CN211302635U - 生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，包括依次连通的SNCR脱硝装置、余热回收装置、布袋除尘器、氧化反应装置、吸收塔以及电除尘器。余热回收装置回收初步脱硝后的烟气的热量，布袋除尘器捕集烟气中夹杂的烟尘。氧化反应装置将烟气中的NO转化为NO₂、N₂O₅和HNO₃，将烟气中的部分的SO₂转化为H₂SO₄。吸收塔吸收烟气中的酸性物质并通过通入脱硝添加剂或湿法脱硫系统浆液吸收烟气中的氮氧化物，实现脱酸的同时协同脱硝。烟气在布袋除尘之前和之后分别进行脱硝反应，提升了脱硝效率；还通过余热回收装置一方面将烟气温度降低至合适范围，以利于后续的脱酸脱硝过程，另一方面回收热能，避免能源的浪费。

Description

生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统

技术领域

本实用新型涉及烟气净化技术领域，尤其涉及一种生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统。

背景技术

电能是人类赖以生存的能源，但电能并非从自然界中直接获取的，而是由其他能源转化而来的。根据统计局发布的《2018年中国电力生产类型比重》数据显示火力发电仍是电力供给的主力军，占2018全年发电量的73.32％。火力发电供给电能的同时，伴随而来的是环境污染问题。无论是传统的燃煤发电还是新兴的垃圾燃烧发电、生物质燃烧发电等都会产生NO_X、SO₂、重金属、飞灰等大气污染物，给人类的生产、生活带来了巨大的危害。

传统的烟气治理工艺虽然满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中污染物排放限值的要求，但其在运行过程中也暴露出不稳定、运行成本高、脱硝脱硫效率不高等问题。近几年，随着环保要求的提高，很多火电厂尝试将生物质及其同类物代替煤、污泥等作为锅炉燃料，这样既解决了生物质露天堆放以及焚烧所带来的环境污染问题，也可以节约煤的使用。然而在以生物质为燃料的火电厂烟气处理系统中发现，生物质燃烧后所产生的飞灰包含多种重金属及其无机盐，且孔隙度低，粘度和强度都比较高。若采用传统蜂巢式或板式SCR脱硝装置在布袋式除尘器之前进行脱硝，则该工艺运行时含有碱性金属的飞灰会与催化剂接触，造成催化剂失活，进而降低脱硝效率，影响脱硝系统长期稳定运行。若将SCR脱硝装置设置在布袋式除尘器之后，则多采用进口中低温催化剂，需要在230℃左右下进行，脱硝效率不高而成本较高。因此，有必要针对燃料为生物质及其同类物的火电厂提出一种切实有效的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化工艺。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，解决现有技术中无论是在除尘之前还是在除尘之后脱硝，脱硝效率均不高且成本较高的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，包括SNCR脱硝装置、余热回收装置、布袋除尘器、氧化反应装置、吸收塔以及电除尘器。

SNCR脱硝装置包括脱硝剂制备储存机构和脱硝剂雾化喷射机构，脱硝剂制备储存机构和脱硝剂雾化喷射机构连通，脱硝剂雾化喷射机构向生物质锅炉内喷入脱硝剂。

余热回收装置和生物质锅炉连通，使得生物质锅炉内的烟气进入余热回收装置中，以回收烟气余热。

布袋除尘器和余热回收装置连通，使得从余热回收装置出来的烟气进入布袋除尘器，布袋除尘器捕集烟气中夹杂的烟尘。

氧化反应装置和布袋除尘器连通，经布袋除尘器除尘后的烟气进入氧化反应装置内进行氧化反应，以将烟气中的NO转化为NO₂、N₂O₅和HNO₃，将烟气中的部分的SO₂也转化为H₂SO₄。

吸收塔包括吸收塔主体、喷淋装置和协同脱硝装置。吸收塔主体和氧化反应装置连通，使得氧化反应后的烟气进入吸收塔主体。喷淋装置设置于吸收塔主体的内部并向吸收塔主体喷入碱液，使得吸收塔主体内的烟气中的酸性物质被喷入的碱液吸收。协同脱硝装置和吸收塔主体连通，协同脱硝装置向吸收塔主体内通入脱硝添加剂或湿法脱硫系统浆液以吸收烟气中的氮氧化物，实现协同脱硝。

