CN112675698B - 一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本公开涉及脱硫脱硝领域，具体提供一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置及其工艺。所述分仓室为竖着设置的两列分仓室，两列分仓室中间为公共烟道，所述公共烟道下方有仓室入口挡板门，上方有仓室出口挡板门；两列仓室为对称的相同结构，从下到上依次包括集灰区，湍流溢流区，喷氨区和除尘区；所述公共烟道仓室入口挡板门出烟气侧有气流均布板和折流板，使烟气进入湍流溢流区。为解决现有技术中烟气治理技术存在的种种缺陷，本公开提供一种集脱硫、脱硝、除尘功能于一体，且能适应锅炉负荷大范围波动的干式烟气治理装置及工艺。

Description

一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置及其工艺

技术领域

本公开涉及脱硫脱硝领域，具体提供一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置及其工艺。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

燃煤发电锅炉、炼钢烧结机及水泥炉窑等均产生含有大量污染物的烟气，其中主要污染物一般为SO_x、NOx及粉尘等，烟气若未经治理直接排入大气将会对环境造成严重污染。所以，上述烟气污染物的治理已经成为电力、钢铁及建材等行业生产工艺流程中极为重要的环节，国家环保部门对上述重污染行业烟气的SOx、NO_x及粉尘排放有明确规定，烟气必须经净化处理，且达到或高于国家环保部门规定的污染物排放标准方可排放。

目前，国内外主流的烟气治理技术为脱硝装置、除尘装置、脱硫装置各自独立，根据烟气中污染物成分、含量的大小等原始条件，将几种装置进行串联组合，实现治理后烟气达标排放。常见工艺流程有如下两种：

(1)烟气湿法治理技术。该技术主要以SNCR或SCR脱硝+超低排放除尘器+石灰石-石膏湿法脱硫+湿式静电除尘器+消白装置为主流技术。

该烟气治理技术在国内外烟气治理系统中占主导地位，尤其在燃煤电厂中装机容量占90％左右，湿法烟气治理技术的优点是脱硝、脱硫、除尘效率高，在相关运行参数设置合理，各子系统完美配合下，烟气排放指标基本达到NO_x≤50mg/Nm³、SOx≤35mg/Nm³、颗粒物≤10mg/Nm³的国家环保标准要求。

但发明人发现，该烟气治理技术缺点是，工艺路线长、子系统装置繁杂、运转设备众多、系统占地面积大，自吸收塔至烟囱均接触腐蚀性的湿烟气，相关设备、烟道及装置均需采用防腐处理或选用价格昂贵的不锈钢、合金钢材质，初期投资高、故障点多；脱硫、脱硝需要消耗大量的石灰石粉、水、氨水或尿素等；另外烟气治理装置产生的含有高浓度[Cl^-]的废水，易造成环境的二次污染。导致烟气治理技术运行维护费用高。

(2)烟气半干法治理技术。该技术是在近几年国家提出烟气消白的环保要求背景下发展的一种烟气治理技术。该技术主要以SNCR或SCR脱硝+预除尘器+CFB循环流化床脱硫塔+超低排放除尘器为主流技术。

近几年，该技术在国内烟气治理系统中占有重要地位，尤其在燃煤电厂、钢厂中装机容量占8％左右。半干法烟气治理技术的优点是该技术在处理过程中，烟气始终处于干燥状态，自吸收塔至烟囱均不接触湿烟气，烟道、设备及烟囱不需要防腐处理；而且无需增设消白装置。

但发明人发现，该烟气治理技术的缺陷如下：

(1)脱硫效率受烟气量波动影响大，当实际烟气量大于或小于设计烟气量时，均会引起脱硫效率的下降，尤其是在锅炉负荷低于BMCR工况50％时，会引起脱硫塔塌床，导致系统无法正常运行。

(2)脱硫效率较低，即使系统正常运行，也勉强达到现行国家环保标准超低要求。

(3)工艺路线较长、子系统装置繁杂、运转设备多、故障点多，尤其是脱硫灰循环系统运行不稳定，漏灰、设备卡涩经常发生，运行维护费用高。初期投资高，占地面积大。

发明内容

针对现有技术中烟气治理技术存在的种种缺陷，本公开提供一种集脱硫、脱硝、除尘功能于一体，且能适应锅炉负荷大范围波动的干式烟气治理装置及工艺。

本公开具体提供一种适应烟气量波动范围大、集脱硫、脱硝、除尘于一体高效干式烟气治理净化的分仓室湍动床粉状活性焦脱硫脱硝除尘装置。通过本公开装置净化处理后，烟气其中SOx、NO_x及粉尘等污染物含量均小于国家超低排放环保标准的要求。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置，所述分仓室为竖着设置的两列分仓室，两列分仓室中间为公共烟道，所述公共烟道下方有仓室入口挡板门，上方有仓室出口挡板门；

