CN204735094U - 一种锅炉烟气处理零排放系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种锅炉烟气处理零排放系统，包括产生烟气的锅炉、通过管道与锅炉顺次连接的氧化反应器及脱硫塔，其中：所述氧化反应器还连接有臭氧制备及分配单元，所述臭氧制备及分配单元包括臭氧发生器以及与臭氧发生器相连的至少两根喷枪，且所述喷枪伸入氧化反应器的内部。进一步地，所述系统可根据氧化反应器中各喷枪喷射范围内的烟气中的氮氧化物、硫氧化物的浓度来调整各喷枪中的臭氧喷入量以及各喷枪在氧化反应器中所处的位置。本实用新型可根据烟道中各反应区的烟气污染物浓度的不同来调整喷枪的数量、分布位置以及各喷枪中臭氧的喷入量，实现了每一反应区内的臭氧量的可调控制，提升了氧化反应效率并降低了处理成本。

Description

一种锅炉烟气处理零排放系统
技术领域
本实用新型涉及一种烟气处理系统，具体涉及一种适用于锅炉烟气的治理的脱硝、脱硫、除尘及脱汞的零排放处理系统，属于大气污染治理领域。
背景技术
煤炭在燃烧的过程中会产生大量的硫氧化物、氮氧化物、粉尘及重金属。其中，一部分污染物来自燃料自身的组分，而大部分污染物则在燃烧过程中产生。这些烟气污染物的产生将会对环境造成极大的破坏。“十二五”期间，国家加强了对燃煤锅炉的治理，使得烟气污染物的排放得到了一定程度上的控制。
目前，行业内主要的烟气处理技术包括：1)处理硫氧化物的技术主要包括干法、半干法和湿法等，目前国内电站煤粉锅炉大多数采用石灰石/石膏湿法进行脱硫；2)氮氧化物的处理技术主要包括低氮氧化物燃烧技术、SNCR(选择性非催化还原)技术、SCR(选择性催化还原法)技术、氧化法及混合粉技术。目前国内电站煤粉锅炉大多数采用低氮氧化物燃烧+SCR技术进行脱硝；3)除尘技术主要采用布袋除尘、电除尘等技术，目前国内电站煤粉锅炉主要采用电除尘技术；4)重金属处理目前国内暂未有专业有效的实施技术，结合国外先进的经验来看，主要包括炉内活性炭喷射及水浴除重金属金属。然而，上述处理技术，存在不同程度的二次污染问题。例如，脱硫技术存在耗水量高、在脱硫的同时还会造成污水、粉尘等的二次污染；SCR技术则需要采用大量的催化剂，随着环保指标的严格，催化剂还需进一步填充，且后续的催化剂维护再生等环节又再次造成污水、粉尘等二次污染。随着环节需求的提高，环保法规对污染物的控制提出了更为严格的要求，上述处理技术已很难实现更为严格的排放要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锅炉烟气处理零排放的系统，可实现锅炉烟气的零排放。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种锅炉烟气零排放系统，包括产生烟气的锅炉、通过管道与锅炉顺次连接的氧化反应器及脱硫塔，其中：所述氧化反应器还连接有臭氧制备及分配单元，所述臭氧制备及分配单元包括臭氧发生器以及与臭氧发生器相连的至少两根喷枪，且所述喷枪伸入氧化反应器的内部。
优选的是：所述臭氧制备及分配单元还包括控制各喷枪中臭氧流量的流量控制阀以及对整个臭氧制备及分配单元实现自动运行控制的PLC控制单元。
优选的是：所述系统可根据氧化反应器中各喷枪喷射范围内的烟气中的氮氧化物、硫氧化物的浓度来调整各喷枪中的臭氧喷入量以及各喷枪在氧化反应器中所处的位置。
优选的是：所述喷枪包括喷枪本体及设于喷枪本体前端的喷头，所述喷枪本体内部设有一根供臭氧通过的臭氧管，所述臭氧管的端部和尾部分别与喷头及臭氧供应设备相连，所述喷枪本体的内部注入有环绕臭氧管的干燥冷却气体。
优选的是：各喷枪所喷入的臭氧量之和与烟气中氮氧化物、硫氧化物的摩尔比为0.8-2：1。
优选的是：所述喷枪沿径向等间距分布在氧化反应器的内周壁上。
优选的是：所述锅炉与氧化反应器之间还设置有SCR反应器和/或除尘器。
优选的是：所述脱硫塔内的顶部设有布水单元，所述布水单元包括布水管路及设置于布水管路上向下设置的布水喷头，且所述布水管路的入水端与设于脱硫塔外部的碱液罐相连。
优选的是：所述脱硫塔的底部连接有蒸发结晶设备。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型的处理系统可根据烟道中各反应区的烟气中氮氧化物、硫氧化物浓度的不同来调整喷枪的数量、分布位置以及各喷枪中臭氧的喷入量，实现了每一反应区内的臭氧量的精准可调控制，提升了氧化反应效率并显著降低了臭氧的消耗量，降低了处理成本。采用本实用新型的处理系统及方法，烟气中的硫氧化物、氮氧化物的脱除率可达90％以上，脱硫、脱硝效率高，运行成本低。
附图说明
