CN112354337A - 一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涉及烟气排放净化装置，具体为一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，解决了背景技术中的技术问题，其包括设备壳体，设备壳体的前、后端分别开有烟气进口和烟气出口，设备壳体中从到后依次设置有降温换热装置、通有强氧化剂的混合氧化装置、通有碱液的高压雾化喷淋装置、冷凝换热装置、吸附装置和加热换热装置。本发明工艺路线简单、投资成本少、占地面积小、结构简单紧凑、自动化程度高、脱除效率高、运行成本低、适用性强；SOX、NOX脱除效率高，有色烟雨治理效果好，真正满足了仅一套设备就可以同时脱硫脱硝脱白最终达到环保超净排放的要求。

Description

一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备
技术领域
本发明涉及烟气排放净化装置，具体为一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备。
背景技术
非电力行业工业锅（窑）炉设备（包括：工业锅炉、玻璃陶瓷炉窑、水泥炉窑、钢铁冶金烧结炉、炼焦和石化系统的裂解设备等）产生的烟气排放温度为110～300℃，而目前常用的中温选择性催化还原脱硝技术（SCR）最佳工作温度范围为280～ 420℃, 选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）最佳工作温度范围为850 ～ 1100 ℃，因此，面对非电力行业（包括自备电厂）低温烟气SOX、NOX超低排放环保要求，目前的常规中温选择性催化还原脱硝技术及选择性非催化还原脱硝技术已很难满足超低排放的要求。
在我国，火电、钢铁、建材、有色、水泥、玻璃、石化、焦化等行业烟气脱硫大多采用湿法脱硫工艺 ，烟气经过脱硫脱硝除尘净化处理后，一般会形成45～55℃的低温饱和湿烟气，这些湿烟气经烟囱直接排入大气环境中，由于环境温度的影响排烟温度降低，烟气中的部分气态水很快会和烟气中的污染物（粉尘、SO3气溶胶、NH3气溶胶、石膏浆液等）凝结成雾滴，在烟囱周围形成雾状水汽。在阳光照射下发生散射，形成人们常说的“有色烟羽”，严重时会在附近形成石膏雨或者氨逃逸。有色烟羽已经对周围居民生活造成了严重困扰。
传统烟气超低排放处理设备一般不能同时满足脱硫脱硝脱白的协同处理要求，而且传统联合处理设备具有工艺路线复杂、投资成本高、占地面大、运行成本高、自动化程度低等不足。
发明内容
本发明旨在解决传统烟气超低排放处理装置难以同时满足脱硫脱硝脱白的协同处理要求，而且传统联合处理设备具有工艺路线复杂、投资成本高、占地面大、运行成本高、自动化程度低等不足的技术问题，故本发明提供了一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，该装置能同时高效脱除低温烟气中硫氧化物、氮氧化物及有色烟雨等污染物，满足同时脱硫脱硝脱白的协同处理要求，具有脱除效率高、工艺路线简单、投资成本少、占地面积小、结构简单紧凑、自动化程度高、运行成本低、适用性强等优点。
本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，包括设备壳体，设备壳体的前、后端分别开有烟气进口和烟气出口，设备壳体中从前至后依次设置有降温换热装置、通有强氧化剂的混合氧化装置、通有碱液的高压雾化喷淋装置、冷凝换热装置、吸附装置和加热换热装置。其中只有混合氧化装置中通有强氧化剂，也只有高压雾化喷淋装置中通有碱液。
降温换热装置对烟气进行降温，主要是为了满足后续混合氧化装置中一氧化氮被氧化成二氧化氮等高价态氮氧化物的反应温度要求。混合氧化装置主要保证一氧化氮被氧化成二氧化氮等高价易溶于水的氮氧化物，满足后续高压雾化喷淋装置中高压雾化碱液与二氧化氮等高价态氮氧化物能够充分反应的要求。高压雾化喷淋装置主要是保证低温烟气中高价态硫氧化物和氮氧化物能够与高压雾化碱液发生反应，满足SOX和NOX高效脱除的要求。冷凝换热装置主要保证吸附装置吸收低温烟气中未去除的SOX、NOX等污染物时的温度窗口要求，同时保证低温烟气含水量降低。吸附装置能够将低温烟气中未除干净的SOX、NOX等污染物尽可能被高效吸收，达到超净排放的目的。加热换热装置主要保证进入烟囱的烟气温度达到80℃以上，满足烟气脱白烟囱出口的温度要求。而且所述一体化设备具有脱除效率高、工艺路线简单、投资成本少、占地面积小、结构简单紧凑、自动化程度高、运行成本低、适用性强等优点。
本发明所述一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的工艺流程如下：