两列仓室为对称的相同结构，从下到上依次包括集灰区，湍流溢流区，喷氨区和除尘区；所述公共烟道仓室入口挡板门出烟气侧有气流均布板和折流板，使烟气进入湍流溢流区。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，所述工艺在上述分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置内进行，

包括如下步骤：含有大量SOx、NOx及粉尘的原烟气，经仓室入口挡板门进入仓室，然后经过气流均布板和折流板，依次穿过湍流溢流区，喷氨区和除尘区，净化后排出。

上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：

1)本公开共设置若干个结构上相对独立的仓室，通过开关仓室入口挡板门、出口挡板门，实现各仓室是否投入运行的控制，以适应锅炉烟气量的波动。本实施例锅炉烟气量在BMCR工况烟气量100％～12.5％的范围内波动时，只要相应地增减投入运行的仓室数量，本公开所述的仓室均能正常运行。这与传统的烟气湿法治理技术、烟气干法治理技术，即使在增加再循环烟道的情况下，也只能在100％～70％BMCR工况烟气量波动范围内运行相比，具有突出的优势。

2)本公开烟气中SOx、NO_X等气态污染物的脱除采用粉状活性焦物理吸附，未失活的粉状焦被顶部滤袋捕集后，又经布袋除尘器喷吹系统的反吹重新回到上、下层湍动床流化区及气-固湍动稀相区，重新参与污染物的吸附脱除作用，这既增加了本公开仓室吸附区粉状焦的浓度，又提高了粉状活性焦的利用效率。

3)本公开失活的乏焦被乏焦集灰斗收集，再经乏焦解析设备活化后成为新鲜活性焦，得以循环利用。这与传统的脱硫、脱硝需要消耗大量的石灰石粉、消石灰粉、水、氨水及尿素等相比，极大地节约了烟气治理的运行费用。

4)本公开烟气在仓室内自下向上流动，而粉状活性焦流动则是自上向下流动，并且新鲜粉状活性焦是通过稀相气力输送喷入滤袋底部，以尽可能使新鲜粉状活性焦弥漫在滤袋间并最终附着在滤袋外表面，形成新鲜粉状活性焦层，这有利于经本实施例前端脱除作用后，SOx、NOx气态污染物含量很低的烟气在穿过滤袋的新鲜焦粉饼层时被深度脱除。这种气-固两相逆流设计及新鲜粉状活性焦喷入位置的设置，充分保证了经本实施例处理后烟气超低排放。

5)本公开脱硫、脱硝及除尘无任何废水、废气及固体污染物产生，不会造成环境二次污染。

6)本公开脱硫、脱硝及除尘在一套装置内全部完成，与传统的脱硫、脱硝、除尘分体式烟气治理系统相比，具有系统配置简单、运转设备少，故障点少，占地面积小，投资费用、运行费用低优点。

附图说明

构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为实施例1所述分仓室湍动床粉状活性焦脱硫脱硝除尘装置的立面结构示意图。

图2为实施例1所述分仓室湍动床粉状活性焦脱硫脱硝除尘装置的平面结构示意图。

图3为实施例1所述湍动床孔板示意图。

其中，1.乏焦集灰斗；2.仓室入口挡板门；3.下层湍动床溢流管；4.下层湍动床；5.上层湍动床溢流管；6.上层湍动床；7.喷氨格栅；8.新鲜活性焦喷射装置；9.超低排放布袋除尘器；10.仓室出口挡板门；11.净烟气总出口；12.原烟气总入口。

具体实施方式

下面将对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。

针对现有技术中烟气治理技术存在的种种缺陷，本公开提供一种集脱硫、脱硝、除尘功能于一体，且能适应锅炉负荷大范围波动的干式烟气治理装置及工艺。

本公开具体提供一种适应烟气量波动范围大、集脱硫、脱硝、除尘于一体高效干式烟气治理净化的分仓室湍动床粉状活性焦脱硫脱硝除尘装置。通过本公开装置净化处理后，烟气其中SOx、NO_x及粉尘等污染物含量均小于国家超低排放环保标准的要求。

