CN214809862U - 一种造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，包括电除尘器、SCR脱硝塔、喷氨系统、热风系统，电除尘器的上游连接碱回收锅炉烟道，电除尘器的下游通过烟道蝶阀连接SCR脱硝塔，SCR脱硝塔前端连接喷氨系统，SCR脱硝塔由进口烟道、进口大小头仓室、催化剂保护装置、热风系统、催化剂仓室、出口大小头仓室、出口烟道和塔体组成，塔体自上而下依次设置有催化剂保护装置、热风系统、催化剂仓室，出口大小头仓室与出口烟道连通，换热器的出烟口设置烟道蝶阀、引风机、烟囱，引风机前设置旁路烟道。本实用新型可实现造纸行业碱回收过程烟气颗粒物及NOx的高效去除，同时实现碱炉烟气余热的充分利用，系统运行工艺简单，脱硝效率高。

Description

一种造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统

技术领域

本实用新型涉及大气污染控制技术领域，具体为一种造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统。

背景技术

造纸行业在国民生活中成为不可或缺的一部分。碱回收工艺是造纸行业制浆生产过程中的核心环节之一，通过碱回收锅炉对制浆过程中的废液(俗称黑液)进行燃烧，能够大大的降低制浆过程中有机及无机物的污染排放负荷，同时回收黑液中的NaOH等碱性物质及热量，避免了资源的浪费。

相关研究表明，碱回收锅炉正常运行过程中，黑液燃烧产生的烟气中主要污染物为颗粒物及NOx，其中颗粒物的排放会造成灰霾等恶劣天气的产生，NOx的排放会造成大气臭氧层的破坏，甚至直接毒害人体及动植物，同时NOx也是形成酸雨、酸雾的主要原因之一，因此造纸行业碱回收锅炉烟气的脱硝除尘治理是必不可少的。

鉴于造纸行业碱回收锅炉的脱硝难度较大，目前尚无成熟的技术及案例，现提供一种造纸行业碱回收烟气脱硝净化系统，实践运行结果表明该系统的投入可以彻底攻克碱回收锅炉烟气脱硝的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，可实现造纸行业碱回收过程烟气颗粒物及NOx的高效去除，同时实现碱炉烟气余热的充分利用，系统运行工艺简单，脱硝效率高，适用性广，运行成本低且便于维护，可以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，包括电除尘器、SCR脱硝塔、喷氨系统、热风系统，所述电除尘器的上游连接碱回收锅炉烟道，电除尘器的下游通过烟道蝶阀连接SCR脱硝塔，SCR脱硝塔前端连接喷氨系统，所述SCR脱硝塔由进口烟道、进口大小头仓室、催化剂保护装置、热风系统、催化剂仓室、出口大小头仓室、出口烟道和塔体组成，所述塔体的顶部设置进口大小头仓室，进口大小头仓室与进口烟道连通，所述塔体自上而下依次设置有催化剂保护装置、热风系统、催化剂仓室，所述塔体的底部设置出口大小头仓室，出口大小头仓室与出口烟道连通，所述出口烟道安装换热器，换热器的出烟口设置烟道蝶阀、引风机、烟囱，引风机前设置旁路烟道，旁路烟道中设置旁通烟道蝶阀，旁路烟道连接换热器的烟道及电除尘器的出口烟道。

进一步地，所述喷氨系统由喷氨器、氨空混合器、氨稀释风机、氨水蒸发器和氨水罐组成，所述氨水罐连接氨水蒸发器，氨水蒸发器与氨空混合器连接，氨空混合器的进烟口连接氨稀释风机，氨空混合器的出烟口连接喷氨器，喷氨器与电除尘器连接的烟道上安装烟道蝶阀，喷氨器还与进口烟道连接。

