CN112933920B - 一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置及脱硫脱硝除尘方法 - Google Patents

一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置及脱硫脱硝除尘方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置及脱硫脱硝除尘方法，所述的反应装置包括壳体，所述壳体沿烟气流向分为依次对接的流化段、放大段和脱硝除尘段，所述的流化段内填充有大颗粒脱硫剂，所述的大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下碰撞磨损后形成小颗粒脱硫剂；随着烟气的流动，所述的小颗粒脱硫剂上升进入放大段；所述的脱硝除尘段内设置有脱硝除尘组件。在装置运行过程中，大颗粒脱硫剂在气流的扰动下相互碰撞磨损形成小颗粒脱硫剂，小颗粒脱硫剂随烟气上升进入放大段，并在放大段内形成小颗粒脱硫剂流化床，保证在高效脱硫的同时利用流化床特有的磨损特性实现了脱硫剂的循环利用。

Description

一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置及脱硫脱硝除尘 方法
技术领域
本发明属于烟气处理技术领域，涉及一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置及脱硫脱硝除尘方法。
背景技术
在化石燃料燃烧的过程中，会产生大量的酸性气体(SO2和NOx)和粉尘，这些物质引起酸雨、雾霾、光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题，对生态环境和人类健康造成严重的危害。SO2是一种无色、有刺激性和窒息性气味的气体，易溶于水，溶解在水蒸气中形成酸雨，对环境造成严重破坏。NOx是另一种有害气体，主要包括NO和NO2，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗O3的一个重要因子。粉尘是指悬浮在空气中的固体颗粒，由于工业的快速发展，电力、冶金、建材、化工等行业每年都会产生近千万吨的粉尘，对人体健康、大气环境和生产经济都造成了严重的影响。尤其是燃煤电厂排放的大量烟尘几乎都是可吸入颗粒(PM10和PM2.5)，对人体健康危害极大。脱除SO2、NOx和粉尘对工业生产与环境保护有着重要的意义，企业必须采用可靠、适用的脱硫脱硝除尘技术实现烟气的达标排放。
脱硫脱硝和烟气除尘工艺在技术应用方面并不复杂，经过漫长的技术革新，当前已经完成了操作流程的简化和整体自动化操作的集成。国内目前普遍使用的是联合脱硫脱硝技术，该技术是以传统脱硫脱硝技术为基础，再结合选择性催化还原技术的一种形式，将这两种技术结合，不但不会产生排斥，还能实现各自工作的状态。
CN109603468A公开了一种脱硫脱硝除尘一体化方法，包括以下步骤：S1，布袋除尘，从锅炉尾部烟道出来的烟气经过管道进入到除尘器中，烟气在上升的过程中穿过布袋除尘器，烟气中的灰尘吸附在布袋内壁上，布袋除尘器对烟气进行初步粗除尘；S2，高温除尘，从布袋除尘器流出的烟气进入高温除尘器中，高温除尘器对烟气进行精细除尘；S3，反吹灰尘，启动气包对除尘器进行反吹，使烟气颗粒物下落，且将布袋除尘器内壁的颗粒物吹下，颗粒物落入集尘箱，并通过螺旋机排出；S4，脱硝处理，通过管道将除尘后的烟气输送至脱硫装置内部，并在输送除尘后烟气的管道上部设置药桶，药筒内部装有脱硝液，并采用喷头将脱硝液均匀的喷入管道中，对管道内部的烟气进行脱硝；S5，脱硫处理，脱硝后的烟气流入脱酸装置内部进行脱酸处理，脱酸后的烟气流入脱硝装置下部设置的催化剂层中，提升烟气的洁净度，使其满足排放标准。
CN111054201A公开了一种脱硫脱硝除尘一体化技术的研制，采用以下主要设备及组合方式，主要设备包括燃煤锅炉、布袋除尘器、主引风机、亚氯酸钠储槽、亚硫酸钠输送泵、脱硝氧化活化装置、脱硫脱硝除尘一体化塔、超级除尘除雾装置、在线监测仪、直排烟囱、低氧燃烧循环风机、锅炉炉膛和锅炉鼓风机，并通过特定的工艺设备组合方式组合，本方案通过布袋除尘器装置去除99.9％以上的尘经引风机加压后进入特殊设计的脱硝氧化活化装置，将95％以上NO在此转化为高价氮，而后进入脱硫脱硝除尘一体化装置，脱硫脱硝后的烟气经过上部超级除尘除雾后有直排烟囱排放，实现脱硫脱硝除尘一体化，实现超低排放，利于环境的保护。