实施例1

本实施例提供一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置，所述分仓室为竖着设置的两列分仓室，两列分仓室中间为公共烟道，所述公共烟道下方有仓室入口挡板门2，上方有仓室出口挡板门10；

两列仓室为对称的相同结构，从下到上依次包括集灰区，湍流溢流区，喷氨区和除尘区；所述公共烟道仓室入口挡板门2出烟气侧有气流均布板和折流板，使烟气进入湍流溢流区。

如附图1所示，在一些实施例中，所述仓室为八个仓室，八个仓室分两列布置，一侧为四个，两列仓室中间为分两层的公共烟道。

本实施例以实现锅炉烟气量大幅波动时，粉状活性焦湍动床依然正常运行为目的，在结构上采用了分仓室。本实施例设置八个独立的仓室。每个仓室下部原烟气入口、上部净烟气出口各设置一个气动百叶窗式烟气挡板门。以八个仓室装置为例，当锅炉烟气量在100％～87.5％波动时，八个仓室全部投入运行，各仓室脱硫脱硝湍动床及顶部布袋除尘器工作负荷变化为±6.25％；当锅炉烟气量在87.5％～75％波动时，七个仓室投入运行，运行仓室脱硫脱硝湍动床及顶部布袋除尘器工作负荷变化仍为±6.25％；当锅炉烟气量在75％～62.5％波动时，六个仓室投入运行，运行仓室脱硫脱硝湍动床及顶部布袋除尘器工作负荷变化依旧为±6.25％；以此类推，甚至烟气量在BMCR工况62.5％～12.5％波动时，只要相应减少投入运行的仓室，所述装置均能正常运行。

优选的，所述公共烟道分成上下两层，其中下层为各仓室的公共原烟气烟道，连通仓室入口挡板门2；上层为仓室的净烟气烟道，连通仓室出口挡板门10；

仓室入口挡板门2设在乏焦集灰斗1之上，气流均布板之下的公共原烟气烟道侧；出口挡板门10设在超低排放布袋除尘器9的净气室净烟气联通烟道侧。

优选的，所述湍流溢流区包括上下两层湍流床，两层湍流床之间有溢流管连通。

如图1所示，所述湍流溢流区包括下层粉状活性焦湍动床溢流管3、下层粉状活性焦湍动床4、上层粉状活性焦湍动床溢流管5、上层粉状活性焦湍动床6。

所述上层粉状活性焦湍动床、下层粉状活性焦湍动床主要部件是具有一定开孔率的孔板，开孔为天方地圆锥形漏斗状孔，详见附图3。当烟气以设计速度穿过孔板及其上的粉状活性焦层时，形成活性焦流化层及气-固稀相湍动区。实验证明，所述活性焦流化层的厚度及气-固稀相湍动区的高度是影响脱硫、脱硝效率的关键因素。所述流化层厚度是通过烟气穿孔流速大小及溢流管的溢流保证的，当厚度大于设计值时，通过所述溢流管的溢流将流化态的粉状焦导入下层湍动床或底部乏焦集灰斗。另外实验证明，孔板的开孔如附图3所示为天方地圆锥形漏斗状孔，既是保证孔板上方形成一定厚度的流化层及一定高度的气-固稀相湍动区，又是保证装置停运时，粉状活性焦能迅速以流化态通过孔板底部小圆孔流入乏焦集灰斗。以避免装置长时间停运乏焦在孔板上板结。

所述上、下层粉状活性焦湍动床流化层的厚度一般为300～500mm，该数值是保证本发明正常运行时最佳的持焦量。经过反复试验证明，当所述下层粉状活性焦湍动床流化层的厚度与气-固稀相湍动区的高度之比为1:7，且所述上层粉状活性焦湍动床流化层的厚度与气-固稀相湍动区的高度之比为1:20时，本发明脱硫脱硝效率最高。因所述上层粉状活性焦湍动床内新鲜活性焦比例高，吸附脱硫脱硝能力强，增加所述上层湍动床的气-固稀相湍动区的高度既延长了SOx、NOx和新鲜活性焦反应时间，又增加了粉状活性焦与SOx、NOx的碰撞接触概率，这会大大提高脱硫脱硝效率。

优选的，所述喷氨区包括喷氨格栅层7、新鲜粉状活性焦喷入装置8；所述新鲜粉状活性焦喷入装置是通过稀相气力输送将新鲜粉状活性焦喷入滤袋底部，以尽可能使新鲜粉状活性焦附着在滤袋外表面，实现整个装置污染物深度吸附脱除。

