CN205948663U - 一种高温烟气脱汞装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温烟气脱汞装置，包括节水冷凝器、三联水箱、加药系统、超声雾化系统，节水冷凝器嵌入安装在排烟管道中，节水冷凝器的出水口连接三联水箱，三联水箱连接加药系统，三联水箱的出水口连接超声雾化系统，超声雾化系统设置在省煤器上方的锅炉烟道中，烟气经省煤器、超声雾化系统后依次进入脱硝装置、除尘设备、脱硫设备，脱硫设备的净烟气排气口连接排烟管道。本实用新型的节水冷凝器为嵌入式节水冷凝装置，用于冷凝收集脱硫净烟气中的饱和水蒸汽，降低烟气携带水量，并不影响后续设备稳定运行，实现了节水降耗的目的。冷凝水在三联水箱中加药调整后用于改变烟气中汞的形态，方便对汞的脱除，有效提高了脱汞效率。

Description

一种高温烟气脱汞装置

技术领域

本实用新型涉及工业废料处理设备技术领域，尤其涉及一种高温烟气脱汞装置。

背景技术

随着国家环保政策的日益严格，大部分在役火电机组和新建火电机组都配备了烟气脱硫装置、脱硝装置、除尘装置，保证锅炉烟气SO₂、NO_X、粉尘等污染物达标排放。目前，燃煤电厂烟气脱硫技术应用最广泛的是石灰石-石膏湿法脱硫工艺，脱硝技术应用最广泛的是SCR脱硝工艺，除尘技术应用最广泛的是静电除尘器工艺。

面对日益严峻的环保形势，中国已经出台了环保超低排放的相关政策文件，对SO₂、NO_X、粉尘排放提出了更高的要求。然而随着国民生活水平的提高，人们对居住环境的环保要求也越来越高，仅仅控制SO₂、NO_X、粉尘排放已不能满足国民生活需求和环境容量限制，因此对燃煤电厂其他污染物排放浓度提出了更高要求，如硫酸雾排放浓度、汞及其化合物排放浓度等。经过近年来发展，燃煤电厂脱汞技术有一定进步，但仍然没有从根本上解决问题，如投资大、设备占地面积大、运行费用高、脱除效率等。这些问题得不到很好的解决，将严重影响脱汞技术的工业应用。

燃煤电站中，锅炉炉膛产生的烟气经由尾部烟道，依次通过省煤器、空气预热器、静电除尘器和湿法脱硫塔后从烟囱排出。其中，烟气进入省煤器前的温度高达400℃，省煤器和空气预热器分别吸收通过的烟气中的热量加以循环利用，使得烟气温度逐步降低；静电除尘器一般具有4至5级电场，烟气通过静电除尘器时，烟气中的粉煤灰被各电场捕集脱除下来并储存在各电场的存灰仓中。

原煤中含有微量的汞，这些汞在煤炭燃烧时排放出来而成为烟气汞，对环境造成严重破坏。煤炭燃烧已成为一个主要的人为汞排放源。我国的一次能源以煤为主，我国每年所生产原煤的80％以上用于直接燃烧，其中燃煤电站燃烧约占原煤总量的30％，而且燃煤量每年都在持续增加。控制燃煤电站锅炉汞排放意义重大。烟气汞一旦进入环境，经沉降和水溶后，最终转变成剧毒的甲基汞，如果甲基汞通过食物链进入人体，会对人的神经系统和发育系统产生严重危害。Hg污染问题已经成为全球关注的焦点，也是我国需要迫切解决的问题。

烟气汞包括单质汞、气态二价汞和固态颗粒汞三种，它们的去除难度依次降低。为了解决汞的污染问题，从源头上防治汞对大气的污染，目前国内外研究大部分集中在两个方面。一是研制高效、经济的吸附剂；二是利用添加剂将烟气中的单质汞氧化为气态二价汞，由于气态二价汞具有更易被飞灰吸附且易溶于水的特点，一部分气态二价汞能被飞灰吸附转化为固态颗粒汞，进而在静电除尘器脱除；还有一部分被湿法烟气脱硫装置脱除。

