CN105983311A - 对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统 - Google Patents
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Abstract
一种对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统包括脱硫脱硝装置、臭氧预脱硝设备、氧化剂供给设备等。脱硫脱硝装置具有连接锅炉排烟管的烟气进口，其本体内间隔设有脱硫除尘室、脱硝室和烟气排放室；臭氧预脱硝设备包括臭氧发生器和具有加注管等的快速混合加注装置，加注管安装于锅炉排烟管上以提供臭氧；氧化剂供给设备包括氧化剂储罐和多个雾化喷枪，雾化喷枪安装在脱硝室内。使用本发明对锅炉烟气处理后，除尘效率在96～99%、脱硫效率96～98%和脱硝效率75～85%。基于臭氧及双氧水不同的反应特性，提出了对现有烟气净化系统的装备进行合理的改造，就能获得意想不到的效果。本发明一体化系统使用臭氧和双氧水的消耗量不多，可大大降低脱硝成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉脱硫除尘装置和锅炉脱硝装置，更具体地说，是有关一种对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统。
背景技术
多年来我们一直从事着对锅炉烟气的脱硫和脱硝装置的研究和推广，于1999年在国内最先实现了通过喷雾脱硫设备对工业锅炉和各种窑炉的烟气进行脱硫和除尘，可除去大部分烟气中所携带的大中形灰尘、颗粒和SO2的气体，因此喷雾脱硫设备具有喷雾或喷淋脱硫和除尘的双重作用，取得很好效果，但是因该设备体积大和占地面积大，是十分不经济的，以及现有装置的内部布置还有一定不足，并且制造成本和生产费用也较高。后来，在经过对上述喷雾脱硫设备的不断改进和完善，提出了一种名称为“高效脱硫除尘装置的气液漩流式脱硫除尘器”专利号为ZL 200920286787.7，申请日2009年12月30日实用新型专利。该专利的脱硫除尘器是由砖石砌迭而成的矩形立方的器体，它具有喷淋除雾部、、水雾分离部以及水池部：喷淋除雾部由相邻地位于器体内壁一侧的第一和第二竖室组成并通过它们下部开口连通，第一竖室的上端具有连接外部进气管的进气口，壁上设有两层喷淋漩流层，每一喷淋漩流层通过供液管道设置有一个或一个以上喷嘴和一个或一个以上漩流板，第二竖室墙壁上设有一层喷淋层，该喷淋漩流层通过供液管道设置有一个或一个以上喷嘴，所述漩流板是无动力的漩流风机，安装在每一喷淋漩流层的喷嘴下方，所述喷淋除雾部在第一和第二竖室底部在开口的连通部位设置共同储存水的水池部；烟气排放部位于与喷淋除雾部相对的器体内壁的另一侧并通过第一内墙相邻接，其上端具有连接外部排气管的排气口；水雾分离部位于器体内喷淋除雾部和烟气排放部的左侧并通过第二和第三内墙与喷淋除雾部和烟气排放部相邻接。在其工作过程中，第一竖室喷嘴喷射出的高压含碱液形成汽雾状气流，流过漩流板时，推动漩流板旋转，以促进吸收烟气中的SO和其所含热量并使烟尘、飞灰充分与碱性液的接触，温度下降和利于脱硫除尘。因此，具有喷雾或喷淋脱硫和除尘的双重作用，除尘效率约达99%，脱硫效率约在98%。因此，我们在脱硫除尘设备制造和应用方面已经积累了一定的经验，可为用户提供较强的、可靠的脱硫除尘的技术和工艺保障。
