CN216654035U - 工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及烟气环保处理技术领域，公开了工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，采用PNCR高分子脱硝+SDA脱硫+SDS碳酸氢钠脱硫的工艺组合，同时实现NOx与SO₂的高效脱除；其中氨基干法脱除氮氧化物，钠基干法脱除硫化物，不仅提高脱出效率实现超低排放，而且较低成本利用推广用PNCR高分子脱硝替代SNCR脱硝，在炉膛内实现高效脱硝，在实现高效脱硝的同时还能减少脱硝剂尿素的使用量，降低系统的运行费用；SDS碳酸氢钠脱硫装置设置在SDA半干法脱硫后端，由SDA半干法脱硫先进行粗脱硫，SDS碳酸氢钠脱硫装置进行精脱硫，两者组合在实现NOx与SO₂超低排放的同时，还能降低SDA半干法脱硫石灰浆液的消耗量，降低系统的运行费用。

Description

工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统

技术领域

本实用新型涉及烟气环保处理技术领域，尤其涉及工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统。

背景技术

目前工业烟气脱硝脱硫的主流技术是SNCR脱硝、SCR脱硝、SDA钙基半干法脱硫、脱酸。

选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术是在最适宜的炉膛温度范围内，喷入尿素或氨水等带氨基还原剂，喷入炉膛内的氨基还原剂在高温下迅速分解，与烟气中的氮氧化物(NO、NO₂)发生化学反应，生成N₂和水。但当温度高于1050℃时，氨会与氧气发生反应，产生NO，因此SNCR脱硝脱硝效率低不能满足最新的国标要求，运行费用相对较高。

半干法烟气脱硫的反应机理涉及传热、传质及化学反应，主要包括：(1)反应物SO₂从主流气体向颗粒表面的气相传质；(2)颗粒表面对SO₂的吸收溶解，形成HSO₃和SO₃ ^2-离子；(3)Ca(OH)₂颗粒在液相中溶解；(4)钙与硫的液相反应，亚硫酸盐的析出；(5)液滴中水分的蒸发。对于石灰喷雾干燥，SO₂吸收的总反应为：

Ca(OH)₂+SO₂+H₂O＝CaSO₃·2H₂O

CaSO₃·2H₂O+0.5O₂＝CaSO₄·2H₂O

要控制烟气脱硫的效果就要从石灰的颗粒度、石灰浆液的pH值、石灰浆液与烟气的液气比、钙硫比、石灰浆液与烟气的接触时间、烟气中的含氧量着手。然而现行的环保要求SO₂≤35mg/Nm³，钙基半干法脱硫不能达到该排放标准，需要增加辅助脱硫系统。

而且，工业烟气具有污染物成分复杂、有毒有害性高、排放不稳定、温度及含氧量波动大、湿度高等诸多特性，因此目前国内主流的净化技术只能将烟气中SO₂、NO_X排放控制在80mg/Nm³和200mg/Nm³以内，达不到现行SO₂、NO_X控制在35mg/Nm³和100mg/Nm³以内的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，采用PNCR高分子脱硝+SDA脱硫+SDS碳酸氢钠脱硫的工艺组合，同时实现NOx与SO₂的高效脱除；其中氨基干法脱除氮氧化物，钠基干法脱除硫化物，不仅提高脱出效率实现超低排放，而且较低成本利用推广用PNCR高分子脱硝替代SNCR脱硝，在炉膛内实现高效脱硝，在实现高效脱硝的同时还能减少脱硝剂尿素的使用量，降低系统的运行费用；SDS碳酸氢钠脱硫装置设置在SDA半干法脱硫后端，由SDA半干法脱硫先进行粗脱硫，SDS碳酸氢钠脱硫装置进行精脱硫，两者组合在实现SO₂超低排放的同时，还能降低SDA半干法脱硫石灰浆液的消耗量，降低系统的运行费用。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，包括通过烟气管路依次连接的余热锅炉、SDA脱硫单元、SDS脱硫单元、袋式除尘单元和烟囱，烟气管路上设置有引风机；余热锅炉设置于燃烧炉上方，且余热锅炉内腔与燃烧炉内腔连通，还包括PNCR脱硝系统，PNCR脱硝系统包括脱硝剂储料仓、脱硝剂输送管以及脱硝剂喷射器，脱硝剂喷射器的喷射头位于余热锅炉内；SDS脱硫单元包括碳酸氢钠储料仓和气固混合筒，气固混合筒为底部为倒锥形结构的旋流筒结构，气固混合筒的顶部设置有排气筒，排气筒底端伸入气固混合筒的中部位置，排气筒出口端与袋式除尘单元进口端连通；气固混合筒的进气管的出气方向沿筒体外壁切线方向设置，碳酸氢钠储料仓的出料端与气固混合筒的进气管连通。

