CN116651168B - 一种干法多污染物烟气净化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干法多污染物烟气净化装置及方法，采用消石灰、小苏打双吸收剂协同脱酸，通过利用活性较低、价格低廉的消石灰在中温区进行初步脱酸，再利用活性较好、价格昂贵的小苏打在中低温区进行精细脱酸，既能够降低脱酸所需的吸收剂费用，又可以确保整体的脱酸效率，解决了现有烟气净化装置在中低温区喷射时钠基吸收剂消耗量大，运行费用高的难题。在此基础上，通过烟气在线分析仪测量一级干式脱酸塔出口烟气中H2O蒸汽的含量，同时通过测温仪表测量一级干式脱酸塔入口的烟气温度，判断是否会发生Ca(OH)2脱水分解的副反应，通过向烟气中注入H2O蒸汽或水对烟气中的H2O蒸汽含量进行调节，抑制该副反应的发生，进一步提高脱酸效率和吸收剂的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，特别是涉及一种干法多污染物烟气净化装置及方法。
背景技术
传统的烟气净化工艺装置更多的是把不同烟气处理技术的简单堆砌串联，并未考虑各污染物的协同治理，造成整体工艺流程冗长，原料消耗和能源消耗高、投资大。近年来，烟气多污染物协同处置技术因其工艺路线短、设备布置紧凑，场地占用小，能源消耗低，而且处理过程水量消耗极低，不产生任何废水，得到了越来越多的应用。
公布号CN113262623A的中国专利中提到一种方法，温度在240℃-280℃的烟气进入干式脱酸塔，与喷入脱酸塔内的小苏打精细粉末混合反应实现一次脱酸；一次脱酸后的烟气通过烟道进入一体化净化反应器，通过预置有催化剂的过滤单元实现二次脱酸、重金属吸附脱除、除尘、脱硝和二噁英分解协同处理；经净化处理达标的烟气进入外置省煤器回收热量，至150℃左右通过引风机经烟囱排入大气。该技术中使用小苏打作为单一的脱酸剂，能够获得优异的脱酸效果，但小苏打耗量大、价格贵，造成该方法运行成本高，推广受限。
消石灰作为一种来源广泛、价格低廉的脱酸吸收剂，广泛应用在现有的低温区(烟气温度≤170℃)烟气脱酸工艺中，公告号CN217549487U的中国专利提到一种烟气净化系统，该系统包括沿烟气流动方向依次设置的干法脱酸塔、一级除尘器、二级除尘器以及低温SCR反应器，在烟气温度为180-220℃时首先采用小苏打作为吸收剂，对烟气中的酸性气体进行初步脱除，再利用消石灰作为吸收剂，进一步地脱除烟气中的酸性气体。在该温度范围内，消石灰的脱酸活性较低，而小苏打的活性较高，首先利用活性较高、价格昂贵的小苏打进行初步脱酸，再用活性较低、价格低廉的消石灰精细脱酸，不能充分发挥小苏打、消石灰的各自优势，即：用小苏打进行初步脱酸，小苏打的耗量降低有限，不能有效降低运行费用；其次，用消石灰进行精细脱酸，其活性较低，难以保证整体脱酸效率；再次，为了兼顾消石灰、小苏打的脱酸活性，选择的烟气温度区间为180-220℃，既不能充分发挥消石灰的脱酸活性，也不能充分发挥小苏打的脱酸活性。不能有效减少小苏打的消耗量，难以真正起到协同脱酸、降低成本的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种干法多污染物烟气净化装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够在确保整体的脱酸效率的前提下，降低脱酸所需的吸收剂费用。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种干法多污染物烟气净化装置，包括依次通过烟道连接于焚烧炉的余热锅炉后的一级干式脱酸塔、二级干式脱酸塔和尘硝一体化装置；其中，所述一级干式脱酸塔内通入有钙基吸收剂，所述钙基吸收剂为消石灰，所述二级干式脱酸塔内通入有钠基吸收剂，所述钠基吸收剂为小苏打或苏打或小苏打与苏打的混合物；所述一级干式脱酸塔与所述二级干式脱酸塔之间的烟道上还设置有烟气换热装置；所述二级干式脱酸塔与所述尘硝一体化装置之间的烟道上连通有脱硝还原剂制备系统，脱硝还原剂为氨水或氨气或尿素溶液；所述尘硝一体化装置内设置有催化陶瓷滤管，所述尘硝一体化装置的底部灰斗的出灰口通过返料输送装置连接到所述一级干式脱酸塔或二级干式脱酸塔；所述尘硝一体化装置的烟气出口连接换热器组，所述换热器组的出风口通过引风机连通烟囱。
优选地，所述一级干式脱酸塔的烟气入口处设置有烟气温度测量仪表，所述一级干式脱酸塔的烟气出口处设置有烟气在线分析仪，所述一级干式脱酸塔的入口烟道上连接有水或水蒸气输送管道，所述水或水蒸气输送管道上设置有调节阀。