在锅炉烟气的脱硝方面，目前国内外有两类做法，一类是采用单独为脱硝而设计制造的脱硝除尘装置，例如美国专利US 6146606A的一种联合SCR/SNCR脱硝方法，具体公开了碳燃料和空气在燃烧炉中燃烧产生烟气通过喷枪喷射碱液-尿素溶液以预处理燃油锅炉燃烧中所排出烟气中的氮氧化物NOx，然后剩余烟气中的氮氧化物利用催化剂进行催化还原反应来达到烟气脱硝和除尘的目的。此外，还有一种如欧洲专利EP 0426978A1的“对燃油锅炉的排放物可选择采用非催化还原的方法”与上述美国专利在剩余烟气中所含氮氧化物在处理上方法不同，是采用还原剂直接加以还原的方法。这一类脱硝方法不能满足同时需要脱硫和脱硝的场合。另一类做法是将脱硫和脱硝结合在一起而设计制造的脱硫脱硝装置，例如上海交通大学等定位于2010年10月22日提交的、现已授权的中国发明专利ZL 2010106166787，名称为,“基于镁-铵法综合脱硫脱硝及产物回收的实现方法”，提出了向烟气中加入氧化剂，用含有尿素的氧化镁浆液同时综合脱硫脱硝，氧化剂包括臭氧、次氯酸盐或二氧化氯的一种或一种以上。此方法在燃煤锅炉的脱硫脱硝方面得到成功利用，是烟气综合治理的一发展方向，不过，这一专利技术在脱硝效率上不足70%，不高，为此，必须寻求一种具有更高脱硫脱硝效率、结构更为简单合理、使用方便的新的脱除SO2和NOx的综合处理装置和方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有烟气脱硫脱硝装置的不足，而提出一种对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统，其根据燃煤链条锅炉的烟气分布、温度和流动特点，对现有脱硫除尘装置加以改造，可用于非催化还原法进行二次烟气脱硝和用含碱液进行烟气脱硫的具有布置合理、结构可靠和高脱硫脱硝治理效率的处理系统。。
实现以上目的的技术方案是提供一种对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统，包括脱硫脱硝装置、脱硫循环液槽、喷淋装置、漩流板、臭氧预脱硝设备、氧化剂供给设备、除雾器和烟囱，其中，脱硫脱硝装置具有连接锅炉排烟管的烟气进口和连接经脱硫脱硝装置脱硫脱硝后的净化烟气通过连接管排放到烟囱的烟气出口，其特征在于：在其烟气进口和烟气出口之间的脱硫脱硝装置本体内间隔设有连接于锅炉排烟管的脱硫除尘室、脱硝室和两个连接到烟囱连接管的烟气排放室，
所述臭氧预脱硝设备包括臭氧发生器和快速混合加注装置，其中，所述快速混合加注装置包括一支或多支加注管和混合搅动机构，其中，加注管安装于锅炉排烟管上设置的注入口中，所述臭氧发生器通过管道与锅炉排烟管的加注管相连接，以从加注管向以锅炉排烟管内提供臭氧，所述混合搅动机构安装于位于加注管上方的锅炉排烟管内；
脱硫脱硝装置是由砖石砌叠或钢板焊接后内衬防腐材料而成，呈矩形立方，并以脱硫除尘室、脱硝室和除雾处理室的先后顺序由内墙隔开并彼此间通过内墙孔道相连通；所述喷淋装置和漩流板安装在脱硫除尘室中；
所述氧化剂供给设备包括氧化剂储罐、必要的供给调节计量部件和多个雾化喷枪，其中，所述雾化喷枪以若干排组成一组安装在脱硝室内并通过管道连接氧化剂储罐；
所述除雾器为多层除雾板，安装在烟气排放室内。
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，所述脱硫除尘室直接与烟气进口连通，其内设有一层或两层喷淋漩流层，每一喷淋漩流层设置有一个或一个以上与供给含碱液水的脱硫循环液槽管道连接的喷嘴和一个或一个以上漩流板，所述漩流板是无动力的漩流风机，安装在每一喷淋漩流层的喷嘴下方，所述脱硫除尘室底部在其内墙孔道的连通部位下面设置有储存水的第一水池部。
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，所述快速混合加注装置的加注管是由管壁开设多个孔的管子，所述混合搅动机构为无动力混合器，是由在加注臭氧时对从加注管孔中喷射出的臭氧与烟气进行混合搅拌的叶片构成。