进一步地，SDS脱硫单元还包括与碳酸氢钠储料仓并列设置的活性炭颗粒储料仓，活性炭颗粒储料仓的出料端与气固混合筒的进气管连通。

进一步地，SDA脱硫单元包括喷雾干燥吸收塔，喷雾干燥吸收塔的顶部设置有旋转雾化器，旋转雾化器包括雾化喷头、顶部烟气进料端和石灰粉浆料进料端；余热锅炉出口端连接的烟气管路分为顶部烟气管路和中心烟气管路，向喷雾干燥吸收塔内喷入烟气，顶部烟气管路与旋转雾化器的顶部烟气进料端连通，石灰粉浆料进料端通过管道与石灰粉浆料储料槽底部连通。

进一步地，中心烟气管路的出口端位于喷雾干燥吸收塔内腔中部位置，旋转雾化器的雾化喷头位于中心烟气管路出口端的正上方，雾化喷头与中心烟气管路出口端喷射方向对向设置。

进一步地，余热锅炉内还设置有与烟气进行热交换的换热盘管。

进一步地，脱硝剂喷射器的喷射头位于余热锅炉内800-1050℃的温区段内。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1.本实用新型采用PNCR高分子脱硝+SDA脱硫+SDS碳酸氢钠脱硫的工艺组合，同时实现NOx与SO₂的高效脱除；其中氨基干法脱除氮氧化物，钠基干法脱除硫化物，不仅提高脱出效率实现超低排放，而且较低成本利用推广用PNCR高分子脱硝替代SNCR脱硝，在炉膛内实现高效脱硝，在实现高效脱硝的同时还能减少脱硝剂尿素的使用量，降低系统的运行费用；SDS碳酸氢钠脱硫装置设置在SDA半干法脱硫后端，由SDA半干法脱硫先进行粗脱硫，SDS碳酸氢钠脱硫装置进行精脱硫，两者组合在实现SO₂超低排放的同时，还能降低SDA半干法脱硫石灰浆液的消耗量，降低系统的运行费用。

2.该工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统能够长期稳定高效的实现NOx与SO₂的高效脱除，建设工期短，改造项目不影响主系统的运行，投资省、占地小、运行费用低。可以满足火电、冶金、垃圾和生物质焚烧发电、化工等行业有大量废气治理需求，节能减排，减少氮氧化物的排放量，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实施例中工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统结构示意图；

其中：1、余热锅炉；2、袋式除尘单元；3、烟囱；4、引风机；5、燃烧炉；6、脱硝剂储料仓；7、脱硝剂输送管；8、脱硝剂喷射器；9、碳酸氢钠储料仓；10、气固混合筒；11、排气筒；12、活性炭颗粒储料仓；13、喷雾干燥吸收塔；14、旋转雾化器；15、顶部烟气管路；16、中心烟气管路；17、石灰粉浆料储料槽；18、换热盘管。