优选地，所述烟气换热装置包括一级烟气换热器、二级烟气换热器、三通调节阀一、三通调节阀二和锅筒，所述一级烟气换热器、二级烟气换热器连接在所述一级干式脱酸塔和二级干式脱酸塔之间的烟道上，烟气依次流经一级烟气换热器和二级烟气换热器，水或蒸汽介质的输送管道首先与所述三通调节阀二的进口连接，所述三通调节阀二的出口与所述二级烟气换热器的工质进口连接，所述三通调节阀二的旁路接口通过管道与所述锅筒连接，使得旁路的水或蒸汽介质进入所述锅筒的内部被加热后再进入所述二级烟气换热器的工质进口，对进入所述二级烟气换热器的水或蒸汽介质的温度进行调节，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节所述二级干式脱酸塔进口烟气温度的目的；所述三通调节阀二的旁路接口同时还通过管道与所述一级烟气换热器的工质出口连接，调节进入所述二级烟气换热器的水或蒸汽介质的流量，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节所述二级干式脱酸塔进口烟气温度的目的；所述二级烟气换热器的工质出口与所述三通调节阀一的进口连接，所述一级烟气换热器工质进口与所述三通调节阀一出口连接，所述三通调节阀一的旁路接口与所述一级烟气换热器的工质出口连接，调节进入所述一级烟气换热器的水或蒸汽介质的流量，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节二级干式脱酸塔进口烟气温度的目的。
优选地，还包括烟气再循环风机，所述烟气再循环风机的入口与所述尘硝一体化装置的出口烟道连接，所述烟气再循环风机的出口与所述一级干式脱酸塔的入口烟道连接，向所述一级干式脱酸塔注入所述尘硝一体化装置出口的低温烟气，进而调节一级干式脱酸塔的运行温度，使得一级干式脱酸塔的运行温度低于Ca(OH)2脱水分解的起始温度，抑制该副反应的发生，进一步提高脱酸效率和吸收剂的利用率；烟气再循环风机为变频风机。
优选地，所述消石灰通过消石灰存储系统气力输送至所述一级干式脱酸塔的相应位置，所述消石灰存储系统包括消石灰储仓、消石灰输送风机和消石灰喷射器，所述消石灰储仓内的消石灰通过消石灰输送风机和消石灰喷射器输送至所述一级干式脱酸塔内。
优选地，所述钠基吸收剂为小苏打，小苏打粉末通过小苏打细粉制备系统气力输送至所述二级干式脱酸塔的相应位置，所述小苏打细粉制备系统包括小苏打储仓、小苏打分级磨、小苏打输送风机和小苏打喷射器，所述小苏打储仓内的小苏打通过所述小苏打分级磨打磨，打磨后的小苏打由所述小苏打输送风机和小苏打喷射器输送至所述二级干式脱酸塔内。
优选地，所述脱硝还原剂制备系统包括氨水储罐、氨水输送泵和氨水雾化喷枪，所述氨水储罐内的氨水由氨水输送泵和氨水雾化喷枪输送至所述二级干式脱酸塔与所述尘硝一体化装置之间的烟道内。
基于上述干法多污染物烟气净化装置，本发明还提供了一种干法多污染物烟气净化方法，包括以下步骤：
1)、需要净化的烟气从焚烧炉的余热锅炉对应的位置引出，引出的位置满足烟气温度在300-600℃的温度区间内，引出的烟气首先通过烟道连接进入一级干式脱酸塔；利用消石灰在一级干式脱酸塔内进行初步的烟气脱酸控制，消石灰的添加量按Ca/S比为1.5-2进行计算；
2)、经过一级干式脱酸塔初步净化后的烟气通过连接烟道进入烟气换热装置进行降温调节，控制烟气换热器出口的烟气温度在240-280℃之间的一个优选温度；
3)、烟气经过烟气换热装置降温调节后，通过连接烟道进入二级干式脱酸塔进行精细脱酸控制，利用小苏打在二级干式脱酸塔内进行精细的烟气脱酸控制，小苏打的添加量按Na2/S比为1.0-1.2进行计算；
4)、经过二级干式脱酸塔精细脱酸后的烟气通过连接烟道进入尘硝一体化装置，尘硝一体化装置内布置有催化陶瓷滤管，烟气中的颗粒物被捕集在催化陶瓷滤管的外表面上形成灰层，起到除尘的作用；同时烟气中的酸性气体与灰层中的消石灰、小苏打继续反应，进行脱酸协同控制，提高脱酸效率和吸收剂利用率；所述催化陶瓷滤管中负载有SCR脱硝催化剂，在240-280℃的温度区间内，通过SCR反应脱除NOx，实现高效脱硝，脱硝所需的脱硝还原剂通过脱硝还原剂制备系统提供，喷入到尘硝一体化装置入口前的连接烟道中；
5)、经过尘硝一体化装置净化后的烟气通过连接烟道返回外置换热器组进行热量回收和降温，使得烟气温度降至130-150℃后，通过引风机送至烟囱进行排放。
优选地，所述尘硝一体化装置经过一段时间的运行后，随着催化陶瓷滤管外表面的灰层厚度逐渐增大，设备的运行阻力也逐渐增大，需要进行清灰处理使得灰层从催化陶瓷滤管的外表面脱离，并收集在尘硝一体化装置下部的灰斗中，灰斗中的灰通过返料输送装置送回至一级干式脱酸塔或二级干式脱酸塔中循环利用；
