油田燃油注汽锅炉尾气脱硫脱硝处理系统的制作方法

本发明涉及一种锅炉尾气脱硫脱硝处理系统，具体涉及一种油田燃油注汽锅炉尾气的脱硫脱硝处理系统。

背景技术：

20世纪80年代我国开始进行稠油开采的研究工作，并从国外引进油田注汽锅炉进行蒸汽驱油。随着热采规模的不断扩大，越来越多的油田注汽锅炉投入使用。

注汽锅炉根据燃料的不同主要分为燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉三种。以胜利油田为例，目前燃油注汽锅炉的数量占注汽锅炉总量的70%以上。根据《锅炉大气污染物排放标准》的要求，在用燃油锅炉SO₂和NO_x的排放限值分别为300mg/m³和400mg/m³，新建燃油锅炉SO₂和NO_x的排放限值分别为200mg/m³和250mg/m³。与此同时，国家及各地方政府对大气污染物的排污费征收标准也越来越严格。

目前，燃油注汽锅炉排放尾气中的SO₂普遍高于1000mg/m³，NO_x的浓度也在500mg/m³左右，均超出排放指标。由于环保规定对锅炉污染物排放标准的严格要求，油田燃油注汽锅炉急需安装尾气脱硫脱硝处理装置，以使其达到排放标准，否则已建燃油注汽锅炉将面临着关停的窘境，从而影响油田的正常生产。

燃油注汽锅炉大部分为移动式锅炉，分散布置，锅炉尾气温度较低（160～220℃），难以利用；烟气中含有焦油成分，因此，开发一种适用于燃油注汽锅炉的脱硫脱硝处理工艺显得尤为迫切。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种节能环保的油田燃油注汽锅炉尾气脱硫脱硝处理系统。

本发明采用的技术方案是：一种基于二次换热的油田燃油注汽锅炉尾气脱硫脱硝处理系统，主要包括脱硝塔、脱硫塔、碱液槽和换热系统，所述脱硝塔的外壁设有混合喷枪，混合喷枪的入口分别与空气鼓风机和还原剂供应管道连通，混合喷枪的喷头伸入脱硝塔内；脱硝塔的烟气入口与注汽锅炉的烟气出口连通，脱硝塔的烟气出口与换热系统相连，换热系统与脱硫塔的烟气入口相连，脱硫塔的烟气出口与烟囱连通；脱硫塔内部布置有喷淋机构，喷淋机构的喷嘴与通过第一管道与碱液槽连通；脱硫塔的底部开设有废液出口，废液出口与污水池连通。

按上述方案，所述换热系统包括第一换热器、第二换热器和第一四通接头，所述脱硝塔的烟气出口与第一换热器的热源入口连通，第一换热器的热源出口与脱硫塔的烟气入口连通；第一换热器的冷源入口与第一四通接头的第一出口连通，所述第一换热器的冷源出口与第二换热器的热源入口连通，第二换热器的热源出口与碱液槽连通；第二换热器的冷源入口与软化水供应管道连通，第二换热器的冷源出口与注汽锅炉的软化水入口连通；第一四通接头的入口通过第二管道与脱硫塔的废液出口连通，第一四通接头的第二出口与污水池连通，第一四通接头的第三出口与第一管道连通。

按上述方案，所述脱硫塔安设有液位计，所述第二管道上安设有流量控制阀，液位计与流量控制阀相连。

按上述方案，所述还原剂供应管道内提供的还原剂为液氨、氨水、尿素中的一种。

按上述方案，所述脱硝塔内上部布置有活性炭过滤层；在活性炭过滤层的下方间隔布置有催化剂填料层，所述催化剂填料层内填充有低温SCR脱硝催化剂。

本发明还采用了一种基于二次脱硫的油田燃油注汽锅炉尾气脱硫脱硝处理系统，主要包括脱硝塔、旋风分离器、脱硫塔和碱液槽，所述脱硝塔的外壁设有混合喷枪，混合喷枪的入口分别与空气鼓风机和还原剂供应管道连通，混合喷枪的喷头伸入脱硝塔内；所述脱硝塔的烟气入口与注汽锅炉的烟气出口连通，脱硝塔的烟气出口通过第三管道与旋风分离器的入口相连，旋风分离器底部的固液排出口与废固槽相连，旋风分离器的气体出口与脱硫塔的烟气入口相连，脱硫塔的烟气出口与烟囱连通，脱硫塔内部布置有喷淋机构，喷淋机构的喷嘴位于脱硫塔的上部，喷淋机构的喷嘴与与碱液槽连通；脱硫塔的底部开设有废液出口，废液出口与第四管道连通。

按上述方案，所述处理系统包括第二四通接头，第二四通接头的入口与第四管道，第二四通接头的第一出口与污水池连通，第二四通接头的第二出口与第三管道连通，第二四通接头的第三出口与第五管道连通，第五管道的一端与碱液槽连通，第五管道的另一端经贫液泵与第二换热器的热源入口连通，第二换热器的热源出口与喷淋机构连通；所述第二换热器的冷源入口通过软化水泵与软化水供应管道连通，第二换热器的冷源出口与注汽锅炉的软化水入口连通。

