CN112275132B - 一种干法脱硫脱硝系统及脱硫脱硝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及脱硫脱硝技术领域，尤其涉及一种干法脱硫脱硝系统及脱硫脱硝方法，包括依次首尾相连的SCR脱硝反应器、风冷器、干法脱硫反应器以及布袋除尘器，靠近所述SCR脱硝反应器的出风口一侧设有烟气换热器，所述烟气换热器的两侧分别连接有空气风机和氨水雾化箱。所述风冷器与干法脱硫反应器之间设置一段水平的气粉混合管，所述气粉混合管的底部设置有脱硫剂喷嘴，所述脱硫剂喷嘴的两侧位于所述气粉混合管内部均设有旋流板。本系统能够提高脱硫剂与烟气的混合效率，降低产生氨气所消耗的功率以及稳定性，使用本发明所提供的开机启动流程，能大大降低开机过程中脱硫脱硝系统对生产设备的干扰。

Description

一种干法脱硫脱硝系统及脱硫脱硝方法
技术领域
本发明涉及脱硫脱硝技术领域，尤其涉及一种干法脱硫脱硝系统及脱硫脱硝方法。
背景技术
随着国家对大气污染的环保排放要求越来越严格，二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物的排放标准也随之提高。鉴于此，世界各国已开始研发各种脱硫脱硝系统。
目前国内外烟气脱硫技术可以分为干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫三大类。其中干法脱硫主要有电子束干法脱硫、活性炭吸附脱硫、干粉喷射脱硫等方法，其中干粉喷射脱硫技术具有设备结构简单、无废水产生、运行费用低等优点，应用较为广泛。但是常规的干粉喷射脱硫技术由于干粉与烟气混合不够充分，往往达不到理想的处理效果。
烟气脱硝领域当前使用较多的工艺为选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)，这两种技术均需要在在适合脱硝反应的窗口温度区间内喷入氨气将锅炉烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。现有技术往往使用电加热或蒸汽的热量对氨水进行加热来产生氨气，能耗较高，且电加热及蒸汽加热的故障率较高。
产生污染的生产设备正常生产时，往往需要添加燃料进行加热。现有的脱硫脱硝系统在开机运行时，采取的措施是：直接对生产设备停止加热，然后在开启如图1所示的切换阀11的情况下，开启废气阀门10和排放阀门12，并逐步增加主风机7的运行频率，然而这种操作方式会使烟气在脱硫脱硝系统及烟气主管道8内形成短路，破坏生产设备原有的系统内部压力分布及气流走向，从而威胁到生产安全及产品质量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种干法脱硫脱硝系统及脱硫脱硝方法，对干粉脱硫剂与烟气的混合装置进行改进，提高了硫化物的处理效率；利用烟气中的热量对氨水进行加热，降低能耗及设备的故障率；对现有的脱硫脱硝系统开机运行程序进行改进，降低脱硫脱硝系统对原有生产设备的影响。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种干法脱硫脱硝系统，包括依次首尾相连的SCR脱硝反应器、风冷器、干法脱硫反应器以及布袋除尘器，靠近所述SCR脱硝反应器的出风口一侧设有烟气换热器，所述烟气换热器的热侧进风口与所述SCR脱硝反应器中的催化剂层出风侧连通，所述烟气换热器的热侧出风口与所述风冷器的进风口连通，所述烟气换热器的冷侧进风口与空气风机的出风口连通，所述烟气换热器的冷侧出风口与氨水雾化箱的进风口连通，所述氨水雾化箱的出风口连通至所述SCR脱硝反应器的进风口。