在一级干式脱酸塔入口前的连接烟道上设置烟气温度测量仪表，监测烟气温度，在一级干式脱酸塔出口后的连接烟道上设置烟气在线分析仪监测烟气中的H2O含量，根据烟气中H2O含量和烟气温度的数值关系，通过计算确定是否需要向烟气中注入水/水蒸汽进行调节或需要注入的水/水蒸汽流量，根据计算结果开关或调节水/水蒸汽输送管道上的调节阀的开度，对烟气中H2O含量进行调节，以达到抑制Ca(OH)2脱水分解为CaO的副反应。
优选地，所述调节阀的控制流程如下：
1)、通过所述一级干式脱酸塔的烟气出口处设置的烟气在线分析仪测量烟气的H2O含量，单位为体积百分比％，并将数据传输至控制系统中；
2)、通过消石灰脱水分解温度与烟气的H2O含量之间的函数公式，计算消石灰的脱水分解起始温度T0，单位为K；
所述函数公式如下：
式中：PH2O为烟气中水蒸气的分压，单位为Kpa，可通过烟气的H2O含量与烟气的压力相乘得到；T为消石灰的脱水分解起始温度，单位为K；
3)、通过所述一级干式脱酸塔入口前连接烟道上设置的烟气温度测量仪表测量烟气的温度T1，单位为K，并将数据传输至控制系统中；
4)、在控制系统中计算烟气温度差△T，△T＝T1-T0，单位为K；
5)、在控制系统中进行条件△T>0的逻辑判断，当△T>0时，进一步判断调节阀的开度是否小于100％，当调节阀的开度小于100％时，逐步增大调节阀的开度以增大注入的水/水蒸气的流量，当调节阀的开度不小于100％时，控制系统发出警报，提醒运行人员；
6)、当△T≤0时，进一步进行条件△T≤-10的逻辑判断；当-10<△T≤0时，维持调节阀的开度不变；当△T≤-10时，进一步判断调节阀的开度是否大于0，当调节阀的开度大于0时，逐步减小调节阀的开度以减小注入的水/水蒸气的流量，当调节阀的开度不大于0时，维持调节阀的开度不变；
7)、返回第1步进入下一个控制循环。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
1、本发明提供的干法多污染物烟气净化装置及方法，可用于生物质发电厂、垃圾焚烧发电厂、危废焚烧处理厂等的烟气净化。解决了现有烟气净化装置在中低温区喷射的钠基吸收剂消耗量大，运行费用高的难题。采用双吸收剂消石灰、小苏打协同脱酸，通过利用活性较低、价格低廉的消石灰在中温区进行初步脱酸，再利用活性较好、价格昂贵的小苏打在中低温区进行精细脱酸，既能够降低脱酸所需的吸收剂费用，又可以确保整体的脱酸效率；同时针对消石灰、小苏打的脱酸活性，在不同的温度区间分别喷入消石灰、小苏打，以进一步提高消石灰、小苏打各自的脱酸活性，进而降低消石灰、小苏打的消耗量，降低运行费用。
2、尘硝一体化装置收集的灰通过返料输送装置返回一级干式脱酸塔进行循环利用，能够提高吸收剂的利用率。
3、所述一级干式脱酸塔和二级干式脱酸塔之间的烟气换热装置采用烟道式换热器，包括一级烟气换热器、二级烟气换热器、三通调节阀一、三通调节阀二和锅筒以及连接管件等。通过调节水或蒸汽介质的入口温度和/或流量分配对烟气换热装置出口的烟气温度进行调节。进而控制烟气换热器出口(二级干式脱酸塔入口)的烟气温度，可保证在不同锅炉负荷下，二级干式脱酸塔都处于设定的温度窗下，确保整个装置的脱酸效果。
4、所述一级干式脱酸塔入口烟道上烟气温度测量仪表，所述一级干式脱酸塔出口烟道上设置烟气分析仪，分别测试烟气中的H2O含量和烟气温度，根据烟气温度和H2O含量的数值关系，通过计算确定是否需要向烟气中注入水蒸汽/水进行调节，以控制Ca(OH)2脱水分解为CaO的副反应。为控制副反应会发生，还可通过烟气再循环风机向一级干式脱酸塔的入口烟道注入尘硝一体化装置出口的低温烟气，进而调节一级干式脱酸塔的运行温度，使得一级干式脱酸塔的运行温度低于Ca(OH)2脱水分解的起始温度，抑制该副反应的发生，进一步提高脱酸效率和吸收剂的利用率。烟气再循环风机优选的为变频风机，风机的运行频率可通过一级干式脱酸塔入口的烟气温度进行MCS控制。通常消石灰输送风机的气源为空气，为减少对锅炉效率的影响，可利用烟气再循环风机向消石灰输送风机提供低温烟气作为气源，提高消石灰输送气源的温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中干法多污染物烟气净化装置的结构示意图；
图2为本发明中干法多污染物烟气净化方法的流程图；
图3位本发明中水/蒸汽调节阀控制逻辑流程图；