电除尘器和吸收塔连通，烟气从吸收塔进入电除尘器进行除尘。

根据本实用新型一实施例，SNCR脱硝装置的脱硝剂雾化喷射机构的喷射位置位于生物质锅炉的炉膛上部或者旋风分离器的入口。

根据本实用新型一实施例，余热回收装置为一空气预热器。

根据本实用新型一实施例，所述生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统还包括飞灰收集系统，飞灰收集系统和布袋除尘器连通，布袋除尘器捕集烟气中夹杂的烟尘并将烟尘作为飞灰汇集于飞灰收集系统。

根据本实用新型一实施例，布袋除尘器采用耐热、耐化学性能的PPS塑料材质。

根据本实用新型一实施例，氧化反应装置为等离子反应装置或臭氧发生器。

根据本实用新型一实施例，吸收塔主体的顶部设有除雾装置以减少烟气中雾滴含量，吸收塔主体的底部设有第一浆液池，第一浆液池和喷淋装置连通，喷淋装置喷出的碱液被回收和储存于第一浆液池并重新送入喷淋装置中进行循环喷淋。

根据本实用新型一实施例，协同脱硝装置为湿法脱硫系统浆液池并和第一浆液池连通。

根据本实用新型一实施例，吸收塔还包括第二浆液池，第二浆液池内部设有氧化装置，协同脱硝反应后的浆液进入第二浆液池并通过第二浆液池内的氧化装置氧化结晶后外排。

根据本实用新型一实施例，所述生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统还包括引风机，引风机连通于布带除尘器和所述氧化反应装置之间并用于输送烟气。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本实用新型通过在布袋除尘器之前设置SNCR脱硝装置对生物质锅炉内燃烧后产生的烟气进行初步脱硝，然后通过余热回收装置回收初步脱硝之后的烟气中的热能，使得烟气温度降低。烟气再经过布袋除尘器除尘，氧化反应装置的氧化作用，使得烟气中的难以吸收的NO转化为容易吸收的NO₂、N₂O₅和HNO₃，部分的SO₂也转化为H₂SO₄。氧化后烟气中经过吸收塔的吸收作用，实现脱硫脱酸，最后通过电除尘器除去烟尘，获得洁净烟气并排放。在本发明的方案中，烟气在布袋除尘过程之前进行初步脱硝反应，并在布袋除尘之后的烟气中的氮氧化物进行氧化和在脱酸过程中协同脱硝，实现脱酸和多次脱硝，提升脱硝效率；此外还通过在初步脱硝之后进行余热回收，一方面可以将烟气温度降低至合适范围，以利于后续的脱酸脱硝过程，另一方面可以回收热能，避免能源的浪费。

附图说明

图1是本实用新型提供的所述生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统的结构示意图。

具体实施方式

以下描述只用于揭露本实用新型以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本实用新型精神和范围的其他方案。

如图1所示，本实用新型提供一种生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，可对生物质锅炉300燃烧后的烟气在布袋除尘过程之前进行初步脱硝反应，并在布袋除尘之后的烟气中的氮氧化物进行氧化和在脱酸过程中协同脱硝，实现脱酸和多次脱硝，提升脱硝效率；此外还通过在初步脱硝之后进行余热回收，一方面可以将烟气温度降低至合适范围，以利于后续的脱酸脱硝过程，另一方面可以回收热能，避免能源的浪费。

所述生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统包括SNCR脱硝装置10、余热回收装置20、布袋除尘器30、氧化反应装置40、吸收塔50以及电除尘器60。

