一种多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统及工艺的制作方法
【专利摘要】一种多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统及工艺，该系统包括布置在锅炉尾部的省煤器，省煤器的出口烟道依次与一体化脱除塔、空气预热器和排烟装置相连通；所述的省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上依次布置有第一喷射系统以及第二喷射系统；一体化脱除塔中布有催化陶瓷滤袋。烟气从省煤器的尾部烟道中出来后，烟气中的SOx和HCl与脱硫剂反应，烟气携带未反应完的脱硫剂和脱酸产物与氨气混合后进入一体化脱除塔，将混合体系中的粉尘、未反应的脱硫剂、脱酸产物以及NOx除去，烟气得到净化，并通过排烟装置排出。本发明占地面积小、运行能耗低，缩短了净化流程，且无废水排放。
【专利说明】一种多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统及工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于大气污染物的一体化脱除领域，具体涉及一种多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统及工艺。
【背景技术】
[0002]环境和资源问题是当今人类面临的重大课题，煤、石油、天然气等化石燃料的大量使用，不仅造成这些能源的日益稀缺，而且会产生大量污染物(如粉尘、SOx, NOx, HCl等)，严重影响了环境和人类的健康。
[0003]随着国家环保法规的严格，对于粉尘、SOx, NOx等污染物的治理已经广泛开展。以火电厂为例，中国几乎所有火电厂都安装了除尘装置，而SCR和WFGD也成为中国火电厂脱硝和脱硫的主要技术。根据中电联发布的2012年度火电厂烟气脱硫、脱硝产业信息显示，2012年新投运火电厂烟气脱硝机组容量约9000万千瓦，其中，采用选择性催化还原技术(SCR工艺)的脱硝机组容量占当年投运脱硝机组总容量的98%。截至2012年年底，已投运火电厂烟气脱硝机组总容量超过2.3亿千瓦，占全国现役火电机组容量的28%，而根据国家的法律要求，预测2014年7月I日脱硝机组普及率达到80%以上。截至2012年底，累计已投运火电厂烟气脱硫机组总容量约6.8亿千瓦，占全国现役燃煤机组容量的90%，脱硫工艺仍主要采用石灰石-石膏法。但是目前用于燃煤电站的烟气净化技术，如烟气脱硫、脱硝和除尘技术等大多数还是单独开发的，形成各自独立的技术装备和工艺流程。
[0004]同时，我国煤炭燃烧过程中粉煤灰烧失量较高，化学成分中带离氧化钙、氧化镁、三氧化硫也较高，加之锅炉运行普遍负荷波动较大，从而造成现有SCR系统装置在运行中经常出现催化剂堵塞、结垢、中毒，氨逃逸，氮氧化物NOx去除率不稳定和能量消耗过多等问题。石灰石-石膏法和海水脱硫法存在占地面积大、系统复杂、能耗和运行成本高的缺陷，对于我国西北部等缺水地区，燃煤机组更适宜采用烟气干法脱硫工艺。各种污染物单项脱除存在一系列的问题，如总体费用高、总体阻力大、占地面积大、系统复杂、运行和维护困难
坐寸ο
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统及工艺，该系统占地面积小、运行能耗低，该工艺能够同时实现SCR脱硝装置、除尘器和烟气脱硫装置所具有的功能，缩短了净化流程，且无废水排放。
[0006]为了达到上述目的，本发明多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统包括布置在锅炉尾部的省煤器，省煤器的出口烟道依次与一体化脱除塔、空气预热器和排烟装置相连通；所述的省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上依次布置有用于将脱硫剂喷射到烟道中的第一喷射系统以及将NOx还原剂喷射到烟道中的第二喷射系统；所述的一体化脱除塔中布有催化陶瓷滤袋，催化陶瓷滤袋是由添加氮氧化物催化剂的陶瓷纤维制成的，氮氧化物催化剂占陶瓷纤维质量的1%?4%。