CN206965467U - 一种应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，包括高温除尘系统、补冷风降温系统、脱硫除尘系统、氧化系统、吸收系统、废水利用系统、碱液存储输送系统、氧化液存储输送系统；高温除尘系统包括多个多管除尘器，补冷风降温系统包括多个补风调节门和冷风源，脱硫除尘系统包括脱硫除尘塔和脱硫除尘循环泵，氧化系统包括氧化循环泵和氧化塔。本实用新型通过一套一体化装置完成三项污染物的治理，操作简单、可实现全自动化操作；在传统的脱硫脱硝除尘技术的原理上结合可调节的机械原理与温度控制理论，优化装置结构，能广泛地适用于各种烟气中的污染物反应，较其它烟气脱硫装置更环保、实用，有更好的脱硫效率。

Description

一种应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置

技术领域

本实用新型涉及烟气净化技术领域，具体是一种应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置。

背景技术

《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)进一步加严了燃煤电厂大气污染物的排放限值，其中重点控制地区，要求烟尘排放限值20mg/m³。由于环境容量有限等原因，江苏省、浙江省、山西省、广州市等地已出台相关政策，要求燃煤电厂参考燃气轮机组污染物排放标准限值，即在基准氧含量6％条件下，烟尘、SO₂、NO_x排放浓度分别不高于5mg/m³、35mg/m³、50mg/m³。

国家对工业窑炉的环保治理随着火电行业的基本完善，工业窑炉的标准也在逐步提高。GB9078-1996工业窑炉大气污染物排放标准已经在各个地方有了更高的要求，所以工业窑炉的大气污染物治理急需新的好的工艺技术，能够将脱硫脱硝除尘一并解决。

工业窑炉是利用燃料燃烧产生的热量，或者将电能转化为热能对工件或物料进行加热或焙烧的设备，称为工业炉。目前，我国有近20万台各种工业窑炉在用。工业窑炉的类型很多，按供热方式可分为两类，一是火焰炉，或称燃料炉，是用各种燃料的燃烧热量在炉内对工件或物料进行加热；二是电炉，是在炉内将电能转化为热能对工件或物料进行加热。据统计，全国工业炉窑能源消费中，固体燃料占70％以上，煤气占7％，燃油占13％，电力燃占8％，其它燃料不足1％。在固体燃料中，焦炭约为15％，煤炭为55％以上，说明我国工业炉窑用能源仍以煤为主。加煤方式绝大多数为人工加煤、自然通风、薄煤层燃烧室，每次加煤后，由于大量的挥发份析出但燃烧所需的空气量不能及时增加而出现空气量不足(冒黑烟)，其后，随煤的逐渐燃尽空气量又不能及时减少，出现空气大量过剩(炉温下降，气氛氧化性增强)。因此，这种燃烧和操作方式不仅难以保证加热质量，而且污染环境，恶化操作条件。