SNCR脱硝装置10是采用选择性非催化还原法(SNCR)对烟气进行脱硝反应的装置。其中选择性非催化还原法(SNCR)是指在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水；该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原氮氧化物，还原剂只和烟气中的氮氧化物反应，一般不与氧反应；该技术不采用催化剂，所以这种方法被称为选择性非催化还原法(SNCR)。SNCR脱硝装置10包括脱硝剂制备储存机构11和脱硝剂雾化喷射机构12，脱硝剂制备储存机构11和脱硝剂雾化喷射机构12连通。脱硝剂雾化喷射机构12向生物质锅炉300内喷入脱硝剂，使得燃料在生物质锅炉300的炉膛内燃烧后产生的烟气和脱硝剂进行SNCR脱硝反应，实现初步脱硝。SNCR脱硝装置10的脱硝剂雾化喷射机构12的喷射位置位于生物质锅炉300的炉膛上部。

余热回收装置20和生物质锅炉300连通，使得生物质锅炉300内的烟气进入余热回收装置20中，以回收烟气余热。可选地，余热回收装置20为一空气预热器。

布袋除尘器30和余热回收装置20连通，使得从余热回收装置20出来的烟气进入布袋除尘器30。布袋除尘器30捕集烟气中夹杂的烟尘。布袋除尘器30采用耐热、耐化学性能的PPS塑料(聚苯硫醚)材质。具体地，布袋除尘器30包括入口烟道、出口烟道、滤袋和排灰斗，布袋除尘器30的入口烟道和余热回收装置20例如空气预热器的出口烟道连通。布袋除尘器30的滤袋主要用于捕集烟气中夹杂的烟尘。

所述生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统还包括飞灰收集系统70，飞灰收集系统70和布袋除尘器30连通，布袋除尘器30捕集的烟尘作为飞灰附着在滤袋上并通过震荡沉降的方式汇集于飞灰收集系统70。

所述生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统还包括引风机80，引风机80具有入口烟道和出口烟道，引风机80的入口烟道和布袋除尘器30的出口烟道连通。引风机80用于克服整个系统产生的阻力以输送烟气至烟囱400。

氧化反应装置40通过引风机80和布袋除尘器30连通。也就是说，引风机80连通于布袋除尘器30和氧化反应装置40之间并用于输送烟气。经布袋除尘器30除尘后的烟气在引风机80的引入作用下进入氧化反应装置40内进行氧化反应，以将烟气中的NO转化为NO₂、N₂O₅和HNO₃，将烟气中部分的SO₂也转化为H₂SO₄。可选地，氧化反应装置40为等离子反应装置，例如可采用低温等离子反应装置。等离子反应装置内部有多个放电单元41，每个放电单元41主要由高压电极、地级、气隙通道组成，供电电源采用脉冲电源90。低温等离子反应装置在脉冲电源90的作用下进行放电并产生高能电子和氧自由基，高能电子和氧自由基可以作为脱硫脱硝所需的活性粒子将烟气中的NO转化为NO₂、N₂O₅和HNO₃，将烟气中部分的SO₂也转化为H₂SO₄。

吸收塔50包括吸收塔主体51、喷淋装置52和协同脱硝装置53。吸收塔主体51和氧化反应装置40连通，使得氧化反应后的烟气进入吸收塔主体51。距吸收塔主体51的塔壁2m范围内入口烟道段采用合金防腐材料，吸收塔主体51结构采用碳钢衬玻璃鳞片。吸收塔主体51的顶部设有除雾装置以减少烟气中的雾滴含量。吸收塔主体51的底部设有第一浆液池。

喷淋装置52设置于吸收塔主体51的内部并向吸收塔主体51内喷入碱液，使得吸收塔主体51内的烟气中的酸性物质被喷入的碱液吸收，除去烟气中残留的污染物。吸收塔主体51的第一浆液池和喷淋装置52连通，喷淋装置52喷出的碱液被回收和储存于吸收塔主体51的第一浆液池并重新送入喷淋装置52中进行循环喷淋。