进一步地，所述催化剂保护装置采用抽屉式结构，催化剂保护装置包括外框和过滤网盒，所述外框的顶部和底部均为可透烟气的网状结构，外框上活动设置过滤网盒。

进一步地，所述热风系统连接热风炉，热风炉设置点火装置，热风炉连接天然气和助燃风机。

进一步地，所述催化剂仓室由催化剂模块及吹灰系统组成，吹灰系统由耙式吹灰器、压缩空气罐及压缩空气管路组成，每个催化剂仓室均设置耙式吹灰器，所述压缩空气罐通过压缩空气管路与四个耙式吹灰器并联式连接，压缩空气罐为耙式吹灰器提供气源。

进一步地，所述电除尘器的电场数、电场大小及运行参数根据烟气量大小及烟气颗粒物浓度大小决定。

进一步地，所述催化剂模块采用低温脱硝催化剂，脱硝塔催化剂仓室采用N+1布置，烟气进口处预留一层脱硝仓室。

进一步地，所述换热器采用管式压缩空气换热器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.采用电除尘+低温SCR脱硝工艺进行烟气颗粒物及NOx的脱除净化，可实现碱炉烟气的超低排放，工艺简单，维护方便。采用SCR工艺脱硝效率可达95％以上，且在脱硝剂成本上SCR工艺优势明显。

2.采用低温脱硝催化剂，解决了碱炉烟气温度较低需大幅升温处理造成的成本问题，同时对烟气余热充分利用，实现节能与环保的有机融合。

3.采用催化剂保护装置，对烟气中的粘性物质进行捕捉，大大的减小了催化剂堵塞的可能性，增加催化剂使用寿命。整套系统工艺简单，除尘脱硝效率高，烟气适用性强，运行成本低，维护检修方便。

附图说明

图1为本实用新型的系统工艺流程图；

图2为本实用新型的催化剂保护装置的结构示意图。

图中：1、电除尘器；2、烟道蝶阀；3、喷氨系统；31、喷氨器；32、氨空混合器；33、氨稀释风机；34、氨水蒸发器；35、氨水罐；4、进口烟道；5、进口大小头仓室；6、催化剂保护装置；61、外框；62、过滤网盒；7、热风系统；71、热风炉；72、点火装置；73、助燃风机；8、催化剂模块；9、吹灰系统；91、耙式吹灰器；92、压缩空气罐；10、出口大小头仓室；11、出口烟道；12、换热器；13、旁路烟道；14、旁通烟道蝶阀；15、引风机；16、烟囱；17、塔体。

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。

参阅图1，一种造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，包括电除尘器1、SCR脱硝塔、喷氨系统3、热风系统7，电除尘器1的上游连接碱回收锅炉烟道，来自碱回收锅炉的原烟气经电除尘器1处理之后，颗粒物浓度会大大降低，电除尘器1主要利用含尘气体经过高压静电场时发生电离，尘粒与负离子结合带上负电后，在电场力的作用下趋向阳极表面而沉积，再利用清灰及输灰系统对截留下来的颗粒物进行外排，从而完成碱炉烟气颗粒物的高效去除，电除尘器1的电场数、电场大小及运行参数根据烟气量大小及烟气颗粒物浓度大小决定，保证电除尘器1出口烟气颗粒物浓度能够充分满足当地最严格排放标准。