我国有众多工业窑炉(倒焰窑、辊道窑、遂道窑、退火窑等等)，这些窑炉的炉灶，多为自然通风式的薄煤层燃烧。使用时，只从炉栅的底部供入一次空气，供煤在燃烧室内燃烧。为了快速升温并使炉膛内达到较高的炉温，历来都是选用活性好、燃烧性能好的烟煤作燃料。烟煤含有大量的挥发份，用于工业窑炉的烟煤挥发份一般均在25-35％之间。当具有这样高挥发份的烟煤加进炉膛落到在燃的赤热的煤层上时，入炉煤就会很快地被加热，并发生以下的变化：当煤加热到110℃时，煤的表面水分和内在水分被蒸发：当煤温升到200℃时，煤粒开始分解，挥发份析出。煤温在200-500℃区间内，挥发份析出量随温度的升高而增加，一般来讲，500℃左右，煤的挥发份析出量为最大，随着温度的进一步升高，挥发份析出量逐步减小，至900℃左右时挥发份析出基本结束。析出的挥发份也可称为“粗煤气”，是一种热值很高的气体燃料，主要是由高级烃类和芳香烃类(苯、萘等)混合物组成。这种混合物如果燃烧，能放出大量的热量，当然也需要大量的氧。如1mol的苯燃烧需要7.5mol的氧，萘燃烧需要氧更多，1mol的萘的燃烧需要12mol的氧。但是在老式的工业窑炉使用时，只从炉篦下部一次供风，空气中的氧经煤层燃烧后几乎耗尽。无法再和析出的挥发份进行氧化反应。而大量的挥发份在缺氧与高温的条件下马上会发生裂解反应，先是断键反应、再是脱氢反应，最后形成游离的炭黑，也称析炭。析炭随着烟气排出，这就是我们在工业窑炉厂的附近常见的浓黑烟，既造成了严重的污染，也带来大量的热能损失。经采样分析发现，工业窑炉黑烟中的物质80％以上都是可燃物质，因此，只要组织好挥发份的燃烧，就能解决烟囱冒黑烟的问题，同时也就解决了烟气中的粉尘问题。统计表明，各类燃煤炉窑的实际烟尘排尘浓度与所采取的燃烧方式和燃料特性有关。链条炉和往复炉排的排尘量约占煤灰分含量的20％，煤粉炉约占60-90％。排尘浓度与煤的热值成反比，与煤的灰分成正比。发热量越低，灰分越高，烟尘排放量越大。此外，排尘浓度与炉子运行情况有关，超负荷运行时，由于燃煤量增加使排尘量相应增加，煤的粒度越细，排尘量越多；而适当加大煤的水分含量则排尘量可减少。至于烟气中的SO₂浓度，则主要取决于煤中硫的含量。统计表明，煤中硫的含量的80-90％均转化为S如排入大气中。此外，燃煤时污染物排放量(浓度)还与燃烧温度有关，燃烧反应的最高温度与污染物排放量之间有关系。燃烧反应温度越高， 硫氧化物及NO_x排放量越大，而烟尘的排放量越小。实际上，典型燃煤工业炉窑主要污染物实际排放浓度远远高于国标要求的排放浓度.如不加以适当有效的治理，燃煤工业窑炉的污染物根本无法实现达标排放。

我国的工业窑炉种类繁多，数量巨大，结构、性能、用途差异巨大，主要的工业窑炉如下：

1、耐火材料窑：耐火材料是一个巨大的行业，除极少数的窑炉采用燃油、燃气外，绝大部分采用的是原煤散烧。所燃煤种很多，一般是当地产什么煤或能买到什么煤，就烧什么煤，但主要的是烟煤末煤或混煤，极少数采用块煤。窑炉的结构形式主要为圆形或方形，也称“馒头窑”。窑内装产品，周围分布有数量不等的燃烧室，很多企业没有除尘、脱硫设施，烟气、灰尘一起经烟囱外排。燃烧室多采用梁式炉篦、干法除渣，只有一次风，没有或很少有二次风。烟气、灰尘、加煤、出灰时污染严重。除极少数为隧道窑可连续生产外，其余均为间断式生产，能源效率很低，属于限制发展、需要治理的行业。但并不属于淘汰产业。该行业的窑炉环保治理急需解决。

2、陶瓷窑炉：陶瓷制品作为中国的特殊产业，不论是卫生陶瓷、电瓷还是生活用瓷，在河北、山东、江苏、浙江、福建、江西、湖南、广东等地均大量存在。每个地区都有类似的窑炉数百座。陶瓷产品不同，窑炉结构型式差异很大，如：辊道窑、推板窑、搪瓷窑及其它类型的能连续生产的窑炉，以及生产毛坯的各种结构型式的“馒头窑”。有的产品由于工艺上的不同，要求在还原或氧化气氛下生产，污染严重，能源浪费大，效率低。

