CN210814645U - 一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，包括SNCR脱销装置、半干式反应塔、浆液制备装置、消石灰喷射装置、活性炭喷射装置、布袋除尘器、低温SCR反应塔、引风机和烟囱，半干式反应塔的烟气入口与SNCR脱销装置的出口连接，其烟气出口与布袋除尘器通过管道连接，且在管道上连接有消石灰喷射装置和活性炭喷射装置；所述布袋除尘器与低温SCR反应塔侧壁相连；所述低温SCR反应塔的烟气出口与引风机的入口连接，引风机出口通过烟道与烟囱连接。通过本垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，使得烟气的排放优于国家标准,达到欧盟200标准，高效经济。

Description

一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，具体为一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，人民生活水平不断提高，垃圾产生量也逐年递增。为避免环境污染,对垃圾进行综合治理，合理利用，已是刻不容缓的重要课题。在所有可行垃圾处理方案中，垃圾焚烧能够最大限度地实现垃圾的减量化、无害化、资源化。但焚烧不可避免会带来二次污染，在垃圾焚烧所产生的烟气中含有大量对环境有害的物质如酸性气体、氮氧化物、粉尘、二噁英、重金属等，所以很有必要将垃圾焚烧产生的烟气在排入大气之前对其进行彻底的净化，将其对周围环境的影响减少到最低。

垃圾焚烧产生的烟气中的酸性气体净化工艺按照有无废水排出可分为干法、半干法、湿法三种。三种脱酸工艺的脱酸效率各不相同：干法工艺简单、投资低、运行维护方便，但是脱酸效率是相对较低；半干法脱酸效率较高，投资运行费用也较低，不产生废水；湿法脱酸效率最高，但投资成本大，占地面积极大，需要对后续产生的废水污水进行处理，一般适合大型的火力电厂应用。随着城市垃圾的日益增多以及环保要求的提高，单一的脱酸工艺不具有明显的优异性，合理的整理各工艺的特点，联合运行才能达到更好的脱酸效果。

随着环保要求对氮氧化物排放指标的提高，原先的单一的脱硝技术SNCR(炉内脱硝)工艺很难满足排放标准。

目前垃圾焚烧发电厂的烟气净化系统主要以SNCR脱硝+半干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘器的工艺为主，工艺组合简单且固定，不能高效的完成环保排放指标。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了在考虑降低建设成本、优化建设面积以及提高环保指标的情况下，进一步优化烟气净化工续，改进烟气净化的设备，从而提出一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，采用“SNCR+半干法(旋转雾化器)+干法+活性炭+袋式除尘器+低温SCR”，可实现二次脱酸、二次脱硝、二次除二噁英、一次除尘，极大限度地将垃圾焚烧产生的烟气对周围环境的影响减少到最低，以解决上述背景技术提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，包括SNCR脱销装置、半干式反应塔、浆液制备装置、消石灰喷射装置、活性炭喷射装置、布袋除尘器、低温SCR反应塔、引风机和烟囱，所述半干式反应塔的上部设有旋转喷雾装置，旋转喷雾装置连接石灰浆液管道和雾化冷却水管道，雾化冷却水管道连接旋转雾化器；所述半干式反应塔的烟气入口与SNCR脱销装置的出口连接，其烟气入口设在旋转雾化器的下方，在半干式反应塔的底部设有排出口，侧壁上设有烟气出口；所述半干式反应塔的烟气出口与布袋除尘器通过管道连接，且在管道上连接有消石灰喷射装置和活性炭喷射装置；所述布袋除尘器上设有烟气出口，其经过的管道与低温SCR反应塔侧壁上设有的烟气入口相连，布袋除尘器的底部设有落灰斗，落灰斗通过管道与飞灰固化装置连接；所述低温SCR反应塔的另一侧壁设有烟气出口，烟气出口与引风机的入口连接，引风机出口通过烟道与烟囱连接。