具体实施方式

下面将对本实用新型作进一步说明。

实施例：

如图1所示，工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，包括通过烟气管路依次连接的余热锅炉1、SDA脱硫单元、SDS脱硫单元、袋式除尘单元2和烟囱3，烟气管路上设置有引风机4；余热锅炉1设置于燃烧炉5上方，且余热锅炉1内腔与燃烧炉5内腔连通，还包括PNCR脱硝系统，PNCR脱硝系统包括脱硝剂储料仓6、脱硝剂输送管7以及脱硝剂喷射器8，脱硝剂喷射器8的喷射头位于余热锅炉1内；SDS脱硫单元包括碳酸氢钠储料仓9和气固混合筒10，气固混合筒10为底部为倒锥形结构的旋流筒结构，气固混合筒10的顶部设置有排气筒11，排气筒11底端伸入气固混合筒10的中部位置，排气筒11出口端与袋式除尘单元2进口端连通；气固混合筒10的进气管的出气方向沿筒体外壁切线方向设置，碳酸氢钠储料仓9的出料端与气固混合筒10的进气管连通。

在本实施例中，工业烟气从燃烧室上方依次进入余热锅炉1、SDA脱硫单元、SDS脱硫单元、袋式除尘单元2进行脱硝脱硫除尘处理，最后经由烟囱3；在余热锅炉1中，PNCR脱硝系统的脱硝剂输送管7道将固体粉末状的脱硝剂通过气力输送的方式喷入余热锅炉1炉膛，粉末状的脱硝剂分解释放出高活性的氨基自由基，氨基与烟气中的NOx反应，将NOx还原成N₂；经PNCR脱硝处理的烟气进入SDA脱硫单元中进行粗脱硫，SDS脱硫单元设置在SDA半干法脱硫后端，以小苏打(NaHCO₃)做脱硫剂，在高温烟气的作用下激活，表面形成微孔结构，犹如爆米花被爆开，烟道内烟气与激活的脱硫剂充分接触发生化学反应，烟气中的SO₂及其他酸性介质被吸收净化，干燥的Na₂SO₄副产物随气流进入布袋除尘器被捕集；经脱硝脱硫以及除尘后的气体经检测满足排放要求后，排入大气中。

而且本实施例中的气固混合筒10的进气管内的烟气气流沿气固混合筒10筒壁切线方向射入筒内，烟气进入气固混合筒10的过程中将碳酸氢钠液被带入其中，在气固混合筒10的上部直筒部位螺旋向下运动，可以使碳酸氢钠与烟气充分混合，进一步有利于烟气中SO₂或其他酸性气体与碳酸氢钠的反应，提升SO₂或其他酸性气体的脱除效率；反应产生的Na₂SO₄等副产物或者未参与反应的碳酸氢钠为颗粒状，可以在气固混合筒10内实现气固分离，大部分固体颗粒集于锥形筒的底部，气体则由排气筒11排入袋式除尘单元2内进行除尘处理，可以减小袋式除尘单元2的负荷。

在本实施例中，SDS脱硫单元还包括与碳酸氢钠储料仓9并列设置的活性炭颗粒储料仓12，活性炭颗粒储料仓12的出料端与气固混合筒10的进气管连通。在碳酸氢钠对烟气进行精脱硫的过程中，通过进气管喷入活性炭颗粒，活性炭颗粒在气固混合筒10内可以吸附未反应的SO₂和其他酸性气体，进一步加强对SO₂或其他酸性气体的脱除效率，确保烟囱3排出的气体中NOx与SO₂含量满足环保要求。

SDA脱硫单元包括喷雾干燥吸收塔13，喷雾干燥吸收塔13的顶部设置有旋转雾化器14，旋转雾化器14包括雾化喷头、顶部烟气进料端和石灰粉浆料进料端；余热锅炉1出口端连接的烟气管路分为顶部烟气管路15和中心烟气管路16，向喷雾干燥吸收塔13内喷入烟气，顶部烟气管路15与旋转雾化器14的顶部烟气进料端连通，石灰粉浆料进料端通过管道与石灰粉浆料储料槽17底部连通。在喷雾干燥吸收塔13中，石灰粉浆料通过旋转雾化器14雾化成雾滴喷入喷雾干燥吸收塔13内，烟气经过顶部烟气管路15和中心烟气管路16喷入喷雾干燥吸收塔13内，与雾滴中的石灰粉浆料中的Ca(OH)₂充分接触，烟气中的SO₂与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙、硫酸钙等物质；在雾滴与雾干燥吸收塔内壁接触前，高温的烟气将浆料干燥为粉状或者颗粒状，最终颗粒状物质以灰分沉积入雾干燥吸收塔的底部，最后由排灰管路排出。