3、玻璃窑炉：玻璃窑炉是典型的池炉的一种，按生产的连续与否又可分为连续式和间歇式两种，主要用于玻璃的熔化，在多数地区都有分布，如河北、江苏、山西等。一般一座窑有1-4个加煤口。所用燃料除了极少数用电、气、油外。多数为原煤，烟、尘一起从烟囱中排出。

4、其它类型的窑炉：除了上述几种类型的窑炉外，如退火窑炉、锻造窑炉，砂轮窑等，种类繁多，结构各异.因产品不同，所要求的炉温、气氛不同，所用的燃料各异， 但主要的是以煤为主。

总之，在我国，各种用途的窑炉达近20万座，由于产品、工艺及窑炉结构的差异，所用燃料除了个别地方极少数的窑炉采用电、气、油外，绝大部分以原煤散烧为主，且多数为原煤或劣质煤，其它的洁净煤很少采用。有些窑烟气的排放温度有时高达几百度，能源效率低，能源浪费和环境污染严重，治理起来很困难。

目前在工业窑炉烟尘污染治理技术上，采用的方式主要有：改变燃料结构，如由烧煤改为用电、气、油等。煤改气技术是最成熟、洁净的技术，一般大型厂多使用发生炉煤气、焦炉煤气(或城市煤气)和天然气，少数厂也有使用混合煤气、水煤气和液化石油气的：燃油具有很多优点，可获得近似于气体燃料的燃烧火焰。但是目前改为燃气或燃油依然有粉尘与NO_x的产生，不能够达标，还需要进一步处理。目前不管燃料如何选择，尾部的处理是必不可少的。

总之，工业窑炉的污染治理任重道远、随着环保政策力度的加大，工业窑炉的污染物排放量不能满足日益严格的环保要求；对脱硫、脱硝、除尘同时要求处理；工业窑炉有事故烟温情况，需要保证在事故烟温情况下的正常达标运行；工业窑炉氮氧化物含量较高，需要有高效的当氧化物技术；一体化的处理技术有效解决单体处理效率受限等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种操作简单、可自动化操作的应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，包括高温除尘系统、补冷风降温系统、脱硫除尘系统、氧化系统、吸收系统、废水利用系统、碱液存储输送系统、氧化液存储输送系统；所述高温除尘系统包括多个多管除尘器，所述补冷风降温系统包括多个补风调节门和冷风源，所述脱硫除尘系统包括脱硫除尘塔和脱硫除尘循环泵，所述氧化系统包括氧化循环泵和氧化塔，所述吸收系统包括吸收塔和吸收循环泵，所述废水利用系统包括加药装置、沉淀池、上清池和废水回用泵，所述碱液存储输送系统包括供碱泵和供碱罐，所述氧化液存储输送系统包括氧化液罐和供氧化液泵；所述多管除尘器的一端连接工业焦炉，多管除尘器的另一端分别连接补风调节门和引风机，所述引风机的另一端连接脱硫除尘塔，脱硫除尘塔的上部设置有脱硫除尘喷淋层，脱硫除尘塔的一侧设置有脱硫除尘循环泵；所述脱硫除尘塔的顶部连接氧化塔的顶部，所述氧化塔的上部设置有氧化循环喷淋层，氧化塔的一侧设置有氧化循环泵；所述氧化塔的中间位置连接吸收塔，所述吸收塔与氧化塔连接处的上部从下而上依次设置有吸收循环喷淋层、旋翼湍流床和除雾器，所述吸收塔的一侧设置有吸收循环泵，所述吸收塔的顶部安装有烟囱；所述氧化塔还通过所述供氧化液泵连接氧化液罐，所述脱硫除尘塔和吸收塔均通过供碱泵连接供碱罐；所述脱硫除尘塔和吸收塔的底部均连接沉淀池，所述加药装置安装在沉淀池的上方，所述沉淀池的一侧连接所述上清池，上清池再通过废水回用泵连接蒸发器。

