CN112316590A - 新型烟气处理系统与烟气处理方法 - Google Patents

Abstract

一种新型烟气处理系统与一种烟气处理方法，该新型烟气处理系统包括：脱硫前烟道；脱硫反应装置，脱硫反应装置包括有脱硫处理烟道；第一脱硫剂喷入装置，第一脱硫剂喷入装置设置于脱硫反应装置上，用于向脱硫处理烟道内喷入脱硫灰；第二脱硫剂喷入装置，第二脱硫剂喷入装置设置于脱硫反应装置上，用于向脱硫处理烟道内喷入脱硫剂，沿烟气在脱硫处理烟道内的流动方向，第二脱硫剂喷入装置设置于第一脱硫剂喷入装置的后方；以及除尘脱硝装置。本发明可实现一体化脱硫除尘脱硝，从而最大程度地节省前期投资以及后期的运行成本，同时简化烟气系统构成，从而节约占地，缩小占地面积，提升产品技术竞争力。

Description

新型烟气处理系统与烟气处理方法

技术领域

本发明涉及烟气处理设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种新型烟气处理系统以及一种烟气处理方法。

背景技术

随着社会的发展，非电行业发展迅速，在工业快速发展的同时，对于环境的污染也逐渐加剧，为了保护环境，国家不断出台越来越严苛的超低排放要求。为了适应超低排放的要求，除尘技术和脱硝技术已经成为了非电行业重点开发和推广应用的技术项目。

目前，除尘技术主要通过除尘滤袋产品来实现。在脱硝技术中，选择性催化还原(SCR)脱硝技术是脱硝效率最高、最为成熟的脱硝技术，它是一种在特定催化剂作用下，用氨或其它还原剂选择性的将NOx还原为N₂和H₂O的方法。在工程项目工艺流程上，除尘装置与脱硝装置往往采用直接串联的形式连接，造成整个工艺流程系统占地面积大的问题，并且，其投资、运行成本也非常高。针对这种情况，近几年烟气净化领域陆续推出了除尘脱硝一体化技术的初步应用方案，其总体分为两类：除尘脱硝一体化布袋技术和陶瓷纤维滤管技术，这两种技术各有优缺点，并在实际的使用过程中也暴露出了一些问题。

例如，在除尘脱硝一体化布袋技术中，其往往采用多层除尘滤袋设计，分为外层、中层和内层，外层为除尘层，中层为支撑层，内层为催化层，含有V₂O₅-WO₃/TiO₂的脱硝催化剂被附着并分散在催化层中，通过针刺形式将三层滤料固定在一起，形成针刺毡滤料。虽然这种设计有利于提高脱硝催化剂附着的牢固程度和分散均匀性，但是一体化功能性滤料的除尘功能和脱硝功能使用寿命并不一致，当脱硝功能难以满足需要时，往往除尘效率依旧良好，而此时为了兼顾脱硝效率则不得不更换除尘滤袋，从而造成了一体化功能性滤料在除尘功能上的剩余浪费。另外，由于一体化功能性滤料采用的是常规滤料，而常规滤料在使用寿命方面仍难以满足大流速、高粉尘的工况条件，在滤料的耐磨性、韧性及强度方面仍有很大的改进空间。其次，除尘脱硝一体化布袋在使用三至五年后，一体化功能性滤料会由于寿命到期需要集中报废，从而产生大量含脱硝催化剂的废弃除尘滤袋，一方面属于危废，处理困难，另一方面其中含有高价值的V、W、Ti金属元素，若无法回收，会造成严重的资源浪费。

另外，在烟气处理工程中，如果配备有脱硫装置，那么脱硫装置与除尘、脱硝装置采用串联方式连接到一起，这种脱硫+除尘+脱硝的串联组合方式，会进一步增加烟气处理系统的占地面积，使得烟气处理系统整体的复杂程度增加。

发明内容

综上所述，针对现有烟气处理系统所存在的不足，例如占地面积大、系统组成结构复杂等问题，如何提供一种集成程度高，同时对烟气脱硫、除尘、脱硝效果显著的烟气处理系统，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型烟气处理系统，该新型烟气处理系统包括：

脱硫前烟道，与上游烟气产生装置连接，用于输送待处理的烟气；

脱硫反应装置，所述脱硫反应装置包括有脱硫处理烟道，所述脱硫处理烟道的一端为入口端，所述脱硫处理烟道的另一端为出口端，所述入口端用于与所述脱硫前烟道对接，所述出口端用于烟气的输出；

第一脱硫剂喷入装置，所述第一脱硫剂喷入装置设置于所述脱硫反应装置上，用于向所述脱硫处理烟道内喷入脱硫灰；

第二脱硫剂喷入装置，所述第二脱硫剂喷入装置设置于所述脱硫反应装置上，用于向所述脱硫处理烟道内喷入脱硫剂，沿烟气在所述脱硫处理烟道内的流动方向，所述第二脱硫剂喷入装置设置于所述第一脱硫剂喷入装置的后方；

除尘脱硝装置，所述除尘脱硝装置与所述出口端对接，于所述除尘脱硝装置内设置有除尘滤袋，于所述除尘滤袋的表面可形成有由脱硫灰构成的滤饼层，由所述滤饼层对经过所述除尘滤袋的烟气进行再次脱硫处理。

优选地，在本发明所提供的新型烟气处理系统中，所述脱硫处理烟道为S形通道结构；所述第一脱硫剂喷入装置靠近所述入口端设置；所述第二脱硫剂喷入装置靠近所述脱硫处理烟道的第一个转弯位置处设置。