CN211513809U公开了一种工业烟气脱硫脱硝除尘一体化装置，针对现有脱硫脱硝除尘一体化设备在除尘的同时不能对滤板进行更换，降低了除尘效率的问题，现提出如下方案，其包括脱硫塔和脱硝塔，所述脱硫塔位于脱硝塔的一侧，脱硫塔与脱硝塔相互靠近的一侧设有同一个固定座，所述固定座上开设有两个固定腔，两个固定腔的一侧内壁上均开设有连接孔，两个连接孔内均固定安装有连接管，两个连接管分别固定连接在脱硫塔和脱硝塔上，所述固定座的顶部开设有固定孔。
控制粉尘、NOx、SO2最有效的方法分别是袋式除尘器、氨选择性催化还原法(SCR)和石灰或石灰石湿法脱硫。但是脱硫脱硝设备分立的形式装置占地空间大，操作难度高，且成本较高。同时脱硫脱硝技术逐渐受到重用，但是同时脱硫脱硝技术起步较晚，目前尚处于研究阶段。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置及脱硫脱硝除尘方法，在装置运行过程中，大颗粒脱硫剂在气流的扰动下相互碰撞磨损形成小颗粒脱硫剂，小颗粒脱硫剂随烟气上升进入放大段，并在放大段内形成小颗粒脱硫剂流化床，保证在高效脱硫的同时利用流化床特有的磨损特性实现了脱硫剂的循环利用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，所述的反应装置包括壳体，所述壳体沿烟气流向分为依次对接的流化段、放大段和脱硝除尘段，所述的流化段内填充有大颗粒脱硫剂，所述的大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下碰撞磨损后形成小颗粒脱硫剂；随着烟气的流动，所述的小颗粒脱硫剂上升进入放大段；所述的脱硝除尘段内设置有脱硝除尘组件。
本发明提出了一种脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，向流化段内通入大颗粒脱硫剂，在装置运行过程中，大颗粒脱硫剂在气流的扰动下相互碰撞磨损形成小颗粒脱硫剂，小颗粒脱硫剂随烟气上升进入放大段，并在放大段内形成小颗粒脱硫剂流化床。在整个脱硫环节，烟气与大颗粒脱硫剂和小颗粒脱硫剂均有接触，保证在高效脱硫的同时利用流化床特有的磨损特性实现了脱硫剂的循环利用。
需要说明的是，本发明并非同时向壳体内通入了大颗粒脱硫剂和小颗粒脱硫剂，在装置运行过程中，向壳体内通入的始终是大颗粒脱硫剂，小颗粒脱硫剂是大颗粒脱硫剂在流化床的作用下碰撞磨损后形成的，二者是同一个物理变化路线上的原料和产物的关系，在放大段内，除了包括小颗粒脱硫剂外，大部分是反应产物硫酸钙，这部分反应产物会由放大段排出收集，送往水泥厂回收利用。另外，本发明是所指的大颗粒脱硫剂并非特指某一具体粒径值的脱硫剂，而是某个粒径范围内的脱硫剂，“大颗粒”也是相对小颗粒的对照概念，即表示因为磨损碰撞导致“大颗粒”变成了“小颗粒”。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的反应装置还包括脱硝剂储罐，所述的脱硝剂储罐连接所述壳体底部。
优选地，所述的脱硝剂储罐与壳体之间的连接管路上沿脱硝剂流向依次设置有蒸发装置和混合装置，所述的混合装置外接风机，所述的脱硝剂储罐内储存的脱硝剂经蒸发装置蒸发后进入混合装置与空气混合后通入壳体内部。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的反应装置还包括脱硫剂储罐，所述的脱硫剂储罐连接所述壳体底部，所述的脱硫剂储罐向流化段内通入大颗粒脱硫剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的放大段的直径沿烟气流向逐渐增大，所述的放大段的两端分别记为进气端和出气端，所述的进气端对接流化段，所述的进气端的截面积小于出气端的截面积。
本发明对放大段的结构进行了重新设计，放大段采用了直径减扩的锥形结构，大颗粒脱硫剂在流化段内相互碰撞，其表面附着的反应产物(硫酸钙)脱落后形成小颗粒脱硫剂，小颗粒脱硫剂随着烟气的不断上升进入放大段内，由于放大段的特殊结构，造成烟气流道扩大，烟气流速减慢，延长了小颗粒脱硫剂在放大段内的停留时间，使得小颗粒脱硫剂能有充分的时间于烟气进行深度脱硫，此外，烟气流速的减慢使得随烟气输送过来的反应产物粉末(硫酸钙细颗粒)不会随着烟气进入脱硝除尘组件造成堵塞，影响脱硝效果。
优选地，所述放大段的进气端直径与流化段的直径比为3～20，例如可以是3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为5～10。
优选地，所述的大颗粒脱硫剂包括氢氧化钙颗粒。
