一种锅炉烟气处理装置及方法与流程

本发明属于工业锅炉脱硫、脱销处理装置技术领域，具体涉及一种工业锅炉烟气处理装置及方法，烟气处理方法包括脱销、脱硫处理方法。

背景技术：

我国是燃煤大国，随着经济的发展，在能源消费中带来的污染越来越严重，烟气中的NO_X、SO₂成为大气的主要污染物，为了实现脱硫、脱销处理，最新的技术为石灰石-石膏双循环技术和有关SNCR+SCR联合脱销技术有关的研究，反应方程式为：

4NH₃+4NO+O₂＝4N₂+6H₂O

8NH₃+6NO₂＝7N₂+12H₂O或4NH₃+2NO₂+O₂＝3N₂+6H₂O

2CaO+2SO₂+O₂＝2CaSO₄

如果简单地将两种相互独立的工业系统进行结合，不仅系统复杂、设备多、建筑面积大、投资及运行费用高，且两个独立的系统简单结合并不能实现高效节能的环保效果。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种锅炉烟气处理装置及方法。本发明根据不同煤种工况的适用性，能降低能耗、节约成本，并延长催化剂的使用寿命，同时实现了节能减排和净化空气的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锅炉烟气处理装置，包括锅炉、第一省煤器、第二省煤器、空气预热器、布袋除尘器、脱硫塔、湿电除尘器及烟囱；所述的锅炉、第一省煤器、第二省煤器、空气预热器、布袋除尘器、脱硫塔、湿电除尘器及烟囱依次连通；所述的锅炉、第一省煤器各自内设SNCR区；所述的第二省煤器内设SCR区。

优选的，锅炉内嵌三个所述的SNCR区，即SNCR一区、SNCR二区、SNCR三区。

优选的，第一省煤器内有仪表测量仪。

优选的，第二省煤器内嵌两个所述的SCR区，即SCR一区、SCR二区。

优选的，第二省煤器内有仪表测量仪。

优选的，脱硫塔内嵌有第一循环喷淋层、收集碗及第二循环喷淋层，底部有内浆液池，收集碗处于第一循环喷淋层、第二循环喷淋层之间；所述的脱硫塔上安装有第一循环泵，收集碗的出口与一脱硫塔外浆液池相连通；脱硫塔内浆液池通过第一循环泵与第一循环喷淋层相连通；所述的脱硫塔外浆液池上安装第二循环喷淋泵，脱硫塔外浆液池通过第二循环喷淋泵与第二循环喷淋层相连通。