图中：1-焚烧炉的余热锅炉、2-换热器组、3-一级干式脱酸塔、4-烟气换热装置、401-一级烟气换热器、402-二级烟气换热器、403-三通调节阀一、404-三通调节阀二、405-锅筒、5-二级干式脱酸塔、6-尘硝一体化装置、7-返料输送装置、8-引风机、9-烟囱、10-烟气在线分析仪、11-烟气温度测量仪表、12-调节阀、13-消石灰储仓、14-消石灰输送风机、15-消石灰喷射器、17-小苏打储仓、18-小苏打分级磨、19-小苏打输送风机、20-小苏打喷射器、21-氨水储罐、22-氨水输送泵、23-催化陶瓷滤管、24-氨水雾化喷枪、25-烟气再循环风机。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种干法多污染物烟气净化装置及方法，以解决现有技术存在的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例中的干法多污染物烟气净化装置，如图1所示，包括依次通过烟道连接于焚烧炉的余热锅炉1后的一级干式脱酸塔3、二级干式脱酸塔5和尘硝一体化装置6；其中，一级干式脱酸塔3内通入有钙基吸收剂，钙基吸收剂为消石灰，二级干式脱酸塔5内通入有钠基吸收剂，钠基吸收剂为小苏打或苏打或小苏打与苏打的混合物；一级干式脱酸塔3与二级干式脱酸塔5之间的烟道上还设置有烟气换热装置4；二级干式脱酸塔5与尘硝一体化装置6之间的烟道上连通有脱硝还原剂制备系统，脱硝还原剂为氨水或氨气或尿素溶液；尘硝一体化装置6内设置有催化陶瓷滤管23，尘硝一体化装置6的底部灰斗的出灰口通过返料输送装置7连接到一级干式脱酸塔3或二级干式脱酸塔5；尘硝一体化装置6的烟气出口连接换热器组2入口烟道，换热器组2出口风口通过引风机8连通烟囱9。
于本具体实施例中，一级干式脱酸塔3的烟气入口处设置有烟气温度测量仪表11，一级干式脱酸塔3的烟气出口处设置有烟气在线分析仪10。
于本具体实施例中，一级干式脱酸塔3的入口烟道上连接有水或水蒸气输送管道，水或水蒸气输送管道上设置有调节阀12。
于本具体实施例中，烟气换热装置4包括一级烟气换热器401、二级烟气换热器402、三通调节阀一403、三通调节阀二404和锅筒405，一级烟气换热器401、二级烟气换热器402连接在一级干式脱酸塔3和二级干式脱酸塔5之间的烟道上，烟气依次流经一级烟气换热器401和二级烟气换热器402，水或蒸汽介质的输送管道首先与三通调节阀二404的进口连接，三通调节阀二404的出口与二级烟气换热器402的工质进口连接，三通调节阀二404的旁路接口通过管道与锅筒405连接，使得旁路的水或蒸汽介质进入锅筒405的内部被加热后再进入二级烟气换热器402的工质进口，对进入二级烟气换热器402的水或蒸汽介质的温度进行调节，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节所述二级干式脱酸塔进口烟气温度的目的；三通调节阀二404的旁路接口同时还通过管道与一级烟气换热器401的工质出口连接，调节进入二级烟气换热器402的水或蒸汽介质的流量，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节二级干式脱酸塔5进口烟气温度的目的；二级烟气换热器402的工质出口与三通调节阀一403的进口连接，一级烟气换热器401工质进口与三通调节阀一403出口连接，三通调节阀一403的旁路接口与一级烟气换热器401的工质出口连接，调节进入一级烟气换热器401的水或蒸汽介质的流量，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节二级干式脱酸塔5进口烟气温度的目的。
于本具体实施例中，消石灰通过消石灰存储系统气力输送至一级干式脱酸塔3的相应位置，消石灰存储系统包括消石灰储仓13、消石灰输送风机14和消石灰喷射器15，消石灰储仓13内的消石灰通过消石灰输送风机14和消石灰喷射器15输送至一级干式脱酸塔3内。
于本具体实施例中，钠基吸收剂为小苏打，小苏打粉末通过小苏打细粉制备系统气力输送至二级干式脱酸塔5的相应位置，小苏打细粉制备系统包括小苏打储仓17、小苏打分级磨18、小苏打输送风机19和小苏打喷射器21，小苏打储仓17内的小苏打通过小苏打分级磨18打磨，打磨后的小苏打由小苏打输送风机19和小苏打喷射器21输送至二级干式脱酸塔5内。
于本具体实施例中，脱硝还原剂制备系统包括氨水储罐21、氨水输送泵22和氨水雾化喷枪24，氨水储罐21内的氨水由氨水输送泵22和氨水雾化喷枪24输送至二级干式脱酸塔5与尘硝一体化装置6之间的烟道内。