低温烟气即温度在110～300℃烟气，首先经过降温换热装置将烟气温度降到160℃左右，再进入混合氧化装置，在混合氧化装置中利用喷入的强氧化剂将烟气中的一氧化氮转化为二氧化氮，烟气从混合氧化装置出来后，再进入经高压雾化喷淋装置进行一级脱硫脱硝处理，在高压雾化喷淋条件下，由于烟气流与高压雾化碱液之间产生一定范围的压差，使高价态硫氧化物和氮氧化物与喷入的碱液反应生成包括硝酸盐和硫酸盐的混盐；经高压雾化喷淋净化后的烟气再进入冷凝换热装置，冷凝换热装置再将烟气降温至60℃左右，然后烟气再经过吸附装置进行二级脱硫脱硝处理，吸附装置可吸附未脱除的硫氧化物和氮氧化物及逃逸的氨等污染物，超净处理后的烟气再经加热换热装置进行脱白处理，加热换热装置将烟气温度加热至80℃以上，可有效去除有色烟雨，烟囱看不见白烟，最后烟气经烟囱达标排放。低温烟气经本发明所述一体化设备内的两级脱硫脱硝处理后，处理效率为：SOX脱硫效率≥99%，,NOX脱硝效率≥95%，同时有色烟羽治理效果可达到用户当地环保部门的政策要求和标准，烟囱看不见白烟。真正满足了一套设备同时脱硫脱硝脱白最终达到环保超净排放的要求。
进一步的，高压雾化喷淋装置包括喷淋室，喷淋室中设置有至少一套沿喷淋室高度方向分布的喷淋管路组件，喷淋管路组件上连接有多层错列布置的雾化喷头，喷淋管路与位于设备壳体之外的碱液储罐通过高压雾化泵相连接，喷淋室的底部设置有连接至外部废水处理系统的回收管路。喷淋管路组件沿着喷淋室高度方向布置，喷淋管路组件可以设置为盘旋的超长喷淋管路，这样能保证喷淋管路组件喷出的高压雾化碱液面积更广，保证进入喷淋室的烟气都能与高压雾化的碱液充分接触反应，提高反应效率。高压雾化泵能控制碱液的流量和流速等，反应生成的硝酸盐和硫酸盐的混盐溶液通过回收管路流至外部废水处理系统。
优选的，高压雾化喷淋装置中喷淋管路组件设置为两套，两套喷淋管路组件通过电磁阀或手动阀实现独立调控。当前端输入的烟气为高负荷烟气时，将两套喷淋管路组件全部打开，当前端输入的烟气为低负荷烟气时，只需要将其中的一套喷淋管路组件打开即可，这样方便控制，可以节约运行成本。
进一步的，雾化喷头的喷射方向与烟气流动方向相逆。这是为了保证高压雾化的碱液与烟气更加充分发生反应，满足SOX和NOX高效脱除的要求。
优选的，碱液储罐中存储有氨水、氢氧化钙溶液或氢氧化钠溶液。氨水、氢氧化钙溶液或氢氧化钠溶液均是成本较低的碱液。
优选的，混合氧化装置包括混合反应腔，混合反应腔顶部设置有数个喷头，喷头连接有位于设备壳体之外且用于输送强氧化剂的导管，导管上设置有流量计。强氧化剂从混合反应腔顶部的喷头喷出，随着喷射压力往下落，与穿过混合反应腔的烟气中的一氧化氮反应，保证一氧化氮能够高效的被氧成二氧化氮等高价态易溶于水的氮氧化物，方便后续参与反应，设置流量计是为了准确控制强氧化剂的用量。
优选的，强氧化剂为双氧水或臭氧（O3）。双氧水或臭氧是成本较低的强氧化剂，氧化效果显著。
优选的，烟气出口处还设置有用于将处理过后的烟气引至烟囱的引风机。引风机有利于烟气从烟气进口向烟气出口方向流动。
优选的，冷凝换热装置包括连接至外部废水处理系统的回收管路。冷凝换热装置能将烟气中的水分冷凝出来，冷凝出的水沿着回收管路流至外部废水处理系统。
本发明的有益效果是：工艺路线简单、投资成本少、占地面积小、结构简单紧凑、自动化程度高、脱除效率高、运行成本低、适用性强，而且不同与传统SCR脱硝过程需要催化剂的是，本发明脱硝是不需要填加催化剂的，进一步节约成本；低温烟气经本发明所述一体化设备内的两级脱硫脱硝处理后，处理效率为：SOX脱硫效率≥99%， NOX脱硝效率≥95%，同时有色烟羽治理效果可达到用户当地环保部门的政策要求和标准，烟囱看不见白烟，真正实现了仅一套设备就可以同时脱硫脱硝脱白最终达到环保超净排放的要求。
附图说明
图1为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的结构示意图。
图中：1-设备壳体；2-烟气进口；3-烟气出口；4-降温换热装置；5-混合氧化装置；6-高压雾化喷淋装置；7-冷凝换热装置；8-吸附装置；9-加热换热装置；10-喷淋室；11-喷淋管路组件；12-雾化喷头；13-碱液储罐；14-高压雾化泵；15-回收管路；16-混合反应腔；17-导管；18-流量计；19-引风机。
具体实施方式
参照图1，对本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备进行详细说明。
一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，包括设备壳体1，设备壳体1的前、后端分别开有烟气进口2和烟气出口3，设备壳体1中从前至后依次设置有降温换热装置4、通有强氧化剂的混合氧化装置5、通有碱液的高压雾化喷淋装置6、冷凝换热装置7、吸附装置8和加热换热装置9。
