CN206535405U - 一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置 - Google Patents

Abstract

一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置，它涉及一种烟气处理装置。本实用新型的目的是要解决现有锅炉烟气处理装置复杂，造价高，脱硫脱硝效率低，效果差和不能脱汞的问题。一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置锅炉炉膛、旋风除尘器、换热器、第一氧化室、H₂O₂溶液储存罐、变频泵、空分装置、臭氧发生器、臭氧喷射总管、第二氧化室、第一脱硫罐、第二脱硫罐、气液分离室、除雾器和烟囱。本实用新型的脱硝率达到93％以上，脱硫率达到97％以上，本实用新型解决了现有锅炉烟气处理装置复杂，造价高，脱硫脱硝效率低，效果差和不能脱汞的问题。本实用新型可获得一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置。

Description

一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置

技术领域

本实用新型涉及一种烟气处理装置。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭占我国能源需求量的75％左右，煤炭燃烧产生的硫、氯、氮氧化物是大气污染的主要污染源，它除了形成酸雨，破坏生态环境还能形成光化学烟雾，危害人类的健康。人们对环境的重视以及环境立法标准的提高，迫切需要研究一种低成本的多污染物SO₂、NO_x、Hg和PM2.5等的控制方法。

工业锅炉是主要的排放源，国内对脱硫脱硝的研究已经比较成熟，早已进行大规模工业应用，但是大部分的工艺都只是针对单一组分有用，比如针对脱硫或针对脱硝。烟气中氮氧化物、二氧化硫和汞往往同时存在，如果利用这些只能处理单一污染物的设备对氮氧化物和二氧化硫分别进行脱除，存在设备存在造价高，占地面积大，成本高的问题。现有可以同时脱硫脱硝的装置又存在脱硫脱硝脱汞除尘综合效果不佳的情况，不能同时高效的脱硫脱硝脱汞除尘。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决现有锅炉烟气处理装置复杂，造价高，脱硫脱硝效率低，效果差和不能脱汞的问题，而提供一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置。

一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置包括锅炉炉膛、旋风除尘器、换热器、第一氧化室、H₂O₂溶液储存罐、变频泵、空分装置、臭氧发生器、臭氧喷射总管、第二氧化室、第一脱硫罐、第二脱硫罐、气液分离室、除雾器和烟囱；

所述的锅炉炉膛上设置有固汞物质喷口；

所述的H₂O₂溶液储存罐的出口与变频泵的入口相连接，变频泵的出口与H₂O₂溶液喷射总管相连接；所述的第一氧化室中设有若干根H₂O₂溶液喷射支管，若干根H₂O₂溶液喷射支管与H₂O₂溶液喷射总管相连通，且每根H₂O₂溶液喷射支管上均设有H₂O₂溶液喷头；

所述的第二氧化室内设有若干根臭氧喷射支管，臭氧喷射支管的一端与喷嘴连通，另一端与臭氧喷射总管连通；所述的空分装置的氧气出口与臭氧发生器的氧气入口相连接，臭氧发生器的臭氧出口与臭氧喷射总管相连接；

所述的第一脱硫罐和第二脱硫罐内分别设有雾化喷淋装置；所述的雾化喷淋装置包括盘管和雾化喷头；雾化喷头与盘管固定相通；第一脱硫罐内的雾化喷头的喷淋液出口朝上设置；第二脱硫罐内的雾化喷头的喷淋液出口朝下设置，雾化喷淋装置的入液口分别设置在第一脱硫罐和第二脱硫罐的外部；

所述的气液分离室内设有迷宫式挡板；

所述的锅炉炉膛的烟气出口与旋风除尘器的烟气入口相连通，旋风除尘器的烟气出口与换热器的烟气入口相连通，换热器的烟气出口与第一氧化室的烟气入口相连通，第一氧化室的烟气出口与第二氧化室的烟气入口相连通，第二氧化室的烟气出口与第一脱硫罐的烟气入口相连通，第一脱硫罐的烟气出口与第二脱硫罐的烟气入口相连通，第二脱硫罐的烟气出口与气液分离室的烟气入口相连通，气液分离室的烟气出口与除雾器的烟气入口相连通，除雾器的烟气出口与烟囱的烟气入口相连通。