于本具体实施例，还包括烟气再循环风机25，烟气再循环风机25的入口与尘硝一体化装置6的出口烟道连接，烟气再循环风机25的出口与一级干式脱酸塔3的入口烟道连接，通过烟气再循环风机25向一级干式脱酸塔3的入口烟道注入尘硝一体化装置6出口的低温烟气，进而调节一级干式脱酸塔3的运行温度，使得一级干式脱酸塔3的运行温度低于Ca(OH)2脱水分解的起始温度，抑制该副反应的发生，进一步提高脱酸效率和吸收剂的利用率。烟气再循环风机25优选的为变频风机，风机的运行频率可通过一级干式脱酸塔入口的烟气温度进行MCS控制。烟气再循环风机25的出口还与消石灰输送风机14的入口连接，以提高消石灰输送气源的温度，减少对锅炉效率的影响。
基于上述干法多污染物烟气净化装置，本实施例还提供了一种干法多污染物烟气净化方法，结合图2所示，包括以下步骤：
1)、需要净化的烟气从焚烧炉-余热锅炉1对应的位置引出，引出的位置满足烟气温度在300-600℃(优选为330-425℃)的温度区间内，引出的烟气首先通过烟道连接进入一级干式脱酸塔3，一级干式脱酸塔3脱酸所使用的吸收剂为钙基吸收剂，优选为消石灰，消石灰通过消石灰存储系统气力输送至一级干式脱酸塔的相应位置。进入一级干式脱酸塔3的烟气和消石灰在一级干式脱酸塔3内进行初步的脱酸(脱除SO2、HCl、HF)控制，消石灰的添加量按Ca/S(或钙酸比)比为1.5-2进行计算，一级干式脱酸塔3的脱酸效率为60％-80％。
2)、经过一级干式脱酸塔3初步净化后的烟气通过连接烟道进入烟气换热装置4进行降温调节，控制烟气换热器出口的烟气温度在240-280℃之间的一个优选温度。烟气换热装置4采用烟道式换热器，烟气流经管外烟道，水或蒸汽介质流经管内。
3)、为确保在不同锅炉负荷下，二级干式脱酸塔5的烟气都处于设定的温度窗下，烟气换热装置4优选的包括一级烟气换热器401、二级烟气换热器402、三通调节阀一403、三通调节阀二404、锅筒405以及连接管件等。烟气依次流经一级烟气换热器401和二级烟气换热器402，水或蒸汽介质依次流经二级烟气换热器402和一级烟气换热器401，烟气换热装置4不对流经烟气换热装置4的烟气流量进行调整，而是通过调节水或蒸汽介质的入口温度和/或流量分配对烟气换热装置4出口的烟气温度进行调节。水或蒸汽介质的输送管道首先与三通调节阀二404的进口连接，三通调节阀二404的出口与二级烟气换热器402的工质进口连接，三通调节阀二404的旁路接口通过管道与锅筒405连接，使得旁路的水或蒸汽介质进入锅筒405的内部被加热后再进入二级烟气换热器402的工质进口，对进入二级烟气换热器402的水或蒸汽介质的温度进行调节，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节二级干式脱酸塔5进口烟气温度的目的；三通调节阀二404的旁路接口同时还通过管道与一级烟气换热器401的工质出口连接，调节进入二级烟气换热器402的水或蒸汽介质的流量，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节二级干式脱酸塔5进口烟气温度的目的；二级烟气换热器402的工质出口与三通调节阀一403的进口连接，一级烟气换热器401工质进口与三通调节阀一403出口连接，三通调节阀一403的旁路接口与一级烟气换热器401的工质出口连接，调节进入一级烟气换热器401的水或蒸汽介质的流量，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节二级干式脱酸塔5进口烟气温度的目的。
4)、烟气经过烟气换热装置4降温调节后，通过连接烟道进入二级干式脱酸塔5进行精细脱酸(脱除SO2、HCl、HF)控制，二级干式脱酸塔5所使用的吸收剂为钠基吸收剂(一般为小苏打、苏打、小苏打与苏打的混合物，优选为小苏打)，小苏打粉末通过小苏打细粉制备系统气力输送至二级干式脱酸塔5的相应位置。进入二级干式脱酸塔5的烟气和小苏打在二级干式脱酸塔5内进行精细的脱酸控制，小苏打的添加量按Na2/S(或钠酸比)比为1.0-1.2进行计算。
5)、经过二级干式脱酸塔5精细脱酸后的烟气通过连接烟道进入尘硝一体化装置6，尘硝一体化装置6内布置有催化陶瓷滤管23，烟气中的颗粒物(包括粉尘、未反应的消石灰、未反应的小苏打、脱酸反应生成物等)被捕集在催化陶瓷滤管23的外表面上形成灰层，起到除尘的作用；同时烟气中的酸性气体与灰层中的消石灰、小苏打继续反应，进行脱酸(脱除SO2、HCl、HF)协同控制，提高脱酸效率和吸收剂利用率；所述催化陶瓷滤管23中负载有SCR(选择性催化还原反应)脱硝催化剂，在240-280℃的温度区间内，通过SCR反应脱除NOx，实现高效脱硝，脱硝所需的脱硝还原剂通过脱硝还原剂制备系统提供，喷入到尘硝一体化装置6入口前的连接烟道中。
