综合净化处理，实现了粉尘、二氧化硫、氮氧化物、重金属、有机物等超低排放。

Description

一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统及方法
技术领域
本发明涉及领域节能环保设备领域，尤其涉及一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统及方法。
背景技术
随着环保排放要求越来越严格，企业治理污染的力度也不断加大，烟气的治理也越来越受到重视。目前电力行业、冶金行业和水泥行业等，高温高尘烟气普遍采用低孔数高温SCR催化脱硝+布袋除尘器+湿法脱硫工艺进行烟气脱硫脱下除尘处理。具体的烟气处理流程为锅炉（或工业窑炉）、SCR反应器、空预器、除尘器、引风机、湿法脱硫、湿式电除尘器、增压风机、烟囱；目前这样的技术路线是应用较多的工程案例，受到较多环保企业和相关企业主的青睐。
但是该工艺技术路线也存在一些问题需要解决：（1）脱硝、除尘、脱硫等各个工艺段分别独立实施，造成系统环节多，占地面积大，投资多；（2）运行过程中，特别是锅炉出口烟气粉尘高浓度对催化剂的磨损，造成催化剂的使用寿命缩短，而且高浓度灰分因烟气流场问题可能造成设备内和烟道局部位置形成积灰堵塞；（3）烟气与催化剂接触面狭窄，反应效率不充分，催化剂使用效率低下，使用量增加；（4）湿法脱硫产生废水外排，废水中含有大量的重金属离子和氯离子，造成严重二次污染，大大降低了系统的经济性和系统运行的环境友好性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，包括高温过滤式除尘器，设置在高温过滤式除尘器出口段的高温低尘SCR脱硝系统，连接在高温低尘SCR脱硝系统出口的烟气蒸汽换热器，以及连接在烟气蒸汽换热器出口的复合脱硫单元；经过高温过滤式除尘器、高温低尘SCR脱硝系统、烟气蒸汽换热器、复合脱硫模块的一体化综合净化处理，实现了粉尘、二氧化硫、氮氧化物、重金属、有机物等超低排放；剔除分别实施的不同阶段工艺，综合一体化设计，尺寸较小，占地空间小，设备运行能耗变低，环境友好性强，节省投资。
进一步的，所述高温过滤式除尘器包括进气箱、灰斗、过滤单元、净气箱、吹灰单元以及排灰装置，所述过滤单元两侧分别设置进气箱与净气箱，所述吹灰单元分布在过滤单元周围；所述灰斗设置在所述过滤单元下方，并与排灰装置连接；所述过滤单元为耐高温运行的陶瓷过滤器或金属纤维过滤器；耐高温过滤单元设备，在过滤单元的过滤作用下，汇集于过滤层表面沉积，再借助重力作用使尘粒落入灰斗，然后通过排灰装置外排；烟气经过初次除尘过滤之后，在脱硝过程与高孔数SCR催化剂单元过滤，SCR催化剂单元催化效率变高，用料减少，使用时间延长。
进一步的，所述排灰装置还连接灰库，及时清理设备。
进一步的，高温低尘SCR脱硝系统包括氨气多涡流混合器、稀释空气加热扰流器、稀释风机、稀释混合器、百叶导流板、隔板、整流条状格栅、高孔数SCR催化剂单元；所述稀释风机与所述稀释空气加热扰流器入口连接，所述稀释空气加热扰流器设置在氨气多涡流混合器的下游与百叶导流板之间，所述稀释混合器安装在所述稀释空气加热扰流器的出口处，所述百叶导流板下游依次设置隔板、整流条状格栅以及高孔数SCR催化剂单元，烟气所述空气经烟气加热后，从稀释空气加热扰流器出口引出至稀释混合器，与外部引入的氨气混合，再经过涡流喷射单元进行喷射，与烟气混合，经由百叶导流板，隔板以及整流条状格栅，并与高孔数SCR催化剂单元进行催化反应；所述烟气与经由涡流喷射单元喷射的混合氨气充分混合，再经过整流条状格栅引流，与高孔数SCR催化剂单元充分接触，增大了与催化剂的接触面积，并进行催化反应。
进一步的，所述稀释空气加热扰流器包括烟道，设置在烟道内部的稀释风加热母管，安置在稀释风母管外侧的扰流翼板；所述稀释风加热母管为U形结构，一端为稀释风加热母管进口，一端为稀释风加热母管出口，所述扰流翼板功能有两个，一个是增强了氨气多涡流混合器喷射的氨气进一步均匀性混合；二是扰流翼板的设计，大大增加了受热面，强化了空气加热扰流器的母管内空气的加热升温。
进一步的，所述稀释混合器外接氨气。
进一步的，所述氨气多涡流混合器包括氨气多涡流混合器喷嘴，所述氨气多涡流混合器喷嘴包括喷射管前母管，与喷射管前母管连接的喷射短接圆管，与喷射短接圆管连接的喷射圆管，所述喷射短接圆管与喷射圆管之间设置涡流盘，所述涡流盘内部为涡流状，所述混合空气与氨气混合气体经过涡流盘旋转加速，经过喷射作用以及涡流盘的卷吸作用，均匀分布于烟气流中，达到混合的效果。
