CN1263532C - 一次性脱除燃煤锅炉烟气中so2,no,co的装置 - Google Patents

一次性脱除燃煤锅炉烟气中so2,no,co的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,其设有氧化反应区、中和反应区和烟气干燥升湿装置(3);两反应区设有氧化粒子发生器(1)和中和粒子发生器(2),两粒子发生器分别通过相应的管道、供液装置、计量装置与反应剂液池连通,设置由中央控制器(13)控制的烟气在线监测系统。本发明通过氧化、中和反应将有害气体合成对大地植被生长有益的气体化肥,化害为利,将燃煤地区大气受害区变成受益区。

Description

一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置
                          技术领域
本发明属于环保设备技术领域,具体涉及一种适用于大、中、小型燃煤锅炉烟气净化的一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置。
                          背景技术
锅炉是最常用的热工设备,多以煤为能源。由于排放的烟尘中含有SO2、NO、-CO,这些有害气体严重污染大气环境,我国高硫煤区二氧化硫形成的酸雨危害十分严重,已严重制约了经济和社会的发展,对人们的生存环境带来极大的影响。因此,解决锅炉烟气的净化问题是科技工作者的重要课题。经过多年的研究,开发出了许多锅炉烟气的净化方法。早在70年代我国就开始研究锅炉烟气脱硫的方法,在吸收国外脱硫技术基础上,形成具有自主知识产权的脱硫技术。目前主要有(1)磷氨复肥法,该法用天然磷矿石与氨为原料,其吸收塔的脱硫率大于84%(N+P2O5,品位大于35%)。(2)喷雾干燥法,用石灰浆液作吸收剂,把细雾滴喷入反应器与SO2,边反应边干燥,最后形成颗粒混合物,该方法可脱除SO270-95%。(3)吸着剂喷射法,因吸收剂不同分为钙基工艺或钠基工艺。脱硫率可达50-70%。(4)半干半湿烟气脱硫法,用吸收塔吸收,其塔高31米,直径达15米。其他还有碳酸钠、镁和氨作吸收剂的方法,一般用于小型电厂的脱硫。上述多种SO2治理技术的开发研究,在国内大都没有形成产业化,较大规模的脱硫工程只是示范性工程。目前大部分采用进口设备,引进国外技术,因此,存在许多缺陷与不足。一是国外进口设备价格非常昂贵,一般都在几千万元乃至数亿元。二是性能单一,只能部分脱硫,而脱硝技术目前尚不成熟,脱碳尚无先例。三是脱硫效率低,易形成地面二次污染。为了克服现有技术的不足,本发明人经过多年潜心研究,研制开发了一种一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置。试验证明,应用效果良好。
                      发明创造内容
1、发明创造的目的
本发明的目的在于提供一种结构简单,工作性能稳定可靠,使用成本低廉,适用于一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO工艺的装置。
2、技术方案
本发明的目的是这样实现的,在其烟气进口部位设有氧化反应区,氧化反应区后部设有中和反应区,两反应区的核心部件为氧化粒子发生器和中和粒子发生器,氧化粒子发生器通过氧化液管道、氧化液计量装置、氧化液供液装置与氧化液池连通;中和粒子发生器通过中和液管道、中和液计量装置、中和液供液装置与中和液池连通。烟气在线监测系统由SOX测试仪,NOX测试仪,COX测试仪(或粉尘测试仪)组成,烟气采样头分别设置于烟气引道的烟气输入端与输出端,分别取出净化前及净化后的两种烟气,烟气采样头通过采样管道、烟气采样抽风机与烟气采样干燥清洁器连通,烟气采样干燥清洁器的输出端分别与SOX测试仪,NOX测试仪,COX测试仪连通,SOX测试仪,NOX测试仪,COX测试仪输出端与中央控制器电性连接。
