一种燃煤锅炉烟气炉内脱硝二级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二级脱硫装置，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，燃煤锅炉烟气SO₂的排放浓度达到2000～6000mg/Nm³，NOx的排放浓度达到400～500g/Nm³，对环境造成严重污染。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种燃煤锅炉烟气炉内脱硝二级脱硫装置，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；一级采用循环干法脱硫，脱硫剂用量少而且利用率高，脱硫率高达90％；二级采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，脱硫效率高达95％以上；该装置具有脱硫效率高，脱硝效率高，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二级脱硫装置，包括燃煤锅炉、烟气在线监测控制装置、电动进风阀、反应塔、布袋除尘器、主风机、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、电动进风阀、反应塔、布袋除尘器、主风机、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，所述烟气在线监测控制装置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反应塔入气口连接，反应塔入气口下部连接有锥形集灰槽，锥形集灰槽连接电动卸灰阀，反应塔入气口上部连接有喉管，喉管上部顺序连接有氢氧化钙喷粉口、喷水口，喷水口上部连接有烟气出口，烟气出口连接布袋除尘器，布袋除尘器下部连接有空气斜槽，空气斜槽底部连接有中压罗茨风机，空气斜槽侧面连接反应塔循环管道，反应塔循环管道一路连接循环进料阀，另一路连接灰仓电动阀，灰仓电动阀连接灰仓，灰仓下部连接电动卸灰阀，反应塔氢氧化钙喷粉口通过氢氧化钙喷射管连接混合发生器，混合发生器一路连接高压罗茨风机，混合发生器上方连接变频旋转给料机，变频旋转给料机连接电子螺旋称，电子螺旋称连接卸料器，卸料器连接氢氧化钙干粉料仓，反应塔喷水口通过管 道连接水泵，水泵连接水箱，所述主风机进口一路与布袋除尘器连接，另一路通过布袋除尘器旁通管道与旁通管道连接，布袋除尘器旁通管道上设置有布袋除尘器旁通阀，所述主风机出口一路通过脱硫塔旁通管道与旁通管道连接，脱硫塔旁通管道上设置有脱硫塔旁通阀，另一路与脱硫塔电动进风阀连接，脱硫塔电动进风阀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：本发明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；一级采用循环干法脱硫，脱硫剂用量少而且利用率高，脱硫率高达90％；二级采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，脱硫效率高达95％以上；该装置具有脱硫效率高，脱硝效率高，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剖面放大图。