优选地，在本发明所提供的新型烟气处理系统中，所述除尘脱硝装置包括：除尘脱硝装置箱体，所述除尘脱硝装置箱体具有除尘脱硝室，所述出口端与所述除尘脱硝室连通；除尘脱硝单元，所述除尘脱硝单元包括有袋笼，于所述袋笼的外侧套设置有所述除尘滤袋，于所述袋笼的内侧设置有脱硝碳管；装配板，所述装配板设置于所述除尘脱硝装置箱体内，用于封闭所述除尘脱硝室，于所述装配板上开设有安装孔，所述除尘脱硝单元设置于所述安装孔，进入到所述除尘脱硝装置箱体内的烟气经过所述除尘脱硝单元排出所述除尘脱硝室；上箱体，所述上箱体与所述除尘脱硝装置箱体连接并与所述除尘脱硝室相通，用于接收经过所述除尘脱硝单元净化的烟气；排烟通道，所述排烟通道与所述上箱体连接，用于烟气的排放。

优选地，在本发明所提供的新型烟气处理系统中，于所述上箱体内设置有第二脱硝单元，由所述第二脱硝单元将所述上箱体分割成上箱体前腔以及上箱体后腔，所述上箱体前腔与所述除尘脱硝室相通，所述上箱体后腔与所述排烟通道连接；进入到所述上箱体前腔的烟气经过所述第二脱硝单元的过滤后进入到所述上箱体后腔中，由所述第二脱硝单元对烟气进行二次脱硝。

优选地，在本发明所提供的新型烟气处理系统中，所述脱硝碳管为蜂窝状管式结构；所述第二脱硝单元为蜂窝状平板结构或蜂窝状波浪板结构。

优选地，在本发明所提供的新型烟气处理系统中，还包括有供氨系统，所述供氨系统包括：制氨装置，用于生成氨气；第一喷氨格栅，设置于所述脱硫处理烟道内，沿烟气在所述脱硫处理烟道内的流动方向，所述第一喷氨格栅设置于所述第二脱硫剂喷入装置的后方，所述第一喷氨格栅与所述制氨装置连接，用于向所述脱硫处理烟道喷入氨气；第二喷氨格栅，所述第二喷氨格栅设置于所述上箱体前腔内，所述第二喷氨格栅与所述制氨装置连接，用于向所述上箱体前腔喷入氨气。

优选地，在本发明所提供的新型烟气处理系统中，于所述除尘脱硝装置的底部设置有用于收集粉尘的粉尘收集装置；于所述除尘脱硝装置内并位于所述除尘滤袋的上方设置有反吹装置，由所述反吹装置向所述除尘滤袋提供反吹气流用于清理所述除尘滤袋收集的粉尘。

优选地，在本发明所提供的新型烟气处理系统中，所述粉尘收集装置为斗状结构，所述粉尘收集装置的底端为小口端，与所述小口端连接有泵仓，通过压缩空气管道与所述泵仓连接有压缩空气储罐，与所述泵仓连接有脱硫剂输送管道，所述脱硫剂输送管道与所述第一脱硫剂喷入装置连接。

优选地，在本发明所提供的新型烟气处理系统中，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括有CEMS分析仪以及控制器；所述CEMS分析仪设置于所述脱硫前烟道上、所述脱硫反应装置上以及所述除尘脱硝装置上；所述控制器与所述CEMS分析仪信号连接，用于接收由所述CEMS分析仪获取的烟气成分信息，所述控制器与所述第一脱硫剂喷入装置和\或所述第二脱硫剂喷入装置控制连接，用于根据对烟气成分信息的分析向所述第一脱硫剂喷入装置和\或所述第二脱硫剂喷入装置发出控制信号。

本发明还提供了一种烟气处理方法，该烟气处理方法使用如上述的新型烟气处理系统对烟气进行脱硫处理；

通过第一脱硫剂喷入装置将脱硫灰进行喷洒，喷洒的所述脱硫灰与烟气混合对烟气进行第一次脱硫处理；

通过第二脱硫剂喷入装置将新鲜的脱硫剂进行喷洒，喷洒的所述脱硫剂与烟气混合对烟气进行第二次脱硫处理；

通过在除尘滤袋表面形成的滤饼对烟气进行第三次脱硫处理。

本发明所提供的新型烟气处理系统具有如下特点：

1、将传统脱硫+除尘+脱硝设备采用“羊肉串串联”形式改进为真正意义上的一体化脱硫除尘脱硝技术，从而最大程度地节省前期投资以及后期的运行成本，同时简化烟气系统构成，从而节约占地，缩小占地面积，提升产品技术竞争力；

2、延长一体化功能性滤料的使用寿命，可以针对性地对使用到期的滤料进行更换，从而解决除尘功能和脱硝功能使用寿命不一致的难题；

3、通过采用分级喷入脱硫试剂(脱硫灰、新鲜的脱硫剂)的方式，可以精准控制脱硫试剂的喷入量，提高脱硫效率，降低脱硫试剂的消耗量；

4、通过延长烟气与SCR脱硝催化剂接触时间，分级脱硝、分级喷氨，提高脱硝效率，减少氨逃逸；

5、采用分体式结构设计的除尘脱硝单元，方便处理危废除尘滤袋且能资源化回收高价值金属元素，实现资源化循环利用的一体化除尘脱硝装置与工艺系统；

6、脱硫灰与新鲜脱硫剂分级喷入脱硫反应装置，有利于提高脱硫灰利用率和脱硫效率；

7、采用两级喷氨、两级脱硝反应，精准控制喷氨量，保证脱硝效率，减少氨逃逸；

8、除尘滤袋采用多层结构，并采用碳纤维掺入布袋结构，可提高布袋耐磨性、韧性及强度，延长使用寿命，节约成本；

9、脱硝模块采用蜂窝状活性炭管负载低温脱硝催化剂的方式，方便危废处理，脱硝单元废弃后，可直接燃烧放热，燃烧灰可回收V、W、Ti金属，通过合理方式可资源化重复利用，避免污染和浪费。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例中新型烟气处理系统的结构示意简图；