所述氨水雾化箱的内部设有氨水喷淋层，所述氨水喷淋层的进液口与氨水泵连接，所述氨水泵能够将氨水储罐中的氨水输送至所述氨水雾化箱内部的氨水喷淋层中。所述风冷器与干法脱硫反应器之间设置一段水平的气粉混合管，所述气粉混合管的横截面为圆形且其底部设置有脱硫剂喷嘴，所述脱硫剂喷嘴的两侧位于所述气粉混合管的迎风面上均设有旋流板，烟气进入所述气粉混合管后，在所述旋流板的作用下能够绕所述气粉混合管中轴线旋转，以提高与干粉脱硫剂的混合效率。
进一步的，烟气主管道的末端与烟囱连通，所述烟气主管道上开设有废气阀门和排放阀门，所述排放阀门位于靠近烟囱的一侧，所述烟气主管道上位于废气阀门和排放阀门之间设有切换阀，待处理烟气自所述废气阀门中进入脱硫脱硝系统。所述布袋除尘器的出风口与主风机的进风口连通，所述主风机的出风口通过所述排放阀门与所述烟囱连通。
进一步的，所述脱硫剂喷嘴包括进风口、进料口和排料口，所述进风口和排料口通过锥形的进料管连通，所述进料口垂直于所述进料管的中轴线，所述进风口与压缩空气管路连通，所述进料口与脱硫粉料罐连通，所述排料口与所述气粉混合管连通。
进一步的，所述旋流板包括圆环形的旋流板外圈以及圆盘状的中心挡板，所述旋流板外圈活动固定在所述气粉混合管的内壁，所述旋流板外圈与中心挡板同心布置且二者之间设置有沿圆周均布的旋流叶片，所述旋流叶片与所述气粉混合管的中轴线存在夹角。
进一步的，所述脱硫粉料为碳酸氢钠。
本发明还有一个目的，就是提供一种干法脱硫脱硝方法，包括：
(1)所述脱硫脱硝系统正常运行时，其处理工艺如下：
A、所述切换阀关闭，废气阀门和排放阀门打开，温度为350℃待处理烟气自所述废气阀门中进入所述SCR脱硝反应器，烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下与氨气发生如下化学反应：
4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2＝3N2+6H2O
所述空气风机带动空气进入所述烟气换热器，吸热后的空气升温并进入所述氨水雾化箱，形成的空气与氨气的混合气体进入所述SCR脱硝反应器，为脱硝反应提供所需的氨气；
B、经所述SCR脱硝反应器处理后的烟气，在所述烟气换热器及风冷器的作用下，烟气进入所述干法脱硫反应器的温度降至约200℃±20℃，所述脱硫剂喷嘴喷射出的碳酸氢钠粉料与烟气在所述气粉混合管中充分混合后，进入干法脱硫反应器中发生如下反应：
2NaHCO3＝Na2CO3+H2O+CO2
SO2+Na2CO3＝Na2SO3++CO2；
C、经所述干法脱硫反应器处理后的烟气，进入所述布袋除尘器除掉其中的颗粒物后，自所述烟囱排放至大气中，排气温度约140℃±15℃。
(2)所述脱硫脱硝系统开机启动时，其动作流程如下：
A、所述废气阀门、排放阀门和切换阀全开。
B、打开所述主风机，将其运行频率调整至15～20Hz，利用烟气的热量对所述脱硫脱硝系统中的各个设备进行预热，此时所述烟气主管道内的气体只有一小部分通过主风机，大部分烟气仍然会通过在所述烟囱内热烟气的浮力作用下经过烟气主管道直接排入至所述烟囱中，对生产设备影响可以忽略。
C、当所述主风机的排烟温度达到约140℃±15℃时，对生产设备停止加热，并将所述切换阀关闭。对生产设备停止加热，可以防止加热时产生的热烟气无处排放而对系统造成不利影响；如果没有对脱硫脱硝系统进行预热，当烟气大量通入未预热的脱硫脱硝系统后，烟气的温度降低会增加系统的风阻，导致烟气排放不够流畅，直到脱硫脱硝系统温度达到约140℃时，系统排风才能恢复正常，当系统所需的预热时间较长时，对系统的影响时间也较长。