图3为图1中B-B剖面放大图。

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.电动进风阀，3.反应塔入气口，4.锥形集灰槽，5.电动卸灰阀，6.喉管，7.氢氧化钙喷粉口，8.反应塔，9.烟气出口，10.循环进料阀，11.反应塔循环管道，12.灰仓电动阀，13.灰仓，14.电动卸灰阀，15.布袋除尘器，16.空气斜槽，17.中压罗茨风机，18.氢氧化钙喷射管，19.氢氧化钙干粉料仓，20.卸料器，21.电子螺旋称，22.变频旋转给料机，23.高压罗茨风机，24.混合发生器，25.主风机，26.脱硫塔旁通阀，27.脱硫塔电动进风阀，28.脱硫塔入气口，29.脱硫塔，30.除雾器，31.烟气出口，32.喷淋管，33.支架，34.软接管，35.喷嘴，36.进液管，37.防湿空气过滤器，38.除湿净化塔，39.烟囱，40.氢氧化钙料仓，41.卸料器，42.电子螺旋称，43.变频旋转给料机，44.曝气置换反应池，45.曝气置换反应池PH检测控制仪，46.罗茨风机，47.PH检测控制仪，48.脱硫泵，49.沉淀池，50.废液外排管道，51.除湿净化塔废液外排管道，52.氢氧化钠储罐，53.电动加料阀，54.调节池PH检测控制仪，55.调节池，56.水箱，57.水泵，58.喷水口，59.旁通阀，60.旁 通管道，61.布袋除尘器旁通阀，62.布袋除尘器旁通管道，63.脱硫塔旁通管道，64.尿素颗粒料仓，65.卸料器，66.电子螺旋称，67.变频旋转给料机，68.高压罗茨风机，69.混合发生器，70.尿素颗粒喷射管，71.尿素颗粒喷射口，72.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二级脱硫装置，包括燃煤锅炉1、烟气在线监测控制装置72、电动进风阀2、反应塔8、布袋除尘器15、主风机25、脱硫塔29、除湿净化塔38、烟囱39，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72、电动进风阀2、反应塔8、布袋除尘器15、主风机25、脱硫塔29、除湿净化塔38、烟囱39，所述烟气在线监测控制装置72连接变频旋转给料机67，变频旋转给料机67上方连接电子螺旋称66，电子螺旋称66连接卸料器65，卸料器65连接尿素颗粒料仓64，变频旋转给料机67下方连接混合发生器69，混合发生器69一路连接高压罗茨风机68，另一路通过尿素颗粒喷射管70连接尿素颗粒喷射口71，尿素颗粒喷射口71位于燃煤锅炉1炉膛的侧壁上方，所述烟气在线监测控制装置72与电动进风阀2进口之间连接旁通管道60，旁通管道60与烟囱39进口连接，旁通管道60上设置有旁通阀59，所述电动进风阀2出口与反应塔入气口3连接，反应塔入气口3下部连接有锥形集灰槽4，锥形集灰槽4连接电动卸灰阀5，反应塔入气口3上部连接有喉管6，喉管6上部顺序连接有氢氧化钙喷粉口7、喷水口58，喷水口58上部连接有烟气出口9，烟气出口9连接布袋除尘器15，布袋除尘器15下部连接有空气斜槽16，空气斜槽16底部连接有中压罗茨风机17，空气斜槽16侧面连接反应塔循环管道11，反应塔循环管道11一路连接循环进 料阀10，另一路连接灰仓电动阀12，灰仓电动阀12连接灰仓13，灰仓13下部连接电动卸灰阀14，反应塔氢氧化钙喷粉口7通过氢氧化钙喷射管18连接混合发生器24，混合发生器24一路连接高压罗茨风机23，混合发生器24上方连接变频旋转给料机22，变频旋转给料机22连接电子螺旋称21，电子螺旋称21连接卸料器20，卸料器20连接氢氧化钙干粉料仓19，反应塔喷水口58通过管道连接水泵57，水泵57连接水箱56，所述主风机25进口一路与布袋除尘器15连接，另一路通过布袋除尘器旁通管道62与旁通管道60连接，布袋除尘器旁通管道62上设置有布袋除尘器旁通阀61，所述主风机25出口一路通过脱硫塔旁通管道63与旁通管道60连接，脱硫塔旁通管道63上设置有脱硫塔旁通阀26，另一路与脱硫塔电动进风阀27连接，脱硫塔电动进风阀27与脱硫塔入气口28连接，脱硫塔入气口28下部侧壁设置有PH检测控制仪47，PH检测控制仪47通过控制电缆与脱硫泵48连接，脱硫塔入气口28下部通过管道连接曝气置换反应池44，曝气置换反应池44连接沉淀池49，曝气置换反应池44一侧设置有罗茨风机46，另一侧设置有氢氧化钙料仓40，氢氧化钙料仓40连接卸料器41，卸料器41连接电子螺旋称42，电子螺旋称42连接变频旋转给料机43，变频旋转给料机43连接曝气置换反应池44，曝气置换反应池44池边设置有曝气置换反应池PH检测控制仪45，曝气置换反应池PH检测控制仪45通过控制电缆与变频旋转给料机43连接，沉淀池49连接调节池55，沉淀池49下部设置有废液外排管道50，调节池55另一侧设置有氢氧化钠储罐52，调节池55池边设置有调节池PH检测控制仪54，调节池PH检测控制仪54通过控制电缆与电动加料阀53连接，脱硫塔入气口28上部设置有喷嘴35，喷嘴35上部设置有除雾器30，除雾器30上部设置有烟气出口31，烟气出口31连接除湿净化塔38，除湿净化塔38内设置有防湿空气过滤器37，除湿净化塔38底部设置有除湿净化塔废液 外排管道51，喷嘴35穿过脱硫塔29内壁与脱硫塔29外壁的软接管34连接，软接管34与喷淋管32连接，喷淋管32通过支架33固定在脱硫塔29外壁上，喷淋管32与进液管36连接，进液管36与脱硫泵48连接，脱硫泵48连接调节池55。