图2为本发明实施例中除尘脱硝单元的结构示意简图；

图3为图2中沿A-A的剖视图；

图4为图2中沿B-B的剖视图；

图5为本发明实施例中除尘脱硝单元处于工作状态下的局部结构示意图；

图6为本发明实施例中除尘脱硝单元处于清灰状态下的局部结构示意图。

在图1至6中，部件名称与附图标记的对应关系为：

1、第一CEMS分析仪；2、控制装置；3、喷氨控制阀门；4、制氨装置；5、第一喷氨格栅；6、第一脱硫剂喷入装置；7、脱硫反应装置；8、第二CEMS分析仪；9、第二脱硫剂喷入装置；10、粉尘收集装置；11、除尘脱硝装置；12、除尘脱硝单元；12-1、除尘滤袋；12-2、除尘层；12-3、基布层；12-4、袋笼；12-5、活性炭管；12-6、净烟气通道；13、反吹装置；14、第三CEMS分析仪；15、第二喷氨格栅；16、第二脱硝单元；17、上箱体；18、第四CEMS分析仪；19、排烟通道；20、仓泵；21、压缩空气管道；22、压缩空气储罐；23、脱硫灰取样口；24、第二阀门；25、第一阀门；26、二次脱硫剂管道；27、脱硫前烟道；28、第一氨气管道；29、第二氨气管道；30、连接管；31压缩空气喷头；32、脉冲阀；33、喷吹管。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1至图6，其中，图1为本发明实施例中新型烟气处理系统的结构示意简图；图2为本发明实施例中除尘脱硝单元的结构示意简图；3为图2中沿A-A的剖视图；图4为图2中沿B-B的剖视图；图5为本发明实施例中除尘脱硝单元处于工作状态下的局部结构示意图；图6为本发明实施例中除尘脱硝单元处于清灰状态下的局部结构示意图。

本发明提供了一种新型烟气处理系统，用于实现烟气的脱硫、除尘以及脱硝处理。

在本发明中，该新型烟气处理系统主要包括：

1、脱硫前烟道27

脱硫前烟道27与上游的烟气产生装置连接，脱硫前烟道27用于输送待处理的烟气。其中，上游的烟气产生装置主要是指燃煤燃油设备，通过煤炭或者煤油的燃烧产生热能，在煤炭或者煤油的燃烧过程中会产生大量的烟气，烟气在未处理之前即为待处理的烟气，待处理的烟气中包含有大量的二氧化碳、含氮化合物(气体)、含硫化合物(气体)以及粉尘，含氮化合物、含硫化合物以及粉尘均属于对环境有害的物质，因此，需要进行处理，使得烟气中各有害成分降低至标准以下，才能够进行排放。

一般情况下，脱硫前烟道27可以为混凝土砼结构烟道，也可以是耐腐蚀性较强的金属材料烟道。

2、脱硫反应装置7

脱硫反应装置7是对烟气进行处理的第一道烟气处理设备，对烟气首先进行脱硫处理，其目的是降低烟气中的含硫量，如此，在后续的烟气处理工艺中，如果有液体参与，先行脱硫将会有效避免液体吸收硫化物而出现变酸的情况，首先对烟气进行脱硫处理，对于下游设备的保护具有非常明显的效果。

具体地，脱硫反应装置7包括有脱硫处理烟道，脱硫处理烟道是一条用于烟气(烟气中混合有参与烟气处理的各种试剂，例如脱硫用的脱硫剂，或者是脱硝使用的催化剂等)流通的通道，烟气在脱硫处理烟道内流通的过程中，会发生脱硫反应，同时，烟气还与其他烟气处理试剂进行混合。

脱硫处理烟道的一端为入口端，脱硫处理烟道的另一端为出口端，入口端用于与脱硫前烟道27对接，出口端用于烟气的输出，脱硫前烟道27中的烟气可以直接进入到脱硫处理烟道中，在与烟气处理试剂混合、反应后，再由出口端输出。

脱硫反应装置7优选干法或半干法脱硫装置，其一端(入口端)连接脱硫前烟道27，另一端(出口端)与下游设备(除尘脱硝装置11)合为一体。

3、第一脱硫剂喷入装置6

第一脱硫剂喷入装置6为能够对粉状物质进行喷洒的喷头结构。

具体地，第一脱硫剂喷入装置6设置于脱硫反应装置7上(用于粉状物质喷洒的喷头设置在脱硫反应装置7上并位于脱硫处理烟道内)，用于向脱硫处理烟道内喷洒脱硫灰(为粉状物质)。

4、第二脱硫剂喷入装置9

第二脱硫剂喷入装置9为能够对粉状物质进行喷洒的喷头结构。第二脱硫剂喷入装置9的结构与第一脱硫剂喷入装置6的结构相同，都是用于进行粉状物质的喷洒，但是，不同的是，第二脱硫剂喷入装置9用于喷洒新鲜的脱硫剂，第一脱硫剂喷入装置6则是用于喷洒脱硫灰(新鲜的脱硫剂与烟气反应后所生成的具有一定脱硫能力的灰尘)。

具体地，第二脱硫剂喷入装置9设置于脱硫反应装置7上，用于向脱硫处理烟道内喷入脱硫剂，沿烟气在脱硫处理烟道内的流动方向，第二脱硫剂喷入装置9设置于第一脱硫剂喷入装置6的后方。