作为本实用新型进一步的方案：所述多管除尘器为陶瓷多管除尘器。

作为本实用新型进一步的方案：所述补风调节门的另一端连接冷风源。

作为本实用新型进一步的方案：所述脱硫除尘塔与所述供碱泵之间、吸收塔与所述供碱泵之间分别设置有阀门。

作为本实用新型再进一步的方案：所述脱硫除尘塔和吸收塔均连接工业水系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过一套一体化装置完成三项污染物的治理，操作简单、可实现全自动化操作；在传统的脱硫脱硝除尘技术的原理上结合可调节的机械原理与温度控制理论，优化装置结构，能广泛地适用于各种烟气中的污染物反应，较其它烟气脱硫装置更环保、实用，有更好的脱硫效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-工业窑炉；2-多管除尘器；3补风调节门；4-引风机；5-脱硫除尘喷淋层；6-脱硫除尘塔；7-脱硫除尘循环泵；8-氧化循环泵；9-氧化循环喷淋层；10-氧化塔；11-吸收塔；12-吸收循环泵；13-吸收循环喷淋层；14-旋翼湍流床；15除雾器；16-烟囱；17-氧化液罐；18-供氧化液泵；19-供碱泵；20-供碱罐；21-加药装置；22-沉淀池；23-上清池；24-废水回用泵；25-蒸发器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，包括高温除尘系统、补冷风降温系统、脱硫除尘系统、氧化系统、吸收系统、废水利用系统、碱液存储输送系统、氧化液存储输送系统；所述高温除尘系统包括多个多管除尘器2，所述补冷风降温系统包括多个补风调节门3和冷风源，所述脱硫除尘系统包括脱硫除尘塔6和脱硫除尘循环泵7，所述氧化系统包括氧化循环泵8和氧化塔10，所述吸收系统包括吸收塔11和吸收循环泵12，所述废水利用系统包括加药装置21、沉淀池22、上清池23和废水回用泵24，所述碱液存储输送系统包括供碱泵19和供碱罐20，所述氧化液存储输送系统包括氧化液罐17和供氧化液泵18；所述多管除尘器2的一端连接工业焦炉，多管除尘器2的另一端分别连接补风调节门3和引风机4，所述引风机4的另一端连接脱硫除尘塔6，脱硫除尘塔6的上部设置有脱硫除尘喷淋层5，脱硫除尘塔6的一侧设置有脱硫除尘循环泵7；所述脱硫除尘塔6的顶部连接氧化塔10的顶部，所述氧化塔10的上部设置有氧化循环喷淋层9，氧化塔10的一侧设置有氧化循环泵8；所述氧化塔10的中间位置连接吸收塔11，所述吸收塔11与氧化塔10连接处的上部从下而上依次设置有吸收循环喷淋层13、旋翼湍流床14和除雾器15，所述吸收塔11的一侧设置有吸收循环泵12，所述吸收塔11的顶部安装有烟囱16；所述氧化塔10还通过所述供氧化液泵18连接氧化液罐17，所述脱硫除尘塔6和吸收塔11均通过供碱泵19连接供碱罐20；所述脱硫除尘塔6和吸收塔11的底部均连接沉淀池22，所述加药装置21安装在沉淀池22的上方，所述沉淀池22的一侧连接所述上清池23，上清池23再通过废水回用泵24连接蒸发器25。

所述多管除尘器2为陶瓷多管除尘器；所述补风调节门3的另一端连接冷风源；所述脱硫除尘塔6与所述供碱泵19之间、吸收塔11与所述供碱泵19之间分别设置有阀门；所述脱硫除尘塔6和吸收塔11均连接工业水系统。