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，所述氧化剂的浓度为8-20%重量百分，所述氧化剂供给设备的雾化喷枪具有氧化剂输出口和空气输出口，空气输出口通过空压机提供6-8公斤/平方厘米的压力空气，以将氧化剂输出口输出的氧化剂加以雾化。；
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，所述雾化喷枪由多个单元雾化喷枪组成1组，具有1-2层，在2层时以上下间隔安装在脱硝室内，
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，所述臭氧发生器和快速混合加注装置之间的管道上安装有臭氧调节阀，以自动调节臭氧注入压力、浓度及流速。
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，所述臭氧的输入压力为1公斤/厘米平方。
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，所述快速混合加注装置采用射流注入及射流导流混合技术，保证臭氧与烟气充分混合，并且总混合阻力低于10Pa，臭氧与烟气的接触时间在1-3s。
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，所述锅炉排烟管的注入口与脱硫脱硝装置的烟气进口直线距离为5-10米，所述快速混合加注装置的加注管长度为2-5米。
如以上所述的脱硫脱硝一体化系统，其中，其特征在于：所述脱硫脱硝系统的除尘效率保持在96～99%、脱硫效率：96～98%和脱硝效率：75～85%。
使用本发明的所述脱硫脱硝系统对锅炉烟气处理后，除尘效率保持在96～99%、脱硫效率：96～98%和脱硝效率75～85%。对于所述脱硝效率，NOx排放浓度由500 mg/Nm3降至100 mg/Nm3以下，使煤粉锅炉脱硝改造后的氮氧化物排放浓度符合《火电厂大气污染物排放标准》（BG13223-2011）氮氧化物排放限值100毫克/立方米的排放标准。
从上可见，基于上述臭氧及双氧水不同的反应特性，提出了“脱硫脱硝装置前臭氧预氧化脱硝-脱硫脱硝装置中脱硫除尘后的双氧水氧化吸收烟气中氮氧化物”的预脱硝和脱硫脱硝组合处理系统，其中特别是“烟气组合氧化吸收脱硝”工艺，只要对现有烟气净化系统的装备进行非常合理和简便的改造，就能获得意想不到的效果，并使锅炉的脱硫和脱硝不再各自独立以及脱硝工艺显得更具灵活性及现场适应性。同时，该组合处理系统使用臭氧和双氧水价格不高，消耗也不多，还可大大降低脱硝成本。
附图简要说明
图1是本发明中脱硫脱硝装置的结构剖视图，图中还显示了其中安装的喷淋喷嘴、喷雾喷嘴、漩流板、除雾器以及在其烟气进口上与装有快速混合加注装置的锅炉排烟管连接和烟气出口与烟囱的连接的状况；；
图2是本发明中脱硫循环液槽、氧化剂供给设备、臭氧预脱硝设备和氧化剂循环液槽的布置示意图；
图3是图1的A-A 剖视图。
具体实施方式
请参阅图1和图3，图中示出了本发明的对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统，包括脱硫脱硝装置1、喷淋装置2、脱硫循环液槽3、漩流板4、氧化剂供给设备5、臭氧预脱硝设备6、除雾器7、烟囱8和氧化剂循环液槽10，其中，脱硫脱硝装置1是由砖石砌迭或钢板焊接后内衬防腐材料而成，呈矩形立方，其外具有连接锅炉排烟管9的烟气进口19和连接经脱硫脱硝装置脱硫脱硝后的净化烟气通过连接管排放到烟囱8的烟气出口18，在其烟气进口19和烟气出口18之间的脱硫脱硝装置本体其内具有以先后顺序由内墙隔开并彼此间通过内墙的孔道相连通的脱硫除尘室11、脱硝除雾室12和两个烟气排放室13、14的先后顺序由内墙111、121、131隔开并彼此间通过内墙的孔道112、122、132相连通。此外，所述烟气进口19处于脱硫除尘室11上端，所述烟气出口18处于烟气排放室14上部，所述脱硫除尘室底部在其与脱硝除雾室12内墙的孔道112连通部位下面设置有隔离墙113以形成储存水的第一水池部114和第二水池部115。