进一步的，所述烟气蒸汽换热器包括锅炉给水泵、蒸汽发生器、热管换热器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表，所述设备依次连接。
进一步的，复合脱硫模块包括脱硫段烟道，还包括设置有外框壳体、内置复合型颗粒层脱硫剂部件的脱硫组件；所述复合型颗粒层脱硫剂部件包括碱性脱硫剂部件，有机多孔活性材料部件，该复合型颗粒层脱硫剂不仅对烟气中的SO2，而且对一部分氮氧化物，以及烟气中的额汞、氟、二噁英、VOC、粉尘等物质都具有脱除作用，区别干法脱硫，烟气中毒害物质都有脱除处理，排放变低，无污水排放，不会造成二次污染。
进一步的，所述复合脱硫单元末端还设置引风机，并连接烟囱，排放净化完毕的烟气。
一种高温烟气除尘脱硝脱硫方法，包括以下步骤：
锅炉省煤器出口的烟气排放，烟气初过滤，做除尘处理，获得初过滤烟气；
初过滤烟气与稀释氨气混合，并经过催化剂反应，进行脱硝处理，获得二次过滤烟气；
利用烟气高温以及其他加热处理，二次过滤烟气热交换处理，低温烟气脱硫处理，获得三次过滤烟气，并就行烟气排放。
进一步的，所述烟气初过滤的步骤包括： 所述烟气经过通过烟道进入进气箱，经过耐高温过滤单元过滤，滤下的灰尘进入灰斗并排除，所述烟气进入净气箱；获得含尘量低的初过滤烟气，低尘烟气与催化剂进行脱硝反应，有效增强催化效率，减少催化剂用量，增加反应时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）经过高温过滤式除尘器、高温低尘SCR脱硝系统、烟气蒸汽换热器、复合脱硫模块的一体化综合净化处理，实现了粉尘、二氧化硫、氮氧化物、重金属、有机物等超低排放；剔除分别实施的不同阶段工艺，综合一体化设计，尺寸较小，占地空间小，设备运行能耗变低，节省投资。（2）超低粉尘条件下，蜂窝式高孔数SCR催化剂净化效率变高，用量减少，使用时间延长；（3）喷射充分混合空气的氨气，与烟气混合后经过整流条状格栅导流，与高孔数SCR催化剂净充分接触，增加反应效率；（4）区别于干法脱硫，烟气中毒害物质都有脱除处理，排放变低，无污水排放，不会造成二次污染，环境友好性强。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图；
图2为本发明稀释空气加热扰流器局部图1；
图3为本发明稀释空气加热扰流器局部图2；
图4为本发明稀释空气加热扰流器局部图3；
图5为本发明氨气多涡流混合器喷嘴局部图；
标号说明：1.锅炉省煤器，2.灰斗，3.高温过滤式除尘器，4.过滤单元，5.氨气 多涡流混合器，6.稀释空气加热扰流器，7.稀释风机，8.稀释混合器，9.百叶导流 板，10.隔板，11.整流条状格栅，12.高孔数SCR催化剂单元，13.烟气蒸汽换热 器，14.复合脱硫模块，15.引风机，16.烟囱、17.排灰装置，18.灰库，19.氨气， 51.喷射管前母管，52.喷射短接圆管，53.涡流盘，54.喷射圆管，61.烟道，62.稀 释风加热母管，63.扰流翼板，601.稀释风加热母管进口，602.稀释风加热母管出 口。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
实施例1，如图1所示，一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统及方法，包括高温过滤式除尘器3，设置在高温过滤式除尘器3出口段的高温低尘SCR脱硝系统，连接在高温低尘SCR脱硝系统出口的烟气蒸汽换热器13，以及连接在烟气蒸汽换热器13出口的复合脱硫单元；经过高温过滤式除尘器3、高温低尘SCR脱硝系统、烟气蒸汽换热器13、复合脱硫模块14的一体化综合净化处理，实现了粉尘、二氧化硫、氮氧化物、重金属、有机物等超低排放。
所述高温过滤式除尘器3包括进气箱、灰斗2、过滤单元4、净气箱、吹灰单元以及排灰装置17，所述过滤单元4两侧分别设置进气箱与净气箱，所述吹灰单元分布在过滤单元4周围；所述灰斗2设置在所述过滤单元4下方，并与排灰装置17连接；所述过滤单元4为耐高温运行的陶瓷过滤器或金属纤维过滤器；耐高温过滤单元4设备，在过滤单元4的过滤作用下，汇集于过滤层表面沉积，再借助重力作用使尘粒落入灰斗2，然后通过排灰装置17外排。
所述排灰装置17还连接灰库18，及时清理设备。
