CN216964151U - 基于热量双循环的烟气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于热量双循环的烟气处理系统，烟气处理系统包括半干法脱硫装置、SCR脱硝装置、脱硫换热器、脱硝换热器及烟气再热炉，脱硫换热器具有第一放热侧及第一吸热侧，脱硝换热器具有第二放热侧及第二吸热侧，第一放热侧的进出口分别与烟囱的出烟口及半干法脱硫装置的进口连通，第一吸热侧的进出口分别与半干法脱硫装置的出口及第二吸热侧的进口连通，SCR脱硝装置的进出口分别与第二吸热侧的出口及第二放热侧的进口连通，第二放热侧的出口与烟囱的回烟口连通；烟气再热炉向SCR脱硝装置提供高温烟气。通过设置脱硫换热器及脱硝换热器构成热量双循环运行模式，对烟气温度进行分段精准调控，满足脱硫脱硝的运行温度要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及大气污染物控制技术领域，尤其涉及一种基于热量双循环的烟气处理系统。
背景技术
随着对钢铁行业超低排放标准的不断提高，要求企业在脱硫脱硝工艺选择上更多考虑处理效率高、运行稳定、无二次污染的技术，要同时满足以上特征，目前一般需要采用组合式工艺。其中钙基半干法脱硫中的旋转喷雾法(SDA)和循环流化床法(CFB)以其脱硫效率高、副产物易于处理成为优选的脱硫路线，而选择性催化还原法(SCR)则是当前优选的脱硝效率高、无二次污染的技术路线。
但由于在烟气温度偏高(通常介于160℃-220℃之间)，烟气波动范围较大的场合(例如焦炉烟道气净化)，采用以上组合式工艺会存在温度窗口不适应的问题，无法达到半干法脱硫及SCR脱硝的理想反应温度，导致脱硫脱硝效率低，系统运行不稳定等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于热量双循环的烟气处理系统，能够对烟气温度进行分段精准调控，满足脱硫脱硝的运行温度要求。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种基于热量双循环的烟气处理系统，包括半干法脱硫装置、SCR脱硝装置、脱硫换热器、脱硝换热器及烟气再热炉，所述脱硫换热器具有第一放热侧及第一吸热侧，所述脱硝换热器具有第二放热侧及第二吸热侧，所述第一放热侧的进口及出口分别与烟囱的出烟口及半干法脱硫装置的进口连通，所述第一吸热侧的进口及出口分别与所述半干法脱硫装置的出口及所述第二吸热侧的进口连通，所述SCR脱硝装置的进口及出口分别与所述第二吸热侧的出口及第二放热侧的进口连通，所述第二放热侧的出口与所述烟囱的回烟口连通；
脱硫原烟气由所述烟囱的出烟口顺次进入所述第一放热侧、所述半干法脱硫装置、所述第一吸热侧、所述第二吸热侧、所述SCR脱硝装置、所述第二放热侧后由所述回烟口流回所述烟囱并排放至大气中；
所述烟气再热炉与所述SCR脱硝装置连接以向所述SCR脱硝装置提供用于与所述脱硫原烟气混合的高温烟气，所述高温烟气的温度高于所述脱硫净烟气的温度。
可选的，所述半干法脱硫装置为旋转喷雾法脱硫塔或循环流化床脱硫塔。
循环流化床脱硫塔循环流化床脱硫塔可选的，所述基于热量双循环的烟气处理系统还包括布袋除尘器，所述布袋除尘器设置于所述半干法脱硫装置的出口与所述第二吸热侧的进口之间。
可选的，所述SCR脱硝装置采用中低温矾系或锰系催化剂。
可选的，所述烟气再热炉为外置式热风炉或直燃炉，且所述烟气再热炉的燃料为高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气或天然气。
可选的，所述脱硫换热器及脱硝换热器均为回转式换热器。
本实用新型提供了一种基于热量双循环的烟气处理系统，至少具有以下有益效果之一：
1)先将烟气中二氧化硫脱除再进行脱硝，可避免二氧化硫与氨反应生成硫酸氢铵、硫酸铵，并且最大程度保护脱硝催化剂，延长其使用寿命。