图1示出了本实用新型所述锅炉烟气处理零排放系统的结构示意图；
图2示出了本实用新型所述臭氧分配单元的结构示意图；
图3示出了本实用新型所述喷枪的结构示意图；
图4示出了根据本实用新型的一优选实施方式所述的锅炉烟气处理排放系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，本实用新型所述的锅炉烟气处理零排放系统，包括通过管道与锅炉1顺次连接的氧化反应器2以及脱硫塔3，所述氧化反应器2还通过管道连接有臭氧制备及分配单元21，其中，如图2所示，本实用新型所述的臭氧制备及分配单元21包括臭氧发生器211以及与通过管道与臭氧发生器211相连的至少两根喷枪212，所述喷枪伸入氧化反应器2的内部，其中，所述臭氧发生器211利用氧气制备高浓度臭氧，并通过喷枪212将制备的臭氧通入氧化反应器2内与烟气进行反应，以将烟气中的氮氧化物、硫氧化物氧化为溶于水的高价位的氮氧化物和三氧化硫；在本实用新型中，各喷枪212的位置、喷入的臭氧量可根据氧化反应器2中喷枪212所处喷射范围内的烟气中氮氧化物、硫氧化物等污染物的浓度进行调整，优选地，所述喷枪212按径向沿氧化反应器2的内周壁等间距分布。如图3所示，本实用新型所述的喷枪212包括呈管状的喷枪本体2121以及设于喷枪本体2121前端的喷头2122，所述喷枪本体2121内部设有一根供臭氧通过的臭氧管2123，所述臭氧管2123的端部与喷头2122相连，其尾部设有可与臭氧供应设备相连的臭氧入口2124。此外，所述喷枪本体2121的内部、臭氧管2123的四周还通过设于喷枪本体2121尾部的冷却气注入口2125注入有干燥冷却气体，所述冷却气体可以是空气、氧气或氮气。进一步地，本实用新型所述的喷头2122，其中心处设有一个矩形喷嘴(图中未示出)，所述矩形喷嘴的开口面积为喷头2122的横截面积的5-10％，进而控制喷嘴的喷射角度为15°-30°，以保证在此喷射角度范围内，喷嘴的雾化形式为锥形或扇形，确保喷头良好的喷射雾化效果，既不会喷射到烟道内壁上，又能保证最大的辐射面积，使得臭氧与烟气中的氮氧化物、硫氧化物反应更为均匀充分。此外，在本实用新型中，所述喷枪的各部件的材质可采用不锈钢如316L或钛材，且在喷枪本体2121的尾部设有连接法兰2126以将所述喷枪可拆卸式地固定于烟道反应器内。
此外，本实用新型所述的臭氧制备及分配单元21还包括控制各喷枪212中臭氧流量的流量控制阀以及对整个臭氧制备及分配单元实现自动运行控制的PLC控制单元213，当锅炉系统停止时，即不产生烟气时，可立即切断臭氧的分配，而且本实用新型的臭氧制备及分配单元21还设置有臭氧泄露报警装置(图中未示出)，一旦发生臭氧泄露，报警装置可第一时间发出警示并立即自动切断臭氧的供应。
进一步地，如图3所示，本实用新型所述的锅炉烟气处理零排放系统还可包括通过管道设于锅炉1和氧化反应器2之间的SCR反应器4和/或除尘器5，其中，所述除尘器5优选电除尘器。更进一步地，所述脱硫塔3内的顶部还设有布水单元，所述布水单元包括布水管路及设置于布水管路上向下设置的布水喷头，且所述布水管路的入水端与设于脱硫塔3外部的碱液罐31相连，且所述碱液罐31中设置有浓度为10-20％的氢氧化钠、氢氧化钙或氨水溶液，并通过脱硫塔3内的布水单元自上而下对脱硫洗涤塔3内的烟气进行喷淋，所述脱硫塔3的底部可连接一蒸发结晶设备6，以对脱硫塔3内喷淋形成的洗涤液进行蒸发结晶，且蒸发结晶产生的冷凝水可返回至碱液罐31中进行循环利用，蒸发结晶产生的硫酸钠、硫酸铵、硝酸铵等结晶盐可排出后回用。
采用本实用新型如上所述的处理排放系统对燃煤锅炉烟气进行处理，其处理步骤包括：
a、来自锅炉1产生的烟气进入到氧化反应器2，在臭氧的作用下将烟气中的氮氧化物、硫氧化物进一步氧化为溶于水的高价位氮氧化物和三氧化硫；在本实用新型中，所述臭氧通过臭氧发生器211利用氧气制备高浓度臭氧，并通过喷枪212将制备的臭氧通入氧化反应器2内与烟气进行反应，进一步的，通过各喷枪212喷入氧化反应器2内的总的臭氧量与烟气中氮氧化物、硫氧化物的摩尔比为0.8-2：1，且臭氧在氧化反应器2中的反应停留时间为0.3-1秒、氧化反应器2内的反应温度为115-125℃；更进一步地：每只喷枪212喷入的臭氧量可根据氧化反应器2中喷枪212所处喷射范围内的烟气中氮氧化物、硫氧化物等污染物的浓度进行调整；
b、将经臭氧处理后的烟气送入脱硫塔3以进一步除去烟气中的硫氧化物。
进一步地，上述处理步骤还可包括步骤：
c、来自锅炉1产生的烟气先经SCR反应器4除去大部分的氮氧化物和/或电除尘器5除去烟气中的颗粒污染物后再进入氧化反应器2，进而提升烟气的处理效果以及降低氧化反应器2中臭氧的消耗量。