在上述结构设计中，烟气首先经过第一脱硫剂喷入装置6，之后再经过第二脱硫剂喷入装置9，由第二脱硫剂喷入装置9喷洒新鲜的脱硫剂与烟气进行反应，新鲜的脱硫剂与烟气进行反应后会生成脱硫灰，脱硫灰仍具有一定的脱硫作用，并且，在脱硫灰中还可能会包含有一定量未反应的脱硫剂，因此，脱硫灰会再由第一脱硫剂喷入装置6进行喷洒，对烟气(还未进行任何处理的烟气)进行第一次脱硫处理(用于脱除部分含硫化合物)，之后在经过第二脱硫剂喷入装置9时进行第二次脱硫处理(用于脱除绝大部分含硫化合物)，这样烟气中的含硫化合物成分被脱除绝大部分。

5、除尘脱硝装置11

除尘脱硝装置11包括有装置外壳，在装置外壳内设置了除尘滤袋121，由除尘滤袋121对烟气进行除尘处理。除尘脱硝装置11与出口端对接，于除尘脱硝装置11内设置有除尘滤袋121，除尘滤袋121能够对粉尘进行过滤(包括有脱硫灰以及脱硫剂)，粉尘聚集在除尘滤袋121的表面可形成有由脱硫灰构成的滤饼层，由滤饼层对经过除尘滤袋121的烟气进行再次脱硫处理，即第三次脱硫处理。

当除尘滤袋121的表面形成滤饼层后，除尘滤袋121的内外压差会增大，当压差增大到一定程度(即压差达到预设阈值)后，启动反吹装置，依靠瞬间反吹力，将滤饼层清理掉，在将滤饼层清理掉后，除尘滤袋121的表面会再形成滤饼层，这样既可以保证脱硫效果，又能够保证烟气进入除尘滤袋121的顺畅程度。

本发明通过上述的三次脱硫处理，能够最大程度地将烟气中的含硫化合物消除殆尽。

由上述可知，在脱硫处理烟道内通过第一脱硫剂喷入装置6以及第二脱硫剂喷入装置9喷洒脱硫灰、脱硫剂实现烟气中含硫化合物的消除，因此，为了提高脱硫效果，本发明对脱硫处理烟道进行了结构优化，即将脱硫处理烟道设计为S形通道结构，如此达到延长脱硫处理烟道长度的目的。

进一步地，第一脱硫剂喷入装置6靠近入口端设置，第二脱硫剂喷入装置9靠近脱硫处理烟道的第一个转弯位置处设置。

对于除尘脱硝装置11而言，除尘脱硝装置11包括：除尘脱硝装置11箱体，除尘脱硝装置11箱体具有除尘脱硝室，出口端与除尘脱硝室连通；除尘脱硝单元12，除尘脱硝单元12包括有袋笼124，于袋笼124的外侧套设置有除尘滤袋121，于袋笼124的内侧设置有脱硝碳管；装配板，装配板设置于除尘脱硝装置11箱体内，用于封闭除尘脱硝室，于装配板上开设有安装孔，除尘脱硝单元12设置于安装孔，进入到除尘脱硝装置11箱体内的烟气经过除尘脱硝单元12排出除尘脱硝室；上箱体17，上箱体17与除尘脱硝装置11箱体连接并与除尘脱硝室相通，用于接收经过除尘脱硝单元12净化的烟气；排烟通道19，排烟通道19与上箱体17连接，用于烟气的排放。

袋笼124的具体结构为：包括有纵向筋以及横向筋(如图4中净烟气通道126内等间隔布置的黑色弧形线条)，纵向筋环绕一个虚拟的圆筒体结构等间隔设置，横向筋为圆环结构，横向筋设置在由纵向筋构成的圆筒外侧，横向筋与纵向筋固定连接形成一个完整的袋笼124。

具体地，在除尘脱硝单元12的上端设置有连接管30，连接管30与除尘滤袋121连接形成气密性结构。连接管30的具体形状为中空的圆台形结构，连接管30具有小口端以及大口端，小口端与除尘滤袋121连接，大口端的外缘设置有凸缘，除尘脱硝单元12安装到装配板上的安装孔时，连接管30卡装在安装孔上，连接管30的大口端上设置的凸缘能够与安装孔的孔缘(装配板的上侧面)相抵形成气密性连接结构，这样不仅方便除尘脱硝单元12在装配板上的安装，还能够提高除尘脱硝单元12在装配板上安装的气密性，防止未经过处理的烟气从除尘脱硝单元12与装配板的连接缝隙处逃逸。

除尘脱硝装置11箱体由耐腐蚀金属材料制成，或者在除尘脱硝装置11箱体内部设置一层防腐蚀层。除尘脱硝装置11箱体内部具有一个腔室，即除尘脱硝室，在除尘脱硝装置11箱体内部(除尘脱硝室中)设置一个装配板，在装配板上开设了安装孔，将除尘脱硝单元12安装到安装孔中，烟气进入到除尘脱硝室内后，由装配板对烟气进行拦截，这样烟气仅能够通过除尘脱硝单元12才可以输出除尘脱硝装置11箱体进入到下游设备中。

除尘脱硝单元12包括有袋笼124，袋笼124由金属材料制成，袋笼124整体为笼式结构，在袋笼124外套设除尘滤袋121，在袋笼124内可拆卸地设置有活性炭管125，由除尘滤袋121对粉尘进行拦截，实现烟气除尘，由活性炭管125负载催化剂对烟气进行脱硝处理，这样通过一个除尘脱硝单元12就能够同时实现烟气的除尘脱硝处理，除尘脱硝单元12为一体化的装置，而组成除尘脱硝单元12的各组成部分又采用了分体式结构设计。