D、提高所述主风机的运行频率，待频率调整至45Hz以上后，恢复烟气产生源头设备的加热，此时所有的烟气均在所述主风机的带动下由烟囱排放至大气中。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)烟气在所述旋流板的作用下能够绕所述气粉混合管中轴线旋转，提高了与脱硫剂的混合效率，进而提高硫化物的处理效率。
(2)所述空气风机将空气吹入所述烟气换热器，空气吸收所述SCR脱硝反应器中烟气的热量，升温后的空气能够实现氨水的蒸发。直接利用烟气的热量来蒸发氨气，大大降低了能耗及设备的故障率。
(3)改进后的脱硫脱硝系统开机运行程序，增加了脱硫脱硝系统的预热工序同时配合风机运行频率的调整，避免了烟气短路的现象，大大降低了开机过程中脱硫脱硝系统对原生产设备的影响程度与影响时间。
附图说明
图1为本发明一种干法脱硫脱硝系统的工艺流程示意图。
图2为本发明中脱硫剂喷嘴的结构示意图。
图3为本发明中旋流板的正视结构示意图。
图4为本发明图3中的A向剖视结构示意图。
图中：1、SCR脱硝反应器，1.1、烟气换热器，1.2、空气风机，1.3、氨水雾化箱，1.4、氨水储罐，1.5、氨水储罐，2、风冷器，3、干法脱硫反应器，4、脱硫剂喷嘴，4.1、进风口，4.2、进料口，4.3、排料口，5、旋流板，5.1、旋流叶片，5.2、旋流板外圈，5.3、中心挡板，6、布袋除尘器，7、主风机，8、烟气主管道，9、烟囱，10、废气阀门，11、切换阀，12、排放阀门。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种干法脱硫脱硝系统，包括依次首尾相连的SCR脱硝反应器1、风冷器2、干法脱硫反应器3以及布袋除尘器6，靠近所述SCR脱硝反应器1的出风口一侧设有烟气换热器1.1，所述烟气换热器1.1的热侧进风口与所述SCR脱硝反应器1中的催化剂层出风侧连通，所述烟气换热器1.1的热侧出风口与所述风冷器2的进风口连通，所述烟气换热器1.1的冷侧进风口与空气风机1.2的出风口连通，所述烟气换热器1.1的冷侧出风口与氨水雾化箱1.3的进风口连通，所述氨水雾化箱1.3的出风口连通至所述SCR脱硝反应器1的进风口。所述氨水雾化箱1.3的内部设有氨水喷淋层，所述氨水喷淋层的进液口与氨水泵1.5连接，所述氨水泵1.5能够将氨水储罐1.4中的氨水输送至所述氨水雾化箱1.3内部的氨水喷淋层中。所述风冷器2与干法脱硫反应器3之间设置一段水平的气粉混合管，所述气粉混合管的横截面为圆形且其底部设置有脱硫剂喷嘴4，所述脱硫剂喷嘴4的两侧位于所述气粉混合管的迎风面上均设有旋流板5，烟气进入所述气粉混合管后，在所述旋流板5的作用下能够绕所述气粉混合管中轴线旋转，以提高与脱硫剂的混合效率。
烟气主管道8的末端与烟囱9连通，所述烟气主管道8上开设有废气阀门10和排放阀门12，所述排放阀门12位于靠近烟囱9的一侧，所述烟气主管道8上位于废气阀门10和排放阀门12之间设有切换阀11，待处理烟气自所述废气阀门10中进入脱硫脱硝系统。所述布袋除尘器6的出风口与主风机7的进风口连通，所述主风机7的出风口通过所述排放阀门12与所述烟囱9连通。
如图2所示，所述脱硫剂喷嘴4包括进风口4.1、进料口4.2和排料口4.3，所述进风口4.1和排料口4.3通过锥形的进料管连通，所述进料口4.2垂直于所述进料管的中轴线，所述进风口4.1与压缩空气管路连通，所述进料口4.2与脱硫粉料罐连通，所述排料口4.3与所述气粉混合管连通。