优选地，所述的大颗粒脱硫剂的粒径为0.5～3mm，例如可以是0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或3mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为0.5～1mm。
因此，本发明需要严格控制大颗粒脱硫剂的粒径范围，当脱硫剂的粒径小于0.5mm时，大颗粒脱硫剂粒径过小会直接随烟气进入放大段，无法在流化段内循环流动，达不到脱硫目的；当脱硫剂的粒径大于3mm时，大颗粒脱硫剂与烟气中的SO2的反应面积变小，达不到理想的脱硫率。因此，本发明限定的大颗粒脱硫剂的粒径范围需要满足：(1)保证大颗粒脱硫剂能顺利停留在流化段，不会在刚通入流化段时就随烟气进入放大段，因此大颗粒脱硫剂的粒径不宜过小；(2)保证大颗粒脱硫剂与烟气有充分的接触面积，因此大颗粒脱硫剂的粒径不宜过大。此外，本发明限定的大颗粒脱硫剂粒径范围还需要配合烟气流速，二者相互配合才能实现上述技术效果。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的脱硝除尘组件包括脱硝滤管或脱硝滤袋。
优选地，所述的脱硝除尘组件为脱硝滤管，所述的脱硝滤管包括管体，管体表面紧贴设置有滤膜，管体骨架负载有脱硝催化剂。
在本发明中，脱硝除尘组件需要同时承担过滤除尘和催化脱硝两项功能，烟气由外至内穿过脱硝滤管，烟气中裹挟的粉尘(包括硫酸钙粉末)被除尘滤管外周设置的滤膜和管体截留并吸附，随后穿过脱硝催化剂层时，烟气与脱硝剂进行催化脱硝。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的反应装置还包括料斗，所述的放大段外接所述料斗的顶部进料口，所述料斗的顶部回料口接入所述的流化段。
优选地，所述料斗的底部出料口处设置有排料阀。
第二方面，本发明提供了一种脱硫脱硝除尘方法，所述的方法采用第一方面所述的反应装置对烟气进行脱硫脱硝除尘，所述的脱硫脱硝除尘方法包括：
烟气由壳体底部通入，与流化段内的大颗粒脱硫剂接触进行脱硫，大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞磨损使得表面生成的硫酸钙脱落后，形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行脱硫，脱硫后的烟气经脱硝除尘后排出。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的脱硫脱硝除尘方法还包括：大颗粒脱硫剂碰撞磨损后，其表面脱落的反应产物随烟气由放大段进入料斗，并由料斗收集后排出。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的烟气以1～10m/s的流速通入壳体，例如可以是1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s、6m/s、7m/s、8m/s、9m/s或10m/s，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2～5m/s。
在本发明中，需要通过烟气带动脱硫剂(包括大颗粒脱硫剂和小颗粒脱硫剂)形成流化态，因此对烟气的进气流速需要控制在1～10m/s内，当烟气流速小于1m/s时，反应装置内无法形成鼓泡密相流化床，降低大颗粒脱硫剂在流化段内的碰撞比例，影响烟气的脱硫率；当烟气流速大于10m/s时，使得大颗粒脱硫剂在流化段内的停留时间过短，来不及与烟气中的SO2进行反应，就随烟气进入放大段，被料斗收集排放，达不到理想的脱硫剂利用率。
优选地，所述烟气的温度为200～400℃，例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃或400℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为250～400℃。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的大颗粒脱硫剂包括氢氧化钙颗粒和杂质。
优选地，所述的大颗粒脱硫剂中，氢氧化钙颗粒的质量百分数≥50wt％，例如可以是50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的杂质包括碱金属氧化物和/或过渡金属氧化物。
优选地，所述的碱金属氧化物中的碱金属元素包括钾和/或钠。