除尘脱硝单元12的具体结构为：包括除尘滤袋121、袋笼124以及活性炭管125，活性炭管125上负载有催化剂，活性炭管125具有净烟气通道126。除尘滤袋121为筒体结构，所述袋笼124支撑在所述筒体结构内壁上，所述催化剂安装在所述袋笼124的内部，所述催化剂构成的通道为所述净烟气通道126。

除尘滤袋121和活性炭管125(负载有催化剂)为分体结构，可根据使用情况，单独更换除尘滤袋121或活性炭管125，有效解决了除尘功能和脱硝功能使用寿命不一致的难题。

除尘滤袋121由一至四层组成，优选为两层，除尘滤袋121层数太少、太薄，使用中容易磨损、折断，层数太多，会造成压损过大，不利于系统节能。两层除尘滤袋121结构设计，外层为除尘层122，内层为基布层123，除尘层122由碳纤维、聚苯硫醚纤维，并且掺杂超细碳纤维，比较致密，用以除尘及PM2.5，基布层123由碳纤维织造，致密性低于除尘层122，用于支撑与保持透气性。碳纤维具有密度小、重量轻，耐化学腐蚀性好，耐疲劳、使用寿命长，高强度、高模量，热膨胀系数好，自润滑、耐磨性等众多优点。在滤料中添加碳纤维可以增强除尘滤袋121的耐磨性、韧性及强度，减轻除尘滤袋121重量从而减轻除尘器荷载，可以有效延长除尘滤袋121的使用寿命。

活性炭管125为蜂窝状活性炭管125，负载SCR脱硝催化剂，蜂窝状活性炭管125为第一脱硝单元。蜂窝状性炭来源广泛、价格低廉，比表面积大、微孔多孔结构、高吸附容量、催化剂分散性和附着度好。同时，采用蜂窝状活性炭管125结构设计，活性炭管125的导热性能优良、化学稳定性好和吸附性能优异，是极好的催化剂载体。蜂窝状活性炭由于其独特的平行孔道结构，具有孔隙率高、几何表面积大、床层压降小、能避免烟尘堵塞等优点，具有很好的工业应用价值。

除尘脱硝单元12采用分体式结构设计，在除尘脱硝单元12体报废后，除尘滤袋121可按正常废弃物处理；由于脱硝层其主要成分是活性炭，可燃，报废后可通过燃烧的方式处理，一方面燃烧放热，另一方面可从燃烧灰中提取V、W、Ti等高价值金属元素，重新用于SCR脱硝催化剂的制造，实现元素的资源化循环利用。

烟气通过除尘层122和基布层123后，进入蜂窝状活性炭管125，由于蜂窝状活性炭具有比表面积大、微孔多孔结构、高吸附容量、催化剂分散性、化学稳定性好和吸附性能优异等特点，因此烟气中的NOx、NH₃比较容易在脱硝催化剂表面充分吸附并发生第一次脱硝反应。第一次脱硝后的烟气，通过催化剂中心通道，进入到上箱体17。为防止烟气中NOx在第一脱硝单元中反应不完全，因此在上箱体17中自下而上依次设置第二喷氨格栅15和脱硝催化剂层，称为第二脱硝单元16，在此处发生第二级脱硝反应。

相对于一次脱硝反应，通过设置两级脱硝反应，设置分级喷氨，分别在除尘脱硝装置11入口前烟道内第一级喷氨，在SCR脱硝催化剂层前第二级喷氨，根据第一CEMS分析仪1、第三CEMS分析仪14和第四CEMS分析仪18测试数据调整并精准控制氨喷入量，减少氨逃逸。经过两级脱硝反应后的烟气，汇合后由排烟通道19排往下游。

为了提高本发明烟气脱硝率，本发明还提供了第二次脱硝结构，即在上箱体17内设置有第二脱硝单元16，由第二脱硝单元16将上箱体17分割成上箱体17前腔以及上箱体17后腔，上箱体17前腔与除尘脱硝室相通，上箱体17后腔与排烟通道19连接；进入到上箱体17前腔的烟气经过第二脱硝单元16的过滤后进入到上箱体17后腔中，由第二脱硝单元16对烟气进行二次脱硝。

具体地，脱硝碳管为蜂窝状管式结构。

具体地，第二脱硝单元16为蜂窝状平板结构或蜂窝状波浪板结构。

本发明在除尘脱硝装置11箱体的底部设置了粉尘收集装置10，仓泵20布置在粉尘收集装置10下方，并与之连接，用于储存、输送脱硫灰。

反吹装置13布置在除尘脱硝装置11内部上方，所述反吹装置13为脉冲反吹装置13，所述脉冲反吹装置13安装在装配板上方，其吹风口正对所述除尘滤袋121的连接口。

反吹装置13包括有压缩空气喷头31，压缩空气喷头31朝向除尘脱硝单元体12设置。反吹装置13的具体结构为：包括有控制仪，与控制仪连接有电磁阀，与电磁阀气路连接有脉冲阀32，与脉冲阀32连接有气源。由控制仪控制电磁阀带动脉冲阀32动作，从而采用脉冲方式释放气源中的高压气流，与脉冲阀32连接有喷吹管33，在喷吹管33上设置有压缩空气喷头31，由压缩空气喷头31释放脉冲高压气流，从而实现除尘滤袋121的吹灰清理。