协同脱硝装置53和吸收塔主体51连通，协同脱硝装置53向吸收塔主体51内通入脱硝添加剂或湿法脱硫系统浆液以吸收烟气中的氮氧化物，实现协同脱硝。

如图1所示，经氧化反应装置40(即低温等离子反应装置)处理后的烟气进一步流入吸收塔50，烟气中小分子酸性物质进入吸收塔主体51被喷淋装置52循环喷入的碱液所吸收。同时通过协同脱硝装置53向吸收塔主体51内通入脱硝添加剂吸收NO₂，实现在湿法吸收塔内实现协同脱硫脱硝。脱硝添加剂为Na₂S、Na₂SO₃、(NH₄)₂SO₃中的一种或多种。

电除尘器60和吸收塔50连通，烟气从吸收塔50进入电除尘其60中进行除尘。电除尘器60选用湿式电除尘器，在湿式电除尘器内部高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达集尘板/管，液体冲刷集尘极表面来进行清灰，可有效收集微细颗粒物。除尘后的洁净烟气由烟囱400向外排放。

于另一个实施例中，生物质锅炉300的炉膛内燃烧后的烟气先经过SNCR脱硝装置10进行初步脱硝，SNCR脱硝装置10的脱硝剂制备储存机构11和脱硝剂雾化喷射机构12均设置在生物质锅炉300的炉膛上部，即脱硝剂雾化喷射机构12的喷射位置位于生物质锅炉300的炉膛上部。初步脱硝后的烟气进入余热回收装置20以回收烟气余热，烟气温度下降至150℃左右。降温之后的烟气进入布袋除尘器30进行除尘处理，烟尘被布袋除尘器30所捕集并作为飞灰汇入飞灰收集系统70。布袋除尘后的烟气经引风机80引入氧化反应装置40中，其中氧化反应装置40为低温等离子反应装置；在脉冲电源的作用下低温等离子反应装置发生放电反应并产生大量高能电子，高能电子攻击烟气夹带的氧气、水分子等活性组分从而产生氧自由基以及羟基自由基等活性粒子，活性粒子将烟气中不易吸收的NO转化为易被碱液吸收的NO₂、N₂O₅和HNO₃，部分的SO₂也被转化为H₂SO₄。经过氧化反应装置40(即低温等离子反应装置)处理后的烟气通入吸收塔50，烟气中残余的小分子酸在吸收塔50的吸收塔主体51内被喷淋的碱液所吸收。同时通过协同脱硝装置53向吸收塔主体51的第一浆液池中添加Na₂S、Na₂SO₃、(NH₄)₂SO₃中的一种或多种脱硝添加剂，用以吸收烟气中的NO₂等氮氧化物。脱酸脱硝之后的烟气经吸收塔主体51顶部的除雾器除去雾滴后进入电除尘器60，以进一步去除残留粉尘，洁净烟气由烟囱400外排。

于又一实施例中，生物质锅炉300的炉膛内燃烧后的烟气先经过SNCR脱硝装置10进行初步脱硝，其中SNCR脱硝装置10的脱硝剂制备储存机构11和脱硝剂雾化喷射机构12设置旋风分离器入口，即脱硝剂雾化喷射机构12的喷射位置位于旋风分离器入口。初步脱硝后的烟气进入余热回收装置20以回收烟气余热，烟气温度下降至150℃左右。降温之后的烟气进入布袋除尘器30进行除尘处理，烟尘被布袋除尘器30所捕集并作为飞灰汇入飞灰收集系统70。布袋除尘后的烟气经引风机80引入吸收塔50。在连通布袋除尘器30和吸收塔50之间的烟道内设置支管并连接臭氧发生器作为氧化反应装置40。氧化反应装置40即臭氧发生器产生臭氧，臭氧在烟道内与流通的烟气发生反应并将不易吸收的NO氧化为NO₂、N₂O₅和HNO₃，部分的SO₂也被转化为H₂SO₄。在吸收塔50内，烟气中被氧化后的这些残余物质被喷淋装置52喷淋的碱液所吸收。协同脱硝装置53为湿法脱硫系统浆液池并和吸收塔主体51的第一浆液池连通。在喷淋的同时将其余的湿法脱硫系统浆液池中的浆液引入吸收塔50的吸收塔主体51内，利用湿法脱硫系统浆液中的大量SO₃ ^2-离子吸收NO₂，实现吸收氮氧化物的目的。吸收塔50还包括设置于吸收塔主体51外部的第二浆液池，第二浆液池的内部设有氧化装置，协同脱硝反应后的浆液进入第二浆液池并通过第二浆液池内的氧化装置氧化结晶后外排。而脱硫脱硝后的烟气经吸收塔主体51顶部的除雾器除去雾滴后进入电除尘器60，以进一步去除残留粉尘。电除尘后的洁净烟气由烟囱400外排。