电除尘器1的下游通过烟道蝶阀2连接SCR脱硝塔，SCR脱硝塔采用多塔多仓结构，进出口烟道采取变径形式，根据相关流场模拟对进出口烟道变径大小进行确定，保证进入各脱硝塔的烟气量均匀，SCR脱硝塔设置于电除尘器1之后，SCR脱硝塔前端连接喷氨系统3，喷氨系统3的运行参数由烟气量及烟气NOx浓度决定，SCR脱硝塔由进口烟道4、进口大小头仓室5、催化剂保护装置6、热风系统7、催化剂仓室、出口大小头仓室10、出口烟道11和塔体17组成，塔体17的顶部设置进口大小头仓室5，进口大小头仓室5与进口烟道4连通，在大小头仓室5作用下烟气流速瞬间降低，与催化剂保护装置6即金属泡沫或其他过滤材质相接触，此时烟气中的粘性物质会直接粘附在催化剂保护装置6上，经喷氨系统3与氨气充分混合后的烟气由进口烟道4均匀的分配到每个脱硝塔中，塔体17自上而下依次设置有催化剂保护装置6、热风系统7、催化剂仓室，经催化剂保护装置6净化后的烟气会进入热风仓室，当检测到其温度低于催化剂活性温度时，热风系统7会自动点火启动，天然气在助燃风机73及点火装置72的作用下开始燃烧，其在热风炉71中充分燃烧，产生的高温清洁热烟气会兑入烟道中，从而使烟道中的烟气整体温度迅速升高，达到催化剂活性温度，催化剂保护装置6主要是一层过滤材料，过滤材料采用经陶瓷浸渍过的泡沫金属镍材料，该材料具有较高的孔隙率及较好的抗腐蚀能力，烟气经过时具有粘性的物质会粘附在过滤材料上进而被去除，减少催化剂堵塞的可能性，塔体17的底部设置出口大小头仓室10，出口大小头仓室10与出口烟道11连通，出口烟道11安装换热器12，换热器12采用管式压缩空气换热器，用于对脱硝净化完成的烟气余热能源进行充分利用，利用烟气余热将吹灰系统9用的压缩空气进行加热，避免冷态压缩空气进入脱硝仓室造成烟气结露，换热之后的烟气由引风机15引入烟囱16高空排放，换热器12的出烟口设置烟道蝶阀2、引风机15、烟囱16，引风机15前设置旁路烟道13，旁路烟道13中设置旁通烟道蝶阀14，旁路烟道13连接换热器12的烟道及电除尘器1的出口烟道。

经热风系统7加热后的烟气进入催化剂模块8中，烟气与氨气在该处催化剂的作用下发生氧化还原反应，氮氧化物被氨气还原成氮气，从而实现烟气NOx的脱除。但实际运行中，催化剂模块8的表层仍会粘附部分未脱除的颗粒物，因此设置吹灰系统9对其进行清灰处理，保证不会因颗粒物而造成催化剂孔的堵塞。系统运行时定期对催化剂模块8进行吹扫，具体吹扫参数(包括吹扫频率、吹扫压力等)视系统运行阻力而定。经多层催化剂模块8的脱硝处理之后，烟气进入出口大小头仓室10及出口烟道11，此时烟气温度仍较高，具有丰富的余热资源，换热器12通过传质作用充分利用烟气余热资源。该旁路烟道13主要考虑脱硝塔在极端状况下停机抢修时，烟气能够正常排放，从而不影响碱炉的运行。当系统正常运行时，烟道蝶阀2完全打开，旁通烟道蝶阀14完全关闭，除尘后的烟气经脱硝系统治理之后由引风机15送入烟囱16进行高空排放。

喷氨系统3由喷氨器31、氨空混合器32、氨稀释风机33、氨水蒸发器34和氨水罐35组成，氨水罐35连接氨水蒸发器34，氨水蒸发器34与氨空混合器32连接，氨空混合器32的进烟口连接氨稀释风机33，氨空混合器32的出烟口连接喷氨器31，喷氨器31与电除尘器1连接的烟道上安装烟道蝶阀2，喷氨器31还与进口烟道4连接。系统正常运行时，氨水车经卸氨泵将氨水泵入氨水罐35中，在氨水蒸发器34的作用下，氨水会由液态汽化成气态进入氨空混合器32，同时在氨稀释风机33的作用下，外界空气或者处理后的净烟气会被送入氨空混合器32中，经配风稀释处理后的氨气浓度降低，最终经喷氨器31喷入烟道中，与烟气充分混合。该处氨稀释风机33进口可以连接外界空气，也可连接净化后的热烟气，且其配风风量经过严格计算，保证脱硝效率同时不造成氨逃逸二次污染。