优选的，脱硫塔的上部内装有除雾器。

优选的，脱硫塔的底部内装有浆液池，浆液池内装有密度计。

优选的，脱硫塔外浆液池上部设有溢流管，溢流管与所述的脱硫塔连通。

优选的，设一燃料装置、燃料装置与锅炉的进口相连通。

本发明还公开了一种锅炉烟气处理方法，其按如下步骤：

a、脱销处理：锅炉中的烟气经多次脱销处理，进入脱硫处理步骤；

b、脱硫处理：步骤a处理后的烟气与浆液充分接触进行脱硫处理，完成所述的锅炉烟气处理方法。

优选的，锅炉内设数个SNCR区，所述烟气依次经过数个SNCR区处理。

优选的，锅炉的出口连通第一省煤器，第一省煤器内设至少一个SNCR区即SNCR四区。

优选的，第一省煤器的出口连通第二省煤器，第二省煤器内设SCR区，所述的烟气经过第二省煤器的SCR区处理。

优选的，经步骤a处理后的烟气依次通过空气预热器、布袋除尘器后再进入脱硫处理步骤。

优选的，步骤b：所述的浆液通过两级喷淋层对烟气进行喷射而使烟气与浆液充分接触。

优选的，步骤b后的气体经过湿电除尘器向外排出。

本发明锅炉烟气处理装置，其具有系统简单、设备少、占地面积小、投资和运行成本低等优点，其解决了不同工矿煤种的适应性，达到了节能减排和净化空气的目的。

本发明锅炉烟气处理方法，其采用SNCR和SCR混合的脱硝技术和单塔双循环的石灰石-石膏湿法脱硫技术，SNCR区和SCR区多角度分散在锅炉炉膛及省煤器内，喷淋层采用多次喷淋，将烟气多次多角度逆向与氨基还原剂和吸收剂接触。混合法脱硝技术有着明显的脱硝效率高和氨逃逸小的优势，节约了成本，延长了催化剂寿命，通过循环脱硫能分别控制浆液浓度，可优化协调脱硫效率和石膏质量之间的矛盾，达到最佳的脱硫效果，通过合理调配两个循环的浆液循环量，优化配置循环泵的运行工况，明显降低能耗。

附图说明

图1为本发明锅炉烟气处理装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。

如图1所示，本实施例锅炉烟气处理装置包括燃料装置1、锅炉2、空气预热器4、省煤器5、省煤器6、布袋除尘器7、脱硫塔8、湿电除尘器18、脱硫塔外浆液池16和烟囱19，燃料装置1的出料口与锅炉2的进口相连通，锅炉2的出口与省煤器5的进口相连通，省煤器5的出口与省煤器6的进口相连通，省煤器6的出口与空气预热器4的进口相连通，空气预热器4的出口与布袋除尘器7的进口相连通，空气预热器7的出口与脱硫塔8的进口相连通，脱硫塔8的出口与湿电除尘器18的进口相连通，湿电除尘器8的出口与烟囱19的入口相连通。

锅炉2内嵌有SNCR一区3-1、SNCR二区3-2、SNCR三区3-3，SNCR一区3-1、SNCR二区3-2、SNCR三区3-3由下而上排列，且SNCR一区3-1处于锅炉2的进口之上，SNCR三区3-3处于锅炉2的出口下方。本实施例中，SNCR一区3-1、SNCR二区3-2横向布设，而SNCR三区3-3纵向布设，烟气从锅炉的进口进入后，依次通SNCR一区3-1、SNCR二区3-2、SNCR三区3-3，最后从锅炉的出口排出至省煤器5。

省煤器5内嵌有SNCR四区3-4，该区主要调节SCR区氨水量，SNCR一区3-1、SNCR二区3-2、SNCR三区3-3未反应的氮氧化物，经过SNCR四区3-4到SCR区通过催化剂的作用继续反应，且省煤器5内有仪表测量仪21。省煤器6内从下而上依次嵌有SCR区6-1、SCR区6-2，且省煤器6内有仪表测量仪22。

脱硫塔8内嵌有两第一循环喷淋层9、收集碗25及两第二循环喷淋层10，第一循环喷淋层9、收集碗25及第二循环喷淋层10从下而上依次安装。

脱硫塔8的上部(处于第二循环喷淋层10之上)内装有除雾器11。

脱硫塔8的底部(处于第一循环喷淋层9之下)内装有浆液池13，浆液池13内装有密度计20。

脱硫塔外浆液池16上部设有溢流管23，溢流管23与脱硫塔8连通。

脱硫塔8上安装有第一循环泵14，收集碗25的出口与脱硫塔外浆液池16相连通，脱硫塔内浆液池13通过第一循环泵14与第一循环喷淋层9相连通。

脱硫塔外浆液池16上安装第二循环喷淋泵15，其通过第二循环喷淋泵15与第二循环喷淋层10相连通。

脱硫塔8的底部设有石膏浆排出泵12。正常运行时，循环浆液池深度为6800mm，用来氧化亚硫酸盐，使其成为硫酸盐，溶解石灰石，溶解的石灰石与硫酸盐反应生成石膏，通过石膏浆排出泵12排出。

