一种燃煤锅炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置的制作方法

本发明涉及一种燃煤锅炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置，具体地说是用于净化燃煤锅炉产生的烟气，属于环保技术领域。

背景技术：

目前，燃煤锅炉所用的煤粉中含有硫，在经1200℃～1500℃高温烧制过程中，原料中的硫经化学反应生成SO₂进入烟气，燃煤锅炉排放的SO₂占到国内SO₂排放总量的很大一部分，根据对燃煤锅炉烟气的分析，有如下特点：

(1)燃煤锅炉烟气中SO2浓度变化非常快且浓度波动幅度大；

(2)燃煤锅炉排放的烟气温度通常在120℃～160℃之间波动；

(3)燃煤锅炉烟气中的粉尘浓度基本上在15g/Nm³至30g/Nm³之间变化；

(4)燃煤锅炉排放烟气的氧含量在5％～8％之间变化；

(5)燃煤锅炉排放烟气的含湿量较大，通常在8％～10.5％之间波动。

综上所述，燃煤锅炉的烟气温度大多在120～160℃之间，所处的烟气环境条件比较恶劣，如粉尘浓度较高、烟气的氧含量较高、含湿量较大、重金属浓度较高等，在采用高硫煤的情况下，燃煤锅炉烟气SO₂的排放浓度达到5000～6000mg/Nm³，另外，NOx的排放浓度达到600～800g/Nm³，对环境造成严重污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种燃煤锅炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置，该装置脱硝工艺主要是以尿素颗粒为还原剂，与炉膛中氮氧化物反应，在炉膛内NOx被还原为N₂和水；采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，脱硫效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度30mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉尘 排放浓度15mg/Nm³，优于GB13223-2011标准《火电厂大气污染物排放标准》(SO₂＜50mg/Nm³，NOx＜100mg/Nm³，粉尘排放浓度＜20mg/Nm³)，使烟气达标排放，避免对环境造成污染。

本发明的技术方案是：一种燃煤锅炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置，包括燃煤锅炉、烟气在线监测控制装置、布袋除尘器、风机、脱硫塔、除湿净化塔、烟囱，其特征在于：所述燃煤锅炉顺序连接烟气在线监测控制装置、布袋除尘器、风机、脱硫塔、除湿净化塔、烟囱，所述烟气在线监测控制装置连接变频旋转给料机，变频旋转给料机上方连接电子螺旋称，电子螺旋称连接卸料器，卸料器连接尿素颗粒料仓，变频旋转给料机下方连接混合发生器，混合发生器一路连接高压罗茨风机，另一路通过尿素颗粒喷射管连接尿素颗粒喷射口，尿素颗粒喷射口位于燃煤锅炉炉膛的侧壁上方，所述风机出口与电动进风阀进口之间连接旁通管道，旁通管道与烟囱进口连接，旁通管道上设置有旁通阀，所述电动进风阀出口与脱硫塔入气口连接，脱硫塔入气口下部侧壁设置有PH检测控制仪，PH检测控制仪通过控制电缆与脱硫泵连接，脱硫塔入气口下部通过管道连接曝气置换反应池，曝气置换反应池连接沉淀池，曝气置换反应池一侧设置有罗茨风机，另一侧设置有氢氧化钙料仓，氢氧化钙料仓连接卸料器，卸料器连接电子螺旋称，电子螺旋称连接变频旋转给料机，变频旋转给料机连接曝气置换反应池，曝气置换反应池池边设置有曝气置换反应池PH检测控制仪，曝气置换反应池PH检测控制仪通过控制电缆与变频旋转给料机连接，沉淀池连接调节池，沉淀池下部设置有废液外排管道，调节池另一侧设置有氢氧化钠储罐，调节池池边设置有调节池PH检测控制仪，调节池PH检测控制仪通过控制电缆与电动加料阀连接，脱硫塔入气口上部设置有喷嘴，喷嘴上部设置有除雾器，除雾器上部设置有烟气出口，烟气出口连接除湿净化塔，除湿净化塔内设置有 防湿空气过滤器，除湿净化塔底部设置有除湿净化塔废液外排管道，喷嘴穿过脱硫塔内壁与脱硫塔外壁的软接管连接，软接管与喷淋管连接，喷淋管通过支架固定在脱硫塔外壁上，喷淋管与进液管连接，进液管与脱硫泵连接，脱硫泵连接调节池。

本发明的有益效果是：该装置脱硝工艺主要是以尿素颗粒为还原剂，与炉膛中氮氧化物反应，在炉膛内NOx被还原为N₂和水；采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，脱硫效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度30mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，优于GB13223-2011标准《火电厂大气污染物排放标准》(SO₂＜50mg/Nm³，NOx＜100mg/Nm³，粉尘排放浓度＜20mg/Nm³)，使烟气达标排放，避免对环境造成污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A-A剖视放大图。