高温低尘SCR脱硝系统包括氨气多涡流混合器5、稀释空气加热扰流器6、稀释风机7、稀释混合器8、百叶导流板9、隔板10、整流条状格栅11、高孔数SCR催化剂单元12；所述稀释风机7与所述稀释空气加热扰流器6入口连接，所述稀释空气加热扰流器6设置在氨气多涡流混合器5与百叶导流板9之间，所述稀释混合器8通过管道与所述稀释空气加热扰流器6出口处、以及氨气19供应装置相连接，所述百叶导流板9下游依次设置隔板10、整流条状格栅11以及高孔数SCR催化剂单元12，所述空气经烟气加热后，从稀释空气加热扰流器6出口引出至稀释混合器8，与外部引入的氨气19混合，再经过涡流喷射单元进行喷射，与烟气混合，经由百叶导流板9，隔板10以及整流条状格栅11，并与高孔数SCR催化剂单元12进行催化反应。
如图2-图4所示，所述稀释空气加热扰流器6包括烟道61-1，设置在烟道61-1内部的稀释风加热母管62，安置在稀释风母管外侧的扰流翼板63；所述稀释风加热母管62为U形结构，一端为稀释风加热母管进口601，一端为稀释风加热母管出口602，所述扰流翼板63功能有两个，一个是增强了氨气多涡流混合器5喷射的氨气进一步均匀性混合；二是扰流翼板63的设计，大大增加了受热面，强化了空气加热扰流器的母管内空气的加热升温。
所述稀释混合器8外接氨气19。
如图5所示，所述氨气多涡流混合器5包括氨气多涡流混合器5喷嘴，所述氨气多涡流混合器5喷嘴包括喷射管前母管51，与喷射管前母管51连接的喷射短接圆管52，与喷射短接圆管52连接的喷射圆管54，所述喷射短接圆管52与喷射圆管54之间设置涡流盘53，所述涡流盘53内部为涡流状，所述混合空气与氨气混合气体经过涡流盘53旋转加速，经过喷射作用以及涡流盘53的卷吸作用，均匀分布于烟气流中，达到混合的效果。
所述烟气蒸汽换热器13包括锅炉给水泵、蒸汽发生器、热管换热器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表，所述烟气蒸汽换热器13为现有设备，在此不在累述，所述设备依次连接，并且互相独立；将软水引入进水侧，通过热交换，产生蒸汽并入厂区管网，低温烟气进入复合脱硫单元。
复合脱硫模块14包括脱硫段烟道61-2，还包括设置有外框壳体、内置复合型颗粒层脱硫剂部件的脱硫组件；所述复合型颗粒层脱硫剂部件包括碱性脱硫剂部件，有机多孔活性材料部件，该复合型颗粒层脱硫剂不仅对烟气中的SO2，而且对一部分氮氧化物，以及烟气中的额汞、氟、二噁英、VOC、粉尘等物质都具有脱除作用。
所述复合脱硫单元末端还设置引风机15，并连接烟囱16，排放净化完毕的烟气。
实施例2，一种高温烟气除尘脱硝脱硫方法，所述一种高温烟气除尘脱硝脱硫方法，是基于一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统下完成，包括以下步骤：
锅炉省煤器出口的烟气排放，烟气初过滤，做除尘处理，获得初过滤烟气。
锅炉省煤器1出口的烟气温度为300-400℃（水泥窑出口的烟气温度约280-410℃），烟气温度高，过滤单元4为耐高温运行的陶瓷过滤器或金属纤维过滤器，含粉尘、SO2、NOx等有害物质的高温高尘烟气进入过滤式除尘器，在陶瓷滤芯或金属丝网过滤层单元的作用下，汇集于过滤层表面沉积，再借助重力作用使尘粒落入灰斗2，然后通过排灰装置17外排，经过高温过滤式除尘器3净化后烟气，粉尘浓度低于5mg/Nm3；烟气经过初次除尘过滤之后，在脱硝过程与高孔数SCR催化剂单元过滤，SCR催化剂单元催化效率变高，用料减少，使用时间延长。
初过滤烟气与稀释氨气混合，并经过催化剂反应，进行脱硝处理，获得二次过滤烟气。
空气经稀释风机7增压后，进入稀释空气加热扰流器6的入口，经烟气加热后，从稀释空气加热扰流器6出口引出至氨气混合器，与从厂区的氨源送至氨气混合前的氨气19混合，空气和氨气混合后送至氨气多涡流混合器5母管，经过母管分配至各涡流喷射单元。
氨气经过喷射作用以及涡流盘53的卷吸作用，均匀分布于烟气流中，烟气温度处于高温脱硝催化剂高效反应温度范围，因为经过了高温过滤式除尘器3的粉尘过滤，超低粉尘条件下，蜂窝式SCR催化剂单元的孔数，可以由16-18孔增加至32-40孔，催化剂单元微孔通道内的烟气流速由高尘浓度工况风速7m/s可降低至2m/s，催化剂体积用量仅为高尘工况条件催化剂用量的30-40%，氮氧化物降低至30/Nm3以下，甚至更低。
利用烟气高温以及其他加热处理，二次过滤烟气热交换处理，低温烟气脱硫处理，获得三次过滤烟气，并进行烟气排放。
