CN214437948U - 一种火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，实现火电厂从机组冷态启动开始到满负荷运行的整个过程中烟气多污染物超低排放的协同脱除，解决SCR脱硝系统中催化剂中毒乃至失效的问题，避免空预器的堵塞。其包括依次连接在火电厂中锅炉出烟口的SCR脱硝反应器、空气预热器、烟气冷却器、静电除尘器、轴流风机、一级湿法脱硫塔、二级湿法脱硫塔、湿式电除尘器、烟气再热器和烟囱，以及用于向轴流风机和一级湿法脱硫塔之间烟道通入臭氧的臭氧供应系统；当SCR脱硝反应器入口的烟气温度不高于315℃时，停用SCR脱硝反应器且启用臭氧供应系统；当烟气高于315℃时，启用SCR脱硝反应器。

Description

一种火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统

技术领域

本实用新型涉及火力发电污染物脱硫处理设备技术领域，具体涉及一种火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统。

背景技术

湿法脱硫(WFGD)是当前中国火电厂脱硫的主要技术。湿法脱硫还要消耗大量的水资源，必须平衡燃煤电厂脱硫系统与水资源和脱硫剂资源(如石灰石资源)的供应问题，同时解决硫资源化利用和湿烟囱问题。

在除尘方面，需要平衡除尘器与脱硫的整体优化组合，以取得技术经济的除尘效果，节省投资与运行成本。

要实现电厂的超低排放，目前火电厂最常用的是SCR脱硝技术，在SCR系统中催化剂有一致命弱点，其工作反应温度仅为320～420℃区域，低于这一温度区间，SCR催化剂会将烟气中的SO²氧化成SO³，当反应温度较低时，SO³与逃逸氨发生副反应，不仅消耗了NH₃，副反应生成的铵盐还会堵塞催化剂表面，降低催化剂活性，最终导致脱硝效率严重降低或完全不起作用。催化剂中毒甚至失效导致需更换新的催化剂，而催化剂成本价格高昂，更换又需停用机组较长时间，会给电厂带来较大的经济损失。

所以，在SCR系统的控制保护程序中需对反应温度进行限定，当烟温低于最低喷氨温度时，自动切断喷氨系统，但同时SCR系统的停用带来了NO_x的超标排放，故有待改进。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，实现火电厂从机组冷态启动开始到满负荷运行的整个过程中烟气多污染物超低排放的协同脱除，解决SCR脱硝系统中催化剂中毒乃至失效的问题，避免空预器的堵塞。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，包括与锅炉出烟口依次接通的SCR脱硝反应器、空气预热器、烟气冷却器、静电除尘器、轴流风机、一级湿法脱硫塔、二级湿法脱硫塔、湿式电除尘器、烟气再热器和烟囱，以及用于向轴流风机和一级湿法脱硫塔之间烟道通入臭氧的臭氧供应系统；所述臭氧供应系统包括依次连接的液氧罐、臭氧发生器和臭氧喷射格栅；所述臭氧喷射格栅设置在轴流风机和一级湿法脱硫塔之间烟道内；当SCR脱硝反应器入口的烟气温度不高于315℃时，所述SCR脱硝反应器停止运行且启用所述臭氧供应系统；当SCR脱硝反应器入口的烟气温度高于315℃时，所述SCR脱硝反应器启动。

优选的，所述臭氧供应系统和一级湿法脱硫塔组成臭氧脱硝系统，用于烟气脱硝。

优选的，所述SCR脱硝反应器中布置三层催化剂。

优选的，所述静电除尘器、一级湿法脱硫塔、二级湿法脱硫塔和湿式电除尘器组成多装置协同除尘系统，用于烟气除尘。

优选的，所述一级湿法脱硫塔、二级湿法脱硫塔和湿式电除尘器组成协同脱硫系统，用于烟气脱硫。

优选的，所述一级湿法脱硫塔和二级湿法脱硫塔采用石灰石－石膏湿法脱硫系统的串联双塔的双塔双循环连接。

优选的，所述SCR脱硝反应器、静电除尘器、一级湿法脱硫塔、二级湿法脱硫塔和湿式电除尘器组成协同脱汞系统，用于烟气中的汞脱除。

优选的，所述烟气冷却器用于将接入烟气的温度降至酸露点以下，所述烟气再热器用于将接入烟气的温度提高到80℃以上。

优选的，所述烟气再热器加热端的入口连接烟气冷却器冷却端的出口，所述烟气冷却器冷却端的入口连接烟气再热器加热端的出口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型将脱硝、脱硫、除尘、余热利用等结合在一起，将相对独立的沿烟气流程变为一个有机整体；在点火初期采用臭氧脱硝系统，当烟温升高到SCR脱硝系统可以投运的时候，采用SCR脱硝，最终实现机组从冷态启动到全负荷运行期间的整个过程的多污染物超低排放，其中NO_x排放浓度低于50mg/m³，粉尘排放浓度低于5mg/m³，SO_X排放浓度低于30mg/m³，汞的排放浓度低于3μg/m³。通过本实用新型所述的系统处理后能够将一般催化剂2－3年的使用寿命延长至4－6年；而且能够有效避免低温下NH₄HSO₄的生成，避免空预器堵塞，可有效降低能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实例中火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统的结构示意图。