6)、经过尘硝一体化装置6净化后的烟气能够满足排放限值，通过连接烟道返回外置换热器组2进行热量回收和降温，使得烟气温度降至130-150℃后，通过引风机8送至烟囱9进行排放。
于本具体实施例中，所述消石灰存储系统包括消石灰储仓13，消石灰输送风机14，消石灰喷射器15等，消石灰的粒径要求≤100μm，优选的消石灰粒径要求≤20μm，更优选的消石灰粒径要求≤5μm。
于本具体实施例中，所述小苏打细粉制备系统包括小苏打储仓17，小苏打分级磨18，小苏打输送风机19，小苏打喷射器20等，经过小苏打分级磨18磨制后的小苏打粒径要求≤44μm，优选的小苏打的粒径要求≤20μm。
于本具体实施例中，所述脱硝还原剂包括氨气、氨水溶液、尿素溶液等，优选的为氨水溶液。
于本具体实施例中，所述尘硝一体化装置6经过一段时间的运行后，随着催化陶瓷滤管23外表面的灰层厚度逐渐增大，设备的运行阻力也逐渐增大，需要进行清灰处理使得灰层从催化陶瓷滤管23的外表面脱离，并收集在尘硝一体化装置6下部的灰斗中。由于这部分灰中含有未完全反应的消石灰、小苏打，为降低吸收剂的消耗和提高吸收剂的利用率，将尘硝一体化装置6灰斗中的灰通过返料输送装置7送回至一级干式脱酸塔3或二级干式脱酸塔5中循环利用，优选的将灰返回至一级干式脱酸塔3循环利用。
于本具体实施例中，由于不同的燃料、焚烧炉运行工况等会造成一级干式脱酸塔3入口的烟气温度、烟气中H2O蒸汽的含量发生变化，而且消石灰在中温区会发生脱水分解的副反应：Ca(OH)2→CaO+H2O，在中温区下CaO与酸性气体的反应活性远低于Ca(OH)2与酸性气体的反应活性，即消石灰脱水分解的副反应不利于获得较好的脱酸效率和较高的消石灰利用率，需要抑制该副反应的发生。试验发现随着烟气中H2O蒸汽含量的升高，Ca(OH)2的脱水分解起始温度也逐渐升高，因此在一级干式脱酸塔3入口前的连接烟道上设置烟气温度测量仪表11，监测烟气温度，在一级干式脱酸塔3出口后的连接烟道上设置烟气在线分析仪10监测烟气中的H2O含量，根据烟气中H2O含量和烟气温度的数值关系，通过计算确定是否需要向烟气中注入水/水蒸汽进行调节或需要注入的水/水蒸汽流量，根据计算结果开关或调节水/水蒸汽输送管道上的调节阀12的开度，对烟气中H2O含量进行调节，以达到抑制Ca(OH)2脱水分解为CaO的副反应。优选的，向一级干式脱酸塔3入口注入水/水蒸汽的调节阀控制方式可利用一级干式脱酸塔入口烟气的温度监测值以及一级干式脱酸塔出口烟气的H2O含量值监测值进行MCS控制，达到连续自动调节的目的。还可通过烟气再循环风机25向一级干式脱酸塔3的入口烟道注入尘硝一体化装置6出口的低温烟气，进而调节一级干式脱酸塔3的运行温度，使得一级干式脱酸塔3的运行温度低于Ca(OH)2脱水分解的起始温度。
如图3所示，调节阀的控制流程如下：
1)、通过一级干式脱酸塔3的烟气出口处设置的烟气在线分析仪测量烟气的H2O含量，单位为体积百分比％，并将数据传输至控制系统中；
2)、通过消石灰脱水分解温度与烟气的H2O含量之间的函数公式，计算消石灰的脱水分解起始温度T0，单位为K；
函数公式如下：
式中：PH2O为烟气中水蒸气的分压，单位为Kpa，可通过烟气的H2O含量与烟气的压力相乘得到；T为消石灰的脱水分解起始温度，单位为K；
3)、通过一级干式脱酸塔3入口前连接烟道上设置的烟气温度测量仪表11测量烟气的温度T1，单位为K，并将数据传输至控制系统中；
4)、在控制系统中计算烟气温度差△T，△T＝T1-T0，单位为K；
5)、在控制系统中进行条件△T>0的逻辑判断，当△T>0时，进一步判断调节阀的开度是否小于100％，当调节阀12的开度小于100％时，逐步增大调节阀12的开度以增大注入的水/水蒸气的流量，当调节阀12的开度不小于100％时，控制系统发出警报，提醒运行人员；
6)、当△T≤0时，进一步进行条件△T≤-10的逻辑判断；当-10<△T≤0时，维持调节阀12的开度不变；当△T≤-10时，进一步判断调节阀12的开度是否大于0，当调节阀12的开度大于0时，逐步减小调节阀12的开度以减小注入的水/水蒸气的流量，当调节阀12的开度不大于0时，维持调节阀的开度不变；
7)、返回第1步进入下一个控制循环。