本实用新型的原理及优点：

一、燃煤在锅炉炉膛内燃烧，通过固汞物质喷口向锅炉炉膛中喷入固汞物质，固汞物质为MnO₂；固汞物质进行脱硫脱硝和脱汞的反应如下：

NO_x+MnO₂→Mn(NO₃)₂；

SO_x+MnO₂→MnSO₄；

Hg⁰+MnO₂→Hg²⁺+MnO₂→MnHg复合体；

NO_x包括所有的氮氧化物，SO_x包括所有的硫氧化物，汞包括单质汞和化合物；

MnO₂去除多污染物的生成物由旋风除尘器捕集，捕集后的物质存放到灰仓中；去除灰尘和污染物的生成物后的烟气在换热器内进行换热，加热锅炉的给水，产生热交换后的烟气温度降至75℃～95℃，产生的冷凝水进行回收；温度为75℃～95℃的烟气经过吸附室后进入第一氧化室中，H₂O₂溶液储存罐内装有质量分数为质量分数≥5％的H₂O₂溶液，H₂O₂溶液通过H₂O₂溶液喷头喷向烟道，利用过氧化氢液滴发生氧化反应，将NO氧化成NO₂，即发生如下反应，主要反应如下：

H₂O₂→2·OH；

·OH+NO→HONO；

同时存在少量如下反应：

·OH+H₂O₂→HO₂·+H₂O；

NO+HO₂·→HNO₃；

经过第一氧化室后的烟气进入到第二氧化室中，第二氧化室中喷入的臭氧主要有两个作用，一个是氧化部分NO，一个是活化H₂O₂；主要发生如下反应：

O₃+NO→NO₂+O₂；

H₂O₂→2OH；

OH+H₂O₂+O₃→H₂O+HO₂·；

HO₂·+NO→NO₂+OH；

经过第二氧化室后的烟气进入到第一脱硫罐中，工业氨水从入液口进入雾化喷淋装置中，工业氨水通过雾化喷头向上喷向烟气，主要发生如下反应：

2NH₃+SO₂+H₂O→(NH₄)₂SO₃；

NH₃+SO₂+H₂O→NH₄HSO₃；

NH₄HSO₃+NH₃→(NH₄)₂SO₃；

有O₂存在的情况下，亚硫酸盐将会氧化成硫酸盐，即：

2(NH₄)₂SO₃+O₂→2(NH₄)₂SO₄；

2NH₄HSO₃+O₂→2NH₄HSO₄；

2NH₄HSO₃+O₂+2NH₃→2(NH₄)₂SO₄；

经过第一脱硫罐后的烟气进入到第二脱硫罐中，工业氨水从入液口进入雾化喷淋装置中，工业氨水通过雾化喷头向下喷向烟气，发生的反应和第一脱硫罐中发生的反应相同；

经过第二脱硫罐后的烟气进入到气液分离室中进行气液分离，然后进入到除雾器中进行除雾，然后洁净的烟气进入烟囱中排入大气中；

二、将换热器中换热产生的冷凝水进行回收，补充到锅炉中，实现了水分的回收；

三、本实用新型中设有换热器，实现了热量的回收；

四、使用臭氧和H₂O₂液滴联合反应提高氧化NO，系统简单，成本低，易于操作；

六、本实用新型的脱硝率达到93％以上，脱硫率达到97％以上；

七、空气经过空分装置，生成高浓度氧气，进入臭氧发生器，产生的臭氧由喷嘴喷向烟气；

八、本实用新型解决了现有锅炉烟气处理装置复杂，造价高，脱硫脱硝效率低，效果差和不能脱汞的问题。

本实用新型可获得一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置的结构示意图；

图2为具体实施方式一所述的雾化喷淋装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置包括锅炉炉膛1、旋风除尘器2、换热器3、第一氧化室4、H₂O₂溶液储存罐7、变频泵8、空分装置9、臭氧发生器10、臭氧喷射总管11、第二氧化室12、第一脱硫罐16、第二脱硫罐14、气液分离室20、除雾器22和烟囱23；

所述的锅炉炉膛1上设置有固汞物质喷口1-1；

所述的H₂O₂溶液储存罐7的出口与变频泵8的入口相连接，变频泵8的出口与H₂O₂溶液喷射总管24相连接；所述的第一氧化室4中设有若干根H₂O₂溶液喷射支管25，若干根H₂O₂溶液喷射支管25与H₂O₂溶液喷射总管24相连通，且每根H₂O₂溶液喷射支管25上均设有H₂O₂溶液喷头5；

所述的第二氧化室12内设有若干根臭氧喷射支管11-1，臭氧喷射支管11-1的一端与喷嘴连通，另一端与臭氧喷射总管11连通；所述的空分装置9的氧气出口与臭氧发生器10的氧气入口相连接，臭氧发生器10的臭氧出口与臭氧喷射总管11相连接；

所述的第一脱硫罐16和第二脱硫罐14内分别设有雾化喷淋装置15；所述的雾化喷淋装置15包括盘管18和雾化喷头17；雾化喷头17与盘管18固定相通；第一脱硫罐16内的雾化喷头17的喷淋液出口朝上设置；第二脱硫罐14内的雾化喷头17的喷淋液出口朝下设置，雾化喷淋装置15的入液口分别设置在第一脱硫罐16和第二脱硫罐14的外部；