优选的，所述浆液制备装置与消石灰喷射装置共用一套消石灰仓储设备。

优选的，所述浆液制备装置包括制备罐和储备罐，储备罐的出口端与半干式反应塔连接，入口端与制备罐的出口端连接，制备罐的入口端连接消石灰仓储设备。

优选的，所述低温SCR反应塔内设有低温催化剂组成的催化剂层，载体物质为V2O5，反应温度在160-300摄氏度。

优选的，所述低温SCR反应塔前端可设置加热炉加热系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，由于采用SNCR炉内脱硝系统，半干式反应塔、消石灰储存与喷射装置、活性炭储存与喷射装置、低温SCR脱硝装置,运用二级脱酸，二级脱硝，二级除二噁英技术，在酸性气体脱除和NOx脱除及二恶英、重金属吸附脱除方面具有更大的优越性。

2、本垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，采用二级脱酸技术，即“半干法+干法”的工艺组合，可对烟气中的酸性气体进行极大的脱除，并且组合工艺可以通过调整半干法、干法的配比，在保证烟气达标排放的前提下将碱性药剂的耗量得到最好的控制，同时可避免仅使用半干法进行脱酸的情况下可能出现的设备故障带来的烟气排放超标问题，是一种灵活、安全、经济、高效的垃圾焚烧厂烟气脱酸工艺。

3、本垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，采用二级脱硝，即“SNCR+低温SCR”的工艺组合，可对烟气中的氮氧化物进行最彻底的脱除，并且组合工艺可以通过调整SNCR、SCR的配比，在保证烟气达标排放的前提下将氨水的耗量得到最好的控制，同时使用SNCR和SCR可有效减轻SCR的运行负荷，从而延长SCR催化剂的使用寿命，另外，采用低温SCR技术，使用低温催化剂，无需增加烟气加热系统对参加反应的烟气加热升温，是一种灵活、安全、经济、高效的垃圾焚烧厂烟气脱硝工艺。

4、本垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，采用二次除二噁英，即“活性炭喷射+SCR”的工艺组合，通过向布袋除尘器前烟道内喷射活性炭的方式对二噁英进行吸附从而完成第一次的二噁英脱除，而本实用新型采用的SCR催化剂同时具备脱硝和脱二噁英的功能，烟气在进入SCR后在催化剂的帮助下同时进行脱硝和脱二噁英反应完成第二次的二噁英脱除。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的半干式反应塔结构示意图。

图中：1、SNCR脱销装置；2、半干式反应塔；201、旋转喷雾装置；202、石灰浆液管道；203、雾化冷却水管道；204、旋转雾化器；205、排出口；206、烟气排出口；3、浆液制备装置；301、制备罐；302、储备罐；4、消石灰喷射装置；5、活性炭喷射装置；6、布袋除尘器；601、落灰斗；602、飞灰固化装置；7、低温SCR反应塔；8、引风机；9、烟囱；10、消石灰仓储设备。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，包括SNCR脱销装置1、半干式反应塔2、浆液制备装置3、消石灰喷射装置4、活性炭喷射装置5、布袋除尘器6、低温SCR反应塔7、引风机8和烟囱9，半干式反应塔2的上部设有旋转喷雾装置201，旋转喷雾装置201连接石灰浆液管道202和雾化冷却水管道203，雾化冷却水管道203连接旋转雾化器204；半干式反应塔2的烟气入口与SNCR脱销装置1的出口连接，其烟气入口设在旋转雾化器204的下方，在半干式反应塔2的底部设有排出口205，侧壁上设有烟气排出口206；半干式反应塔2的烟气排出口206与布袋除尘器6通过管道连接，且在管道上连接有消石灰喷射装置4和活性炭喷射装置5；布袋除尘器6上设有烟气出口，其经过的管道与低温SCR反应塔7侧壁上设有的烟气入口相连，布袋除尘器6的底部设有落灰斗601，落灰斗601通过管道与飞灰固化装置602连接；低温SCR反应塔7的另一侧壁设有烟气出口，烟气出口与引风机8的入口连接，引风机8出口通过烟道与烟囱9连接。