2)通过设置脱硫换热器及脱硝换热器构成热量双循环运行模式，能够对烟气温度进行分段精准调控，满足脱硫脱硝的运行温度要求，同时降低了系统运行费用；
3)通过调节脱硫剂和以及通过烟气再热炉控制脱硝升温幅度，可应对烟气量以及烟气温度的波动，并且始终保证烟气处理系统的出口烟温在130℃以上，无烟囱白烟问题，可保证烟囱热备。
4)本实用新型提供的基于热量双循环的烟气处理系统对烟气中的污染物具有很高的处理效率，出口污染物可稳定达到并且全面优于超低排放指标，脱硫脱硝效率可达到98％以上，氨逃逸可控制在≤3ppm，可以应对今后更加严格的排放标准。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本实用新型，而不对本实用新型的范围构成任何限定。其中：
图1为本实用新型实施例提供的基于热量双循环的烟气处理系统的示意图；
附图中：
10-半干法脱硫装置；20-SCR脱硝装置；30-脱硫换热器；31-第一放热侧；32-第一吸热侧；40-脱硝换热器；41-第二放热侧；42-第二吸热侧；50-烟气再热炉；60-烟囱；70-布袋除尘器；80-引风机。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本实用新型中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本实用新型中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本实用新型中所使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本实用新型中所使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。
请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的基于热量双循环的烟气处理系统的示意图。本实施例提供了一种基于热量双循环的烟气处理系统，包括半干法脱硫装置10、SCR脱硝装置20、脱硫换热器30、脱硝换热器40及烟气再热炉50，所述脱硫换热器30具有第一放热侧31及第一吸热侧32，所述脱硝换热器40具有第二放热侧41及第二吸热侧42，所述第一放热侧31的进口及出口分别与烟囱60的出烟口及半干法脱硫装置10的进口连通，所述第一吸热侧32的进口及出口分别与所述半干法脱硫装置10的出口及所述第二吸热侧42的进口连通，所述SCR脱硝装置20的进口及出口分别与所述第二吸热侧42的出口及第二放热侧41的进口连通，所述第二放热侧41的出口与所述烟囱60的回烟口连通；
脱硫原烟气由所述烟囱60的出烟口顺次进入所述第一放热侧31、所述半干法脱硫装置10、所述第一吸热侧32、所述第二吸热侧42、所述SCR脱硝装置20、所述第二放热侧41后由所述回烟口流回所述烟囱60并排放至大气中；
所述烟气再热炉50与所述SCR脱硝装置20连接以向所述SCR脱硝装置20提供用于与所述脱硫原烟气混合的高温烟气，所述高温烟气的温度高于所述脱硫净烟气的温度。
具体的，脱硫原烟气由所述烟囱60的出烟口进入所述脱硫换热器30的第一放热侧31，所述半干法脱硫装置10排出的脱硫净烟气进入所述脱硫换热器30的第一吸热侧32，所述脱硫原烟气与所述脱硫净烟气在所述脱硫换热器30中进行换热，由于所述脱硫原烟气的温度较高，所述脱硫原烟气在所述第一放热侧31经换热降温以达到所述半干法脱硫装置10的理想入口温度。
本实施例中，从所述烟囱60的出烟口排出的脱硫原烟气的温度通常介于160℃-220℃之间，所述脱硫原烟气在所述第一放热侧31经换热降温后的温度介于120℃-140℃之间，满足所述半干法脱硫装置10的理想入口温度条件。