以处理200000Nm3/h的烟气量为例，烟气中水分体积组分15％(标态，湿基，实际氧含量)，O2体积组分7.9％(标态，湿基，实际氧含量)，N2体积组分65％(标态，湿基，实际氧含量)，CO2体积组分12.1％(标态，湿基，实际氧含量)，烟气中SO2浓度为400mg/Nm3(标态，干基，6％氧含量)，HCl浓度为20mg/Nm3(标态，干基，6％氧含量)，HF浓度为20mg/Nm3(标态，干基，6％氧含量)作为比较基准。SO2排放限值按35m/Nm3(标态，干基，6％氧含量)，SO3、HCl、HF脱除效率为90％进行计算，作为吸收剂的消石灰价格按800元/吨，小苏打按2200元/吨计入，比较结果如下：
从上表可以看出，当采用消石灰作为初步脱酸，小苏打作为精细脱酸的协同净化工艺后，吸收剂的总体费用下降到只用小苏打作为单一吸收剂时的45.16％-49.25％，显著降低了脱酸所需的吸收剂费用。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种干法多污染物烟气净化装置，其特征在于：包括依次通过烟道连接于焚烧炉的余热锅炉后的一级干式脱酸塔、二级干式脱酸塔和尘硝一体化装置；其中，所述一级干式脱酸塔内通入有钙基吸收剂，所述钙基吸收剂为消石灰，所述二级干式脱酸塔内通入有钠基吸收剂，所述钠基吸收剂为小苏打或苏打或小苏打与苏打的混合物；所述一级干式脱酸塔与所述二级干式脱酸塔之间的烟道上还设置有烟气换热装置；所述二级干式脱酸塔与所述尘硝一体化装置之间的烟道上连通有脱硝还原剂制备系统，脱硝还原剂为氨水或氨气或尿素溶液；所述尘硝一体化装置内设置有催化陶瓷滤管，所述尘硝一体化装置的底部灰斗的出灰口通过返料输送装置连接到所述一级干式脱酸塔或二级干式脱酸塔；所述尘硝一体化装置的烟气出口连接换热器组，所述换热器组的出风口通过引风机连通烟囱；
所述一级干式脱酸塔的烟气入口处设置有烟气温度测量仪表，所述一级干式脱酸塔的烟气出口处设置有烟气在线分析仪，分别测试烟气中的H2O含量和烟气温度，根据烟气温度和H2O含量的数值关系，通过计算确定是否需要向烟气中注入水蒸汽或水进行调节，以控制Ca(OH)2脱水分解为CaO的副反应；所述一级干式脱酸塔的入口烟道上连接有水或水蒸气输送管道，所述水或水蒸气输送管道上设置有调节阀；
所述烟气换热装置包括一级烟气换热器、二级烟气换热器、三通调节阀一、三通调节阀二和锅筒，所述一级烟气换热器、二级烟气换热器连接在所述一级干式脱酸塔和二级干式脱酸塔之间的烟道上，烟气依次流经一级烟气换热器和二级烟气换热器，水或蒸汽介质的输送管道首先与所述三通调节阀二的进口连接，所述三通调节阀二的出口与所述二级烟气换热器的工质进口连接，所述三通调节阀二的旁路接口通过管道与所述锅筒连接，使得旁路的水或蒸汽介质进入所述锅筒的内部被加热后再进入所述二级烟气换热器的工质进口，对进入所述二级烟气换热器的水或蒸汽介质的温度进行调节，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节所述二级干式脱酸塔进口烟气温度的目的；所述三通调节阀二的旁路接口同时还通过管道与所述一级烟气换热器的工质出口连接，调节进入所述二级烟气换热器的水或蒸汽介质的流量，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节所述二级干式脱酸塔进口烟气温度的目的；所述二级烟气换热器的工质出口与所述三通调节阀一的进口连接，所述一级烟气换热器工质进口与所述三通调节阀一出口连接，所述三通调节阀一的旁路接口与所述一级烟气换热器的工质出口连接，调节进入所述一级烟气换热器的水或蒸汽介质的流量，进而调节水或蒸汽介质从烟气吸收的热量，达到调节二级干式脱酸塔进口烟气温度的目的。
2.根据权利要求1所述的干法多污染物烟气净化装置，其特征在于：还包括烟气再循环风机，所述烟气再循环风机的入口与所述尘硝一体化装置的出口烟道连接，所述烟气再循环风机的出口与所述一级干式脱酸塔的入口烟道连接，向所述一级干式脱酸塔注入所述尘硝一体化装置出口的低温烟气，进而调节一级干式脱酸塔的运行温度，使得一级干式脱酸塔的运行温度低于Ca(OH)2脱水分解的起始温度，抑制副反应的发生，进一步提高脱酸效率和吸收剂的利用率；烟气再循环风机为变频风机。
3.根据权利要求1所述的干法多污染物烟气净化装置，其特征在于：所述消石灰通过消石灰存储系统气力输送至所述一级干式脱酸塔的相应位置，所述消石灰存储系统包括消石灰储仓、消石灰输送风机和消石灰喷射器，所述消石灰储仓内的消石灰通过消石灰输送风机和消石灰喷射器输送至所述一级干式脱酸塔内。