在上述实施例中，浆液制备装置3与消石灰喷射装置4共用一套消石灰仓储设备10，浆液制备装置3包括制备罐301和储备罐302，储备罐302的出口端与半干式反应塔2连接，入口端与制备罐301的出口端连接，制备罐301的入口端连接消石灰仓储设备10，浆液制备装置3用于提供半干式反应塔2所需的一定浓度的石灰浆液，石灰粉末(200目以上，90％纯度)从厂外运来，并通过车载气力输送至消石灰仓储设备10，为防止消石灰输送过程中到处飞扬，储料仓顶设有除尘器收集粉尘，储仓内的消石灰粉末通过旋转给料机(可调速，调整消石灰的供料量)供粉给配制槽，在配置槽中加定量水消化配制成消石灰乳液，然后溢流到储存槽中，浓度为10-20％的Ca(OH)₂浆液，石灰浆连续配制，经过搅拌均匀的石灰浆由喷射泵送到半干式反应塔2的旋转雾化器系统中。

在上述实施例中，半干式反应塔2从余热锅炉来的温度为190-220℃的烟气从喷雾反应器顶部的水平烟道进入，顶部通道设有导流板，可使烟气呈螺旋状向下运动，旋转雾化器204位于喷雾反应器上部，从石灰浆配制系统来的石灰浆进入旋转雾化器204，由于旋转雾化器204的高速旋转(转速12000-15000rpm)，石灰浆被雾化成平均约50μm的微小液滴，该液滴与呈螺旋状向下运动的烟气形成逆流，并被巨大的烟气流裹带着向下运动，在此过程中，石灰浆与烟气中的酸性气体HCL、HF、SO₂等发生反应，在反应过程的第一阶段，气－液接触发生中和反应，石灰浆液滴中的水份得到蒸发，同时烟气得到冷却；第二阶段，气－固接触进一步中和并获得干燥的固态反应物CaCl₂、CaF₂、CaSO₃及CaSO₄等，由于烟气呈螺旋状快速转动，石灰浆不会喷射到反应器壁上，从而使器壁保持干燥，不致结垢，反应生成物落入反应器锥体，由锥体底部排出，之后挟带着飞灰及各种粉尘的烟气进入布袋除尘器6。

在上述实施例中，消石灰仓储设备10与消石灰喷射装置4，从Y形消石灰储仓分支物料通过螺旋给料机后由消石灰喷射风机将消石灰吹入布袋除尘器6前面烟道与烟气中的酸性气体进行中和反应，消石灰粉进入布袋除尘器6后附着在滤袋表面，可以起到进一步脱酸及保护除尘器的双重目的。

在上述实施例中，活性炭喷射装置5中的活性炭由罐车从厂外运来，用罐车自带压缩机通过贮仓进料管道送入贮仓中，活性炭贮仓顶部设有布袋除尘器6，收集活性炭粉尘并将进入贮仓的输送空气排出，贮仓底部均设有贮仓破拱装置，以防止物料搭桥，活性炭储存在活性炭仓中，通过活性炭给料机经输送风机输送到烟道中，以去除烟气中的二噁英和重金属。

在上述实施例中，布袋除尘器6从喷雾反应塔来的带有飞灰及各种粉尘的温度为155℃的烟气，从喷雾反应器中部位置进入布袋除尘器6的各个袋仓，烟气从滤袋的外面流入内面，通过净化仓公用的净气烟道排出，在各个袋仓内装有垂直过滤袋，粗颗粒直接分离到料斗，因袋仓的结构是使烟气流动均匀的，所以烟气可均匀地通过过滤袋，各种颗粒物－焚烧产生的烟尘、石灰反应剂和生成物、凝结的重金属、喷入的活性炭等均附着于滤袋表面，形成一层滤饼，烟气中的酸性气体在此与过量的反应剂进一步起反应，使酸性气体去除效率进一步提高；活性炭也在滤袋表面进一步起吸附作用，附着于滤袋外表面的飞灰经压缩空气反吹排入除尘器灰斗，灰斗设有振打及电加热装置，可防止飞灰吸潮造成粘结或堵塞。