本发明的工作过程：170t/h燃煤锅炉1，烟气量380000m³/h，烟气温度120～160℃，SO₂的浓度6000mg/Nm³，NOx的浓度400mg/Nm³，粉尘浓度30g/Nm³，氧含量在5％～8％；

由尿素颗粒料仓64、卸料器65、电子螺旋称66、变频旋转给料机67、高压罗茨风机68、混合发生器69、尿素颗粒喷射管70、尿素颗粒喷射口71等组成的尿素颗粒喷射装置；烟气在线监测控制装置72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66称重计量后，通过变频旋转给料机67，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69，来自高压罗茨风机68的风力，将落入混合器69的尿素颗粒通过尿素颗粒喷射管70送入尿素颗粒喷射口71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，通过主风机25的负压作用进入反应塔8，烟气进入反应塔8后在喉管6处得到加速，高速气流在反应塔8内形成强烈的湍流，产生高效充分的气-固接触；经过脱硫处理的含有高浓度粉尘的烟气从反应塔8上部烟气出口9出来后，进入后部的布袋除尘器15内进行除尘净化，经 过净化的烟气流出布袋除尘器15，进入脱硫塔29，再经除湿净化塔38中防湿空气过滤器37，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39排放到大气中；

由氢氧化钙干粉料仓19、卸料器20、电子螺旋称21、变频旋转给料机22、高压罗茨风机23、混合发生器24、氢氧化钙喷射管18等组成的氢氧化钙喷射装置；根据燃煤锅炉1的烟气量及生成硫化物的量，计算Ca(OH)₂的消耗量，经电子螺旋称21称重计量后，通过变频旋转给料机22，根据工况，用改变转速的方式调整输粉量，输粉量送入混合器24，来自高压罗茨风机23的风力，将落入混合器24的粉料通过氢氧化钙喷射管18送入氢氧化钙喷粉口7进入反应塔8内，在反应塔8内，弥漫在烟气中的氢氧化钙颗粒在相互摩擦作用下，不断把氢氧化钙颗粒表面生成的(亚)硫酸钙去除，使颗粒内部的氢氧化钙不断裸露出新表面，使脱硫反应不断充分地进行下去，烟气中的SO₂的脱除效率能够达到90％，由于SO₃、HF、HCL等酸性气体比SO₂更易与氢氧化钙发生反应，反应塔8内SO₃、HF、HCL的脱除效率能够达到98％以上；在反应塔8内反应后的氢氧化钙通过空气斜槽16、反应塔循环管道11与反应塔8进行氢氧化钙反复循环，其循环量通过循环进料阀10控制，空气斜槽16底部设有中压罗茨风机17，将空气斜槽16中的氢氧化钙始终处于悬浮状态，确保发生好的脱除反应，当脱硫运行一段时间后，打开灰仓电动阀12，将脱硫产物、烟气中的粉尘进入灰仓13，通过电动卸灰阀14排出循环系统，氢氧化钙输送系统将氢氧化钙反复循环与烟气接触，循环倍率达100～200倍，氢氧化钙利用率高；