附图标记说明：1、SCR脱硝反应器，2、空气预热器，3、烟气冷却器，4、静电除尘器，5、轴流风机，6、臭氧喷射格栅，7、一级湿法脱硫塔，8、二级湿法脱硫塔，9、湿式电除尘器，10、烟气再热器，11、烟囱，12、液氧罐，13、臭氧发生器，14、锅炉。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提出的可实现全负荷下火电厂多污染物超低排放的协同脱除系统适用于新建机组和老机组。对于老机组需要基于现有的环保设施，对其进行改造，以节约成本。对于新建燃煤机组，可结合燃煤电厂特点，一次性地建成火电厂多污染物超低排放的系统。

如图1所示，其包括依次连接在火电厂锅炉14出烟口的SCR脱硝反应器1、空气预热器2、烟气冷却器3、静电除尘器4、轴流风机5、一级湿法脱硫塔7、二级湿法脱硫塔8、湿式电除尘器9、烟气再热器10和烟囱11，以及用于向轴流风机5和一级湿法脱硫塔7之间烟道通入臭氧的臭氧供应系统。臭氧供应系统和一级湿法脱硫塔7组成臭氧脱硝系统，臭氧供应系统包括依次连接的液氧罐12、臭氧发生器13和臭氧喷射格栅6。

机组点火初期采用臭氧脱硝系统，当烟温升高到315℃时，采用SCR脱硝反应器1，最终实现机组从冷态启动到全负荷运行期间的整个过程的多污染物超低排放，其中NO_x排放浓度低于50mg/m³，粉尘排放浓度低于5mg/m³，SO_x排放浓度低于30mg/m³，汞的排放浓度低于3μg/m³。

SCR脱硝反应器1中布置有三层催化剂，在温度高于315℃时，烟气中的NO_x与NH₃在SCR脱硝反应器1中发生还原反应，最终NO_x浓度低于50mg/m³。机组点火初期，烟温低于315℃时采用臭氧脱硝系统。臭氧脱硝系统包括液氧罐12、臭氧发生器13、臭氧喷射格栅6和一级湿法脱硫塔7。液氧罐12供应的氧气经过滤器(过滤精度0.01μm)净化，减压阀(阀后压力0.095MPa)减压稳压，氧气流量计检测流量，温度压力传感器检测温度压力后，进入臭氧发生器13。臭氧发生器13进气管道上安装有压力开关，当进气压力过高时进行报警；进气管道及发生器罐体配置安全阀，当臭氧发生器压力超高时，自动泄压，保证臭氧发生器安全生产。臭氧发生器13的高频高压电场内，部分氧气变成臭氧，产品气体为臭氧化气体，通过出气自动调节阀后排出。每台臭氧发生器出气管道上装有取样阀，连接配套气态臭氧浓度仪，实时检测臭氧出气浓度。通过调整臭氧发生器13的电源频率、功率、臭氧的浓度等参数，调节臭氧产量，满足不同工况的臭氧需求。臭氧经过臭氧喷射格栅6喷射到轴流风机5和一级湿法脱硫塔7之间的烟道，臭氧与烟气中的NO_x进行充分的反应，主要是利用臭氧的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在一级湿法脱硫塔7内将氮氧化物吸收，主要反应如下：

2NO+3O₃→N₂O₅+3O₂ (4)

2NO₂+O₃→N₂O₅+O₂ (5)

NO+O₃→NO₂+O₂ (6)

反应后的烟气进入一级湿法脱硫塔7中，在脱硫塔内实现高价态NO_x和SO₂的高效脱除。除NO_x外，烟气中的重金属汞也同时被臭氧所氧化，在一级湿法脱硫塔7内被脱除。

本专利采用静电除尘器4、一级湿法脱硫塔7、二级湿法脱硫塔8、湿式电除尘器9的多装置协同除尘系统。静电除尘器4前设置烟气冷却器3，烟气冷却器3可将其处理的烟气温度降至酸露点以下，烟气量随烟温降低相应下降，电场烟气速度降低有利于细微粉尘的捕集；同时可实现烟气余热的回收利用；具有高效除尘、节能、节水的优势。湿式电除尘器9布置在二级湿法脱硫塔8后，作为最后一级除尘设备，在湿式电除尘器9中，液体流过集尘板并从其表面除去所吸附的物质，能有效脱除烟气中的SO₃酸雾、烟气携带的石膏雨等细微颗粒物以及PM2.5与氧化汞等污染物，烟囱的总颗粒物排放可控制在5mg/m³以内。