脱汞吸附剂的开发主要包括：活性炭基、钙基和飞灰基吸收剂以及一些新型吸附剂等。现有技术中，去除单质汞时最有效和最广泛使用的技术是活性炭喷入技术，虽然该技术效果显著一可去除99％的单质汞，但该技术的运行费用，主要是活性炭的成本较高，因而不能大范围推广使用。而钙基吸附剂对气态二价汞的吸附效率较高，对单质汞的脱除效率却很低。研究结果表明，钙基类物质如Ca(OH)₂，对HgCl₂的吸附效率可达到85％；碱性吸附剂如CaO，同样也能达到很好地吸附HgCl₂的效果，但是这些钙基类物质对单质汞的吸附效率却很低。

专利号“201310328146.4”“一种利用聚氯乙烯和锅炉飞灰进行烟气脱汞的装置及方法”的实用新型专利、专利号“201320050555.8”“一种燃煤电站的烟气脱汞装置”的实用新型专利都提出了利用氯盐和锅炉将单质汞氧化为气态二价汞，然后再在后续除尘、脱硫设备中脱除的方案，但上述方案都需要增加许多新设备，设备投入高，且氯盐与单质汞的反应效率不高，影响单质汞的转化速率，不利于工业应用。

发明内容

本实用新型针对现有脱汞技术存在的问题，研制一种高温烟气脱汞装置，该装置及工艺能够无需增加过多的新设备，即可高效改变烟气中汞的形态，方便对汞的脱除，有效提高了脱汞效率。

本实用新型解决技术问题的技术方案为：一种高温烟气脱汞装置，包括节水冷凝器、三联水箱、加药系统、超声雾化系统，节水冷凝器嵌入安装在排烟管道中，节水冷凝器的出水口连接三联水箱，三联水箱连接加药系统，三联水箱的出水口连接超声雾化系统，超声雾化系统设置在省煤器上方的锅炉烟道中，烟气经省煤器、超声雾化系统后依次进入脱硝装置、除尘设备、脱硫设备，脱硫设备的净烟气排气口连接排烟管道。

作为优化，所述装置还包括回用系统、输水系统，回用系统连接三联水箱与脱硫设备的脱硫工艺水系统、石膏脱水系统，输水系统为上述所有设备之间的输水管路。

作为优化，所述三联水箱包括第一联箱、第二联箱、第三联箱，第一联箱与第二联箱之间、第二联箱与第三联箱之间都设置有潜水泵，节水冷凝器的出水口通过冷凝水收集装置连接第一联箱，第一联箱的底部通过回用系统连接脱硫设备的脱硫工艺水系统中；第二联箱的底部通过回用系统连接石膏脱水系统，第三联箱通过输水泵连接超声雾化系统。三联水箱功能包括储水、脱硫酸根、沉淀、调节PH值，储水功能指收集节水冷凝器冷凝汇流的冷凝水，并暂时储蓄；脱硫酸根功能指通过添加氧化剂和高效脱硫剂，去除冷凝水中的亚硫酸根离子和硫酸根离子，然后进行沉淀、排出系统；所述调节PH值功能是将脱硫酸根离子后的冷凝水的PH值调节至7.0～7.5。

作为优化，所述加药系统包括：SO₂在线监测仪、逻辑反馈系统a、氧化剂药箱、硫酸根离子检测仪、逻辑反馈系统b、高效脱硫剂药箱、PH计、逻辑控制系统、中和剂药箱，SO₂在线监测仪安装在排烟管道中，SO₂在线监测仪的数据发送端口连接逻辑反馈系统a的数据接收端口，氧化剂药箱的加药口连接第二联箱，逻辑反馈系统a连接氧化剂药箱的加药控制端口，硫酸根离子检测仪、PH计安装在第三联箱中，硫酸根离子检测仪的数据发送端口连接逻辑反馈系统b的数据接收端口，高效脱硫剂药箱的加药口连接第二联箱，逻辑反馈系统b连接高效脱硫剂药箱的加药控制端口，PH计的数据发送端口连接逻辑控制系统的数据接收端口，中和剂药箱的加药口连接第三联箱，逻辑控制系统连接中和剂药箱的加药控制端口。加药系统包括氧化亚硫酸根离子的氧化剂、去除硫酸根离子的高效脱硫剂，和调节冷凝水PH值的中和剂，氧化剂的加药量根据在线监测的烟气中的SO₂浓度值进行逻辑反馈，高效脱硫剂的加药量通过监测第三联箱中硫酸根离子浓度值进行逻辑反馈，中和剂的加药量根据PH值进行逻辑反馈，PH值调节至7.0～7.5则停止加药。