所述脱硫处理过程同时进行重金属过滤处理。
将软水引入烟气蒸汽换热器13进水侧，通过热交换，产生蒸汽并入厂区管网，低温烟气进入复合脱硫单元，烟气蒸汽换热器为现有设备，在此不在累述。
烟气进入复合脱硫单元14，复合型颗粒层脱硫剂包括碱性脱硫剂以及有机多孔活性材料，该复合型颗粒层脱硫剂不仅对烟气中的SO2，而且对一部分氮氧化物，以及烟气中的额汞、氟、二噁英、VOC、粉尘等物质都具有脱除作用，区别于传统的干法脱硫，烟气中毒害物质都有脱除处理，排放变低，无污水排放，不会造成二次污染。
三次过滤烟气经由引风机引风，并由烟囱进行排放。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，其特征在于：包括高温过滤式除尘器，设置在高温过滤式除尘器出口段的高温低尘SCR脱硝系统，连接在高温低尘SCR脱硝系统出口的烟气蒸汽换热器，以及连接在烟气蒸汽换热器出口的复合脱硫单元。
2.如权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，其特征在于：所述高温过滤式除尘器包括进气箱、灰斗、过滤单元、净气箱、吹灰单元以及排灰装置，所述过滤单元两侧分别设置进气箱与净气箱，所述吹灰单元分布在过滤单元周围；所述灰斗设置在所述过滤单元下方，并与排灰装置连接；所述过滤单元为耐高温运行的陶瓷过滤器或金属纤维过滤器。
3.如权利要求2所述的一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，其特征在于：所述排灰装置还连接灰库。
4.如权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，其特征在于：高温低尘SCR脱硝系统包括氨气多涡流混合器、稀释空气加热扰流器、稀释风机、稀释混合器、百叶导流板、隔板、整流条状格栅、高孔数SCR催化剂单元；所述稀释风机与所述稀释空气加热扰流器入口连接，所述稀释空气加热扰流器设置在氨气多涡流混合器的下游与百叶导流板之间，所述稀释混合器安装在所述稀释空气加热扰流器的出口处，所述百叶导流板下游依次设置隔板、整流条状格栅以及高孔数SCR催化剂单元。
5.如权利要求4所述的一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，其特征在于：所述稀释空气加热扰流器包括烟道，设置在烟道内部的稀释风加热母管，安置在稀释风母管外侧的扰流翼板；所述稀释风加热母管为U形结构，一端为稀释风加热母管进口，一端为稀释风加热母管出口。
6.如权利要求4所述的一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，其特征在于：所述氨气多涡流混合器包括氨气多涡流混合器喷嘴，所述氨气多涡流混合器喷嘴包括喷射管前母管，与喷射管前母管连接的喷射短接圆管，与喷射短接圆管连接的喷射圆管，所述喷射短接圆管与喷射圆管之间设置涡流盘，所述涡流盘内部为涡流状。
7.如权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，其特征在于：所述烟气蒸汽换热器包括锅炉给水泵、蒸汽发生器、热管换热器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表，所述设备依次连接。
8.如权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝脱硫系统，其特征在于：复合脱硫模块包括脱硫段烟道，还包括设置有外框壳体、内置复合型颗粒层脱硫剂部件的脱硫组件；所述复合型颗粒层脱硫剂部件包括碱性脱硫剂部件，有机多孔活性材料部件。
9.一种高温烟气除尘脱硝脱硫方法，其特征在于：包括以下步骤：
锅炉省煤器出口的烟气排放，烟气初过滤，做除尘处理，获得初过滤烟气；
利用烟气高温以及其他加热处理，初过滤烟气与稀释氨气混合，并经过催化剂反应，进行脱硝处理，获得二次过滤烟气；
二次过滤烟气热交换处理，低温烟气脱硫处理，获得三次过滤烟气，并就行烟气排放。
10.如权利要求9所述的高温烟气除尘脱硝脱硫方法，其特征在于：所述烟气初过滤的步骤包括： 所述烟气经过通过烟道进入进气箱，经过耐高温过滤单元过滤，滤下的灰尘进入灰斗并排除，所述烟气进入净气箱。
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