如图3及图4所示，所述旋流板5包括圆环形的旋流板外圈5.2以及圆盘状的中心挡板5.3，所述旋流板外圈5.2活动固定在所述气粉混合管的内壁，所述旋流板外圈5.2与中心挡板5.3同心布置且二者之间设置有沿圆周均布的旋流叶片5.1，所述旋流叶片5.1与所述气粉混合管的中轴线存在夹角。
所述脱硫粉料为碳酸氢钠。
本发明还有一个目的，就是提供一种干法脱硫脱硝方法，包括：
(1)所述脱硫脱硝系统正常运行时，其处理工艺如下：
A、所述切换阀11关闭，废气阀门10和排放阀门12打开，温度为350℃待处理烟气自所述废气阀门10中进入所述SCR脱硝反应器1，烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下与氨气发生如下化学反应：
4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2＝3N2+6H2O
所述空气风机1.2带动空气进入所述烟气换热器1.1，吸热后的空气升温并进入所述氨水雾化箱1.3，形成的空气与氨气的混合气体进入所述SCR脱硝反应器1，为脱硝反应提供所需的氨气；
B、经所述SCR脱硝反应器1处理后的烟气，在所述烟气换热器1.1及风冷器2的作用下，烟气进入所述干法脱硫反应器3的温度降至约200℃±20℃，所述脱硫剂喷嘴4喷射出的碳酸氢钠粉料与烟气在所述气粉混合管中充分混合后，进入干法脱硫反应器3中发生如下反应：
2NaHCO3＝Na2CO3+H2O+CO2
SO2+Na2CO3＝Na2SO3++CO2；
C、经所述干法脱硫反应器3处理后的烟气，进入所述布袋除尘器6除掉其中的颗粒物后，自所述烟囱9排放至大气中，排气温度约140℃±15℃。
(2)所述脱硫脱硝系统开机启动时，如果关闭其动作流程如下：
A、所述废气阀门10排放阀门12和切换阀11全开。
B、打开所述主风机7，将其运行频率调整至15～20Hz，利用烟气的热量对所述脱硫脱硝系统中的各个设备进行预热，此时所述烟气主管道8内的气体只有一小部分通过主风机，大部分烟气仍然会通过烟气主管道8直接排入至所述烟囱9中，对生产设备影响可以忽略。
C、经过大概1小时的时间，所述主风机7的排烟温度达到约140℃±15℃时，对生产设备停止加热，并将所述切换阀11关闭。
D、提高所述主风机7的运行频率，待频率调整至45Hz以上后，恢复烟气产生源头设备的加热，此时所有的烟气均在所述主风机7的带动下由烟囱排放至大气中。风机频率由15Hz调整至45Hz需要大约3分钟时间，因此整个过程中，生产设备只需停运约3分钟时间。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种干法脱硫脱硝方法，其特征在于：该方法采用的干法脱硫脱硝系统，包括依次首尾相连的SCR脱硝反应器(1)、风冷器(2)、干法脱硫反应器(3)以及布袋除尘器(6)，其特征在于：靠近所述SCR脱硝反应器(1)的出风口一侧设有烟气换热器(1.1)，所述烟气换热器(1.1)的热侧进风口与所述SCR脱硝反应器(1)中的催化剂层出风侧连通，所述烟气换热器(1.1)的热侧出风口与所述风冷器(2)的进风口连通，所述烟气换热器(1.1)的冷侧进风口与空气风机(1.2)的出风口连通，所述烟气换热器(1.1)的冷侧出风口与氨水雾化箱(1.3)的进风口连通，所述氨水雾化箱(1.3)的出风口连通至所述SCR脱硝反应器(1)的进风口；所述氨水雾化箱(1.3)的内部设有氨水喷淋层，所述氨水喷淋层的进液口与氨水泵(1.5)连接，所述氨水泵(1.5)能够将氨水储罐(1.4)中的氨水输送至所述氨水雾化箱(1.3)内部的氨水喷淋层中；所述风冷器(2)与干法脱硫反应器(3)之间设置一段水平的气粉混合管，所述气粉混合管的横截面为圆形且其底部设置有脱硫剂喷嘴(4)，所述脱硫剂喷嘴(4)的两侧位于所述气粉混合管的迎风面上均设有旋流板(5)；