作为优化，所述氧化剂药箱、高效脱硫剂药箱、中和剂药箱中分别存放氧化亚硫酸根离子的氧化剂、去除硫酸根离子的高效脱硫剂、调节冷凝水PH值的中和剂，上述试剂中至少一个含有氯原子。

作为优化，所述超声雾化系统包括：超声波发生装置、雾化喷射系统，雾化喷射系统设置在省煤器上方的锅炉烟道中。

作为优化，所述脱硝装置为SCR脱硝装置。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型通过超声雾化系统向烟气中喷冷凝水雾化微粒，冷凝水雾化微粒烘干后析出的氯盐与烟气一起进入脱硝装置，氯盐与烟气在通过脱硝催化剂层时发生化学反应使单质汞转换成化合态汞，化合态汞在后续除尘设备、脱硫设备中被脱除，未增加过多的新设备即完成了单质汞的转化，且通过设置超声雾化系统，使得氯盐与烟气充分的混合，提高了单质汞的转化效率。

2.通过设置超声雾化系统，还增加了烟气湿度，提高了飞灰的凝并效果，实现了省煤器出口预除灰，该灰渣携带一定量的汞，实现了除汞目的。

3.节水冷凝器为嵌入式节水冷凝装置，用于冷凝收集脱硫净烟气中的饱和水蒸汽，降低烟气携带水量，并不影响后续设备稳定运行，实现了节水降耗的目的。未完全反应的氯盐在此回收重复利用，避免了资源浪费。

4.冷凝水在三联水箱中加药调整后用于脱除汞及其化合物，为烟气中汞及其化合物的脱除提供新的、可行的解决思路；通过设置回用系统，冷凝水返回至脱硫工艺水系统回用，降低了脱硫工艺水损耗量；产生的沉淀物送入石膏脱水系统，减少了废弃物的排放。

5.超声雾化系统具有超声雾化功能，并具备防堵、防磨特点。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的结构原理图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图来详细解释本实用新型的实施方式。

图1为本实用新型一种实施例的结构原理图，如图所示，一种高温烟气脱汞装置，包括节水冷凝器4、三联水箱5、加药系统、超声雾化系统，节水冷凝器4嵌入安装在排烟管道3中，节水冷凝器4的出水口连接三联水箱5，三联水箱5连接加药系统，三联水箱5的出水口连接超声雾化系统，超声雾化系统设置在省煤器1上方的锅炉烟道10中，烟气经省煤器1、超声雾化系统后依次进入脱硝装置2、除尘设备、脱硫设备，脱硫设备的净烟气排气口连接排烟管道3。节水冷凝器4为嵌入式节水冷凝装置，用于冷凝收集脱硫净烟气中的饱和水蒸汽，降低烟气携带水量，并不影响后续设备稳定运行，实现了节水降耗的目的。冷凝水在三联水箱5中加药调整后用于脱除汞及其化合物，为烟气中汞及其化合物的脱除提供新的、可行的解决思路；通过设置超声雾化系统，增加了烟气湿度，提高飞灰的凝并效果，实现了省煤器1出口预除灰。

所述装置还包括回用系统、输水系统，回用系统连接三联水箱5与脱硫设备的脱硫工艺水系统、石膏脱水系统，输水系统为上述所有设备之间的输水管路。冷凝水返回至脱硫工艺水系统回用，降低了脱硫工艺水损耗量；产生的沉淀物送入石膏脱水系统，减少了废弃物的排放。

所述三联水箱5包括第一联箱5-1、第二联箱5-2、第三联箱5-3，第一联箱5-1与第二联箱5-2之间、第二联箱5-2与第三联箱5-3之间都设置有潜水泵5-4，节水冷凝器4的出水口通过冷凝水收集装置4-1连接第一联箱5-1，第一联箱5-1的底部通过回用系统连接脱硫设备的脱硫工艺水系统中；第二联箱5-2的底部通过回用系统连接石膏脱水系统，第三联箱5-3通过输水泵7连接超声雾化系统。三联水箱5功能包括储水、脱硫酸根、沉淀、调节PH值，储水功能指收集节水冷凝器4冷凝汇流的冷凝水，并暂时储蓄；脱硫酸根功能指通过添加氧化剂和高效脱硫剂，去除冷凝水中的亚硫酸根离子和硫酸根离子，然后进行沉淀、排出系统；所述调节PH值功能是将脱硫酸根离子后的冷凝水的PH值调节至7.0～7.5。