所述喷淋装置2和漩流板4安装在脱硫除尘室11中。最好，所述喷淋装置2和漩流板4设有两层，以一定间隔设置，每一层喷淋装置2和漩流板4设置有多个与供给含碱液水的脱硫循环液槽3用管道连接的喷嘴和一个或一个以上漩流板4。所述漩流板4是无动力的漩流风机，安装在每一喷淋装置的下方。通常，喷嘴选择使用WC系列空心锥喷嘴，流量在82~136升/分钟，压力在0.7-1巴。
所述脱硫循环液槽3作为喷淋装置2的脱硫液的供给和喷淋脱硫处理后液体，即来自第一水池部114的废水的回收槽位于锅炉或脱硫脱硝装置1附近。
所述氧化剂供给设备5包括氧化剂储罐氧化剂储罐51、必要的供给调节计量部件53和多个雾化喷枪52，其中，氧化剂储罐氧化剂储罐51采用市场上可以买到的罐装的氧化剂，例如包括亚硫酸钠、亚氯酸钠、双氧水、过硫酸钠等；必要的供给调节计量部件包括加药泵、流量计、压力表和调节阀门，所述雾化喷枪52以若干排组成一组，安装在脱硝除雾室12内并通过管道连接氧化剂储罐51。其中，氧化剂储罐氧化剂储罐51提供的氧化剂的浓度为8-20%，为重量百分并可加以调节。所述雾化喷枪为雾化喷射枪，具有氧化剂输出口和空气输出口，空气输出口通过空压机提供6-8公斤/平方厘米的压力空气，以将氧化剂输出口输出的氧化剂加以雾化。另外，所述雾化喷枪52也可由多个单元喷枪组成1组，具有1-2层，在2层时以上下间隔安装在脱硝除雾室内，
所述除雾器7为多层除雾板，安装在烟气排放室13内，以去除在脱硝后烟气中的雾气和细小颗粒。
所述臭氧预脱硝设备6包括臭氧发生器61、臭氧调节控制装置63和快速混合加注装置62，其中，所述臭氧发生器61可选用如型号NLO-25K(单台臭氧发生器臭氧产量25kg/h，额定浓度：135mg/L)、MB-D-K10000（单台臭氧发生器额定产量15000gO3/h，臭氧浓度20～35mg/L），它通过管道连接到锅炉排烟管9的注入口91，所述臭氧调节控制装置包括减压阀、气动开关阀、臭氧调节阀、压力和温度变送器等；所述快速混合加注装置62包括一支或多支加注管621和混合搅动机构622，其中，加注管621安装于锅炉排烟管9上设置的注入口91中，所述臭氧发生器61通过管道与锅炉排烟管的加注管621相连接，以从加注管向以锅炉排烟管内提供臭氧，所述混合搅动机构622安装于位于加注管上方的锅炉排烟管9内。所述快速混合加注装置的加注管621是由管壁开设多个孔6211的管子，所述混合搅动机构622为无动力混合器，是由在加注臭氧时管子的孔6211中喷射出的臭氧与烟气进行混合搅拌的叶片6221构成。所述臭氧发生器61和快速混合加注装置62之间的管道上安装有臭氧调节控制装置，以自动调节臭氧注入压力、浓度及流速。所述臭氧的输入压力为1公斤/平方厘米，因此，所述快速混合加注装置62需要采用射流注入及射流导流混合技术，以保证臭氧与烟气充分混合，并且总混合阻力控制在低于10Pa。在加注管621的安装方面，所述锅炉排烟管9的注入口91与脱硫脱硝装置1的烟气进口19直线距离为6-10米。所述快速混合加注装置的加注管621长度为2-6米。
氧化剂循环液槽10是用于储存氧化剂储罐中的氧化剂通过雾化喷枪52脱硝处理后的液体，即流到第二水池部115的废氧化剂的回收，以将其经处理再利用。