优选地，所述的过渡金属氧化物中的过渡金属元素包括锰、铁、铜或铬中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为1～8，例如可以是1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5或8，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为2.5～5。
优选地，所述脱硝剂为氨水溶液和/或尿素溶液。
需要说明的是，为了实现脱硝除尘组件的再生，需要定期对脱硝除尘组件进行喷吹清灰，尤其是采用滤袋作为脱硝除尘组件时，需要通过水洗或喷吹的方式对滤袋外侧粘附的细分灰尘等进行清除。因此，可以理解的是，为了实现上述清灰目的，本发明提供的反应装置还必然包括喷吹组件，具体地，包括喷吹管及设置于喷吹管上的喷嘴，喷吹管外接气源。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出了一种脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，向流化段内通入大颗粒脱硫剂，在装置运行过程中，大颗粒脱硫剂在气流的扰动下相互碰撞磨损形成小颗粒脱硫剂，小颗粒脱硫剂随烟气上升进入放大段，并在放大段内形成小颗粒脱硫剂流化床。在整个脱硫环节，烟气与大颗粒脱硫剂和小颗粒脱硫剂均有接触，保证在高效脱硫的同时利用流化床特有的磨损特性实现了脱硫剂的循环利用。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的反应装置的结构示意图。
其中，1-脱硫剂储罐；2-脱硝剂储罐；3-蒸发装置；4-风机；5-混合装置；6-流化段；7-放大段；8-脱硝除尘段；9-脱硝除尘组件；10-料斗。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，所述的反应装置如图1所示包括壳体，壳体沿烟气流向分为依次对接的流化段6、放大段7和脱硝除尘段8，流化段6内填充有大颗粒脱硫剂，大颗粒脱硫剂包括氢氧化钙颗粒，大颗粒脱硫剂的粒径为0.5～3mm。大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下碰撞磨损后形成小颗粒脱硫剂。随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段7。脱硝除尘段8内设置有脱硝除尘组件9。
反应装置还包括脱硝剂储罐2，脱硝剂储罐2连接壳体底部。脱硝剂储罐2与壳体之间的连接管路上沿脱硝剂流向依次设置有蒸发装置3和混合装置5，混合装置5外接风机4，脱硝剂储罐2内储存的脱硝剂经蒸发装置3蒸发后进入混合装置5与空气混合后通入壳体内部。反应装置还包括脱硫剂储罐1，脱硫剂储罐1连接所述壳体底部，脱硫剂储罐1向流化段6内通入大颗粒脱硫剂。
放大段7的直径沿烟气流向逐渐增大，放大段7的两端分别记为进气端和出气端，进气端对接流化段6，进气端的截面积小于出气端的截面积。放大段7的进气端直径与流化段6的直径比为3～20。
脱硝除尘组件9包括脱硝滤管或脱硝滤袋。进一步地，脱硝除尘组件9为脱硝滤管，进一步地，脱硝除尘组件9为脱硝滤管，脱硝滤管包括管体，管体表面紧贴设置有滤膜，管体骨架负载有脱硝催化剂。
反应装置还包括料斗10，放大段7外接所述料斗10的顶部进料口，料斗10的顶部回料口接入流化段6，料斗10的底部出料口处设置有排料阀。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种脱硫脱硝除尘方法，所述的脱硫脱硝除尘方法包括如下步骤：
(1)脱硫剂储罐1向流化段6内持续通入大颗粒脱硫剂，大颗粒脱硫剂包括粒径为0.5～3mm的氢氧化钙颗粒和其他杂质，氢氧化钙颗粒的质量百分数≥50wt％；
(2)尿素溶液蒸发后与空气混合通入壳体，200～400℃的烟气以1～10m/s的流速通入壳体，大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为1～8，烟气与大颗粒脱硫剂接触进行脱硫；
(3)大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞，表面附着的硫酸钙脱落后，大颗粒脱硫剂体积变小形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段7，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行二次脱硫；
(4)脱硫后的烟气穿过脱硝除尘组件9，烟气中硫酸钙粉末被脱硝除尘组件9截留，烟气中的NOx与脱硝剂混合后经脱硝催化剂催化还原实现脱硝，脱落后的硫酸钙粉末随烟气由放大段7进入料斗10，并由料斗10收集后排出。