在上述实施例中，低温SCR反应塔7内设有低温催化剂组成的催化剂层，载体物质为V2O5，反应温度在160-300摄氏度，低温SCR反应塔7前端可设置加热炉加热系统；将低温SCR反应塔7布置在布袋除尘器6之后,输送至SCR反应区的氨气会首先在蒸发混合器中同烟气进行混合，形成氨气浓度不超过5％的氨气空气混合气体；充分混合后的混合烟气进入SCR反应器中，在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物进行反应，生成无害的氮气与水蒸汽。

工作过程：SNCR脱销装置1通过喷枪将氨水溶液喷射到焚烧炉内，与垃圾焚烧产生的烟气产生反应，实现第一步脱硝；焚烧炉内出来的烟气从半干式反应塔2的上部烟气入口进入后经过雾化器冷却水降温和石灰浆液脱酸，产生的飞灰从底部的排出口205排出，经降温脱酸处理后的烟气从半干式反应塔2烟气出口引出经消石灰喷射装置4和活性炭喷射装置5进行脱酸和吸附处理后，所得的混有消石灰和活性炭颗粒的烟气进入布袋除尘器6进行除尘，除尘后所得的飞灰进入布袋除尘器6的底部设有的落灰斗601进行收集，收集后的飞灰通过输灰设备送至飞灰固化装置602；布袋除尘器6除尘后所得的烟气经布袋除尘器6上的烟气出口经管道进低温SCR反应塔7，经低温SCR反应塔7催化脱硝后的烟气通过引风机8经烟囱9排入大气。

工作原理：将SNCR脱销装置1的喷嘴布置在余热锅炉烟道内，浓度约为5％的氨水溶液喷入炉膛内在900-1050℃的高温条件下与NOx反应，将NOx转化成氮气，完成第一步脱硝，烟气经省煤器出口后(190-240℃)，从上部进入半干式反应塔2顶部通道设有导流板，可使烟气呈螺旋状向下运动；旋转雾化器204位于喷雾反应器上部，从石灰浆配制系统来的石灰浆进入旋转雾化器204，由于雾化器的高速转动，石灰浆被雾化成微小液滴，液滴与呈螺旋状向下运动的烟气形成逆流，并被巨大的烟气流裹带着向下运动，在此过程中，石灰浆与烟气中的酸性气体HCl、HF、SO₂等发生反应，在反应过程的第一阶段，气-液接触发生中和反应，石灰浆液滴中的水份得到蒸发，同时烟气得到冷却；第二阶段，气-固接触进一步中和并获得干燥的固态反应生成物CaCl₂、CaF₂、CaSO₃及CaSO₄等；冷却过程还使二噁英、呋喃和重金属产生凝结；反应生成物落入反应器锥体，一部分反应生成物由锥体底部排出，灰经旋转排灰阀并通过反应塔下飞灰输送机排至飞灰输送系统之公用刮板输送机中，另一部分挟带着飞灰及各种粉尘的烟气进入布袋除尘器6，为防止反应生成物吸潮沉积，反应塔锥体设置电伴热装置，在系统冷态启动及灰斗温度偏低时加热保温，另外，反应塔锥体部分设置振打装置，且在出灰口装有出料破碎装置，可防止大灰块堵塞出口；烟气从半干式反应塔2出来后进布袋除尘器6前，直接向烟气中喷射活性炭粉末和消石灰粉末，消石灰粉末与酸性气体HCl、SOx等的反应效果好，能有效的去除半干法处理后烟气中剩余的酸性气体，活性炭粉末能够吸收烟气中Hg等重金属，以及烟气中二噁英、呋喃等污染物；烟气夹带粉尘进入布袋除尘器6，在布袋除尘器6烟气中的酸性气体继续和消石灰反应，活性炭继续吸附烟气中的重金属和二噁英，各种颗粒(包含烟气中的烟尘，凝结的重金属、反应生成物、反应剂以及吸附后的活性炭)附着在除尘器滤袋表面，经压缩空气反吹排入除尘器灰斗，经过除尘器刮板输送机送入公用刮板输送机，再经过斗提机及飞灰仓顶螺旋输送机后进入飞灰储仓；与烟气净化药剂反应产物(氯化钙、亚硫酸钙、硫酸钙等)、吸附污染物的活性炭及烟尘在通过滤袋时被分离出来，同时，未反应的消石灰干粉也被分离出来混合在滤饼中附着在滤带表面，与通过滤袋的烟气中的酸性气体进行反应，进一步提高酸性气体的除去效率，布袋除尘器6的清灰为脉冲反吹方式，可实现在线/离线定期清理附着在滤袋上的飞灰。