图3为图1中B-B剖视放大图。

图4为图1中C部分放大图。

图1、图2、图3、图4中，1.燃煤锅炉，2.布袋除尘器，3.风机，4.电动进风阀，5.脱硫塔入气口，6.脱硫塔，7.除雾器，8.烟气出口，9.喷淋管，10.支架，11.软接管，12.喷嘴，13.进液管，14.PH检测控制仪，15.脱硫泵，16.防湿空气过滤器，17.除湿净化塔，18.除湿净化塔废液外排管道，19.氢氧化钙料仓，20.卸料器，21.电子螺旋称，22.变频旋转给料机，23.曝气置换反应池，24.曝气置换反应池PH检测控制仪，25.罗茨风机，26.沉淀池，27.废液外排管道，28.电动加料阀，29.氢氧化钠储罐，30.调节池PH检测控制仪，31.调节池， 32.旁通管道，33.旁通阀，34.烟囱，35.尿素颗粒料仓，36.卸料器，37.电子螺旋称，38.变频旋转给料机，39.高压罗茨风机，40.混合发生器，41.尿素颗粒喷射管，42.尿素颗粒喷射口，43.烟气在线监测控制装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明是一种燃煤锅炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置，包括燃煤锅炉1、烟气在线监测控制装置43、布袋除尘器2、风机3、脱硫塔6、除湿净化塔17、烟囱34，其特征在于：所述燃煤锅炉1顺序连接烟气在线监测控制装置43、布袋除尘器2、风机3、脱硫塔6、除湿净化塔17、烟囱34，所述烟气在线监测控制装置43连接变频旋转给料机38，变频旋转给料机38上方连接电子螺旋称37，电子螺旋称37连接卸料器36，卸料器36连接尿素颗粒料仓35，变频旋转给料机38下方连接混合发生器40，混合发生器40一路连接高压罗茨风机39，另一路通过尿素颗粒喷射管41连接尿素颗粒喷射口42，尿素颗粒喷射口42位于燃煤锅炉1炉膛的侧壁上方，所述风机3出口与电动进风阀4进口之间连接旁通管道32，旁通管道32与烟囱34进口连接，旁通管道32上设置有旁通阀33，所述电动进风阀4出口与脱硫塔入气口5连接，脱硫塔入气口5下部侧壁设置有PH检测控制仪14，PH检测控制仪14通过控制电缆与脱硫泵15连接，脱硫塔入气口5下部通过管道连接曝气置换反应池23，曝气置换反应池23连接沉淀池26，曝气置换反应池23一侧设置有罗茨风机25，另一侧设置有氢氧化钙料仓19，氢氧化钙料仓19连接卸料器20，卸料器20连接电子螺旋称21，电子螺旋称21连接变频旋转给料机22，变频旋转给料机22连接曝气置换反应池23，曝气置换反应池23池边设置有曝气置换反应池PH检测控制仪24，曝气置换反应池PH检测控制仪24通过控制电缆与变频旋转给料 机22连接，沉淀池26连接调节池31，沉淀池26下部设置有废液外排管道27，调节池31另一侧设置有氢氧化钠储罐29，调节池31池边设置有调节池PH检测控制仪30，调节池PH检测控制仪30通过控制电缆与电动加料阀28连接，脱硫塔入气口5上部设置有喷嘴12，喷嘴12上部设置有除雾器7，除雾器7上部设置有烟气出口8，烟气出口8连接除湿净化塔17，除湿净化塔17内设置有防湿空气过滤器16，除湿净化塔17底部设置有除湿净化塔废液外排管道18，喷嘴12穿过脱硫塔6内壁与脱硫塔6外壁的软接管11连接，软接管11与喷淋管9连接，喷淋管9通过支架10固定在脱硫塔6外壁上，喷淋管9与进液管13连接，进液管13与脱硫泵15连接，脱硫泵15连接调节池31。

本发明的工作过程：170t/h燃煤锅炉1，烟气量380000m³/h，烟气排放温度120～160℃，SO₂的浓度5000～6000mg/Nm³，NOx的浓度600～800mg/Nm³，粉尘浓度15～30g/Nm³，氧含量在5％～8％；

由尿素颗粒料仓35、卸料器36、电子螺旋称37、变频旋转给料机38、高压罗茨风机39、混合发生器40、尿素颗粒喷射管41、尿素颗粒喷射口42等组成的尿素颗粒喷射装置；烟气在线监测控制装置43对燃煤锅炉1的烟气量及生成NOx的量进行检测，并反馈到PLC控制系统，PLC控制系统计算尿素的消耗量，经电子螺旋称37称重计量后，通过变频旋转给料机38，根据工况，用改变转速的方式调整输送量，输送量送入混合器40，来自高压罗茨风机39的风力，将落入混合器40的尿素颗粒通过尿素颗粒喷射管41送入尿素颗粒喷射口42进入燃煤锅炉1炉膛内，在燃煤锅炉1炉膛内，尿素颗粒和烟气中的氮氧化物发生化学反应：