实施例1
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，基于一个具体实施方式提供的反应装置，其中，放大段78的出气端直径与流化段610的直径比为3。
采用上述反应装置对烟气进行脱硫脱硝除尘，具体的操作步骤包括：
(1)脱硫剂储罐1向流化段6内持续通入大颗粒脱硫剂，大颗粒脱硫剂包括粒径为0.5mm的氢氧化钙颗粒和其他杂质，氢氧化钙颗粒的质量百分数为50wt％，杂质包括氧化钾和二氧化锰；
(2)尿素溶液蒸发后与空气混合通入壳体，200℃的烟气以1m/s的流速通入壳体，控制烟气中NH3/NO比为1，大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为1，烟气与大颗粒脱硫剂接触进行脱硫；
(3)大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞磨损，表面附着的硫酸钙脱落，大颗粒脱硫剂体积变小形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段7，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行二次脱硫；
(4)脱硫后的烟气穿过脱硝除尘组件9，烟气中硫酸钙粉末被脱硝除尘组件9截留，烟气中的NOx与脱硝剂混合后经脱硝催化剂催化还原实现脱硝，脱落后的硫酸钙粉末随烟气由放大段7进入料斗10，并由料斗10收集后排出。
对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例2
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，基于一个具体实施方式提供的反应装置，其中，放大段78的出气端直径与流化段610的直径比为5。
采用上述反应装置对烟气进行脱硫脱硝除尘，具体的操作步骤包括：
(1)脱硫剂储罐1向流化段6内持续通入大颗粒脱硫剂，大颗粒脱硫剂包括粒径为1mm的氢氧化钙颗粒和其他杂质，氢氧化钙颗粒的质量百分数为60wt％，杂质包括氧化钠和氧化铁；
(2)氨水溶液蒸发后与空气混合通入壳体，250℃的烟气以2m/s的流速通入壳体，控制烟气中NH3/NO比为1，大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为2.5，烟气与大颗粒脱硫剂接触进行脱硫；
(3)大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞磨损，表面附着的硫酸钙脱落，大颗粒脱硫剂体积变小形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段7，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行二次脱硫；
(4)脱硫后的烟气穿过脱硝除尘组件9，烟气中硫酸钙粉末被脱硝除尘组件9截留，烟气中的NOx与脱硝剂混合后经脱硝催化剂催化还原实现脱硝，脱落后的硫酸钙粉末随烟气由放大段7进入料斗10，并由料斗10收集后排出。
对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例3
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，基于一个具体实施方式提供的反应装置，其中，放大段78的出气端直径与流化段610的直径比为10。
采用上述反应装置对烟气进行脱硫脱硝除尘，具体的操作步骤包括：
(1)脱硫剂储罐1向流化段6内持续通入大颗粒脱硫剂，大颗粒脱硫剂包括粒径为1.5mm的氢氧化钙颗粒和其他杂质，氢氧化钙颗粒的质量百分数为65wt％，杂质包括氧化钾和氧化铜；
(2)尿素溶液蒸发后与空气混合通入壳体，控制烟气中NH3/NO比为1，300℃的烟气以5m/s的流速通入壳体，大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为4，烟气与大颗粒脱硫剂接触进行脱硫；
(3)大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞磨损，表面附着的硫酸钙脱落，大颗粒脱硫剂体积变小形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段7，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行二次脱硫；