所述的气液分离室20内设有迷宫式挡板21；

所述的锅炉炉膛1的烟气出口与旋风除尘器2的烟气入口相连通，旋风除尘器2的烟气出口与换热器3的烟气入口相连通，换热器3的烟气出口与第一氧化室4的烟气入口相连通，第一氧化室4的烟气出口与第二氧化室12的烟气入口相连通，第二氧化室12的烟气出口与第一脱硫罐16的烟气入口相连通，第一脱硫罐16的烟气出口与第二脱硫罐14的烟气入口相连通，第二脱硫罐14的烟气出口与气液分离室20的烟气入口相连通，气液分离室20的烟气出口与除雾器22的烟气入口相连通，除雾器22的烟气出口与烟囱23的烟气入口相连通。

图1为具体实施方式一所述的一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置的结构示意图；图1中1为锅炉炉膛，2为旋风除尘器，3为换热器，4为第一氧化室，5为H₂O₂溶液喷头，6为灰仓，7为H₂O₂溶液储存罐，8为变频泵，9为空分装置，10为臭氧发生器，11为臭氧喷射总管，12为第二氧化室，14为第二脱硫罐，15为雾化喷淋装置，16为第一脱硫罐，17为雾化喷头，18为盘管，20为气液分离室，21为迷宫式挡板，22为除雾器，23为烟囱，24为H₂O₂溶液喷射总管，25为H₂O₂溶液喷射支管；

图2为具体实施方式一所述的雾化喷淋装置的结构示意图；图2中17为雾化喷头，18为盘管。

本实施方式的原理及优点：

一、燃煤在锅炉炉膛1内燃烧，通过固汞物质喷口1-1向锅炉炉膛1中喷入固汞物质，固汞物质为MnO₂；固汞物质进行脱硫脱硝和脱汞的反应如下：

NO_x+MnO₂→Mn(NO₃)₂；

SO_x+MnO₂→MnSO₄；

Hg⁰+MnO₂→Hg²⁺+MnO₂→MnHg复合体；

NO_x包括所有的氮氧化物，SO_x包括所有的硫氧化物，汞包括单质汞和化合物；

MnO₂去除多污染物的生成物由旋风除尘器2捕集，捕集后的物质存放到灰仓6中；去除灰尘和污染物的生成物后的烟气在换热器内进行换热，加热锅炉的给水，产生热交换后的烟气温度降至75℃～95℃，产生的冷凝水进行回收；温度为75℃～95℃的烟气经过吸附室后进入第一氧化室4中，H₂O₂溶液储存罐7内装有质量分数为质量分数≥5％的H₂O₂溶液，H₂O₂溶液通过H₂O₂溶液喷头5喷向烟道，利用过氧化氢液滴发生氧化反应，将NO氧化成NO₂，即发生如下反应，主要反应如下：

H₂O₂→2·OH；

·OH+NO→HONO；

同时存在少量如下反应：

·OH+H₂O₂→HO₂·+H₂O；

NO+HO₂·→HNO₃；

经过第一氧化室4后的烟气进入到第二氧化室12中，第二氧化室12中喷入的臭氧主要有两个作用，一个是氧化部分NO，一个是活化H₂O₂；主要发生如下反应：

O₃+NO→NO₂+O₂；

H₂O₂→2OH；

OH+H₂O₂+O₃→H₂O+HO₂·；

HO₂·+NO→NO₂+OH；

经过第二氧化室12后的烟气进入到第一脱硫罐16中，工业氨水从入液口进入雾化喷淋装置15中，工业氨水通过雾化喷头17向上喷向烟气，主要发生如下反应：

2NH₃+SO₂+H₂O→(NH₄)₂SO₃；

NH₃+SO₂+H₂O→NH₄HSO₃；

NH₄HSO₃+NH₃→(NH₄)₂SO₃；

有O₂存在的情况下，亚硫酸盐将会氧化成硫酸盐，即：

2(NH₄)₂SO₃+O₂→2(NH₄)₂SO₄；

2NH₄HSO₃+O₂→2NH₄HSO₄；

2NH₄HSO₃+O₂+2NH₃→2(NH₄)₂SO₄；

经过第一脱硫罐16后的烟气进入到第二脱硫罐14中，工业氨水从入液口进入雾化喷淋装置15中，工业氨水通过雾化喷头17向下喷向烟气，发生的反应和第一脱硫罐16中发生的反应相同；