所述加药系统包括：SO₂在线监测仪6-9、逻辑反馈系统a6-4、氧化剂药箱6-1、硫酸根离子检测仪6-7、逻辑反馈系统b6-5、高效脱硫剂药箱6-2、PH计6-8、逻辑控制系统6-6、中和剂药箱6-3，SO₂在线监测仪6-9安装在排烟管道3中，SO₂在线监测仪6-9的数据发送端口连接逻辑反馈系统a6-4的数据接收端口，氧化剂药箱6-1的加药口连接第二联箱5-2，逻辑反馈系统a6-4连接氧化剂药箱6-1的加药控制端口，硫酸根离子检测仪6-7、PH计6-8安装在第三联箱5-3中，硫酸根离子检测仪6-7的数据发送端口连接逻辑反馈系统b6-5的数据接收端口，高效脱硫剂药箱6-2的加药口连接第二联箱5-2，逻辑反馈系统b6-5连接高效脱硫剂药箱6-2的加药控制端口，PH计6-8的数据发送端口连接逻辑控制系统6-6的数据接收端口，中和剂药箱6-3的加药口连接第三联箱5-3，逻辑控制系统6-6连接中和剂药箱6-3的加药控制端口。加药系统包括氧化亚硫酸根离子的氧化剂、去除硫酸根离子的高效脱硫剂，和调节冷凝水PH值的中和剂，氧化剂的加药量根据在线监测的烟气中的SO₂浓度值进行逻辑反馈，高效脱硫剂的加药量通过监测第三联箱5-3中硫酸根离子浓度值进行逻辑反馈，中和剂的加药量根据PH值进行逻辑反馈，PH值调至7～7.5则停止加药。

所述氧化剂药箱6-1、高效脱硫剂药箱6-2、中和剂药箱6-3中分别存放氧化亚硫酸根离子的氧化剂、去除硫酸根离子的高效脱硫剂、调节冷凝水PH值的中和剂，上述试剂中至少一个含有氯原子。

所述超声雾化系统包括：超声波发生装置8、雾化喷射系统9，雾化喷射系统9设置在省煤器1上方的锅炉烟道10中。超声雾化系统具有超声雾化功能，并具备防堵、防磨特点。

所述脱硝装置2为SCR脱硝装置。

实际工作时，锅炉来烟经过一系列环保设施后进入排烟管道3，干烟气变成饱和湿烟气，其中含有大量饱和水蒸汽，然后平稳通过布置在排烟管道3中的节水冷凝器4，饱和水蒸汽在节水冷凝器4的作用下冷凝液化，形成水膜流下，经过冷凝水收集装置4-1汇集，然后暂时储存在三联水箱5的第一联箱5-1中，经节水冷凝器4的去水后的烟气继续流向下一个设备。本实用新型能使饱和湿烟气的温度下降1～2℃，不会对烟气排放产生不利影响。第一联箱5-1中的冷凝水储存满后，通过潜水泵5-4抽入第二联箱5-2中。SO₂在线监测仪6-9将测试的SO₂浓度值反馈给逻辑反馈系统a6-4，然后逻辑反馈系统a6-4将加药信号反馈给氧化剂药箱6-1，氧化剂药箱6-1计算好加药量，经过自动控制系统向第二联箱5-2中加入氧化剂，将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子。安装在第三联箱5-3中的硫酸根离子检测仪6-7将测试值反馈给逻辑反馈系统b6-5，逻辑反馈系统b6-5根据测试值确定向第二联箱5-2中添加高效脱硫剂的量，并将加药信号反馈给高效脱硫剂药箱6-2，高效脱硫剂药箱6-2经过自动控制系统向第二联箱5-2中加入高效脱硫剂。PH计6-8安装在第三联箱5-3中，PH计6-8将测试值反馈给逻辑控制系统6-6，确定向第三联箱5-3中加入中和剂的量，并将加药信号反馈给中和剂药箱6-3，中和剂药箱6-3经过自动控制系统向第三联箱5-3中加入中和剂，至第三联箱5-3中冷凝水的PH值显示为7～7.5时即可停止加药。第一联箱5-1上清液进第二联箱5-2，底流通过回用系统送至脱硫设备的脱硫工艺水系统中回用；第二联箱5-2的冷凝水经过加药调理后，上清液通过抽水泵5-4进入第三联箱5-3，底流沉淀后通过回用系统送至石膏脱水系统，第三联箱5-3中PH值调整至中性的水经过输水泵7进入超声雾化系统中的超声波发生装置8，然后经由雾化喷射系统9向省煤器1出口的烟道处喷射，雾化后的冷凝水很快被高温烟气烘干，并增加了烟气湿度，烟气中粉尘凝并效果增强，部分粉尘被预脱除，进入省煤器1灰斗1-1，然后进除灰系统，冷凝水烘干后被烟气裹挟进入脱硝装置2，在脱硝装置2中发生化学反应将单质汞氧化为汞化合物，汞化合物在下游除尘和脱硫设备中被脱除。整个工艺正常循环运行后即可达到节水、脱汞的目的。