(4)脱硫后的烟气穿过脱硝除尘组件9，烟气中硫酸钙粉末被脱硝除尘组件9截留，烟气中的NOx与脱硝剂混合后经脱硝催化剂催化还原实现脱硝，脱落后的硫酸钙粉末随烟气由放大段7进入料斗10，并由料斗10收集后排出。
对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例4
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，基于一个具体实施方式提供的反应装置，其中，放大段78的出气端直径与流化段610的直径比为13。
采用上述反应装置对烟气进行脱硫脱硝除尘，具体的操作步骤包括：
(1)脱硫剂储罐1向流化段6内持续通入大颗粒脱硫剂，大颗粒脱硫剂包括粒径为2mm的氢氧化钙颗粒和其他杂质，氢氧化钙颗粒的质量百分数为70wt％，杂质包括氧化钠、氧化锰和氧化铁；
(2)氨水溶液蒸发后与空气混合通入壳体，控制烟气中NH3/NO比为1，350℃的烟气以7m/s的流速通入壳体，大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为5，烟气与大颗粒脱硫剂接触进行脱硫；
(3)大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞磨损，表面附着的硫酸钙脱落，大颗粒脱硫剂体积变小形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段7，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行二次脱硫；
(4)脱硫后的烟气穿过脱硝除尘组件9，烟气中硫酸钙粉末被脱硝除尘组件9截留，烟气中的NOx与脱硝剂混合后经脱硝催化剂催化还原实现脱硝，脱落后的硫酸钙粉末随烟气由放大段7进入料斗10，并由料斗10收集后排出。
对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例5
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，基于一个具体实施方式提供的反应装置，其中，放大段78的出气端直径与流化段610的直径比为16。
采用上述反应装置对烟气进行脱硫脱硝除尘，具体的操作步骤包括：
(1)脱硫剂储罐1向流化段6内持续通入大颗粒脱硫剂，大颗粒脱硫剂包括粒径为2.5mm的氢氧化钙颗粒和其他杂质，氢氧化钙颗粒的质量百分数为75wt％，杂质包括氧化钾和氧化铬；
(2)尿素溶液蒸发后与空气混合通入壳体，控制烟气中NH3/NO比为1，380℃的烟气以8m/s的流速通入壳体，大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为6，烟气与大颗粒脱硫剂接触进行脱硫；
(3)大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞磨损，表面附着的硫酸钙脱落，大颗粒脱硫剂体积变小形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段7，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行二次脱硫；
(4)脱硫后的烟气穿过脱硝除尘组件9，烟气中硫酸钙粉末被脱硝除尘组件9截留，烟气中的NOx与脱硝剂混合后经脱硝催化剂催化还原实现脱硝，脱落后的硫酸钙粉末随烟气由放大段7进入料斗10，并由料斗10收集后排出。
对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例6
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，基于一个具体实施方式提供的反应装置，其中，放大段78的出气端直径与流化段610的直径比为20。
采用上述反应装置对烟气进行脱硫脱硝除尘，具体的操作步骤包括：
(1)脱硫剂储罐1向流化段6内持续通入大颗粒脱硫剂，大颗粒脱硫剂包括粒径为3mm的氢氧化钙颗粒和其他杂质，氢氧化钙颗粒的质量百分数为80wt％，杂质包括氧化钠、氧化钾、氧化铁和氧化铜；
(2)氨水溶液蒸发后与空气混合通入壳体，控制烟气中NH3/NO比为1，400℃的烟气以10m/s的流速通入壳体，大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为8，烟气与大颗粒脱硫剂接触进行脱硫；