降温换热装置4对烟气进行降温，主要是为了满足后续混合氧化装置5中一氧化氮被氧化成二氧化氮等高价态氮氧化物的反应温度要求，具体实施例中，降温换热装置4包括变频风机和温度测点装置，降温换热装置4的结构及工作原理为本领域技术人员所熟知的。混合氧化装置5主要保证一氧化氮被氧化成二氧化氮等高价易溶于水的氮氧化物，满足后续高压雾化喷淋装置6中高压雾化碱液与二氧化氮等高价态氮氧化物能够充分反应的要求。高压雾化喷淋装置6主要是保证低温烟气中高价态硫氧化物和氮氧化物能够与高压雾化碱液发生反应，满足SOX和NOX高效脱除的要求。冷凝换热装置7主要保证吸附装置8吸收低温烟气中未去除的SOX、NOX等污染物时的温度窗口要求，同时保证低温烟气含水量降低，具体实施例中，冷凝换热装置7包括变频风机和温度测点装置，冷凝换热装置7的结构及工作原理为本领域技术人员所熟知的。吸附装置8能够将低温烟气中未除干净的SOX、NOX等污染物尽可能被高效吸收，达到超净排放的目的。加热换热装置9主要保证进入烟囱的烟气温度达到80℃以上，满足烟气脱白烟囱出口的温度要求，具体实施例中，加热换热装置9包括温度测点装置，加热换热装置9的结构及工作原理为本领域技术人员所熟知的。具体实施例中，吸附装置8中的填料为活性炭或者沸石。而且所述一体化设备具有脱除效率高、工艺路线简单、投资成本少、占地面积小、结构简单紧凑、自动化程度高、运行成本低、适用性强等优点。
本发明所述一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的工艺流程如下：
低温烟气即温度在110～300℃烟气，首先经过降温换热装置将烟气温度降到160℃左右，再进入混合氧化装置5，在混合氧化装置5中利用喷入的强氧化剂将烟气中的一氧化氮转化为二氧化氮，烟气从混合氧化装置5出来后，再进入经高压雾化喷淋装置6进行一级脱硫脱硝处理，在高压雾化喷淋条件下，由于烟气流与高压雾化碱液之间产生一定范围的压差，使高价态硫氧化物和氮氧化物与喷入的浓度为5-10%碱液反应生成包括硝酸盐和硫酸盐的混盐；经高压雾化喷淋净化后的烟气再进入冷凝换热装置7，冷凝换热装置7再将烟气降温至60℃左右，然后烟气再经过吸附装置8进行二级脱硫脱硝处理，吸附装置8可吸附未脱除的硫氧化物和氮氧化物及逃逸的氨等污染物，超净处理后的烟气再经加热换热装置9进行脱白处理，加热换热装置9将烟气温度加热至80℃以上，可有效去除有色烟雨，烟囱看不见白烟，最后烟气经烟囱达标排放。低温烟气经本发明所述一体化设备内的两级脱硫脱硝处理后，处理效率为：SOX脱硫效率≥99%，,NOX脱硝效率≥95%，同时有色烟羽治理效果可达到用户当地环保 部门的政策要求和标准，烟囱看不见白烟。真正实现了一套装置同时脱硫脱硝脱白最终达到环保超净排放的要求。
进一步的，作为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的一种具体实施方式，高压雾化喷淋装置6包括喷淋室10，喷淋室10中设置有至少一套沿喷淋室10高度方向分布的喷淋管路组件11，喷淋管路组件11上连接有多层错列布置的雾化喷头12，具体实施例中，雾化喷头12的压力为10MPa，喷淋管路与位于设备壳体1之外的碱液储罐13通过高压雾化泵14相连接，喷淋室10的底部设置有连接至外部废水处理系统的回收管路15。喷淋管路组件11沿着喷淋室10高度方向分布，喷淋管路组件11可以设置为盘旋的超长喷淋管路，这样能保证喷淋管路组件11喷出的高压雾化碱液面积更广，保证进入喷淋室10的烟气都能与高压雾化的碱液充分接触反应，提高反应效率。高压雾化泵14能控制碱液的流量和流速等，反应生成的硝酸盐和硫酸盐的混盐溶液通过回收管路15流至外部废水处理系统。具体实施例中，高压雾化喷淋装置6还可以设置成本领域技术人员容易想到的其他结构。
进一步的，作为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的一种具体实施方式，高压雾化喷淋装置6中喷淋管路组件11设置为两套，两套喷淋管路组件11通过电磁阀或手动阀实现独立调控。当前端输入的烟气为高负荷烟气时，将两套喷淋管路组件11全部打开，当前端输入的烟气为低负荷烟气时，只需要将其中的一套喷淋管路组件11打开即可，这样方便控制，可以节约运行成本。
进一步的，作为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的一种具体实施方式，雾化喷头12的喷射方向与烟气流动方向相逆。这是为了保证高压雾化的碱液与烟气更加充分发生反应，满足SOX和NOX高效脱除的要求。
进一步的，作为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的一种具体实施方式，碱液储罐13中存储有氨水、氢氧化钙溶液或氢氧化钠溶液。氨水、氢氧化钙溶液或氢氧化钠溶液均是成本较低的碱液。若具体实施例中，碱液选择氨水，那么烟气在高压雾化喷淋装置6反应时，就能生成硫酸铵、硝酸铵等混盐溶液。