烟气主管道(8)的末端与烟囱(9)连通，所述烟气主管道(8)上开设有废气阀门(10)和排放阀门(12)，所述排放阀门(12)位于靠近烟囱(9)的一侧，所述烟气主管道(8)上位于废气阀门(10)和排放阀门(12)之间设有切换阀(11)，待处理烟气自所述废气阀门(10)中进入脱硫脱硝系统；所述布袋除尘器(6)的出风口与主风机(7)的进风口连通，所述主风机(7)的出风口通过所述排放阀门(12)与所述烟囱(9)连通；
(1)所述脱硫脱硝系统正常运行时，其处理工艺如下：
A、所述切换阀(11)关闭，废气阀门(10)和排放阀门(12)打开，温度为350℃待处理烟气自所述废气阀门(10)中进入所述SCR脱硝反应器(1)，烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下与氨气发生如下化学反应：
4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2＝3N2+6H2O
所述空气风机(1.2)带动空气进入所述烟气换热器(1.1)，吸热后的空气升温并进入所述氨水雾化箱(1.3)，形成的空气与氨气的混合气体进入所述SCR脱硝反应器(1)，为脱硝反应提供所需的氨气；
B、经所述SCR脱硝反应器(1)处理后的烟气，在所述烟气换热器(1.1)及风冷器(2)的作用下，烟气进入所述干法脱硫反应器(3)的温度降至200±20℃，所述脱硫剂喷嘴(4)喷射出的碳酸氢钠粉料与烟气在所述气粉混合管中充分混合后，进入干法脱硫反应器(3)中发生如下反应：
2NaHCO3＝Na2CO3+H2O+CO2
SO2+Na2CO3＝Na2SO3++CO2；
C、经所述干法脱硫反应器(3)处理后的烟气，进入所述布袋除尘器(6)除掉其中的颗粒物后，自所述烟囱(9)排放至大气中，排气温度140±15℃；
(2)所述脱硫脱硝系统开机启动时，其动作流程如下：
A、所述废气阀门(10)、排放阀门(12)和切换阀(11)全开；
B、打开所述主风机(7)，将其运行频率调整至15～20Hz，利用烟气的热量对所述脱硫脱硝系统中的各个设备进行预热；
C、当所述主风机(7)的排烟温度达到140±15℃时，对生产设备停止加热，并将所述切换阀(11)关闭；
D、提高所述主风机(7)的运行频率，待频率调整至45Hz以上后，恢复烟气产生源头设备的加热。
2.如权利要求1所述的一种干法脱硫脱硝方法，其特征在于：所述脱硫剂喷嘴(4)包括进风口(4.1)、进料口(4.2)和排料口(4.3)，所述进风口(4.1)和排料口(4.3)通过锥形的进料管连通，所述进料口(4.2)垂直于所述进料管的中轴线，所述进风口(4.1)与压缩空气管路连通，所述进料口(4.2)与脱硫粉料罐连通，所述排料口(4.3)与所述气粉混合管连通。
3.如权利要求1所述的一种干法脱硫脱硝方法，其特征在于：所述旋流板(5)包括圆环形的旋流板外圈(5.2)以及圆盘状的中心挡板(5.3)，所述旋流板外圈(5.2)活动固定在所述气粉混合管的内壁，所述旋流板外圈(5.2)与中心挡板(5.3)同心布置且二者之间设置有沿圆周均布的旋流叶片(5.1)，所述旋流叶片(5.1)与所述气粉混合管的中轴线存在夹角。
4.如权利要求2所述的一种干法脱硫脱硝方法，其特征在于：所述脱硫粉料为碳酸氢钠。
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