脱硫塔外浆液池16底部设有石膏浆排出泵17。烟气经过第一循环喷淋层吸收后，未被吸收的酸性组分在第二循环喷淋层区段内被吸收并溶解于浆液的水中，通过浆液收集碗进入脱硫塔外浆池液池，使吸收物变成亚硫酸盐，进而氧化成硫酸盐，随后与石灰石变成石膏，通过石膏浆排出泵17排出。

本实施例锅炉烟气处理装置通过燃料装置1进入锅炉2燃烧，燃烧后烟气通过锅炉2内嵌的SNCR一区、SNCR二区，再经过SNCR三区净化后进入省煤器5内净化处理，通过省煤器5内的仪器侧量仪测试氨水浓度，通过省煤器内SNCR四区补充氨水，烟气经过省煤器5后，进入下一省煤器6，通过SCR区，再次进行净化，以达到脱硝的目的，省煤器6内设有两个SCR区，其中一个为备用区。从省煤器6出来的烟气经过空气预热器后进入布袋除尘器。

从布袋除尘器出来的烟气进入脱硫塔，浆液通过第一循环喷淋泵打到第一循环喷淋层，烟气通过第一循环喷淋层后，进入第二循环喷淋层，第二循环喷淋层经过脱硫塔外浆液池通过第二循环喷淋泵完成，浆液通过收集碗回到脱硫塔外浆液池，完成双循环脱硫。

烟气经过两次脱硫后经过除雾器后进入湿电除尘器后，然后进入烟囱放空，以达到环保效果。

本发明利用单塔双循环脱硫及SNCR+SCR混合脱销技术，其根据不同煤种工况的适用性，来降低能耗、节约成本，并延长催化剂的使用寿命，同时实现了节能减排和净化空气的目的。

本发明还公开了一种基于上述实施例锅炉烟气处理装置的处理方法，如图1所示，此锅炉烟气处理方法的步骤为：

a、脱销处理：由燃料装置1供给锅炉燃烧后产生的烟气，进入锅炉2，在不采用催化剂的情况下，在锅炉2循环硫化床分离器入口SNCR一区3-1处烟气温度850～1100℃，氨基还原剂经过模块分配至每个喷枪，通过氨基还原剂溶液的喷枪喷入，采用少量压缩空气对氨水溶液进行雾化，采用压缩空气管网提供的一定压力和流量的空气作为包裹携带风将雾化后的氨基还原剂喷入炉膛，在炉中迅速分解，与烟气中的NO_X反应生成N₂和HO₂，出来的烟气混合气经过SNCR二区3-2、SNCR三区3-3和SNCR四区3-4进行多次脱销处理后，进入省煤器6内的24SCR区，SNCR区逃逸的氨气与烟气中的NO_X在省煤器6中SCR反应区催化剂作用下，通过氨基还原剂进行脱销，随后经烟道进入空气预热器4和布袋除尘器7后再进入脱硫工序。

b、脱硫处理：来自脱销工序的烟气进入脱硫塔8，由下向上，与来自第一循环喷淋层9的浆液逆向接触，吸收烟气中的部分SO₂，烟气继续上升，与来自脱硫塔外的浆液池第二循环喷淋层10的浆液接触，吸收烟气中剩余的部分SO₂，喷淋层按两级(2+2)设置，脱硫塔设2台浆液循环喷淋泵14对应两极氧化喷淋，脱硫塔外的浆液池16设2台浆液循环泵15对应二级吸收喷淋，为脱硫塔提供大量的吸收剂，保证气液两相充分接触。

在脱硫塔喷淋层的上方设有除雾器11，分离烟气向上流动夹带的浆液液滴，分离出的液滴靠重力下降，最终通过脱硫塔内二级浆液喷淋层下方的浆液收集碗25进入脱硫塔外浆液池16。从脱硫塔出来的气体经过湿电除尘器18后进入烟囱19排入大气。