协同脱硫系统包括一级湿法脱硫塔7、二级湿法脱硫塔8、湿式电除尘器9。为有效减轻“烟囱雨”问题，将采用石灰石－石膏湿法脱硫的一级湿法脱硫塔7和二级湿法脱硫塔8串联，二级湿法脱硫塔8出口设置湿式电除尘器9，且一级湿法脱硫塔7、二级湿法脱硫塔8内均安装有塔内积液板以及高效除雾器，最高脱硫效率可以达到99.4％，实现SO₂排放浓度低于30mg/m³。

本专利的协同脱汞系统包括SCR脱硝反应器1、静电除尘器4、一级湿法脱硫塔7、二级湿法脱硫塔8、湿式电除尘器9，可以实现烟囱处烟气中汞的排放浓度低于3μg/m³的目标。

烟气再热器10中吸收来自烟气冷却器3冷却端循环水的热量，提高烟温到80℃以上，最后经烟囱11排放到大气中。

使用时，锅炉14中煤燃烧产生的烟气进入SCR脱硝反应器1，脱硝后的烟气经空气预热器2降温后进入烟气冷却器3，通过烟气冷却器3将经过其的烟气温度降至酸露点温度以下，实现电除尘和余热利用的有机结合。通过静电除尘器4可有效降低粉尘比电阻，将除尘器出口烟尘浓度控制在5mg/m³以内。随后烟气依次进入一级湿法脱硫塔7，二级湿法脱硫塔8，将烟气中SO₂浓度降低到30mg/m³以内。湿式电除尘器9布置在二级湿法脱硫塔8后，在湿式电除尘器9中，液体流过集尘板并从其表面除去所吸附的物质，能有效脱除烟气中的SO₃酸雾、烟气携带的石膏雨等细微颗粒物、PM2.5与氧化汞等污染物。从湿式电除尘器9净化后的烟气进入烟气再热器10中，在轴流风机5的作用下烟气最终由烟囱11排入大气。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，包括与锅炉(14)出烟口依次连通的SCR脱硝反应器(1)、空气预热器(2)、烟气冷却器(3)、静电除尘器(4)、轴流风机(5)、一级湿法脱硫塔(7)、二级湿法脱硫塔(8)、湿式电除尘器(9)、烟气再热器(10)、烟囱(11)，以及连通在所述轴流风机(5)和所述一级湿法脱硫塔(7)之间烟道上、用于向所述烟道内通入臭氧的臭氧供应系统；所述臭氧供应系统包括依次连接的液氧罐(12)、臭氧发生器(13)和臭氧喷射格栅(6)；所述臭氧喷射格栅(6)设置在轴流风机(5)和一级湿法脱硫塔(7)之间烟道内；当所述SCR脱硝反应器(1)入口的烟气温度不高于315℃时，所述SCR脱硝反应器(1)停止运行且启用所述臭氧供应系统；当SCR脱硝反应器(1)入口的烟气温度高于315℃时，所述SCR脱硝反应器(1)启动。

2.根据权利要求1所述的火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，所述臭氧供应系统和一级湿法脱硫塔(7)组成臭氧脱硝系统，用于烟气脱硝。

3.根据权利要求1所述的火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，所述SCR脱硝反应器(1)中布置有三层催化剂。

4.根据权利要求1所述的火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，所述静电除尘器(4)、一级湿法脱硫塔(7)、二级湿法脱硫塔(8)和湿式电除尘器(9)组成协同除尘系统，用于烟气除尘。

5.根据权利要求1所述的火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，所述一级湿法脱硫塔(7)、二级湿法脱硫塔(8)和湿式电除尘器(9)组成协同脱硫系统，用于烟气脱硫。

6.根据权利要求1所述的火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，所述一级湿法脱硫塔(7)和二级湿法脱硫塔(8)采用石灰石－石膏湿法脱硫系统的串联双塔的双塔双循环连接。

7.根据权利要求1所述的火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，所述的SCR脱硝反应器(1)、静电除尘器(4)、一级湿法脱硫塔(7)、二级湿法脱硫塔(8)和湿式电除尘器(9)组成协同脱汞系统，用于烟气中的汞脱除。

8.根据权利要求1所述的火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，所述的烟气冷却器(3)用于将接入烟气的温度降至酸露点以下，所述烟气再热器(10)用于将接入烟气的温度提高到80℃以上。

9.根据权利要求1所述的火电厂烟气的脱硝脱硫处理系统，其特征在于，所述烟气再热器(10)加热端的入口连接烟气冷却器(3)冷却端的出口，所述烟气冷却器(3)冷却端的入口连接烟气再热器(10)加热端的出口。

Images