此外，所述处理步骤还可包括步骤：
d、在脱硫塔3对烟气进行脱硫处理的同时，来自于碱液罐31中的碱液在布水单元的作用下对烟气进行喷淋洗涤，以吸收烟气中的高价态氮氧化物和硫氧化物；以及步骤
e、经步骤d脱硫洗涤处理后产生的洗涤液进入到蒸发结晶设备6中进行蒸发结晶处理，且蒸发结晶产生的冷凝水可返回至碱液罐31中进行循环利用，蒸发结晶产生的硫酸钠、硫酸铵、硝酸铵等结晶盐可排出后回用。
实施例1
以本实用新型如上所述的处理系统及方法，对某热电锅炉烟气进行处理，该待处理烟气中：NOX的浓度为100mg/m3、烟尘含量为200mg/m3、SOX的浓度为800mg/m3。本实施例采用附图3所示的系统及方法对该烟气进行处理，其中，臭氧制备及分配单元21中共设置有四根喷枪212，并沿径向等间距设置在氧化反应器2的内周壁上，氧化反应器2内的反应温度控制在120℃，通过四根喷枪212喷入氧化反应器2中的总的臭氧量与烟气中的NOX、SOX的摩尔比为1.2：1，且臭氧在氧化反应器2内的停留时间为0.3s。烟气中的NOX、SOX在氧化反应器2中被氧化成高价态的氮氧化物、硫氧化物，随后被送入到脱硫塔3中，在来自于碱液罐31中的10％的氢氧化钠溶液的喷淋作用下，烟气中的高价态的氮氧化物、硫氧化物被吸收成相应的盐，通过蒸发结晶设备6对脱硫塔中生成的盐进行蒸发结晶处理，且蒸发结晶产生的冷凝水可返回至碱液罐31中进行循环利用，蒸发结晶产生的结晶盐可排出后回用。所述热电锅炉烟气进过上述处理后，烟气中NOX的浓度降低至10mg/m3、烟尘含量降低至100mg/m3、SOX的浓度降低至80mg/m3，实现了烟气中硫氧化物、氮氧化物等污染物的有效去除。
本实用新型已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本实用新型权利要求的保护范围中。相似的编号通篇指代相似的元件。为清晰起见，在附图中可能有将某些线、层、元件、部件或特征放大的情况。
本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，并非意在对本实用新型进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本实用新型所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释的理想化或过分形式化。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。

Claims (8)

1.一种锅炉烟气处理零排放系统，包括产生烟气的锅炉、通过管道与锅炉顺次连接的氧化反应器及脱硫塔，其特征在于：所述氧化反应器还连接有臭氧制备及分配单元，所述臭氧制备及分配单元包括臭氧发生器以及与臭氧发生器相连的至少两根喷枪，且所述喷枪伸入氧化反应器的内部。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述臭氧制备及分配单元还包括控制各喷枪中臭氧流量的流量控制阀以及对整个臭氧制备及分配单元实现自动运行控制的PLC控制单元。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述包括喷枪本体及设于喷枪本体前端的喷头，所述喷枪本体内部设有一根供臭氧通过的臭氧管，所述臭氧管的端部和尾部分别与喷头及臭氧供应设备相连，所述喷枪本体的内部注入有环绕臭氧管的干燥冷却气体。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：各喷枪所喷入的臭氧量之和与烟气中氮氧化物、硫氧化物的摩尔比为0.8-2：1。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述喷枪沿径向等间距分布在氧化反应器的内周壁上。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述锅炉与氧化反应器之间还设置有SCR反应器和/或除尘器。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述脱硫塔内的顶部设有布水单元，所述布水单元包括布水管路及设置于布水管路上向下设置的布水喷头，且所述布水管路的入水端与设于脱硫塔外部的碱液罐相连。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述脱硫塔的底部连接有蒸发结晶设备。
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