所述应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置在使用时，由工业窑炉1产生的烟气进入多管除尘器2，与补风调节门3进入的冷风混合降温后，混合烟气由引风机4提供动力，进入脱硫除尘塔6与脱硫除尘循环泵7通过脱硫除尘喷淋层5喷射出来的雾化浆液膜进行接触反应，去除掉二氧化硫以及粉尘，降温后的烟气从上而下进入氧化塔10与氧化循环泵8通过氧化喷淋层9喷射出来的雾化浆液膜进行接触反应，烟气中的一氧化氮被氧化成高价的氮氧化物并形成硝酸类溶液，烟气从下而上进入吸收塔11，烟气从上而下进入吸收塔11与吸收循环泵12通过吸收喷淋层13喷射出来的雾化浆液膜进行接触反应，达到去除氮氧化物的效果。相对洁净烟气通过旋翼湍流床14以及除雾器15，使得烟气中的水分及粉尘充分分离，达到最终精细除尘的目的；洁净的烟气通过直排烟囱16向大气排放。

氧化液罐17用于存储强氧化剂(主要为双氧水、次氯酸钠、高锰酸钾溶液等)，通过供氧化液泵18输送至氧化塔10。碱液罐20用于存储强碱液(主要可以为氢氧化钠、氨水等强碱液)，通过供碱泵输送至脱硫除尘塔6和吸收塔11。脱硫除尘塔6和吸收塔11以及氧化塔10反应完成后的溶液，达到一定浓度后，排放至沉淀池22，通过加药装置21添加沉降药剂后，清溶液通过溢流进入上清池23，清溶液通过废水回用泵24进入蒸发器25，蒸馏水完全回用，盐回收综合利用。

所述高温除尘系统、补冷风降温系统、脱硫除尘系统、氧化系统、吸收系统、废水利用系统、碱液存储输送系统、氧化液存储输送系统的作用如下：

1、高温除尘系统：在高温的情况依然能够实现除尘功能，选用陶瓷多管除尘器，陶瓷多管除尘器，是一种高效低阻除尘设备，具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温、不堵塞、使用寿命长，运行管理简单，无费用、没有二次污染等优点，是工业窑炉理想的除尘设备。该除尘器为旋风类除尘器，当含尘气体进入除尘器，通过陶瓷导向器，在旋风子内部高速旋 转，在离心力的作用下，粉尘和气体分离，粉尘降落在集尘箱内，经放灰阀排出，净化的气体形成上升的旋流，通过排气管汇于集气室，经出口排出，达到除尘效果。除尘效率可达到90-95％。

2、补冷风降温系统：因中事故烟温的情况出现，故需要先降低烟温在做后续处理。第一级调温靠补充冷空气对烟气进行降温，烟温降低的目标为150-300℃。在引风机入口增加冷风进入口并增加调节风门，根据烟气入口烟温自动连锁调整风门开度，保持混合后烟气温度在150-300℃之间。

3、脱硫除尘系统：采用钠基脱硫剂，溶液状态，通过泵体输送至脱硫除尘降温塔，烟气与脱硫液接触，进行化学反应，去除烟气中的二氧化硫，粉尘，同时因为喷水降低烟温，将烟气温度降低至50-70℃，通过脱硫除尘塔，能够有95％的脱硫效率，60％以上的除尘效率。

4、氧化系统：烟气去除大部分粉尘和二氧化硫后，进入到氧化塔，在氧化塔中进行氧化反应，定期将溶液排放到吸收塔进行吸收反应。

5、吸收系统：夹带着高价氮氧化物及稀硝酸的烟气进入吸收塔，与吸收塔内的钠基吸收液进行反应，氮氧化物被固定下来生成硝酸钠，二氧化硫被固定下来生成硫酸钠，粉尘被进一步捕捉。氮氧化物稳定去除效率可以在95％；脱硫效率能够再次达到95％以上；氧化塔内定期输送过来的氧化液与吸收液通过循环喷淋的方式进行反应，同样形成硝酸钠和硫酸钠溶液。富集到一定程度的盐液外排至脱硫塔作为补水。吸收塔顶部设置一级旋翼湍流床除尘除雾装置，一级除雾器，吸收塔顶部直立烟囱，烟囱顶部加装旋翼旋流板，防止烟气冷凝带水，洁净烟气通过烟囱排向大气。