按上述方案，所述脱硫塔安设有液位计，所述第四管道上安设有流量控制阀，液位计与流量控制阀相连。

按上述方案，所述还原剂供应管道内提供的还原剂为液氨、氨水、尿素中的一种。

按上述方案，所述脱硝塔内上部布置有活性炭过滤层；在活性炭过滤层的下方间隔布置有催化剂填料层，所述催化剂填料层内填充有低温SCR脱硝催化剂。

本发明的有益效果为：

1）本发明采用的两种方案均可有效降低排除烟气中SO₂及NO_x的含量，使其达到国家排放标准，减小了大气污染；在对烟气的脱硝脱硫过程中，对烟气余热进行回收利用：方案一和方案二均通过二次换热加热软化水，在降低烟气排出温度的同时提高了软化水进入注汽锅炉的温度，减少后续加热的原料消耗量，降低了生产和运行成本，满足节能环保的要求。

2）本发明中的流量控制阀的控制信号来自液位计，实现出液流量与脱硫塔的液位联动控制。

3）在方案二中增设旋风分离器，烟气与脱硫剂富液在进入旋风分离器前进行混合换热，烟气将富液中的溶剂水气化，通过旋风分离器进行气固分离，一方面降低了烟气进脱硫塔温度，减少系统处理废液量；另一方面也是对烟气进行了一次脱硫（在脱硫塔内进行二次脱硫），充分降低烟气排出时的SO₂的含量。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

其中：1、空气鼓风机；2、混合喷枪；3、脱硝塔；4、烟气引风机；5、第一换热器；6、富液泵；7、碱液槽；8、贫液泵；9、脱硫塔；10、第二换热器；11、软化水泵；12、液位计；13、流量调节阀；14、废固槽；15、还原剂供应管道；16、注汽锅炉；17、喷淋机构；18、污水池；19、第一管道；20、旋风分离器；21、第二管道；22、第三管道；23、第四管道；24、第五管道。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

本发明提供了两种尾气脱硝脱硫处理方案。方案一：如图1所示的一种基于二次换热的油田燃油注汽锅炉尾气脱硫脱硝处理系统，主要包括脱硝塔3、脱硫塔9、碱液槽7和换热系统，脱硝塔3的外壁设有混合喷枪2，混合喷枪2的入口分别与空气鼓风机1和还原剂供应管道15连通，混合喷枪2的喷头伸入脱硝塔3内，为烟气脱硝提供空气和还原剂；脱硝塔3的烟气入口与注汽锅炉16的烟气出口连通，脱硝塔3的烟气入口位于混合喷枪2的上方；脱硝塔3的烟气出口与烟气引风机4的入口连通（脱硝塔3的烟气入口位于脱硝塔3的顶部，脱硝塔3的烟气出口位于脱硝塔3的下部），烟气引风机4的出口与换热系统相连，换热系统与脱硫塔9的烟气入口相连，脱硫塔9的烟气出口与烟囱连通（脱硫塔9的烟气入口位于脱硫塔9的下部，脱硫塔9的烟气出口位于脱硫塔9的顶部）；脱硫塔9内部布置有喷淋机构17，喷淋机构17的喷嘴位于脱硫塔9的上部，喷淋机构17的喷嘴与贫液泵8的出口连通，贫液泵8的入口通过第一管道19与碱液槽7连通；脱硫塔9的底部开设有废液出口，废液出口与污水池18连通。

换热系统包括第一换热器5、第二换热器10和第一四通接头，所述脱硝塔3的烟气出口通过烟气引风机4与第一换热器5的热源入口连通，第一换热器5的热源出口与脱硫塔9的烟气入口连通；第一换热器5的冷源入口通过富液泵6与第一四通接头的第一出口连通，第一换热器5的冷源出口与第二换热器10的热源入口连通；第二换热器10的热源出口与碱液槽7连通；第二换热器10的冷源入口通过软化水泵11与软化水供应管道连通，第二换热器10的冷源出口与注汽锅炉16的软化水入口连通；所述第一四通接头的入口通过第二管道21与脱硫塔9的废液出口连通，第一四通接头的第二出口与污水池18连通，第一四通接头的第三出口与第一管道19连通。

方案二：如图2所示的一种基于二次脱硫的油田燃油注汽锅炉尾气脱硫脱硝处理系统，主要包括脱硝塔2、旋风分离器20、脱硫塔9和碱液槽7，所述脱硝塔3的外壁设有混合喷枪2，混合喷枪2的入口分别与空气鼓风机1和还原剂供应管道15连通，混合喷枪2的喷头伸入脱硝塔3内，为烟气脱硝提供空气和还原剂；脱硝塔3的烟气入口与注汽锅炉16的烟气出口连通，脱硝塔3的烟气出口与烟气引风机4的入口相连，烟气引风机4的出口通过第三管道22与旋风分离器20的入口相连，旋风分离器20底部的固液排出口与废固槽14相连，旋风分离器20的气体出口与脱硫塔9顶部的烟气入口相连，脱硫塔9的烟气出口与烟囱连通，脱硫塔9底部的废液出口与第四管道23连通。