中心烟气管路16的出口端位于喷雾干燥吸收塔13内腔中部位置，旋转雾化器14的雾化喷头位于中心烟气管路16出口端的正上方，雾化喷头与中心烟气管路16出口端喷射方向对向设置。可以使中心烟气管路16产生的气流与雾化喷头产生的雾滴产生对流，使烟气与石灰粉浆料雾滴充分接触，提高脱硫的效率。

余热锅炉1内还设置有与烟气进行热交换的换热盘管18，可以回收烟气中的余热，进行回收利用，回收热余热可用于物料的加热或厂区供暖，提高热能利用效率。脱硝剂喷射器8的喷射头位于余热锅炉1内800-1050℃的温区段内，PNCR高分子脱硝技术是将固体粉末状的脱硝剂通过气力输送的方式喷入余热锅炉1炉膛，其喷射最佳温度窗口为800～1100℃，在此温度下，粉末状的脱硝剂分解释放出高活性的氨基自由基，氨基与烟气中的NOx反应，将NOx还原成N₂，实现烟气中NOx的高效脱除。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本实用新型的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，其特征在于：包括通过烟气管路依次连接的余热锅炉(1)、SDA脱硫单元、SDS脱硫单元、袋式除尘单元(2)和烟囱(3)，所述烟气管路上设置有引风机(4)；所述余热锅炉(1)设置于燃烧炉(5)上方，且余热锅炉(1)内腔与燃烧炉(5)内腔连通；还包括PNCR脱硝系统，所述PNCR脱硝系统包括脱硝剂储料仓(6)、脱硝剂输送管(7)以及脱硝剂喷射器(8)，所述脱硝剂喷射器(8)的喷射头位于余热锅炉(1)内；所述SDS脱硫单元包括碳酸氢钠储料仓(9)和气固混合筒(10)，所述气固混合筒(10)为底部为倒锥形结构的旋流筒结构，所述气固混合筒(10)的顶部设置有排气筒(11)，所述排气筒(11)底端伸入气固混合筒(10)的中部位置，所述排气筒(11)出口端与袋式除尘单元(2)进口端连通；所述气固混合筒(10)的进气管的出气方向沿筒体外壁切线方向设置，所述碳酸氢钠储料仓(9)的出料端与气固混合筒(10)的进气管连通。

2.根据权利要求1所述的工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，其特征在于：所述SDS脱硫单元还包括与碳酸氢钠储料仓(9)并列设置的活性炭颗粒储料仓(12)，所述活性炭颗粒储料仓(12)的出料端与气固混合筒(10)的进气管连通。

3.根据权利要求1所述的工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，其特征在于：SDA脱硫单元包括喷雾干燥吸收塔(13)，所述喷雾干燥吸收塔(13)的顶部设置有旋转雾化器(14)，所述旋转雾化器(14)包括雾化喷头、顶部烟气进料端和石灰粉浆料进料端；所述余热锅炉(1)出口端连接的烟气管路分为顶部烟气管路(15)和中心烟气管路(16)，向喷雾干燥吸收塔(13)内喷入烟气，所述顶部烟气管路(15)与旋转雾化器(14)的顶部烟气进料端连通，所述石灰粉浆料进料端通过管道与石灰粉浆料储料槽(17)底部连通。

4.根据权利要求3所述的工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，其特征在于：所述中心烟气管路(16)的出口端位于喷雾干燥吸收塔(13)内腔中部位置，所述旋转雾化器(14)的雾化喷头位于中心烟气管路(16)出口端的正上方，雾化喷头与中心烟气管路(16)出口端喷射方向对向设置。

5.根据权利要求1所述的工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，其特征在于：所述余热锅炉(1)内还设置有与烟气进行热交换的换热盘管(18)。

6.根据权利要求1所述的工业烟气高分子干法脱硝深度净化处理系统，其特征在于：所述脱硝剂喷射器(8)的喷射头位于余热锅炉(1)内800-1050℃的温区段内。

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