本发明的所述脱硫脱硝系统的除尘效率保持在96～99%、脱硫效率：96～98%和脱硝效率：75～85%。
本发明的对燃煤链条锅炉的烟气进行预脱硝和脱硫脱硝组合处理系统应用在75吨/时煤粉锅炉，烟气的脱硝及脱硫处理过程：
1，预脱硝：脱硫脱硝装置1上方的锅炉排烟管9中烟气的温度在160℃（通常上述锅炉的锅炉排烟管内烟气温度为120-180℃），臭氧发生器61所产生的臭氧经过管道从注入口91输送至快速混合加注装置62的加注管621并由孔6211（其数量多少也可影响输送量的大小）中以臭氧浓度30mg/L、设定的流量和输送压力为1公斤/平方厘米喷射出，只需保证烟气在进脱硫脱硝装置1之前臭氧与烟气的接触时间在1-3s即可。至于臭氧的投加量，可按与NOx的摩尔比在0.3-0.8范围调节，具体实施过程还要视烟气中NOx的实际浓度及既定脱硝效率而定。
臭氧喷出孔6211并冲击叶片6221而使其持续旋转，加速与烟气 充分搅拌混合，实现NO向NO2的转化。主要涉及的反应如下：
NO+O3→NO2+O2
NO2+O3→NO3+O2
NO3+NO2→N2O5
NO+O+M→NO2+M
NO2+O→NO3
这里，在注入口91输入的臭氧设计采用射流注入及导流混合技术，在保证臭氧与烟气充分混合的基础上，尽量减少其气流阻力，为此总混合阻力孔控制在低于10Pa。
2，在脱硫脱硝装置中脱硫除尘：经预脱硝的烟气从烟气进口19自上而下地进入脱硫除尘室11，烟气首先受到喷嘴喷出的含碱液水（碱液与水混合的液体）喷淋，形成汽雾状气流，在它流过漩流板时，推动漩流板旋转，使烟尘和飞灰处于漩流中，充分地与碱性液的接触，并在喷射和漩流作用下以高速冲向水池部，使烟气水中进行水浴，激起水池部中水的涡流，将烟气中SO2再一次被碱液吸收、反应，而飞灰尘粒浸湿、溶沉水里。在此过程中，烟气与碱液反应除吸收SO2和烟尘外，还大量地吸收其含热量，使其温度大幅度地降低，温度从进入烟气进口19的140 oC左右下降到60～80 oC。这为后续的脱硝除雾创造了良好的条件。
3，在脱硫脱硝装置中脱硝除雾：经以上处理过程2的处理，烟气从脱硫除尘室11下部的内墙111的孔道112自下而上地进入脱硝除雾室12，将含15%左右的氧化剂溶液从喷枪52喷出，在脱硝除雾室12内形成雾气层并将对氮氧化物进行高效吸收，与此同时氧化剂还对经过脱硫除尘室11脱硫除尘处理后残余的二氧化硫作用，可进一步提高脱硫效率，因此氧化剂的脱硝利用率可得到显著提高。其反应如下：
NO+H2O2（液相）→NO2+H2O
2NO2+H2O2（液相）→2HNO3
2NO+ H2O2（液相）→2HNO2
SO2+ H2O2（液相）→H2SO4
在脱硝除雾室13内，在氧化剂溶液处理后的烟气要通过位于喷枪52上方的除雾器7的多层除雾板以除去烟气中水汽、雾气和细小的微尘。
4，在脱硫脱硝装置中烟气排放：在以上处理过程3的脱硝除雾后，烟气向上经过内墙121上部的孔道122 流到烟气排放室13，使水汽进一步凝聚，被处理烟气因扩展而使流动速度适当降低，最后从位于该室下部的烟气出口18将经过处理的净化烟气排放到外部排气管直至烟囱8外。
整个处理过程完成后，经过检测，除尘效率在99%，而脱硫效果除了通常循环水碱性含碱液PH
8.5，兼有氧化剂的辅助作用而提高，脱硫效率98%，脱硝效率82%。此外，还因脱硫脱硝装置不易腐蚀，使用寿命更长。
Claims (10)
1.一种对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统，包括脱硫脱硝装置、脱硫循环液槽、喷淋装置、漩流板、臭氧预脱硝设备、氧化剂供给设备、除雾器和烟囱，其中，脱硫脱硝装置具有连接锅炉排烟管的烟气进口和连接经脱硫脱硝装置脱硫脱硝后的净化烟气通过连接管排放到烟囱的烟气出口，其特征在于：在其烟气进口和烟气出口之间的脱硫脱硝装置本体内间隔设有连接于锅炉排烟管的脱硫除尘室、脱硝室和两个连接到烟囱连接管的烟气排放室，