进一步的，作为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的一种具体实施方式，混合氧化装置5包括混合反应腔16，混合反应腔16顶部设置有数个喷头，喷头连接有位于设备壳体1之外且用于输送强氧化剂的导管17，导管17上设置有流量计18。强氧化剂从混合反应腔16顶部的喷头喷出，随着喷射压力往下落，与穿过混合反应腔16的烟气中的一氧化氮反应，保证一氧化氮能够高效的被氧成二氧化氮等高价态易溶于水的氮氧化物，方便后续参与反应，设置流量计18是为了准确控制强氧化剂的用量。具体实施例中，混合氧化装置5还可以设置成本领域技术人员容易想到的其他结构。
进一步的，作为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的一种具体实施方式，强氧化剂为双氧水或臭氧。双氧水或臭氧是成本较低的强氧化剂，氧化效果显著。
进一步的，作为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的一种具体实施方式，烟气出口3处还设置有用于将处理过后的烟气引至烟囱的引风机19。引风机19有利于烟气从烟气进口2向烟气出口3方向流动。
进一步的，作为本发明所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备的一种具体实施方式，冷凝换热装置7包括连接至外部废水处理系统的回收管路15。冷凝换热装置7能将烟气中的水分冷凝出来，冷凝出的水沿着回收管路15流至外部废水处理系统。
以上具体结构是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，包括设备壳体（1），设备壳体（1）的前、后端分别开有烟气进口（2）和烟气出口（3），设备壳体中从前至后依次设置有降温换热装置（4）、通有强氧化剂的混合氧化装置（5）、通有碱液的高压雾化喷淋装置（6）、冷凝换热装置（7）、吸附装置（8）和加热换热装置（9）。
2.根据权利要求1所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，高压雾化喷淋装置（6）包括喷淋室（10），喷淋室（10）中设置有至少一套沿喷淋室（10）高度方向布置的喷淋管路组件（11），喷淋管路组件（11）上连接有多层错列布置的雾化喷头（12），喷淋管路与位于设备壳体（1）之外的碱液储罐（13）通过高压雾化泵（14）相连接，喷淋室（10）的底部设置有连接至外部废水处理系统的回收管路（15）。
3.根据权利要求2所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，高压雾化喷淋装置（6）中喷淋管路组件（11）设置为两套，两套喷淋管路组件（11）分别通过电磁阀或手动阀实现独立调控。
4.根据权利要求2所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，雾化喷头（12）的喷射方向与烟气流动方向相逆。
5.根据权利要求2所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，碱液储罐（13）中存储有氨水、氢氧化钙溶液或氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求1-5所述的任一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，混合氧化装置（5）包括混合反应腔（16），混合反应腔（16）顶部设置有数个喷头，喷头连接有位于设备壳体（1）之外且用于输送强氧化剂的导管（17），导管（17）上设置有流量计（18）。
7.根据权利要求6所述的任一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，强氧化剂为双氧水或臭氧。
8.根据权利要求7所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，烟气出口（3）处还设置有用于将处理过后的烟气引至烟囱的引风机（19）。
9.根据权利要求1所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，烟气出口（3）处还设置有用于将处理过后的烟气引至烟囱的引风机（19）。
10.根据权利要求1所述的一种低温烟气高效脱硫脱硝脱白一体化设备，其特征在于，冷凝换热装置（7）包括连接至外部废水处理系统的回收管路（15）。
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