在反吹装置13上方，设置有SCR脱硝催化剂层，即为第二脱硝单元16，催化剂层采用板式、蜂窝式和波纹板式，焦炉烟气NOx脱硝优选蜂窝式催化剂。

第二脱硝单元16铺设在上箱体17内，上箱体17前腔中的烟气需要经过第二脱硝单元16才能够进入到上箱体17后腔中，在经过第二脱硝单元16的过程中，烟气中残留的部分含氮化合物会再由第二脱硝单元16进行脱除。

本发明还提供了供氨系统，具体地，供氨系统包括：制氨装置4，用于生成氨气；第一喷氨格栅5，设置于脱硫处理烟道内，沿烟气在脱硫处理烟道内的流动方向，第一喷氨格栅5设置于第二脱硫剂喷入装置9的后方，第一喷氨格栅5与制氨装置4连接，用于向脱硫处理烟道喷入氨气；第二喷氨格栅15，第二喷氨格栅15设置于上箱体17前腔内，第二喷氨格栅15与制氨装置4连接，用于向上箱体17前腔喷入氨气。

供氨系统包括控制装置2、喷氨控制阀门3、制氨装置4、第一氨气管道28和第二氨气管道29。制氨装置4通过第一氨气管道28和第二氨气管道29分别与第一喷氨格栅5以及第二喷氨格栅15连接。控制装置2用以控制制氨装置4的运行，根据烟气条件和出口浓度要求，调节控制装置2，以达到最佳氨/氮摩尔比，喷氨格栅安装在混合烟道内，氨气经喷氨格栅后进入混合烟道，为了促使烟气与还原剂的充分混合，在混合烟道中设置一定形状的混合器，以优化烟气与还原剂的混合效果。

在除尘脱硝装置11箱体内设置除尘脱硝单元12，由除尘脱硝单元12中的除尘滤袋121对烟气中的粉尘进行过滤、拦截，实现烟气除尘，那么随着粉尘的不断聚集，除尘滤袋121的过滤性能以及透气性都会受到影响。为了解决该问题，本发明在除尘脱硝装置11的底部设置有用于收集粉尘的粉尘收集装置10，并且，在除尘脱硝装置11内并位于除尘滤袋121的上方设置有反吹装置13，由反吹装置13向除尘滤袋121提供反吹气流用于清理除尘滤袋121收集的粉尘。

由反吹装置13将除尘滤袋121上被拦截的粉尘吹掉后，会由粉尘收集装置10进行收集。具体地，粉尘收集装置10为斗状结构，粉尘被反吹装置13吹掉后会聚集在粉尘收集装置10内。由于粉尘中含有大量的脱硫灰以及可能会含有少量的脱硫剂，无论是可能存在的少量脱硫剂还是脱硫灰其都还具有一定的脱硫作用。为了能够将粉尘收集装置10中收集的粉尘进行二次脱硫利用，本发明将粉尘收集装置10设计为斗状结构，粉尘收集装置10的底端为小口端，与小口端连接有泵仓，通过压缩空气管道21与泵仓连接有压缩空气储罐22，与泵仓连接有脱硫剂输送管道，脱硫剂输送管道与第一脱硫剂喷入装置6连接。

本发明还提供了智能控制系统，智能控制系统包括有CEMS分析仪以及控制器；其中，CEMS分析仪设置于脱硫前烟道27上、脱硫反应装置7上以及除尘脱硝装置11上；控制器与CEMS分析仪信号连接，用于接收由CEMS分析仪获取的烟气成分信息，控制器与第一脱硫剂喷入装置6和\或第二脱硫剂喷入装置9控制连接，用于根据对烟气成分信息的分析向第一脱硫剂喷入装置6和\或第二脱硫剂喷入装置9发出控制信号。

CEMS分析仪也叫CEMS烟气在线分析仪，其通过紫外吸收光谱法，能够在线对烟气的脱硫以及脱硝效率进行监测，其属于一种现有技术中常用的烟气成分分析设备。CEMS分析仪用于测试工艺系统中不同位置烟气的温度、压力、流量、SO₂、NOx、粉尘等污染物浓度。CEMS分析仪设置有多个，其中，第一CEMS分析仪1设置在脱硫前烟道27上，用于测试脱硫前烟气的各项参数。第二CEMS分析仪8设置在脱硫反应装置7上，用于测试脱硫处理烟道内烟气的各项参数。第三CEMS分析仪14设置在上箱体17前腔中，用于测试除尘脱硝单元12处理后的烟气各项参数。第四CEMS分析仪18设置在排烟通道19上，用于测试除尘脱硝装置11后烟气的各项参数。

基于上述的新型烟气处理系统，本发明还提供了一种烟气处理方法，该烟气处理方法时使用如上述的新型烟气处理系统对烟气进行脱硫处理。

具体地，本发明通过第一脱硫剂喷入装置6将脱硫灰进行喷洒，喷洒的脱硫灰与烟气混合对烟气进行第一次脱硫处理。

具体地，本发明通过第二脱硫剂喷入装置9将新鲜的脱硫剂进行喷洒，喷洒的脱硫剂与烟气混合对烟气进行第二次脱硫处理。

具体地，本发明通过在除尘滤袋121表面形成的滤饼对烟气进行第三次脱硫处理。

在本发明中，烟道及管道包括脱硫前烟道27和排烟通道19，脱硫前烟道27一端连接废气来源，另一端连接脱硫反应装置7。排烟通道19一端除尘脱硝装置11，另一端连接下游其他设备。

本发明所提供的新型烟气处理系统具有如下特点：

1、将传统脱硫+除尘+脱硝设备采用“羊肉串串联”形式改进为真正意义上的一体化脱硫除尘脱硝技术，从而最大程度地节省前期投资以及后期的运行成本，同时简化烟气系统构成，从而节约占地，缩小占地面积，提升产品技术竞争力；