3、有益效果
本发明系统采用H2O2经调和后的酸性溶液为一级氧化反应,氨基、钾基碱性溶液为二级中和反应之工艺,将烟气中重点有害气体SO2、NO、CO化合生成对大地植被生长有益的化肥气体,经烟气引道出口端烟囱排出。从而把有害气体变成对大气环境无害,对大地植被有益的气体化肥,实现化害为利,变废为宝,把过去燃煤地区的大气受害区变成受益区。
                          附图说明
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明,但不对本发明作任何限制。
图1为本发明装置四联组合实施例结构及工作原理图;
图2为本发明反应剂粒子发生器结构示意图;
图3为图2之局部放大图;
图4为本发明单联实施例结构示意图。
                       具体实施方式
如图1所示,本发明装置在其烟气进口部设有氧化反应区,氧化反应区后设有中和反应区,两反应区的核心部件为氧化粒子发生器1和中和粒子发生器2,氧化粒子发生器1通过氧化液管道4、氧化液计量装置5、氧化液供液阀39、40与氧化液池8、37连通;中和粒子发生器2通过中和液管道9、中和液计量装置10、中和液供液阀48、49与中和液池12、38连通,装置设置由中央控制器(13)控制的烟气在线监测系统。
烟气在线监测系统包括SOX测试仪14,NOX测试仪15,COX测试仪16,烟气采样头17、18,烟气采样抽风机21、22与采样烟气干燥清洁器23,烟气采样头17、18分别设置于氧化反应区的烟气入口处和烟气引道的烟气输出端,烟气采样头17、18通过采样管19、20,烟气采样抽风机21、22与采样烟气干燥清洁器23连通,采样烟气干燥清洁器23输出端分别与SOX测试仪14,NOX测试仪15,COX测试仪16连通,SOX测试仪14,NOX测试仪15,COX测试仪16的输出端与中央控制器13电性连接。
氧化液池8、37、中和液池12、38分别为互为备用的结构配置,双池交替工作,即其中一个池处于工作状态时,另一个池作净化液的预调备用。烟气质量平衡泵26、27分别设置于氧化池、中和液池之供液装置中,并分别与中央控制器13电性连接。
氧化液池8、37中装有过氧化氢水溶液经氢氧化钠或石灰沉淀水中和后的净化液,在氧化区烟道内壁涂布有抗强酸的保护层,以防止烟道内壁的腐蚀;中和液池12、38中装有氨基或钾基碱性水溶液。
所述氧化液供液装置由氧化液前置高压大流量空气压缩机25及阀门41、42,氧化液池供液泵28,供液阀门39、40、43、44、52及氧化液池工作转换连通管50组成。所述中和液供液装置由中和液前置高压大流量空气压缩机29及阀门46、47,中和液池供液泵30,供液阀门45、48、49、56、57及中和液池工作转换连通管51组成。
在两反应区之间设有烟温温度测试传感器6,在中和反应区的后部还设有烟气干燥升温装置3,两者分别与中央控制器13电性连接。
采样烟气干燥清洁器23之前设置酸碱度检测采样阀24。
图2一图3示出了本发明粒子发生器的整体结构,粒子发生器由闭合管道31和连通管道32和粒子发生头33组成。连通管道32平行排列,粒子发生头33成组装置于连通管道32上,并与连通管道32内部连通。
粒子发生头33为桶式结构,桶底部设有中孔板34,中孔板34中心为喷射孔;桶底内部装置带有一对同向倾斜旋流孔36的旋流板35。
整个净化装置安装于烟气输出引道7内,净化后的烟气从烟气输出引道7的输出口11排出。
图4示出了本发明单联实施例结构。本发明可以实现基本结构的多联组合,可以单独使用,也可以如图1组合使用,不影响本发明目的的实现。
本发明适用于大、中、小型燃煤锅炉,特别是燃煤、燃油火力发电厂大烟气流量,而且SO2、NO、CO含量高的烟气净化,既适合单烟道烟气无害化处理,又适合多烟道组合净化处理。
本发明的工作原理:
本发明的粒子发生器产生的反应剂粒子是非常微小的,故在高温下烟气中迅速被蒸发成气体,与烟气在烟道内同向等速运动。根据物理学理论,当二物体在作同向等速运动时,动态中的物体间相对而言是静止的,因此使得反应物之间能够在较短的运动时间内充分有效地接触,从而达到完全化合的目的。基于这一原理,氧化液经粒子发生器呈烟雾状的微细净化粒子在氧化反应区,烟气中SO2、NO、CO与氧化液中的H2O2发生氧化反应分别生成硫酸、硝酸与碳酸气体,即, 。产生的酸性气体进入中和反应区后,与氨基或钾基碱性中和液反应生成硫酸铵、硝酸铵和碳酸铵,或者硫酸钾、硝酸钾和碳酸钾的气体化肥,排放至大气中,不仅对大气没有污染,而且对排放区的大地植物是有益的。
本发明的工作过程:
从燃煤锅炉53排出的富含污染物的高温烟气,经除尘器54除尘后通过烟气输出引道7进入装置的氧化反应区,氧化液H2O2在高压空气压力之下被压至氧化粒子发生器,粒子发生头33喷射出呈烟雾状微细氧化液粒子,与流经烟道的烟气中的SOX,NOX,COX进行氧化反应,生成硫酸、硝酸和碳酸气体;酸性气体上升进入中和反应区,氨基或钾基碱性中和液在高压空气压力之下被压至中和粒子发生器,粒子发生头33喷射出呈烟雾状微细中和液粒子,与上升的酸性气体反应分别生成硫酸铵(钾)、硝酸铵(钾)、碳酸铵(钾)化肥气体。烟气在线监测装置之烟气采样头17、18通过采样管19、20烟气采样抽风机21、22采取净化反应区上下的烟气样品,经采样烟气干燥清洁器23送至SOX测试仪14,NOX测试仪15,COX测试仪中进行检测,其结果输入到中央控制器13中进行对比分析,当净化效果变差时,中央控制器13控制启动烟气质量平衡泵26或27,增加向粒子发生器的供液量,提高并稳定净化质量。
所述的烟气干燥升温装置3主要针对含硫量较大(一般超过3%)的煤,所需净化液量大,烟气净化后湿度大,设此装置。其为微波干燥器,水分子在其微波照射下产生高速摩擦作用和振动作用而产生高热,使烟气干燥,并提高烟气温度,保持烟气输出的物理参数及抬升烟速不变。
作为一个实施例,使用云南可保煤矿的褐煤,采集该高硫煤区的全硫含量大于8%的高硫煤作为燃料,按上述工艺流程进行处理,昆明市环境监测中心进行现场监测,测试结果如下:
二氧化硫(SO2)的进口浓度为8973mg/m3,出口浓度为56mg/m3,净化效率为99.38%;
氮氧化物(NO)的进口浓度为133mg/m3,出口浓度为1mg/m3,净化效率为99.25%;
一氧化碳(CO)的进口浓度为2400mg/m3,出口浓度为314mg/m3,净化效率为86.92%。
本结果系特定工作状态下的结果,本发明具有烟气在线监测功能,可以工艺需要调整反应剂的加入量,改善净化效果。
本发明的技术特点:
1、实现了脱硫的同时,脱硝、脱碳,净化效率高,解决了现有技术脱除污染物单一,效率低的弊端。
2、采用化学合成反应技术,设备简单,造价低,易于安装。不需要传统工艺中体积庞大的吸收塔及冷却等复杂工艺设备,有利于普及推广。
3、粒子发生器喷射出的反应剂粒子粒度极其微小,在高温烟气中迅速气化并与烟气中的有害气体反应,生成气体肥料排出,没有二次污染物质排出。
4、烟气在线监测装置随时对排放烟气中污染物的参数进行实时检测,即时调整反应剂的供给量,改善净化效果,达到SO2,NO,CO有害气体“零排放”的目的,设备自动化程度高,能耗低,运行费用及管理成本低。
5、本发明之净化装置安装在锅炉烟气的引道中,该设备在安装、检修、维护时,锅炉、机组都可以在正常工况下运行,降低维护成本,保证安全生产。
6、因净化谱域广,净化效率高,故在工业燃煤锅炉中可用源煤全硫含量大于8%以上的高硫煤,适应于我国高硫煤能源的无害化合理开发利用。
7、输入到烟道中的净化液被高温烟气所蒸发,整体设备对净化液无循环使用的弊端,不但净化效果稳定,且无堵塞现象发生。
8、由于烟气在线监测装置随时受中央控制器的控制,自动调整净化液的流量,故在运行中不受锅炉烟气流量及污染物浓度的影响,适应范围广。

Claims (8)

