一种焚烧炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置的制作方法

本发明涉及一种焚烧炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置，具体地说是用于净化生活垃圾焚烧炉产生的烟气，属于环保技术领域。

背景技术：

在已有技术中，生活垃圾经过充分焚烧后所产生的850℃～1100℃之间的烟气，脱硝工艺主要是以氨水(或尿素溶液)为还原剂，采用人工投料，装置自动化程度不高；然后进行脱除SO₂气体，再进行粉尘颗粒的过滤，其中SO₂气体的脱除方法采用半干法工艺，上述方法存在诸多缺点：

1、脱硝工艺主要是以氨水(或尿素溶液)为还原剂，这种药剂配制装置，采用冷水通过加热器加热到设定温度后，人工投料，进行溶解，装置自动化程度不高，不能满足大烟气量脱除氮氧化物时对药剂的连续需要，造成人力物力的浪费；没有设置烟气在线监测控制装置，药剂量随机加入，无法实时监控，不能确保好的脱硝效果，浪费严重，运行成本高；

2、半干法脱硫是由喷嘴或旋转喷雾器将石灰浆喷入反应器中，形成粒径较小的液滴，使SO₂气体与石灰浆反应生成盐类，其缺点在于石灰浆的制备复杂，脱硫效率低，而且投资成本高，运行费用也高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种焚烧炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置，该装置将配制的尿素水溶液作为药剂喷入炉膛内，在850℃～1100℃温度范围内，药剂优先与烟气中的氮氧化物进行化学还原反应，在炉膛内NOx被还原为N₂和水，从而达到降低氮氧化物排放浓度的目的，其自动化程度高，能满足大烟气量脱除氮氧化物时对药剂的连续需要，节约人力物力；烟气在线 监测控制装置对烟气中的NOx含量进行检测，并反馈到PLC控制系统，PLC控制系统计算后控制变频旋转给料机、进水电磁阀，调节尿素、水的投加量，保证配制药液的浓度，确保好的脱硝效果，避免浪费，降低运行成本；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70mg/Nm³，NOx的排放浓度200mg/Nm³，HCL的排放浓度40mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，优于GB18485-2014标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(SO₂＜80mg/Nm³，NOx的排放浓度＜250mg/Nm³，HCL＜50mg/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：一种焚烧炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置，包括焚烧炉、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：所述焚烧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PLC控制箱，PLC控制箱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与射流混合器上部连接，射流混合器一个侧面通过进水管道与进水电磁阀、进水口连接，射流混合器下部连接溶解箱，溶解箱顶部一侧设有进水流量仪，进水流量仪通过进水管道与进水电磁阀、进水口连接，溶解箱内部设有搅拌机，搅拌机的电机安装在溶解箱顶部，溶解箱内部设有高液位计、低液位计和极低液位计，PLC控制箱通过控制电缆分别与进水电磁阀、进水流量仪、高液位计、低液位计、极低液位计、水泵、尿素溶液输送泵连接，溶解箱通过尿素溶液输送管道连接尿素溶液输送泵，尿素溶液输送泵通过尿素溶液输送管道连接尿素溶液喷入口，在尿素溶液输送泵与尿素溶液喷入口的尿素溶液输送管道中设置有雾化喷嘴， 雾化喷嘴通过管道连接水泵，水泵通过管道连接水箱，尿素溶液喷入口位于焚烧炉炉膛的侧壁上方，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：该装置将配制的尿素水溶液作为药剂喷入炉膛内，在850℃～1100℃温度范围内，药剂优先与烟气中的氮氧化物进行化学还原反应，在炉膛内NOx被还原为N₂和水，从而达到降低氮氧化物排放浓度的目的，其自动化程度高，能满足大烟气量脱除氮氧化物时对药剂的连续需要，节约人力物力；烟气在线监测控制装置对烟气中的NOx含量进行检测，并反馈到PLC控制系统，PLC控制系统计算后控制变频旋转给料机、进水电磁阀，调节尿素、水 的投加量，保证配制药液的浓度，确保好的脱硝效果，避免浪费，降低运行成本；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70mg/Nm³，NOx的排放浓度200mg/Nm³，HCL的排放浓度40mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，优于GB18485-2014标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(SO₂＜80mg/Nm³，NOx的排放浓度＜250mg/Nm³，HCL＜50mg/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.焚烧炉，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.进水口，40.进水电磁阀，41.进水流量仪，42.搅拌机，43.射流混合器，44.溶解箱，45.高液位计，46.低液位计，47.极低液位计，48.尿素溶液输送泵，49.水箱，50.水泵，51.尿素溶液输送管道， 52.雾化喷嘴，53.尿素溶液喷入口，54.烟气在线监测控制装置，55.PLC控制箱。