本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例，并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本实用新型的实施方式可以有任何变形和修改。

Claims (10)

1.一种生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，包括：

SNCR脱硝装置，包括脱硝剂制备储存机构和脱硝剂雾化喷射机构，所述脱硝剂制备储存机构和所述脱硝剂雾化喷射机构连通，所述脱硝剂雾化喷射机构向生物质锅炉内喷入脱硝剂；

余热回收装置，和生物质锅炉连通，使得生物质锅炉内的烟气进入余热回收装置中，以回收烟气余热；

布袋除尘器，和所述余热回收装置连通，使得从所述余热回收装置出来的烟气进入所述布袋除尘器，所述布袋除尘器捕集烟气中夹杂的烟尘；

氧化反应装置，和所述布袋除尘器连通，经所述布袋除尘器除尘后的烟气进入所述氧化反应装置内进行氧化反应，以将烟气中的NO转化为NO₂、N₂O₅和HNO₃，将烟气中的部分的SO₂也转化为H₂SO₄；

吸收塔，包括吸收塔主体、喷淋装置和协同脱硝装置，所述吸收塔主体和所述氧化反应装置连通，使得氧化反应后的烟气进入所述吸收塔主体，所述喷淋装置设置于所述吸收塔主体的内部并向所述吸收塔主体喷入碱液，使得所述吸收塔主体内的烟气中的酸性物质被喷入的碱液吸收，所述协同脱硝装置和所述吸收塔主体连通，所述协同脱硝装置向所述吸收塔主体内通入脱硝添加剂或湿法脱硫系统浆液以吸收烟气中的氮氧化物，实现协同脱硝；

电除尘器，和所述吸收塔连通，烟气从所述吸收塔进入所述电除尘器进行除尘。

2.根据权利要求1所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述SNCR脱硝装置的所述脱硝剂雾化喷射机构的喷射位置位于生物质锅炉的炉膛上部或者旋风分离器的入口。

3.根据权利要求1所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述余热回收装置为一空气预热器。

4.根据权利要求1所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统还包括飞灰收集系统，所述飞灰收集系统和所述布袋除尘器连通，所述布袋除尘器捕集烟气中夹杂的烟尘并将烟尘作为飞灰汇集于所述飞灰收集系统。

5.根据权利要求1所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述布袋除尘器采用耐热、耐化学性能的PPS塑料材质。

6.根据权利要求1所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述氧化反应装置为等离子反应装置或臭氧发生器。

7.根据权利要求1所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述吸收塔主体的顶部设有除雾装置以减少烟气中雾滴含量，所述吸收塔主体的底部设有第一浆液池，所述第一浆液池和所述喷淋装置连通，所述喷淋装置喷出的碱液被回收和储存于所述第一浆液池并重新送入所述喷淋装置中进行循环喷淋。

8.根据权利要求7所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述协同脱硝装置为湿法脱硫系统浆液池并和所述第一浆液池连通。

9.根据权利要求8所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述吸收塔还包括设置于所述吸收塔主体外部的第二浆液池，所述第二浆液池内部设有氧化装置，协同脱硝反应后的浆液进入所述第二浆液池并通过第二浆液池内的所述氧化装置氧化结晶后外排。

10.根据权利要求1-9任一所述的生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统，其特征在于，所述生物质锅炉焚烧烟气脱硫脱硝净化系统还包括引风机，所述引风机连通于布带除尘器和所述氧化反应装置之间并用于输送烟气。

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