图1中，仪表测量仪21、22设有足够的测点接触座，便于试运行和运行中温度测量和采样，安装足够多的管座用于监控系统启动，管座的布置方式满足运行和试验测量要求，同时安装有差压变送器、温度计和NO_X、O₂、NH₃分析仪等用于运行和观察的仪表。

图1中，3SNCR区通过喷枪采用喷淋模式，其中：

SNCR三区3-3在较高位置，喷枪数量为14支。

SNCR二区3-2在26000mm位置，喷枪数量为6支。

SNCR二区3-1在22385mm位置，喷枪数量为16支。

SNCR四区3-4在SCR部分区域，喷枪数量为6支。

通常锅炉在较高负荷时，三区投运；较低负荷时，一区投运；中间负荷段为两区结合同时投运，分区投运根据最终调试结果进行调整。

具体投运根据最终调试结果进行调整，不同负荷段下氨基还原剂溶液量，分区投运的情况根据现场调试时锅炉出口NO_X浓度，氨逃逸等参数进行修正和优化。

当脱销后排放浓度大于100mg/Nm³时，投放SNCR四区。

图1中，24SCR区催化剂采用板式催化剂，由约0.7mm厚，间距约6mm的催化剂元件组成，催化剂元件包含支撑丝网，在其上涂有活性催化剂成分载体，烟气平行通过催化剂，使压损最小化，多块板元件组装成催化剂单元，将这些单元装配成易于安装的催化剂模块。

催化剂模块采用钢结构框架，并便于运输、装置、起吊。

催化剂单层布置为6*6。

催化剂尺寸：1880(长)*950(宽)*1755(高)

催化剂重量：1393kg/块。

脱硫塔8分为五个区段：

塔内循环浆液池：指循环塔底板至循环浆液面之间的部分，正常运行时，循环浆液池深度为6800mm，用来氧化亚硫酸盐，使其成为硫酸盐，溶解石灰石，溶解的石灰石与硫酸盐反应生成石膏，通过石膏浆排出泵12排出。

为了防止循环浆液沉积，脱硫塔下部设有3台侧进式搅拌装置20，当一台发生故障时，能够保持浆池不发生沉积现象。

第一循环喷淋层：脱硫塔第一循环喷淋层是指从循环浆液池液面至浆液收集碗下表面之间的部分，在本区段内原烟气中约75％的酸性组分，主要是SO₂，SO₃被吸收并溶解于浆液的水中，使吸收物变成亚硫酸盐，进而氧化成硫酸盐，随后与石灰石变成石膏。

浆液收集碗：指位于第一循环喷淋层上方、第二循环喷淋层下方的碗，环形装置，主要是将来自脱硫塔外浆液池16的第二循环喷淋液收集后输送回脱硫塔外浆池液池。

第二循环喷淋层：是指从浆液收集碗以上至屋脊式除雾器下表面之间的部分。烟气经过第一循环喷淋层吸收后，未被吸收的酸性组分在本区段内被吸收并溶解于浆液的水中，通过浆液收集碗进入脱硫塔外浆池液池，使吸收物变成亚硫酸盐，进而氧化成硫酸盐，随后与石灰石变成石膏，通过石膏浆排出泵17排出。

烟气区：在脱硫塔的上部，烟气直接通过一台管式除雾器和两台水平安装的屋脊除雾器，使小雾滴减少到最低限度，清除除雾器的冲洗水量约等于脱硫塔需补水量。

脱硫塔内循环浆液池和脱硫塔外浆液池配有氧化罗茨氧化风机，内部装设氧化喷枪，将氧化空气注入到循环浆液池内，侧进搅拌器作为辅助氧气空气分散器，氧化空气通过搅拌器前面的喷枪打入到浆液池，搅拌器将气泡均匀扩散到整个浆池内，送入的氧化空气很好地分配在浆液中，以便将亚硫酸盐氧化成硫酸盐。