上述虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种高温烟气脱汞装置，其特征在于：包括节水冷凝器(4)、三联水箱(5)、加药系统、超声雾化系统，节水冷凝器(4)嵌入安装在排烟管道(3)中，节水冷凝器(4)的出水口连接三联水箱(5)，三联水箱(5)连接加药系统，三联水箱(5)的出水口连接超声雾化系统，超声雾化系统设置在省煤器(1)上方的锅炉烟道(10)中，烟气经省煤器(1)、超声雾化系统后依次进入脱硝装置(2)、除尘设备、脱硫设备，脱硫设备的净烟气排气口连接排烟管道(3)。

2.如权利要求1所述的一种高温烟气脱汞装置，其特征是：所述装置还包括回用系统、输水系统，回用系统连接三联水箱(5)与脱硫设备的脱硫工艺水系统、石膏脱水系统，输水系统为上述所有设备之间的输水管路。

3.如权利要求1所述的一种高温烟气脱汞装置，其特征是：所述三联水箱(5)包括第一联箱(5-1)、第二联箱(5-2)、第三联箱(5-3)，第一联箱(5-1)与第二联箱(5-2)之间、第二联箱(5-2)与第三联箱(5-3)之间都设置有潜水泵(5-4)，节水冷凝器(4)的出水口通过冷凝水收集装置(4-1)连接第一联箱(5-1)，第一联箱(5-1)的底部通过回用系统连接脱硫设备的脱硫工艺水系统中；第二联箱(5-2)的底部通过回用系统连接石膏脱水系统，第三联箱(5-3)通过输水泵(7)连接超声雾化系统。

4.如权利要求3所述的一种高温烟气脱汞装置，其特征是：所述加药系统包括：SO₂在线监测仪(6-9)、逻辑反馈系统a(6-4)、氧化剂药箱(6-1)、硫酸根离子检测仪(6-7)、逻辑反馈系统b(6-5)、高效脱硫剂药箱(6-2)、PH计(6-8)、逻辑控制系统(6-6)、中和剂药箱(6-3)，SO₂在线监测仪(6-9)安装在排烟管道(3)中，SO₂在线监测仪(6-9)的数据发送端口连接逻辑反馈系统a(6-4)的数据接收端口，氧化剂药箱(6-1)的加药口连接第二联箱(5-2)，逻辑反馈系统a(6-4)连接氧化剂药箱(6-1)的加药控制端口，硫酸根离子检 测仪(6-7)、PH计(6-8)安装在第三联箱(5-3)中，硫酸根离子检测仪(6-7)的数据发送端口连接逻辑反馈系统b(6-5)的数据接收端口，高效脱硫剂药箱(6-2)的加药口连接第二联箱(5-2)，逻辑反馈系统b(6-5)连接高效脱硫剂药箱(6-2)的加药控制端口，PH计(6-8)的数据发送端口连接逻辑控制系统(6-6)的数据接收端口，中和剂药箱(6-3)的加药口连接第三联箱(5-3)，逻辑控制系统(6-6)连接中和剂药箱(6-3)的加药控制端口。

5.如权利要求1所述的一种高温烟气脱汞装置，其特征是：所述超声雾化系统包括：超声波发生装置(8)、雾化喷射系统(9)，雾化喷射系统(9)设置在省煤器(1)上方的锅炉烟道(10)中。

6.如权利要求1所述的一种高温烟气脱汞装置，其特征是：所述脱硝装置(2)为SCR脱硝装置。