本实施例中，所述半干法脱硫装置10采用的半干法脱硫工艺包括但不限于是旋转喷雾法(SDA)或循环流化床法(CFB)脱硫工艺。例如，采用旋转喷雾法进行脱硫时，所述半干法脱硫装置10包括旋转喷雾法脱硫塔及雾化器，所述脱硫塔的进口及出口分别与所述第一吸热侧32的出口及所述第二吸热侧42的进口连通，所述雾化器用于向所述脱硫塔提供雾化脱硫剂，确保所述雾化脱硫剂与所述脱硫原烟气能够完全接触，充分反应，能够获得更好的吸收和干燥效果，根据不同的烟气温度及二氧化硫的含量可调整脱硫剂的喷入量，提高半干法脱硫装置10的抗波动能力。
采用循环流化床法进行脱硫时，所述半干法脱硫装置10包括循环流化床脱硫塔，所述循环流化床脱硫塔的进口及出口分别与所述第一吸热侧32的出口及所述第二吸热侧42的进口连通。这种工艺以循环流化床原理为基础，通过对吸收剂的多次再循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，大大地提高了吸收剂的利用率和脱硫效率。
本实施例中，脱硫剂可采用成本相对低廉的石灰粉。脱硫副产物以硫酸钙、亚硫酸钙、氢氧化钙为主，有比较稳定的消纳途径。
较佳的，所述基于热量双循环的烟气处理系统还包括布袋除尘器70，所述布袋除尘器70设置于所述半干法脱硫装置10的出口与所述第二吸热侧42的进口之间。所述布袋除尘器70用于对脱硫灰进行收集，在脱硫的同时保证出口的粉尘排放。一般在布袋除尘器70的入口设置有事故冷风阀，与用于检测脱硫灰的温度计联锁控制，避免布袋受损。
本实施例中，由于热损失的存在，经所述半干法脱硫装置10处理得到的脱硫净烟气通常介于90℃-120℃之间，为了更好的适应SCR脱硝的温度窗口，还需要对所述脱硫净烟气进行升温。
请继续参照图1，所述脱硫净烟气进入所述脱硫换热器30的第一吸热侧32与所述脱硫原烟气进行换热升温，然后进入所述脱硝换热器40的第二吸热侧42再次换热升温，以提高所述脱硫净烟气的温度。
为进一步使所述脱硫净烟气升温至理想的脱硝温度，所述烟气处理系统还包括烟气再热炉50，所述烟气再热炉50与所述SCR脱硝装置20连接以向所述SCR脱硝装置20提供用于与所述脱硫净烟气混合的高温烟气，所述高温烟气的温度高于所述脱硫净烟气的温度。所述高温烟气的温度可根据需求进行调整，对于烟气温度的抗波动能力大大提升，对于脱硫净烟气而言，一般可升高10℃-20℃，此时所述脱硫净烟气与所述高温烟气混合后的温度(即脱硝原烟气)一般不低于180℃，属于当前比较成熟的中低温SCR脱硝温度窗口，保障了系统的稳定运行。
本实施例中，所述SCR脱硝装置20采用中低温矾系或锰系催化剂，以氨为还原剂，反应温度一般在180℃以上，所述SCR脱硝装置20内一般设置多层催化剂，配套若干催化剂清灰装置，采用声波吹灰器或耙式吹灰器。
较佳的，所述烟气再热炉50为外置式热风炉或直燃炉，且所述烟气再热炉50的燃料为高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气或天然气。
经所述SCR脱硝装置20处理得到的脱硝净烟气进入所述脱硝换热器40的第二放热侧41与之前的脱硫净烟气进行换热，温度有一定程度的下降，但一般不低于130℃，可用于烟囱60热备并可直接排放至大气中，不会产生白烟。
较佳的，所述第二放热侧41的出口还设置有引风机80，用于将脱硝净烟气引入所述烟囱60中。
所述脱硫换热器30及脱硝换热器40均为回转式换热器。所述回转式换热器的换热元件采用碳钢或考登钢，驱动装置采用1用1备，驱动装置可在线自动投切，互为备用。换热器还配置低泄漏风系统，泄漏率控制在2％以下。
基于此，结合图1，本实用新型还提供了一种烟气处理方法，利用如上所述的基于热量双循环的烟气处理系统对脱硫原烟气进行脱硫脱硝，包括以下步骤：
S1、使所述脱硫原烟气进入脱硫换热器30的第一放热侧31进行换热，以使所述脱硫原烟气的温度下降至第一预设温度；
S2、通过半干法脱硫装置10对处于所述第一预设温度的脱硫原烟气进行脱硫处理，得到脱硫净烟气；