脱硫塔内设有4层喷淋层，每个喷淋层有56只喷嘴，在循环浆泵的作用下，循环浆液可以通过喷嘴充分雾化，达到设计要求的粒径。喷淋层的布置能够保证浆液颗粒与烟气充分接触，完成脱硫工序。

烟囱19材质为钛钢复合板，烟道系统采用无旁路运行方案，原烟道系统与布袋除尘器后的引风机出口相连，烟气脱硫装置的烟道系统包括：

原烟气烟道，由引风机出口到脱硫塔进口，在引风机出口分支烟道设有双层挡板，挡板密封系统将向这些挡板供送密封气，实现零泄露

净烟气烟道，该烟道由脱硫塔净烟气出口开始，至烟囱内筒，引风机出口支烟道至汇总烟道系统采用高温磷片防腐蚀装置保护。

下面对本发明方法的具体实施例作详细说明，各实施例包括相应参数以及最终获取的实验数据。

实施例1

将满负荷的燃料送到锅炉燃烧，在锅炉炉膛内产生烟气，烟气量为46200Nm³/hr,烟气温度850℃～1100℃，经过SNCR一区处，还原剂采用氨，氨水浓度为20％，预期流量1022.1kg/Hr,将氨还原剂经过模块分配至每个喷枪，通过一种专门用于氨还原剂溶液的特制喷枪喷入，采用少量压缩空气对氨水溶液进行雾化，采用压缩空气管网提供的一定压力和流量的空气作为包裹携带风将雾化后的氨还原剂喷入炉膛，与烟气中的NO_X反应生成N₂和HO₂，出来的烟气混合气经过SNCR二区、SNCR三区进行多次脱销处理后，进入省煤器内的SCR区，SNCR区逃逸的氨气与烟气中的NO_X在省煤器中SCR反应区催化剂作用下，通过氨基还原剂进行脱销，随后经烟道进入空气预热器和布袋除尘器后再进入脱硫工序。

烟气自脱硫塔由下向上，与来自第一循环喷淋层的浆液逆向接触，吸收烟气中的部分SO₂，烟气继续上升，与来自脱硫塔外的浆液池第二循环喷淋层的浆液接触，吸收烟气中剩余的部分SO₂，然后烟气经过除雾器后再经湿电除尘器进入烟囱排入大气。

经测定SO₂排放浓度为38mg/Nm³，脱除率为98.5％，处理的NO_X基线浓度为80mg/Nm3，脱除率为81％。

实施例2

工艺过程与实施例1相同，各工艺参数为：

氨基还原剂选择氨水

烟气量：46200Nm³/hr

烟气温度为850℃～894℃

分离器入口烟气温度为850℃～901℃

分离器出口烟气温度为710℃～888℃

氨水浓度为20％

预期流量900.1kg/Hr

脱硫塔入口烟气温度0℃～350℃

经测定SO₂排放浓度为40mg/Nm³，脱除率为98.1％，处理的NO_X基线浓度为84mg/Nm³，脱除率为80％。

实施例3

工艺过程与实施例1相同，各工艺参数为：

氨基还原剂选择尿素

烟气量：46200Nm³/hr

烟气温度为900℃～1150℃

分离器入口烟气温度为900℃～1150℃

分离器出口烟气温度为810℃～1000℃

氨水浓度为20％

预期流量1000.1kg/Hr

脱硫塔入口烟气温度0℃～350℃

经测定SO₂排放浓度为48mg/Nm³，脱除率为98％，处理的NO_X基线浓度为90mg/Nm3，脱除率为79％。

在本发明中，脱硫浆液是现有技术。例如，浆液可以主要由各种盐的混合物(MgSO₄，CaCl₂),石膏粒子，石灰石粒子，CaF₂和灰渣粒子组成。

当然，上述锅炉烟气处理方法也可以基于其他装置或系统来实现，不限于上述锅炉烟气处理装置。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。