(3)大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞磨损，表面附着的硫酸钙脱落，大颗粒脱硫剂体积变小形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段7，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行二次脱硫；
(4)脱硫后的烟气穿过脱硝除尘组件9，烟气中硫酸钙粉末被脱硝除尘组件9截留，烟气中的NOx与脱硝剂混合后经脱硝催化剂催化还原实现脱硝，脱落后的硫酸钙粉末随烟气由放大段7进入料斗10，并由料斗10收集后排出。
对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例7
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘方法，所述的脱硫脱硝除尘方法与实施例3的区别在于，步骤(1)中采用的氢氧化钙颗粒的粒径为0.3mm。
其他工艺参数及操作步骤与实施例3完全相同，对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例8
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘方法，所述的脱硫脱硝除尘方法与实施例3的区别在于，步骤(1)中采用的氢氧化钙颗粒的粒径为3.5mm。
其他工艺参数及操作步骤与实施例3完全相同，对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例9
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘方法，所述的脱硫脱硝除尘方法与实施例3的区别在于，步骤(2)中烟气的流速为0.5m/s。
其他工艺参数及操作步骤与实施例3完全相同，对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
实施例10
本实施例提供了一种烟气的脱硫脱硝除尘方法，所述的脱硫脱硝除尘方法与实施例3的区别在于，步骤(2)中烟气的流速为12m/s。
其他工艺参数及操作步骤与实施例3完全相同，对排出的烟气采样检测，计算烟气的脱硫率、脱硝率和除尘率，结果见表1。
表1
Figure BDA0002927983550000161
Figure BDA0002927983550000171
由表1提供的结果可以看出，实施例1-6中烟气的脱硫率均达到95％以上，脱硝率均达到90％以上，除尘率均达到98％以上。而实施例7-10中烟气的脱硫率远低于实施例1-6，脱硝率和除尘率则略低于实施例1-6。
这是由于，实施例7和实施例8改变了氢氧化钙颗粒的粒径，实施例7中采用的氢氧化钙粒径小于0.5mm，大颗粒脱硫剂粒径过小会直接随烟气进入放大段，无法在流化段内循环流动，达不到脱硫目的。而实施例8中采用的氢氧化钙粒径大于3mm，大颗粒脱硫剂与烟气中的SO2的反应面积变小，达不到理想的脱硫率。。
实施例9和实施例10改变了烟气流速，实施例9中的烟气流速低于1m/s，反应装置内无法形成鼓泡密相流化床，降低大颗粒脱硫剂在流化段内的碰撞比例，影响烟气的脱硫率；实施例10中的烟气流速高于10m/s，使得大颗粒脱硫剂在流化段内的停留时间过短，来不及与烟气中的SO2进行反应，就随烟气进入放大段，被料斗收集排放，达不到理想的脱硫剂利用率。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (21)

1.一种烟气的脱硫脱硝除尘一体化的反应装置，其特征在于，所述的反应装置包括壳体，所述壳体沿烟气流向分为依次对接的流化段、放大段和脱硝除尘段，所述的流化段内填充有大颗粒脱硫剂，所述的大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下碰撞磨损后形成小颗粒脱硫剂；随着烟气的流动，所述的小颗粒脱硫剂上升进入放大段；所述的脱硝除尘段内设置有脱硝除尘组件，所述的大颗粒脱硫剂的粒径为0.5～3mm；
所述的放大段的直径沿烟气流向逐渐增大，所述的放大段的两端分别记为进气端和出气端，所述的进气端对接流化段，所述的进气端的截面积小于出气端的截面积，所述放大段的出气端直径与流化段的直径比为3～20，所述的脱硝除尘组件为脱硝滤管，所述的脱硝滤管包括管体，管体表面紧贴设置有滤膜，管体骨架负载有脱硝催化剂，所述的反应装置还包括料斗，所述的放大段外接所述料斗的顶部进料口，所述料斗的顶部回料口接入所述的流化段。