S3、使所述脱硫净烟气进入所述脱硫换热器30的第一吸热侧32进行换热，以使所述脱硫净烟气的温度上升至第二预设温度；
S4、使处于所述第二预设温度的脱硫净烟气进入脱硝换热器40的第二吸热侧42进行换热，以使所述脱硫净烟气的温度上升至第三预设温度；
S5、通过烟气再热炉向SCR脱硝装置20输送高温烟气，同时使处于所述第三预设温度的脱硫净烟气进入所述SCR脱硝装置20与所述高温烟气混合得到脱硝原烟气，所述高温烟气的温度高于所述脱硫净烟气，通过SCR脱硝装置20对所述脱硝原烟气进行脱硝处理，得到脱硝净烟气；
S6、使所述脱硝净烟气进入所述脱硫换热器30的第二放热侧41进行换热，以使所述脱硝净烟气的温度下降至第四预设温度；
S7、通过烟囱60将处于所述第四预设温度的脱硝净烟气外排至大气中。
顺次执行所述步骤S1-S7，即可实现对烟气的脱硫脱硝处理。本实施例中，所述第一预设温度介于120℃-140℃之间，所述硝原烟气的温度不低于180℃，第四预设温度不低于130℃，本申请对于所述第二预设温度、所述第三预设温度不作具体限制。
本实施例中，所述半干法脱硫装置采用旋转喷雾法或循环流化床脱硫法对处于所述第一预设温度的脱硫原烟气进行脱硫处理。
综上，本实用新型实施例提供了一种基于热量双循环的烟气处理系统，先将烟气中二氧化硫脱除再进行脱硝，可避免二氧化硫与氨反应生成硫酸氢铵、硫酸铵，并且最大程度保护脱硝催化剂，延长其使用寿命。并且，通过设置脱硫换热器及脱硝换热器构成热量双循环运行模式，能够对烟气温度进行分段精准调控，满足脱硫脱硝的运行温度要求，同时降低了系统运行费用。本实用新型实施例提供的基于热量双循环的烟气处理系统对烟气中的污染物具有很高的处理效率，出口污染物可稳定达到并且全面优于超低排放指标，脱硫脱硝效率可达到98％以上，氨逃逸可控制在≤3ppm，可以应对今后更加严格的排放标准。
上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于热量双循环的烟气处理系统，其特征在于，包括半干法脱硫装置、SCR脱硝装置、脱硫换热器、脱硝换热器及烟气再热炉，所述脱硫换热器具有第一放热侧及第一吸热侧，所述脱硝换热器具有第二放热侧及第二吸热侧，所述第一放热侧的进口及出口分别与烟囱的出烟口及半干法脱硫装置的进口连通，所述第一吸热侧的进口及出口分别与所述半干法脱硫装置的出口及所述第二吸热侧的进口连通，所述SCR脱硝装置的进口及出口分别与所述第二吸热侧的出口及第二放热侧的进口连通，所述第二放热侧的出口与所述烟囱的回烟口连通；
脱硫原烟气由所述烟囱的出烟口顺次进入所述第一放热侧、所述半干法脱硫装置、所述第一吸热侧、所述第二吸热侧、所述SCR脱硝装置、所述第二放热侧后由所述回烟口流回所述烟囱并排放至大气中；
所述烟气再热炉与所述SCR脱硝装置连接以向所述SCR脱硝装置提供用于与脱硫净烟气混合的高温烟气，所述高温烟气的温度高于所述脱硫净烟气的温度。
2.如权利要求1所述的基于热量双循环的烟气处理系统，其特征在于，所述半干法脱硫装置为旋转喷雾法脱硫塔或循环流化床脱硫塔。
3.如权利要求1或2所述的基于热量双循环的烟气处理系统，其特征在于，所述基于热量双循环的烟气处理系统还包括布袋除尘器，所述布袋除尘器设置于所述半干法脱硫装置的出口与所述第二吸热侧的进口之间。
4.如权利要求1所述的基于热量双循环的烟气处理系统，其特征在于，所述SCR脱硝装置采用中低温矾系或锰系催化剂。
5.如权利要求1所述的基于热量双循环的烟气处理系统，其特征在于，所述烟气再热炉为外置式热风炉或直燃炉，且所述烟气再热炉的燃料为高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气或天然气。
6.如权利要求1所述的基于热量双循环的烟气处理系统，其特征在于，所述脱硫换热器及脱硝换热器均为回转式换热器。
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