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，本发明是一种焚烧炉烟气炉内脱硝湿法脱硫装置，包括焚烧炉1、烟气在线监测控制装置54、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：所述焚烧炉1顺序连接烟气在线监测控制装置54、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54连接PLC控制箱55，PLC控制箱55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下方与射流混合器43上部连接，射流混合器43一个侧面通过进水管道与进水电磁阀40、进水口39连接，射流混合器43下部连接溶解箱44，溶解箱44顶部一侧设有进水流量仪41，进水流量仪41通过进水管道与进水电磁阀40、进水口39连接，溶解箱44内部设有搅拌机42，搅拌机42的电机安装在溶解箱44顶部，溶解箱44内部设有高液位计45、低液位计46和极低液位计47，PLC控制箱55通过控制电缆分别与进水电磁阀40、进水流量仪41、高液位计45、低液位计46、极低液位计47、水泵50、尿素溶液输送泵48连接，溶解箱44通过尿素溶液输送管道51连接尿素溶液输送泵48，尿素溶液输送泵48通过尿素溶液输送管道51连接尿素溶液喷入口53，在尿素溶液输送泵48与尿素溶液喷入口53的尿素溶液输送管道51中设置有雾化喷嘴52，雾化喷嘴52通过管道连接水泵50，水泵50通过管道连接水箱49，尿素溶液喷入口53位于焚烧炉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：500t/d生活垃圾焚烧炉1，烟气量14～15×10⁴m³/h，焚烧炉1炉膛内的温度为850℃～1100℃，SO₂的浓度600～800mg/Nm³，HCL的浓度800～1200mg/Nm³，NOx的浓度600～700mg/Nm³，粉尘浓度20～30g/Nm³，烟气的氧含量8％～12％，烟气的含湿量15％～25％；

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等组成的尿素颗粒输送装置；烟气在线监测控制装置54对焚烧炉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，尿素颗粒从变频旋转给料机38中输出后，经过射流混合器43在溶解箱44中混合；运行时，射流混合器43顶端的喷嘴喷出的水流形成了一层转动的水膜，尿素颗粒从上端落到水膜上，并随着水膜旋转下落，在此过程中尿素颗粒被润湿；

在溶解箱44里有三个液位计，分别为高液位计45、低液位计46和极低液位计47，正常工作状态在高、低液位之间，到低液位时系统自动开启进水电磁阀40，同时开启变频旋转给料机38和搅拌机42，变频旋转给料机38、进水电磁阀40的运行时间由PLC程序根据制备浓度自动控制，这种运行方式可以很好的保证配制药液的浓度；

制备浓度通过PLC控制箱55面板上的触摸屏控制器根据用户要求来进行设定，从而使溶药过程能够在线进行，并保证了溶液浓度的精度；

当出现异常情况时，系统将自动停止运行并发出报警信号。当极低液位动作时，系统将自动报警，这一设计是为了在断水的情况下保护尿素溶液输送泵48，防止尿素溶液输送泵48干抽；

在进水系统里配置的进水流量仪41，实时输出进水流量的信号，PLC根据进水流量的变化随时调整尿素颗粒量，保证系统制备的尿素溶液的浓度为35％～40％，另外系统在断水或者低流量的情况下变频旋转给料机38将自动停止运行，避免浪费尿素颗粒，降低运行成本和便于自动化管理；

配制成浓度为35％～40％的尿素溶液通过尿素溶液输送泵48进入尿素溶液输送管道51，在尿素溶液输送管道51中通过雾化喷嘴52喷入雾化水，使尿素溶液的浓度稀释为3％～5％，雾化后的尿素溶液送入尿素溶液喷入口53均匀进入焚 烧炉1炉膛内，在焚烧炉1炉膛内，尿素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；

生活垃圾焚烧炉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，对垃圾焚烧炉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，本发明装置将配制的尿素水溶液作为药剂喷入炉膛内，在850℃～ 1100℃温度范围内，药剂优先与烟气中的氮氧化物进行化学还原反应，在炉膛内NOx被还原为N₂和水，从而达到降低氮氧化物排放浓度的目的，其自动化程度高，能满足大烟气量脱除氮氧化物时对药剂的连续需要，节约人力物力；烟气在线监测控制装置对烟气中的NOx含量进行检测，并反馈到PLC控制系统，PLC控制系统计算后控制变频旋转给料机、进水电磁阀，调节尿素、水的投加量，保证配制药液的浓度，确保好的脱硝效果，避免浪费，降低运行成本；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70mg/Nm³，NOx的排放浓度200mg/Nm³，HCL的排放浓度40mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，优于GB18485-2014标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(SO₂＜80mg/Nm³，NOx的排放浓度＜250mg/Nm³，HCL＜50mg/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。