2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述的反应装置还包括脱硝剂储罐，所述的脱硝剂储罐连接所述壳体底部。
3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述的脱硝剂储罐与壳体之间的连接管路上沿脱硝剂流向依次设置有蒸发装置和混合装置，所述的混合装置外接风机，所述的脱硝剂储罐内储存的脱硝剂经蒸发装置蒸发后进入混合装置与空气混合后通入壳体内部。
4.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述的反应装置还包括脱硫剂储罐，所述的脱硫剂储罐连接所述壳体底部，所述的脱硫剂储罐向流化段内通入大颗粒脱硫剂。
5.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述放大段的出气端直径与流化段的直径比为5～10。
6.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述的大颗粒脱硫剂包括氢氧化钙颗粒。
7.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述的大颗粒脱硫剂的粒径为0.5～1mm。
8.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述料斗的底部出料口处设置有排料阀。
9.一种脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的反应装置对烟气进行脱硫脱硝除尘，所述的脱硫脱硝除尘方法包括：
烟气由壳体底部通入，与流化段内的大颗粒脱硫剂接触进行脱硫，大颗粒脱硫剂在烟气的扰动下相互碰撞磨损后形成小颗粒脱硫剂，随着烟气的流动，小颗粒脱硫剂上升进入放大段，烟气穿过小颗粒脱硫剂进行脱硫，脱硫后的烟气经脱硝除尘后排出；所述的脱硫脱硝除尘方法还包括：大颗粒脱硫剂碰撞磨损后，其表面脱落的反应产物随烟气由放大段进入料斗，并由料斗收集后排出。
10.根据权利要求9的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的烟气以1～10m/s的流速通入壳体。
11.根据权利要求10的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的烟气以2～5m/s的流速通入壳体。
12.根据权利要求9的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述烟气的温度为200～400℃。
13.根据权利要求12的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述烟气的温度为250～400℃。
14.根据权利要求9的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的大颗粒脱硫剂包括氢氧化钙颗粒和杂质。
15.根据权利要求14的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的大颗粒脱硫剂中，氢氧化钙颗粒的质量百分数≥50wt％。
16.根据权利要求14的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的杂质包括碱金属氧化物和/或过渡金属氧化物。
17.根据权利要求16的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的碱金属氧化物中的碱金属元素包括钾和/或钠。
18.根据权利要求16的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的过渡金属氧化物中的过渡金属元素包括锰、铁、铜或铬中的任意一种或至少两种的组合。
19.根据权利要求14的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为1～8。
20.根据权利要求19的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的大颗粒脱硫剂中的氢氧化钙颗粒与烟气中SO2的Ca/S摩尔比为2.5～5。
21.根据权利要求19的脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述脱硫脱硝除尘采用的脱硝剂为氨水溶液和/或尿素溶液。
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