烟气净化系统中半干式反应塔2、消石灰喷射装置4、活性炭喷射装置5的控制方式是：半干式反应塔2出口温度信号控制减温水的喷入量；布袋除尘器6出口SOx和HCL的浓度控制消石灰的喷入量，布袋除尘器6出口流量控制活性炭的喷入量；布袋除尘器6出口温度约165-185℃的烟气进入低温SCR反应塔7，烟气中的NOx在低温催化剂的作用下与氨气反应进行脱硝，流经低温SCR反应塔7的烟气通过引风机8进入烟囱后排入大气。

关于降低运行成本、建设面积和提高排放指标的措施：a.为了控制HCl、SOx的排放浓度，石灰浆的流量由石灰浆流量调节阀控制，受设置在DCS内的、与烟囱处的HCl、SOx浓度联动的石灰浆流量调节器控制，可以依照即时的运行情况，喷入最小限度的石灰浆；b.净化系统运行前预先向除尘器喷入少量石灰粉，让其附着于滤袋上形成滤层，与流经除尘器的烟气酸性气体反应；c.浆液制备装置与消石灰喷射装置共用一套石灰储仓，减少设备数量及维护工作，设备用地减少；d.在半干法使用的同时，设置消石灰喷射干法，可以在运行过程中减少石灰的使用总量，同时降低雾化器的运转负荷，减少磨损和故障，延长雾化器使用寿命；e.采用低温SCR脱硝技术，反应温度160-185摄氏度左右，脱硝效果尚佳，无需用蒸汽加热器为烟气加热。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，包括SNCR脱销装置(1)、半干式反应塔(2)、浆液制备装置(3)、消石灰喷射装置(4)、活性炭喷射装置(5)、布袋除尘器(6)、低温SCR反应塔(7)、引风机(8)和烟囱(9)，其特征在于：所述半干式反应塔(2)的上部设有旋转喷雾装置(201)，旋转喷雾装置(201)连接石灰浆液管道(202)和雾化冷却水管道(203)，雾化冷却水管道(203)连接旋转雾化器(204)；所述半干式反应塔(2)的烟气入口与SNCR脱销装置(1)的出口连接，其烟气入口设在旋转雾化器(204)的下方，在半干式反应塔(2)的底部设有排出口(205)，侧壁上设有烟气排出口(206)；所述半干式反应塔(2)的烟气排出口(206)与布袋除尘器(6)通过管道连接，且在管道上连接有消石灰喷射装置(4)和活性炭喷射装置(5)；所述布袋除尘器(6)上设有烟气出口，其经过的管道与低温SCR反应塔(7)侧壁上设有的烟气入口相连，布袋除尘器(6)的底部设有落灰斗(601)，落灰斗(601)通过管道与飞灰固化装置(602)连接；所述低温SCR反应塔(7)的另一侧壁设有烟气出口，烟气出口与引风机(8)的入口连接，引风机(8)出口通过烟道与烟囱(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，其特征在于：所述浆液制备装置(3)与消石灰喷射装置(4)共用一套消石灰仓储设备(10)。

3.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，其特征在于：所述浆液制备装置(3)包括制备罐(301)和储备罐(302)，储备罐(302)的出口端与半干式反应塔(2)连接，入口端与制备罐(301)的出口端连接，制备罐(301)的入口端连接消石灰仓储设备(10)。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，其特征在于：所述低温SCR反应塔(7)内设有低温催化剂组成的催化剂层，载体物质为V2O5，反应温度在160-300摄氏度。

5.根据权利要求4所述的一种垃圾焚烧烟气超低排放净化系统，其特征在于：所述低温SCR反应塔(7)前端可设置加热炉加热系统。

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