2、延长一体化功能性滤料的使用寿命，可以针对性地对使用到期的滤料进行更换，从而解决除尘功能和脱硝功能使用寿命不一致的难题；

3、通过采用分级喷入脱硫试剂(脱硫灰、新鲜的脱硫剂)的方式，可以精准控制脱硫试剂的喷入量，提高脱硫效率，降低脱硫试剂的消耗量；

4、通过延长烟气与SCR脱硝催化剂接触时间，分级脱硝、分级喷氨，提高脱硝效率，减少氨逃逸；

5、采用分体式结构设计的除尘脱硝单元12，方便处理危废除尘滤袋121且能资源化回收高价值金属元素，实现资源化循环利用的一体化除尘脱硝装置11与工艺系统；

6、脱硫灰与新鲜脱硫剂分级喷入脱硫反应装置7，有利于提高脱硫灰利用率和脱硫效率；

7、采用两级喷氨、两级脱硝反应，精准控制喷氨量，保证脱硝效率，减少氨逃逸；

8、除尘滤袋121采用多层结构，并采用碳纤维掺入布袋结构，可提高布袋耐磨性、韧性及强度，延长使用寿命，节约成本；

9、脱硝模块采用蜂窝状活性炭管125负载低温脱硝催化剂的方式，方便危废处理，脱硝单元废弃后，可直接燃烧放热，燃烧灰可回收V、W、Ti金属，通过合理方式可资源化重复利用，避免污染和浪费。

本发明还提供了一种利用上述烟气处理系统对烟气进行处理的烟气脱硫除尘脱硝一体化方法。

原烟气通过脱硫前烟道27引入脱硫反应器顶部，然后首先进入脱硫反应器左侧烟道。脱硫反应器是一种特殊结构的夹带烟气反应器，该反应器经过特殊的分布流场设计并保障烟气足够的停留时间，增强脱硫剂(小苏打)与烟气中如HCl、HF以及SO₂之间的强烈反应。

脱硫剂分两路进入脱硫反应器中，分别为第一脱硫剂喷入装置6和第二脱硫剂喷入装置9，第一脱硫剂喷入装置6喷入脱硫灰，第二脱硫剂喷入装置9喷入新鲜的脱硫剂。脱硫灰喷入口(第一脱硫剂喷入装)设置在新鲜脱硫剂入口(第二脱硫剂喷入装)前，目的是使原烟气中高浓度的SO₂首先与脱硫灰接触，脱除一部分SO₂，然后部分脱硫烟气再与新鲜脱硫剂接触，有利于提高SO₂脱除效率。其中，脱硫灰中含有效脱硫成分主要为Na₂CO₃，质量百分数约20-30％左右；新鲜脱硫剂有效脱硫成分主要为NaHCO₃，质量百分数约99.8％以上。根据第一CEMS分析仪1、第二CEMS分析仪8和第四CEMS分析仪18测试数据及时调整脱硫灰和脱硫剂喷入量。

脱硫灰和新鲜脱硫剂被喷入烟气中，NaHCO₃瞬间被分解为无数的高活性、高孔隙率Na₂CO₃颗粒，这些Na₂CO₃颗粒与烟气中SO₂，发生迅速的脱硫化学反应，75-80％的脱硫反应在此阶段完成。以上在脱硫反应装置7中完成的脱硫反应为第一步脱硫反应。

在除尘脱硝装置11前烟道中，第一步脱硫反应后烟气与第一喷氨格栅5喷入的氨气充分混合，一起进入除尘脱硝装置11。在该装置内，烟气依次通过除尘滤袋121的除尘层122，由于除尘层122较致密，因此除尘滤袋121可脱除大部分的粉尘，通过反吹装置13，落入下方灰斗中。在除尘滤袋121表面形成的滤饼，主要由脱硫反应产物，未反应的脱硫剂以及飞灰组成，烟气中残留的SO₂吸附在滤饼上发生脱硫反应，称为第二步脱硫反应，通常15-20％的污染物会在布袋除尘器中发生反应。通过使原烟气中高浓度的SO₂首先与脱硫灰反应，脱除一部分SO₂，然后未反应的低浓度SO₂再与新鲜脱硫剂反应，有利于提高SO₂总脱除效率。

除尘脱硝装置11下部设置若干灰斗，配套输灰装置。为充分利用脱硫灰中未反应的Na₂CO₃，将除尘脱硝装置11尾部对应的两个至四个灰斗，脱硫灰循环回脱硫反应装置7，重复使用。脱硫灰循环系统包括压缩空气储罐22、压缩空气管道21、脱硫灰取样口23以及多个阀门组成。其中阀门包括有第一阀门25以及第二阀门24，第一阀门25通过二次脱硫剂管道26与第一脱硫剂喷入装置6连接，在脱硫灰取样口23处取得脱硫灰，检测Na₂CO₃含量，若Na₂CO₃含量高于20-25％，那么打开第一阀门25、关闭第二阀门24，将这些脱硫灰循环回二次脱硫剂入口，重复利用。如果Na₂CO₃含量低于20-25％，那么关闭第一阀门25、打开第二阀门24，这些脱硫灰不能循环利用，被送往灰库。二次脱硫剂循环系统的动力源为压缩空气。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种新型烟气处理系统，其特征在于，包括：

脱硫前烟道，与上游烟气产生装置连接，用于输送待处理的烟气；

脱硫反应装置，所述脱硫反应装置包括有脱硫处理烟道，所述脱硫处理烟道的一端为入口端，所述脱硫处理烟道的另一端为出口端，所述入口端用于与所述脱硫前烟道对接，所述出口端用于烟气的输出；