2CO(NH₂)₂+4NO+O₂＝4N₂+4H₂O+2CO₂

4CO(NH₂)₂+4NO₂＝6N₂+8H₂O+2CO₂

在炉膛内NOx被还原为N₂和水；

燃煤锅炉1的烟气经脱硝处理后，通过风机3的负压作用进入布袋除尘器2，对燃煤锅炉1含尘烟气起到除尘的作用，除尘效率高，防止粉尘进入脱硫塔6产生堵塞，经过布袋除尘器2的燃煤锅炉1烟气进入脱硫塔6，由下而上的烟气，在通过布设在脱硫塔6中部的喷嘴12时，由于气液逆流，使喷嘴12喷出的脱硫液呈沸腾状态，使气液充分接触，烟气经喷嘴12喷淋后，通过高效除雾器7脱除水雾，除雾器7出口烟气中雾滴的浓度小于75mg/m³，防止水滴腐蚀烟囱34，再经除湿净化塔17中防湿空气过滤器16，收集气体中的细微粉尘，净化空气，进一步去除水滴，最后由烟囱34排放到大气中；

采用NaOH作为脱硫吸收剂，将脱硫剂经脱硫泵15打入脱硫塔6与烟气充分接触，使烟气中的二氧化硫与脱硫剂NaOH进行反应生成Na₂SO₃，从脱硫塔6排出的Na₂SO₃溶液经过曝气氧化，生成Na₂SO₄，通过加入氢氧化钙对吸收液的再生和固体副产品的析出，经过曝气和钠、钙置换的混合液流入沉淀池26，经沉淀灰水分离后的上清液，送入调节池31，在调节池31内，当PH值降低到一定程度时，通过调节池PH检测控制仪30测定调节池31内的PH值后，控制电动加料阀28将氢氧化钠储罐29中的氢氧化钠不断补充加入调节池31中，在脱硫塔6内，当PH值降低到一定程度时，通过PH检测控制仪14测定脱硫塔6内的PH值后，通过控制脱硫泵15向脱硫塔6内加入脱硫剂，如此循环，沉淀池26中的沉灰定期清除，捞起外运；

由氢氧化钙料仓19、卸料器20、电子螺旋称21、变频旋转给料机22组成氢氧化钙的输送装置，在曝气置换反应池23内，当PH值降低到一定程度时，通过曝气置换反应池PH检测控制仪24测定曝气置换反应池23内的PH值后，经电子螺旋称21称重计量后，通过变频旋转给料机22，根据曝气置换反应池 23内的PH值，用改变转速的方式调整氢氧化钙的输送量，氢氧化钙送入曝气置换反应池23内；

脱硫化学反应式：

在吸收塔内吸收SO₂：

2NaOH+SO₂→Na₂SO₃+H₂O

Na₂SO₃+SO₂+H₂O→2NaHSO₃

将吸收了SO₂的吸收液送至曝气置换反应池23，进行亚硫硫根的氧化、吸收液的再生和固体副产品的析出；

通过罗茨风机25鼓入空气，在曝气置换反应池23中发生氧化反应；

氧化反应：Na₂SO₃+0.5O₂→Na₂SO₄

通过加入氢氧化钙对吸收液的再生和固体副产品的析出。

置换反应：Ca(OH)₂+Na₂SO₄+2H₂O→NaOH+CaSO₄·2H₂O

Ca(OH)₂+Na₂SO₃→2NaOH+CaSO₃

Ca(OH)₂+2NaHSO₃→Na₂SO₃+CaSO₃·0.5H₂O+0.5H₂O

再生的NaOH和Na₂SO₃等脱硫剂可以循环使用；

由此可见，这里NaOH消耗比较少，系统吸收液循环以后实际上主要消耗的是氢氧化钙，因此运行费用较低；

当脱硫塔6不能正常运行时，打开旁通阀33，关闭电动进风阀4，使经布袋除尘的烟气，经风机3再通过旁通管道33进入烟囱34排出。

由此可见，本发明装置脱硝工艺主要是以尿素颗粒为还原剂，与炉膛中氮氧化物反应，在炉膛内NOx被还原为N₂和水；采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，脱硫效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度30mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉 尘排放浓度15mg/Nm³，优于GB13223-2011标准《火电厂大气污染物排放标准》(SO₂＜50mg/Nm³，NOx＜100mg/Nm³，粉尘排放浓度＜20mg/Nm³)，使烟气达标排放，避免对环境造成污染。