1、一种一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,整个装置安装于烟气输出引道(7)内,装置的烟气进口部设有氧化反应区,氧化反应区后设有中和反应区,净化后的烟气从烟气输出引道(7)之输出口(11)排出,其特征是:两反应区的核心部件为氧化粒子发生器(1)和中和粒子发生器(2),氧化粒子发生器(1)通过氧化液管道(4)、氧化液计量装置(5)、氧化液供液装置与氧化液池(8、37)连通;中和粒子发生器(2)通过中和液管道(9)、中和液计量装置(10)、中和液供液装置与中和液池(12、38)连通;氧化液池(8、37)中装有过氧化氢溶液经氢氧化钠或石灰沉淀水中和后的氧化液;中和液池(12、38)中装有氨基或钾基碱性水溶液;氧化粒子发生器(1)与中和粒子发生器(2)由闭合管道(31)和连通管道(32)和粒子发生头(33)组成,连通管道(32)平行排列,粒子发生头(33)成组装置于连通管道(32)上,并与连通管道(32)内部连通;装置设置由中央控制器(13)控制的烟气在线监测系统。
2、如权利要求1所述的一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,其特征是:氧化液池和中和液池均为互为备用、交替工作的双池结构配置,烟气质量平衡泵(26、27)分别设置于氧化液池、中和液池之供液装置中,并分别与中央控制器(13)电性连接。
3、如权利要求1所述的一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,其特征是:所述氧化液供液装置由氧化液前置高压大流量空气压缩机(25)及阀门(41、42),氧化液池供液泵(28),氧化液供液阀门(39、40、43、44、52)及氧化液池工作转换连通管(50)组成;所述中和液供液装置由中和液前置高压大流量空气压缩机(29)及阀门(46、47),中和液池供液泵(30),中和液供液阀门(45、48、49、56、57)及中和液池工作转换连通管(51)组成。
4、如权利要求1所述的一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,其特征是:所述的氧化反应区的烟气输出引道内壁涂布有抗强酸的保护层。
5、如权利要求1所述的一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,其特征是:所述的烟气在线监测系统由SOX测试仪(14)、NOX测试仪(15)、COX测试仪(16),烟气采样头(17、18),烟气采样抽风机(21、22),采样烟气干燥清洁器(23)组成,烟气采样头(17、18)分别设置于氧化反应区的烟气入口处和烟气输出引道的烟气输出端,烟气采样头(17、18)通过采样管(19、20),烟气采样抽风机(21、22)与采样烟气干燥清洁器(23)连通,采样烟气干燥清洁器(23)输出端分别与SOX测试仪(14)、NOX测试仪(15)、COX测试仪(16)连通,SOX测试仪(14)、NOX测试仪(15)、COX测试仪(16)输出端与中央控制器(13)电性连接。
6、如权利要求1所述的一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,其特征是:在氧化反应区与中和反应区之间设有烟温温度测试传感器(6),在中和反应区的后部还设有烟气干燥升温装置(3),两者分别与中央控制器(13)电性连接。
7、如权利要求5所述的一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,其特征是:采样烟气干燥清洁器(23)之前设置酸碱度检测采样阀(24)。
8、如权利要求1所述的一次性脱除燃煤锅炉烟气中SO2,NO,CO的装置,其特征是:粒子发生头(33)为桶式结构,桶底部设有中孔板(34),中孔板(34)中心为喷射孔;桶底内部装置带有一对同向倾斜旋流孔(36)的旋流板(35)。
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