4.根据权利要求1所述的干法多污染物烟气净化装置，其特征在于：所述钠基吸收剂为小苏打，小苏打粉末通过小苏打细粉制备系统气力输送至所述二级干式脱酸塔的相应位置，所述小苏打细粉制备系统包括小苏打储仓、小苏打分级磨、小苏打输送风机和小苏打喷射器，所述小苏打储仓内的小苏打通过所述小苏打分级磨打磨，打磨后的小苏打由所述小苏打输送风机和小苏打喷射器输送至所述二级干式脱酸塔内。
5.根据权利要求1所述的干法多污染物烟气净化装置，其特征在于：所述脱硝还原剂制备系统包括氨水储罐、氨水输送泵和氨水雾化喷枪，所述氨水储罐内的氨水由氨水输送泵和氨水雾化喷枪输送至所述二级干式脱酸塔与所述尘硝一体化装置之间的烟道内。
6.一种干法多污染物烟气净化方法，应用权利要求1-5任一项所述的干法多污染物烟气净化装置，其特征在于，包括以下步骤：
1）、需要净化的烟气从焚烧炉的余热锅炉对应的位置引出，引出的位置满足烟气温度在300-600℃的温度区间内，引出的烟气首先通过烟道连接进入一级干式脱酸塔；利用消石灰在一级干式脱酸塔内进行初步的烟气脱酸控制，消石灰的添加量按Ca/S比为1.5-2进行计算；
2）、经过一级干式脱酸塔初步净化后的烟气通过连接烟道进入烟气换热装置进行降温调节，控制烟气换热器出口的烟气温度在240-280℃之间的一个优选温度；
3）、烟气经过烟气换热装置降温调节后，通过连接烟道进入二级干式脱酸塔进行精细脱酸控制，利用小苏打在二级干式脱酸塔内进行精细的烟气脱酸控制，小苏打的添加量按Na2/S比为1.0-1.2进行计算；
4）、经过二级干式脱酸塔精细脱酸后的烟气通过连接烟道进入尘硝一体化装置，尘硝一体化装置内布置有催化陶瓷滤管，烟气中的颗粒物被捕集在催化陶瓷滤管的外表面上形成灰层，起到除尘的作用；同时烟气中的酸性气体与灰层中的消石灰、小苏打继续反应，进行脱酸协同控制，提高脱酸效率和吸收剂利用率；所述催化陶瓷滤管中负载有SCR脱硝催化剂，在240 280℃的温度区间内，通过SCR反应脱除NOx，实现高效脱硝，脱硝所需的脱硝还原剂通过脱硝还原剂制备系统提供，喷入到尘硝一体化装置入口前的连接烟道中；
5）、经过尘硝一体化装置净化后的烟气通过连接烟道返回外置换热器组进行热量回收和降温，使得烟气温度降至130-150℃后，通过引风机送至烟囱进行排放。
7.根据权利要求6所述的干法多污染物烟气净化方法，其特征在于：所述尘硝一体化装置经过一段时间的运行后，随着催化陶瓷滤管外表面的灰层厚度逐渐增大，设备的运行阻力也逐渐增大，需要进行清灰处理使得灰层从催化陶瓷滤管的外表面脱离，并收集在尘硝一体化装置下部的灰斗中，灰斗中的灰通过返料输送装置送回至一级干式脱酸塔或二级干式脱酸塔中循环利用；
在一级干式脱酸塔入口前的连接烟道上设置烟气温度测量仪表，监测烟气温度，在一级干式脱酸塔出口后的连接烟道上设置烟气在线分析仪监测烟气中的H2O含量，根据烟气中H2O含量和烟气温度的数值关系，通过计算确定是否需要向烟气中注入水/水蒸汽进行调节或需要注入的水/水蒸汽流量，根据计算结果开关或调节水/水蒸汽输送管道上的调节阀的开度，对烟气中H2O含量进行调节，以达到抑制Ca(OH)2脱水分解为CaO的副反应。
8.根据权利要求7所述的干法多污染物烟气净化方法，其特征在于：所述调节阀的控制流程如下：
1）、通过所述一级干式脱酸塔的烟气出口处设置的烟气在线分析仪测量烟气的H2O含量，单位为体积百分比%，并将数据传输至控制系统中；
2）、通过消石灰脱水分解温度与烟气的H2O含量之间的函数公式，计算消石灰的脱水分解起始温度T0，单位为K；
所述函数公式如下：
式中：PH2O为烟气中水蒸气的分压，单位为Kpa，可通过烟气的H2O含量与烟气的压力相乘得到；T为消石灰的脱水分解起始温度，单位为K；
3）、通过所述一级干式脱酸塔入口前连接烟道上设置的烟气温度测量仪表测量烟气的温度T1，单位为K，并将数据传输至控制系统中；
4）、在控制系统中计算烟气温度差△T，△T=T1-T0，单位为K；
5）、在控制系统中进行条件△T>0的逻辑判断，当△T>0时，进一步判断调节阀的开度是否小于100%，当调节阀的开度小于100%时，逐步增大调节阀的开度以增大注入的水/水蒸气的流量，当调节阀的开度不小于100%时，控制系统发出警报，提醒运行人员；
6）、当△T≤0时，进一步进行条件△T≤-10的逻辑判断；当-10<△T≤0时，维持调节阀的开度不变；当△T≤-10时，进一步判断调节阀的开度是否大于0，当调节阀的开度大于0时，逐步减小调节阀的开度以减小注入的水/水蒸气的流量，当调节阀的开度不大于0时，维持调节阀的开度不变；
7）、返回第1步进入下一个控制循环。
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