热风系统7连接热风炉71，热风炉71设置点火装置72，热风炉71连接天然气和助燃风机73。热风炉71向热风系统7提供热风，保证进入催化剂仓室的烟气温度满足催化剂活性温度。热风系统7采用自动控制，当测温装置检测到SCR脱硝塔进口烟气温度低于催化剂活性温度时，点火装置72自动点火进行热风兑入，保证进入脱硝仓室的烟气温度能够满足催化脱硝反应的要求。

催化剂仓室由催化剂模块8及吹灰系统9组成，吹灰系统9由耙式吹灰器91、压缩空气罐92及压缩空气管路组成，每个催化剂仓室均设置耙式吹灰器91，所述压缩空气罐92通过压缩空气管路与四个耙式吹灰器91并联式连接，压缩空气罐92为耙式吹灰器91提供气源。吹灰系统9利用压缩空气对催化剂模块8进行吹扫，根据脱硝塔运行压降及脱硝效率对吹扫频率、吹扫时间及吹扫压力进行调整，保证催化剂不被堵塞。

催化剂模块8采用低温脱硝催化剂，当碱炉出口烟气温度较低时仍具有较好的催化活性。较中高温催化剂来说，无需再耗费能源将烟气进行大幅度升温。催化剂仓室采用N+1布置，烟气进口处预留一层脱硝仓室。烟气进口处预留一层脱硝仓室，当催化剂使用寿命临近或脱硝效率明显下降时，将预留层脱硝仓室装上新催化剂，系统仍可保证烟气满足排放要求，以此类推，每次仅需更换一层催化剂即可，实现催化剂价值的最大化利用。

参阅图2，催化剂保护装置6采用抽屉式结构，催化剂保护装置6包括外框61和过滤网盒62，外框61的顶部和底部均为可透烟气的网状结构，外框61上活动设置过滤网盒62。采用抽屉式，便于定期清洗，提高过滤效率及使用寿命。

系统工作流程如下：

碱回收锅炉燃烧造纸黑液产生的废气先进入电除尘器1中进行颗粒物的脱除，经烟道蝶阀2后与喷氨系统3中喷射的氨气充分混合，混合后的烟气在进口烟道4的作用下均匀的进入每个脱硝塔中，进入脱硝塔的烟气在进口大小头仓室的作用下流速开始降低，经催化剂保护装置6的过滤作用，烟气中的粘性物质被去除，进而通过催化剂模块8时，烟气中的NOx与氨气在脱硝催化剂的作用下发生氧化还原反应，NOx被还原生成N₂，达到脱硝目的。脱硝完成后的洁净烟气经出口大小头仓室10汇入出口烟道11，出口烟道11后连接换热器12，用于对烟气热量的充分利用，经余热利用后的烟气在引风机15的作用下经烟囱16进行高空排放。当进入脱硝塔的烟气温度低于催化剂活性温度时，热风系统7会自动启动，将热风兑入脱硝塔内，提升烟气温度至催化剂活性温度以上，保证脱硝效率。此外，为应对脱硝系统在极端情况下的停机抢修特殊情况，设置旁路烟道13，将烟道蝶阀2完全关闭，旁通烟道蝶阀14打开，用于将来自电除尘器1的烟气直接引入烟囱16进行高空排放，经除尘脱硝后的烟气污染物浓度远远低于超低排放限值，满足国家及行业排放标准且留有较多余量。