第一脱硫剂喷入装置，所述第一脱硫剂喷入装置设置于所述脱硫反应装置上，用于向所述脱硫处理烟道内喷入脱硫灰；

第二脱硫剂喷入装置，所述第二脱硫剂喷入装置设置于所述脱硫反应装置上，用于向所述脱硫处理烟道内喷入脱硫剂，沿烟气在所述脱硫处理烟道内的流动方向，所述第二脱硫剂喷入装置设置于所述第一脱硫剂喷入装置的后方；

除尘脱硝装置，所述除尘脱硝装置与所述出口端对接，于所述除尘脱硝装置内设置有除尘滤袋，于所述除尘滤袋的表面可形成有由脱硫灰构成的滤饼层，由所述滤饼层对经过所述除尘滤袋的烟气进行再次脱硫处理。

2.根据权利要求1所述的新型烟气处理系统，其特征在于，

所述脱硫处理烟道为S形通道结构；

所述第一脱硫剂喷入装置靠近所述入口端设置；

所述第二脱硫剂喷入装置靠近所述脱硫处理烟道的第一个转弯位置处设置。

3.根据权利要求1所述的新型烟气处理系统，其特征在于，

所述除尘脱硝装置包括：

除尘脱硝装置箱体，所述除尘脱硝装置箱体具有除尘脱硝室，所述出口端与所述除尘脱硝室连通；

除尘脱硝单元，所述除尘脱硝单元包括有袋笼，于所述袋笼的外侧套设置有所述除尘滤袋，于所述袋笼的内侧设置有脱硝碳管；

装配板，所述装配板设置于所述除尘脱硝装置箱体内，用于封闭所述除尘脱硝室，于所述装配板上开设有安装孔，所述除尘脱硝单元设置于所述安装孔，进入到所述除尘脱硝装置箱体内的烟气经过所述除尘脱硝单元排出所述除尘脱硝室；

上箱体，所述上箱体与所述除尘脱硝装置箱体连接并与所述除尘脱硝室相通，用于接收经过所述除尘脱硝单元净化的烟气；

排烟通道，所述排烟通道与所述上箱体连接，用于烟气的排放。

4.根据权利要求3所述的新型烟气处理系统，其特征在于，

于所述上箱体内设置有第二脱硝单元，由所述第二脱硝单元将所述上箱体分割成上箱体前腔以及上箱体后腔，所述上箱体前腔与所述除尘脱硝室相通，所述上箱体后腔与所述排烟通道连接；

进入到所述上箱体前腔的烟气经过所述第二脱硝单元的过滤后进入到所述上箱体后腔中，由所述第二脱硝单元对烟气进行二次脱硝。

5.根据权利要求4所述的新型烟气处理系统，其特征在于，

所述脱硝碳管为蜂窝状管式结构；

所述第二脱硝单元为蜂窝状平板结构或蜂窝状波浪板结构。

6.根据权利要求4所述的新型烟气处理系统，其特征在于，

还包括有供氨系统，所述供氨系统包括：

制氨装置，用于生成氨气；

第一喷氨格栅，设置于所述脱硫处理烟道内，沿烟气在所述脱硫处理烟道内的流动方向，所述第一喷氨格栅设置于所述第二脱硫剂喷入装置的后方，所述第一喷氨格栅与所述制氨装置连接，用于向所述脱硫处理烟道喷入氨气；

第二喷氨格栅，所述第二喷氨格栅设置于所述上箱体前腔内，所述第二喷氨格栅与所述制氨装置连接，用于向所述上箱体前腔喷入氨气。

7.根据权利要求1所述的新型烟气处理系统，其特征在于，

于所述除尘脱硝装置的底部设置有用于收集粉尘的粉尘收集装置；

于所述除尘脱硝装置内并位于所述除尘滤袋的上方设置有反吹装置，由所述反吹装置向所述除尘滤袋提供反吹气流用于清理所述除尘滤袋收集的粉尘。

8.根据权利要求7所述的新型烟气处理系统，其特征在于，

所述粉尘收集装置为斗状结构，所述粉尘收集装置的底端为小口端，与所述小口端连接有泵仓，通过压缩空气管道与所述泵仓连接有压缩空气储罐，与所述泵仓连接有脱硫剂输送管道，所述脱硫剂输送管道与所述第一脱硫剂喷入装置连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的新型烟气处理系统，其特征在于，

还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括有CEMS分析仪以及控制器；

所述CEMS分析仪设置于所述脱硫前烟道上、所述脱硫反应装置上以及所述除尘脱硝装置上；

所述控制器与所述CEMS分析仪信号连接，用于接收由所述CEMS分析仪获取的烟气成分信息，所述控制器与所述第一脱硫剂喷入装置和\或所述第二脱硫剂喷入装置控制连接，用于根据对烟气成分信息的分析向所述第一脱硫剂喷入装置和\或所述第二脱硫剂喷入装置发出控制信号。

10.一种烟气处理方法，其特征在于，使用如权利要求1至9任一项所述的新型烟气处理系统对烟气进行脱硫处理；

通过第一脱硫剂喷入装置将脱硫灰进行喷洒，喷洒的所述脱硫灰与烟气混合对烟气进行第一次脱硫处理；

通过第二脱硫剂喷入装置将新鲜的脱硫剂进行喷洒，喷洒的所述脱硫剂与烟气混合对烟气进行第二次脱硫处理；

通过在除尘滤袋表面形成的滤饼对烟气进行第三次脱硫处理。

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