第四管道23与第二四通接头的入口相连，第二四通接头的第一出口与污水池18连通，第二四通接头的第二出口与富液泵6的入口连通，富液泵6的出口通过管道与第二管道22连通，第二四通接头的第三出口与第五管道24连通，第五管道24的一端与碱液槽7连通，第五管道24的另一端经贫液泵8与第二换热器10的热源入口连通，第二换热器10的热源出口与喷淋机构17连通，喷淋机构17的喷嘴布置在脱硫塔9的内部；所述第二换热器10的冷源入口通过软化水泵11与软化水供应管道连通，第二换热器10的冷源出口与注汽锅炉16的软化水入口连通。

方案一和方案二中脱硝塔和脱硫塔的结构相同。在脱硫塔9安设有液位计12，与脱硫塔9的废液出口相连的管道上均分别安设有流量控制阀13，液位计12与流量控制阀13相连，流量控制阀13的控制信号来自液位计12，实现出液流量与脱硫塔9的液位联动控制。脱硝塔3的还原剂可采用液氨、氨水、尿素等；脱硝塔3内上部布置有活性炭过滤层，对烟气进行除油除尘预处理；在活性炭过滤层的下方间隔布置有催化剂填料层，所述催化剂填料层内填充有与烟气温度相适应的低温SCR脱硝催化剂，该类催化剂的活性温度与待处理的烟气温度相符合。脱硫塔9采用的脱硫剂为钠碱，对烟气中的SO₂进行吸收。

以下11t/h燃油注汽锅炉为例，对方案一的具体工过程进行说明，其中，烟气流量约为20000m³/h；烟气的初始温度为200℃左右；烟气中SO₂的含量为1200mg/m³，NO_x的含量为550mg/m³；脱硝塔3内活性炭过滤层的体积为1.1m³，催化剂填料层的总体积为5.2m³；脱硫剂的循环流量为36m³/h。烟气从注汽锅炉16排出后，自脱硝塔3的顶部进入，在脱硝塔3内先除油除尘，再经催化剂填料层脱硝后，在烟气引风机4的作用下进入第一换热器5；烟气在第一换热器5内与脱硫剂富液换热，换热后的烟气温度降低至120℃进入脱硫塔9；同时与碱液槽7连通的喷淋机构17在脱硫塔9的顶部喷洒脱硫剂对烟气进行脱硫处理；脱硫后的烟气从脱硫塔9的顶部进入烟囱排出，脱硫后的脱硫剂富液从脱硫塔9的底部排出，部分脱硫剂富液进入污水池18，部分脱硫剂富液进入第一管道19，与来自碱液槽7的脱硫剂贫液混合后进入脱硫塔9喷淋脱硫；部分脱硫剂富液经富液泵6进入第一换热器5；在第一换热器5内与烟气换热后，脱硫剂富液温度升高至75℃，进入第二换热器10与软化水换热，换热后的脱硫剂富液进入碱液槽7循环使用，换热后的软化水温度由20℃升高至45℃后送去锅炉。经检测，最后从烟囱内排出的烟气其SO₂及NO_x的含量均低于100mg/m³；软化水温度升高后，注汽锅炉16的燃料用量减少5%左右。

以下11t/h燃油注汽锅炉为例，对方案二的具体工过程进行说明，其中，烟气流量约为20000m³/h；烟气的初始温度为200℃左右；烟气中SO₂的含量为1200mg/m³，NO_x的含量为550mg/m³；脱硝塔3内活性炭过滤层的体积为1.1m³，催化剂填料层的总体积为5.2m³；脱硫剂的循环流量为36m³/h，软化水的初始温度为20℃。烟气从注汽锅炉16的烟气出口排出后，自脱硝塔3的顶部进入，在脱硝塔3内先除油除尘，再经催化剂填料层脱硝后，在第三管道22内与0.6t/h的脱硫剂富液混合，进行一次脱硫过程，同时，烟气与脱硫剂富液热交换，温度降至120℃；烟气与脱硫剂富液在旋风分离器20内分离，分离后固体进入废固槽14，分离后烟气携带富液溶剂气化成的水蒸汽进入脱硫塔9，同时碱液槽7内的脱硫剂贫液在第二换热器10内与软化水换热后进入喷淋机构17，在脱硫塔9内对烟气脱硫处理；脱硫后的烟气从脱硫塔9的顶部进入烟囱排出，脱硫后的脱硫剂富液温度升高至75℃左右，从脱硫塔的废液出口排出，部分脱硫剂富液循环流向第三管道22与烟气混合，部分脱硫剂富液直接输送至污水池18进行后续处理，部分脱硫剂富液进入第五管道24，与来自碱液槽7的脱硫剂贫液混合后再次进入第二换热器与软化水进行热交换，换热后的脱硫剂温度降低并进入脱硫塔9喷淋脱硫，换热后的软化水温度升高至45℃左右后进入注汽锅炉16。经检测，最后从烟囱内排出的烟气其SO₂及NO_x的含量均低于100mg/m³；软化水温度升高后，注汽锅炉16的燃料用量减少5%左右。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。