综上所述：本实用新型的造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝系统，采用SCR脱硝工艺，节约了脱硝剂消耗成本。采用低温SCR脱硝催化剂，具有较高的脱硝效率，同时也解决了碱炉出口烟气温度较低，升温成本高的难题，采用换热工艺，充分利用烟气中的余热，避免了资源的浪费。碱炉烟气依次通过电除尘器1和催化剂保护装置6，再进入脱硝仓室，可以有效降低废气中的粉尘及粘性物质对脱硝催化剂堵塞和毒化作用，增加了脱硝催化剂使用寿命，同时催化剂采用N+1布置，当催化效率降低时，每次仅需换一层催化剂即可，减少了催化剂全部更换带来的高成本投入。整体来说，该系统占地面积小，工艺简单，除尘脱硝效率高，易于操作及维护，投资少，无二次污染。

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 (8)

1.一种造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，包括电除尘器(1)、SCR脱硝塔、喷氨系统(3)、热风系统(7)，其特征在于，所述电除尘器(1)的上游连接碱回收锅炉烟道，电除尘器(1)的下游通过烟道蝶阀(2)连接SCR脱硝塔，SCR脱硝塔前端连接喷氨系统(3)，所述SCR脱硝塔由进口烟道(4)、进口大小头仓室(5)、催化剂保护装置(6)、热风系统(7)、催化剂仓室、出口大小头仓室(10)、出口烟道(11)和塔体(17)组成，所述塔体(17)的顶部设置进口大小头仓室(5)，进口大小头仓室(5)与进口烟道(4)连通，所述塔体(17)自上而下依次设置有催化剂保护装置(6)、热风系统(7)、催化剂仓室，所述塔体(17)的底部设置出口大小头仓室(10)，出口大小头仓室(10)与出口烟道(11)连通，所述出口烟道(11)安装换热器(12)，换热器(12)的出烟口设置烟道蝶阀(2)、引风机(15)、烟囱(16)，引风机(15)前设置旁路烟道(13)，旁路烟道(13)中设置旁通烟道蝶阀(14)，旁路烟道(13)连接换热器(12)的烟道及电除尘器(1)的出口烟道。

2.如权利要求1所述的造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，其特征在于，所述喷氨系统(3)由喷氨器(31)、氨空混合器(32)、氨稀释风机(33)、氨水蒸发器(34)和氨水罐(35)组成，所述氨水罐(35)连接氨水蒸发器(34)，氨水蒸发器(34)与氨空混合器(32)连接，氨空混合器(32)的进烟口连接氨稀释风机(33)，氨空混合器(32)的出烟口连接喷氨器(31)，喷氨器(31)与电除尘器(1)连接的烟道上安装烟道蝶阀(2)，喷氨器(31)还与进口烟道(4)连接。

3.如权利要求1所述的造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，其特征在于，所述催化剂保护装置(6)采用抽屉式结构，催化剂保护装置(6)包括外框(61)和过滤网盒(62)，所述外框(61)的顶部和底部均为可透烟气的网状结构，外框(61)上活动设置过滤网盒(62)。

4.如权利要求1所述的造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，其特征在于，所述热风系统(7)连接热风炉(71)，热风炉(71)设置点火装置(72)，热风炉(71)连接天然气和助燃风机(73)。

5.如权利要求1所述的造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，其特征在于，所述催化剂仓室由催化剂模块(8)及吹灰系统(9)组成，吹灰系统(9)由耙式吹灰器(91)、压缩空气罐(92)及压缩空气管路组成，每个催化剂仓室均设置耙式吹灰器(91)，所述压缩空气罐(92)通过压缩空气管路与四个耙式吹灰器(91)并联式连接，压缩空气罐(92)为耙式吹灰器(91)提供气源。

6.如权利要求1所述的造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，其特征在于，所述电除尘器(1)的电场数、电场大小及运行参数根据烟气量大小及烟气颗粒物浓度大小决定。

7.如权利要求5所述的造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，其特征在于，所述催化剂模块(8)采用低温脱硝催化剂，脱硝塔催化剂仓室采用N+1布置，烟气进口处预留一层脱硝仓室。

8.如权利要求1所述的造纸行业碱回收锅炉烟气脱硝净化系统，其特征在于，所述换热器(12)采用管式压缩空气换热器。

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