所述除尘区包括顶部超低排放布袋除尘器9。所述超低排放布袋除尘器主要功能是捕集烟气中颗粒物，并通过喷吹系统使吸附在滤袋外表面的粉状活性焦重新返回到湍动床层；另一个重要功能是利用滤袋外表面吸附的新鲜粉状活性焦深度吸附烟气中SOx、NOx、HF、HCl、汞及二噁英等污染物，保证本发明出口烟气达标排放。

优选的，所述集灰区包括乏焦集灰斗1；优选的，所述乏焦集灰斗1与乏焦收集装置连接。

所述装置独立仓室只是功能上相互独立，结构上共用入口烟道、出口烟道、共用仓室间分隔墙板。具体的，如图1所示，所述独立仓室自下至上依次包括乏焦集灰斗、下层粉状活性焦湍动床溢流管、下层粉状活性焦湍动床、上层粉状活性焦湍动床溢流管、上层粉状活性焦湍动床、喷氨格栅层、新鲜粉状活性焦喷入装置及顶部超低排放布袋除尘器。

实施例2

本实施例提供一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，所述工艺在实施例1所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置内进行，

包括如下步骤：含有大量SOx、NOx及粉尘的原烟气，经仓室入口挡板门2进入仓室，然后经过气流均布板和折流板，依次穿过湍流溢流区，喷氨区和除尘区，净化后排出。

如图1所示，具体为穿过下层粉状活性焦湍动床4、上层粉状活性焦湍动床6至喷氨格栅层下部，该过程历时22秒，烟气中SOx、NOx与平均粒径75um左右的粉状焦通过烟气的湍动、气-固两相碰撞、长时间混合接触，绝大部分SOx、部分NOx被粉状活性焦吸附而从烟气中分离出来；

优选的，烟气上行穿过喷氨格栅7时，NOx与喷入的NH₃在粉状活性焦表面发生催化还原反应，实现NOx高效脱除。

优选的，新鲜活性焦以10m/s高速向上被喷入仓室。

新鲜粉状活性焦是从超低排放布袋除尘器9的滤袋下部适当位置通过新鲜活性焦喷射装置8以10m/s高速向上喷入仓室，以便使活性强的新鲜活性焦弥漫在滤袋间并最终附着在滤袋的外表面，以形成烟气SOx、NOX脱出的最后一道屏障。

优选的，当超低排放布袋除尘器9阻力达到设定值时，超低排放布袋除尘器9的脉冲喷吹系统启动，活性焦被反吹而以粉饼形式落入湍流溢流区。

优选的，当湍动床6的流化层高度超过上层粉状活性焦湍动床溢流管5的上端口时，流化的粉状活性焦便通过上层湍流床溢流管5流入下层粉状活性焦湍动床4的流化层；

或，当湍动床4的流化层高度超过下层粉状活性焦湍动床溢流管3的上端口时，流化的粉状活性焦便通过下层湍动床溢流管3流入乏焦集灰斗1；

优选的，乏焦集灰斗1内的乏焦通过其下部物料输送设备送入乏焦解析设备而得以活化再生，然后送入新鲜焦仓，最后经稀相气力输送喷入本实施例的仓室内得以循环利用。

本实施例脱硫、脱硝、除尘原理：

本实施例主要利用粉状活性焦微孔的吸附作用，通过在仓室内建立两层湍动床而使烟气中气态污染物长时间与粉状活性焦接触被吸附脱除。具体脱除流程是含有大量SOx、NOx及粉尘的原烟气，经仓室入口挡板门2进入仓室，先后经导流板、烟气均布板，穿过下层粉状活性焦湍动床4、上层粉状活性焦湍动床6至喷氨格栅层下部，该过程历时22秒，烟气中SOx、NOx与平均粒径75um左右的粉状焦通过烟气的湍动、气-固两相碰撞、长时间混合接触，绝大部分SOx、部分NOx被粉状活性焦吸附而从烟气中分离出来；烟气继续上行，在穿过喷氨格栅时，NOx与喷入的NH₃在粉状活性焦表面发生催化还原反应，实现NO_x高效脱除。含有少量SOx、NOx、高浓度粉状活性焦烟气，经过顶部滤袋外表面含有大量新鲜粉状活性焦尘饼层时，剩余的少量SOx、NOx几乎被完全吸附脱除，同时烟气中的粉尘、粉状活性焦等颗粒物被滤袋过滤脱除。通过本发明装置处理后，完全能实现烟气超低排放。