在上述的工艺过程中发生一系列的化学变化：

Ca(OH)₂+SO₂+1/2H₂O→CaSO₃·1/2H₂O+H₂O

Ca(OH)₂+SO₃+H₂O→CaSO₄·2H₂O

Ca(OH)₂+2HCL→CaCL₂·2H₂O

Ca(OH)₂+2HF→CaF₂·2H₂O

CaSO₃·1/2H₂O+1/2O₂+2/3H₂O→CaSO₄·2H₂O

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O

反应塔8内混合物的干燥相对均匀，循环氢氧化钙具有极好的流动性，能确保反应塔8中工况的稳定；脱硫过程中因结团而变得较粗的颗粒在重力的作用下落在反应塔锥形集灰槽4中，经反应塔底部电动卸灰阀5排出；

布袋上二次脱硫反应：在负压的作用下，Ca(OH)₂粉末吸附在布袋表面形成一层Ca(OH)₂粉层，与进入除尘器的含酸烟气进一步反应。在反应过程中，采用除尘器进、出口压力差来控制清灰频率，当压力差超过设定的上限时，对布袋进行清灰，以便Ca(OH)₂粉末不断吸附在布袋表面与含酸烟气反应。Ca(OH)₂反复循环与烟气接触，Ca(OH)₂利用率高，提高脱硫效率；

当进入布袋除尘器15的烟气温度超过布袋的工作温度时，打开旁通阀59，打开布袋除尘器旁通阀61，关闭电动进风阀2，使烟气通过旁通管道60，进入布袋除尘器旁通管道62，进入主风机25，再进入脱硫塔29，再经除湿净化塔38中防湿空气过滤器37，最后由烟囱39排放到大气中，保护布袋；

布袋除尘器15，对燃煤锅炉1含尘烟气起到除尘的作用，除尘效率达到99％，防止粉尘进入脱硫塔29产生堵塞，经过布袋除尘器15的燃煤锅炉1烟气由主风机25的作用进入脱硫塔29，由下而上的烟气，在通过布设在脱硫塔29中部的喷嘴35时，由于气液逆流，使喷嘴35喷出的脱硫液呈沸腾状态，使气液充分接触，烟气经喷嘴35喷淋后，通过高效除雾器30脱除水雾，除雾器30出口烟气中雾滴的浓度小于75mg/m³，防止水滴腐蚀烟囱39，再经除湿净化塔38中防湿空气过滤器37，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39排放到大气中；

采用NaOH作为脱硫吸收剂，将脱硫剂经脱硫泵48打入脱硫塔29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29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49，经沉淀灰水分离后的上清液，送入调节池55，在调节池55内，当PH值降低到一定程度时，通过调节池PH检测控制仪54测定调节池55内的PH值后，控制电动加料阀53将氢氧化钠储罐52中的氢氧化钠不断补充加入调节池55中，在脱硫塔29内，当PH值降低到一定程度时，通过PH检测控制仪47测定脱硫塔29内的PH值后，通过控制脱硫泵48向脱硫塔29内加入脱硫剂，如此循环，沉淀池49中的沉灰定期清除，捞起外运；

由氢氧化钙料仓40、卸料器41、电子螺旋称42、变频旋转给料机43组成氢氧化钙的输送装置，在曝气置换反应池44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45测定曝气置换反应池44内的PH值后，经电子螺旋称42称重计量后，通过变频旋转给料机43，根据曝气置换反应池44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44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44，进行亚硫酸根的氧化、吸收液的再生和固体副产品的析出；

通过罗茨风机46鼓入空气，在曝气置换反应池44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29不能正常运行时，打开脱硫塔旁通阀26，关闭脱硫塔电动进风阀27，使经布袋除尘的烟气经主风机25，通过脱硫塔旁通管道63，再经旁通管道60，进入烟囱39排出。

由此可见，本发明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；一级采用循环干法脱硫，脱硫剂用量少而且利用率高，脱硫率高达90％；二级采用喷淋湿法脱硫工艺，无盲区，脱硫效率高达95％以上；该装置具有脱硫效率高，脱硝效率高，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。