6、废水利用系统：脱硫液与吸收液混合后浓缩，达到一定浓度后外排至沉淀池，沉淀池通过添加絮凝剂、助凝剂等药剂，将粉尘沉降，上清液溢流至清水池，通过泵体或罐车去矿场降尘使用；或增加蒸发模块，将盐分离出来，蒸馏水全部回用。

7、碱液存储输送系统：设置碱液罐，配套碱液输送泵，为系统提供中和剂来源。

8、氧化液存储输送系统：设置氧化液罐，配套氧化液输送泵，为系统提供氧化剂来源。

所述应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置能够实现烟气排口SO₂排放浓度控制在35mg/m³以下；实现烟气排口NO_x排放浓度控制在50mg/m³以下；实现烟气排口烟尘排放浓度控制在10mg/m³以下。

本实用新型通过一套一体化装置完成三项污染物的治理，操作简单、可实现全自动化操作；在传统的脱硫脱硝除尘技术的原理上结合可调节的机械原理与温度控制理论，优化装置结构，能广泛地适用于各种烟气中的污染物反应，较其它烟气脱硫装置更环保、实用，有更好的脱硫效率。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，其特征在于，包括高温除尘系统、补冷风降温系统、脱硫除尘系统、氧化系统、吸收系统、废水利用系统、碱液存储输送系统、氧化液存储输送系统；所述高温除尘系统包括多个多管除尘器(2)，所述补冷风降温系统包括多个补风调节门(3)和冷风源，所述脱硫除尘系统包括脱硫除尘塔(6)和脱硫除尘循环泵(7)，所述氧化系统包括氧化循环泵(8)和氧化塔(10)，所述吸收系统包括吸收塔(11)和吸收循环泵(12)，所述废水利用系统包括加药装置(21)、沉淀池(22)、上清池(23)和废水回用泵(24)，所述碱液存储输送系统包括供碱泵(19)和供碱罐(20)，所述氧化液存储输送系统包括氧化液罐(17)和供氧化液泵(18)；所述多管除尘器(2)的一端连接工业焦炉，多管除尘器(2)的另一端分别连接补风调节门(3)和引风机(4)，所述引风机(4)的另一端连接脱硫除尘塔(6)，脱硫除尘塔(6)的上部设置有脱硫除尘喷淋层(5)，脱硫除尘塔(6)的一侧设置有脱硫除尘循环泵(7)；所述脱硫除尘塔(6)的顶部连接氧化塔(10)的顶部，所述氧化塔(10)的上部设置有氧化循环喷淋层(9)，氧化塔(10)的一侧设置有氧化循环泵(8)；所述氧化塔(10)的中间位置连接吸收塔(11)，所述吸收塔(11)与氧化塔(10)连接处的上部从下而上依次设置有吸收循环喷淋层(13)、旋翼湍流床(14)和除雾器(15)，所述吸收塔(11)的一侧设置有吸收循环泵(12)，所述吸收塔(11)的顶部安装有烟囱(16)；所述氧化塔(10)还通过所述供氧化液泵(18)连接氧化液罐(17)，所述脱硫除尘塔(6)和吸收塔(11)均通过供碱泵(19)连接供碱罐(20)；所述脱硫除尘塔(6)和吸收塔(11)的底部均连接沉淀池(22)，所述加药装置(21)安装在沉淀池(22)的上方，所述沉淀池(22)的一侧连接所述上清池(23)，上清池(23)再通过废水回用泵(24)连接蒸发器(25)。

2.根据权利要求1所述的应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，其特征在于，所述多管除尘器(2)为陶瓷多管除尘器。

3.根据权利要求1所述的应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，其特征在于，所述补风调节门(3)的另一端连接冷风源。

4.根据权利要求1所述的应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，其特征在于，所述脱硫除尘塔(6)与所述供碱泵(19)之间、吸收塔(11)与所述供碱泵(19)之间分别设置有阀门。

5.根据权利要求1所述的应用于工业窑炉的脱硫脱硝除尘协同处理装置，其特征在于，所述脱硫除尘塔(6)和吸收塔(11)均连接工业水系统。