经过第二脱硫罐14后的烟气进入到气液分离室20中进行气液分离，然后进入到除雾器22中进行除雾，然后洁净的烟气进入烟囱23中排入大气中；

二、将换热器3中换热产生的冷凝水进行回收，补充到锅炉中，实现了水分的回收；

三、本实施方式中设有换热器，实现了热量的回收；

四、使用臭氧和H₂O₂液滴联合反应提高氧化NO，系统简单，成本低，易于操作；

六、本实施方式的脱硝率达到93％以上，脱硫率达到97％以上；

七、空气经过空分装置9，生成高浓度氧气，进入臭氧发生器10，产生的臭氧由喷嘴喷向烟气；

八、本实施方式解决了现有锅炉烟气处理装置复杂，造价高，脱硫脱硝效率低，效果差和不能脱汞的问题。

本实施方式可获得一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的第二脱硫罐14与气液分离室20之间的管道靠近第二脱硫罐14的一侧为一根管道，第二脱硫罐14与气液分离室20之间的管道靠近气液分离室20的一侧为多根管道。其他与具体实施方式一相同。

本实施方式中第二脱硫罐14与气液分离室20之间的管道靠近气液分离室20的一侧为多根管道，有利于降低烟气进入气液分离室20之前的烟气温度，易于气液分离。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述的换热器3为低温省煤器。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是：所述的H₂O₂溶液储存罐7内装有质量分数≥5％的H₂O₂溶液。其他与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是：所述的换热器3设有冷凝水回流装置。其他与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五的不同点是：所述的除雾器22和烟囱23之间的管道上设有引风机。其他与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六的不同点是：所述的旋风除尘器2的下方通过管道与灰仓6相连接。其他与具体实施方式一至五六相同。

Claims (7)

1.一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置，其特征在于一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置包括锅炉炉膛(1)、旋风除尘器(2)、换热器(3)、第一氧化室(4)、H₂O₂溶液储存罐(7)、变频泵(8)、空分装置(9)、臭氧发生器(10)、臭氧喷射总管(11)、第二氧化室(12)、第一脱硫罐(16)、第二脱硫罐(14)、气液分离室(20)、除雾器(22)和烟囱(23)；

所述的锅炉炉膛(1)上设置有固汞物质喷口(1-1)；

所述的H₂O₂溶液储存罐(7)的出口与变频泵(8)的入口相连接，变频泵(8)的出口与H₂O₂溶液喷射总管(24)相连接；所述的第一氧化室(4)中设有若干根H₂O₂溶液喷射支管(25)，若干根H₂O₂溶液喷射支管(25)与H₂O₂溶液喷射总管(24)相连通，且每根H₂O₂溶液喷射支管(25)上均设有H₂O₂溶液喷头(5)；

所述的第二氧化室(12)内设有若干根臭氧喷射支管(11-1)，臭氧喷射支管(11-1)的一端与喷嘴连通，另一端与臭氧喷射总管(11)连通；所述的空分装置(9)的氧气出口与臭氧发生器(10)的氧气入口相连接，臭氧发生器(10)的臭氧出口与臭氧喷射总管(11)相连接；

所述的第一脱硫罐(16)和第二脱硫罐(14)内分别设有雾化喷淋装置(15)；所述的雾化喷淋装置(15)包括盘管(18)和雾化喷头(17)；雾化喷头(17)与盘管(18)固定相通；第一脱硫罐(16)内的雾化喷头(17)的喷淋液出口朝上设置；第二脱硫罐(14)内的雾化喷头(17)的喷淋液出口朝下设置，雾化喷淋装置(15)的入液口分别设置在第一脱硫罐(16)和第二脱硫罐(14)的外部；

所述的气液分离室(20)内设有迷宫式挡板(21)；

所述的锅炉炉膛(1)的烟气出口与旋风除尘器(2)的烟气入口相连通，旋风除尘器(2)的烟气出口与换热器(3)的烟气入口相连通，换热器(3)的烟气出口与第一氧化室(4)的烟气入口相连通，第一氧化室(4)的烟气出口与第二氧化室(12)的烟气入口相连通，第二氧化室(12)的烟气出口与第一脱硫罐(16)的烟气入口相连通，第一脱硫罐(16)的烟气出口与第二脱硫罐(14)的烟气入口相连通，第二脱硫罐(14)的烟气出口与气液分离室(20)的烟气入口相连通，气液分离室(20)的烟气出口与除雾器(22)的烟气入口相连通，除雾器(22)的烟气出口与烟囱(23)的烟气入口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置，其特征在于所述的第二脱硫罐(14)与气液分离室(20)之间的管道靠近第二脱硫罐(14)的一侧为一根管道，第二脱硫罐(14)与气液分离室(20)之间的管道靠近气液分离室(20)的一侧为多根管道。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置，其特征在于所述的换热器(3)为低温省煤器。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置，其特征在于所述的H₂O₂溶液储存罐(7)内装有质量分数≥5％的H₂O₂溶液。

5.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置，其特征在于所述的换热器(3)设有冷凝水回流装置。

6.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置，其特征在于所述的除雾器(22)和烟囱(23)之间的管道上设有引风机。

7.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的脱硫脱硝固汞装置，其特征在于所述的旋风除尘器(2)的下方通过管道与灰仓(6)相连接。