所述臭氧预脱硝设备包括臭氧发生器和快速混合加注装置，其中，所述快速混合加注装置包括一支或多支加注管和混合搅动机构，其中，加注管安装于锅炉排烟管上设置的注入口中，所述臭氧发生器通过管道与锅炉排烟管的加注管相连接，以从加注管向以锅炉排烟管内提供臭氧，所述混合搅动机构安装于位于加注管上方的锅炉排烟管内；
脱硫脱硝装置是由砖石砌叠或钢板焊接后内衬防腐材料而成，呈矩形立方，并以脱硫除尘室、脱硝室和除雾处理室的先后顺序由内墙隔开并彼此间通过内墙孔道相连通；所述喷淋装置和漩流板安装在脱硫除尘室中；
所述氧化剂供给设备包括氧化剂储罐、必要的供给调节计量部件和多个雾化喷枪，其中，所述雾化喷枪以若干排组成一组安装在脱硝室内并通过管道连接氧化剂储罐；
所述除雾器为多层除雾板，安装在烟气排放室内。
2.如权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述脱硫除尘室直接与烟气进口连通，其内设有一层或两层喷淋漩流层，每一喷淋漩流层设置有一个或一个以上与供给含碱液水的脱硫循环液槽管道连接的喷嘴和一个或一个以上漩流板，所述漩流板是无动力的漩流风机，安装在每一喷淋漩流层的喷嘴下方，所述脱硫除尘室底部在其内墙孔道的连通部位下面设置有储存水的第一水池部。
3.如权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述快速混合加注装置的加注管是由管壁开设多个孔的管子，所述混合搅动机构为无动力混合器，是由在加注臭氧时对从加注管孔中喷射出的臭氧与烟气进行混合搅拌的叶片构成。
4.如权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述氧化剂的浓度为8-20%重量百分，所述氧化剂供给设备的雾化喷枪具有氧化剂输出口和空气输出口，空气输出口通过空压机提供6-8公斤/平方厘米的压力空气，以将氧化剂输出口输出的氧化剂加以雾化。
5.如权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述雾化喷枪由多个单元雾化喷枪组成1组，具有1-2层，在2层时以上下间隔安装在脱硝室内。
6.如权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：
所述臭氧发生器和快速混合加注装置之间的管道上安装有臭氧调节阀，以自动调节臭氧注入压力、浓度及流速。
7.如权利要求6所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述臭氧的输入压力为1公斤/厘米平方。
8.如权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述快速混合加注装置采用射流注入及射流导流混合技术，保证臭氧与烟气充分混合，并且总混合阻力低于10Pa，臭氧与烟气的接触时间在1-3s。
9.如权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述锅炉排烟管的注入口与脱硫脱硝装置的烟气进口直线距离为5-10米，所述快速混合加注装置的加注管长度为2-5米。
10.如权利要求1至9任一项所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述脱硫脱硝系统的除尘效率保持在96～99%、脱硫效率：96～98%和脱硝效率：75～85%。
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