本实施例中，新鲜粉状活性焦是从超低排放布袋除尘器9的滤袋下部适当位置通过新鲜活性焦喷射装置8以10m/s高速向上喷入仓室，以便使活性强的新鲜活性焦弥漫在滤袋间并最终附着在滤袋的外表面，以形成烟气SOx、NOx脱出的最后一道屏障。当滤袋阻力达到设定值时，超低排放布袋除尘器9的脉冲喷吹系统启动，活性焦被反吹而以粉饼形式落入上层粉状活性焦湍动床6。当湍动床6的流化层高度超过上层粉状活性焦湍动床溢流管5的上端口时，流化的粉状活性焦便通过溢流管5流入下层粉状活性焦湍动床4的流化层。同理，当湍动床4的流化层高度超过下层粉状活性焦湍动床溢流管3的上端口时，流化的粉状活性焦便通过溢流管3流入乏焦集灰斗1。乏焦集灰斗1内的乏焦通过其下部物料输送设备送入乏焦解析设备而得以活化再生，然后送入新鲜焦仓，最后经稀相气力输送喷入本实施例的仓室内得以循环利用。

以上所揭露的仅为本公开的优选实施例而已，当然不能以此来限定本公开之权利范围，因此依本公开申请专利范围所作的等同变化，仍属本公开所涵盖的范围。

Claims (13)

1.一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述分仓室为竖着设置的两列分仓室，两列分仓室中间为公共烟道，所述公共烟道下方有仓室入口挡板门，上方有仓室出口挡板门；

两列仓室为对称的相同结构，从下到上依次包括集灰区，湍流溢流区，喷氨区和除尘区；所述公共烟道仓室入口挡板门出烟气侧有气流均布板和折流板，使烟气进入湍流溢流区；

所述喷氨区包括喷氨格栅层、新鲜粉状活性焦喷入装置；

所述除尘区包括顶部超低排放布袋除尘器；

所述集灰区包括乏焦集灰斗；

所述乏焦集灰斗与乏焦收集装置连接。

2.如权利要求1所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述公共烟道分成上下两层，其中下层为各仓室的公共原烟气烟道，连通仓室入口挡板门；上层为仓室的净烟气烟道，连通仓室出口挡板门。

3.如权利要求2所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述上下层的分隔板位于喷氨区和除尘区之间。

4.如权利要求2所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，仓室入口挡板门设在乏焦集灰斗之上，气流均布板之下的公共原烟气烟道侧。

5.如权利要求2所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，出口挡板门设在超低排放布袋除尘器的净气室净烟气联通烟道侧。

6.如权利要求1所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述湍流溢流区包括上下两层湍流床，两层湍流床之间有溢流管连通。

7.一种分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于，所述工艺在权利要求1-6任一项所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘装置内进行，

包括如下步骤：含有大量SOx、NOx及粉尘的原烟气，经仓室入口挡板门进入仓室，然后经过气流均布板和折流板，依次穿过湍流溢流区，喷氨区和除尘区，净化后排出。

8.如权利要求7所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于，烟气上行穿过喷氨格栅时，NOx与喷入的NH₃在粉状活性焦表面发生催化还原反应，实现NOx脱除。

9.如权利要求7所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于，新鲜活性焦以10m/s高速向上被喷入仓室，

新鲜粉状活性焦是从超低排放布袋除尘器的滤袋下部适当位置通过新鲜活性焦喷射装置以10m/s高速向上喷入仓室，以便使活性强的新鲜活性焦弥漫在滤袋间并最终附着在滤袋的外表面，以形成烟气SOx、NOx脱出的最后一道屏障。

10.如权利要求7所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于，当超低排放布袋除尘器阻力达到设定值时，超低排放布袋除尘器的脉冲喷吹系统启动，活性焦被反吹而以粉饼形式落入湍流溢流区。

11.如权利要求7所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于，当湍动床的流化层高度超过上层粉状活性焦湍动床溢流管的上端口时，流化的粉状活性焦便通过上层湍流床溢流管流入下层粉状活性焦湍动床的流化层。

12.如权利要求7所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于，当湍动床的流化层高度超过下层粉状活性焦湍动床溢流管的上端口时，流化的粉状活性焦便通过下层湍动床溢流管流入乏焦集灰斗。

13.如权利要求12所述的分仓室湍动床脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于，乏焦集灰斗内的乏焦通过其下部物料输送设备送入乏焦解析设备而得以活化再生，然后送入新鲜焦仓，最后经稀相气力输送喷入仓室内得以循环利用。

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