[0007]所述的氮氧化物催化剂为V2O5或WO3。[0008]所述的脱硫剂为Ca(OH)2或Na2CO3,第一喷射系统包括脱硫剂储罐以及与脱硫剂储罐相连的计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上。[0009]所述的脱硫剂为废电石渣细料，第一喷射系统包括搅拌干燥机以及与搅拌干燥机相连的粉碎机、选粉机、脱硫剂储罐、计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上。[0010]所述的NOx还原剂为氨气，第二喷射系统包括NH3储罐，NH3储罐依次与蒸发室、氨气缓冲槽、流量调节阀、气体混合室以及喷氨格栅相连，喷氨格栅设置在省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上。[0011]所述的一体化脱除塔包括带有进烟道和排烟道的一体化脱除塔壳体，一体化脱除塔壳体内自上而下布置有上箱体、中箱体以及灰斗；且中箱体内沿一体化脱除塔壳体的高度方向布置有若干层催化陶瓷滤袋，催化陶瓷滤袋的底部设置有烟气分配装置，顶部设置有喷吹系统；催化陶瓷滤袋的顶部连接在上箱体上，上箱体与排烟道相连通。[0012]所述的空气预热器与排烟装置之间还设置有引风机。[0013]一种基于所述的烟气净化系统的多污染物一体化干法脱除的烟气净化工艺，包括以下步骤:[0014]1)省煤器出口烟道的烟气中含有的SOx和HCl与第一喷射系统喷射出的脱硫剂反应，SOx和HCl被除去，生成脱酸产物；烟气携带未反应完的脱硫剂和生成的脱酸产物与第~嗔射系统嗔出的NOx还原剂混合后形成混合体系；[0015]2)混合体系从进烟道进入一体化脱除塔，然后经过烟气分配装置分配，再通过催化陶瓷滤袋将混合体系中的粉尘、未反应的脱硫剂以及生成的脱酸产物捕集在催化陶瓷滤袋的外表面，被捕集在催化陶瓷滤袋的外表面的粉尘、未反应的脱硫剂以及生成的脱酸产物通过喷吹系统清除至灰斗，同时在催化陶瓷滤袋所含有的氮氧化物催化剂的催化下，混合体系中的NOx还原剂将NOx还原成氮气和水蒸气，混合体系被净化，得到的净化烟气从催化陶瓷滤袋中送出后进入上箱体，然后从排烟道排出一体化脱除塔，最后经空气预热器进行预热，由引风机送至排烟装置排放。[0016]所述的脱硫剂为Ca(OH)2或Na2CO3,第一喷射系统包括脱硫剂储罐以及与脱硫剂储罐相连的计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上；脱硫剂储罐中的脱硫剂在计量输送器、输送器控制室的控制下，经物料流量控制装置喷入到省煤器与一体化脱除塔之间的烟道内；[0017]或者脱硫剂为废电石渣细料，第一喷射系统包括搅拌干燥机以及与搅拌干燥机相连的粉碎机、选粉机、脱硫剂储罐、计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上；废电石渣经电磁除铁器除铁后，送入搅拌干燥机除去水分，得到干料，干料从搅拌干燥机输出后经粉碎机破碎，进入选粉机进行分离，分离得到的废电石渣粗料回粉至粉碎机，废电石渣细料进入脱硫剂储罐，脱硫剂储罐中废电石渣细料在计量输送器、输送器控制室的控制下，经物料流量控制装置喷入到省煤器与一体化脱除塔之间的烟道内。[0018]所述的NOx还原剂为氨气，第二喷射系统包括NH3储罐，NH3储罐与蒸发室、氨气缓冲槽、流量调节阀、气体混合室以及喷氨格栅相连，喷氨格栅设置在省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上；
[0019]液NH3从NH3储罐流出后经过蒸发室蒸发成为气NH3,气NH3经氨气缓冲槽以及流量调节阀进入气体混合室，在气体混合室内气NH3与引入的空气混合均匀，然后由喷氨格栅喷入省煤器与一体化脱除塔之间的烟道内。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0021]本发明中的一体化脱除塔的滤袋为催化陶瓷滤袋，且该催化陶瓷滤袋是由添加氮氧化物催化剂的陶瓷纤维制成的，因此，本发明的一体化脱除塔不仅具有普通袋式除尘器脱除粉尘的作用，还能在氮氧化物催化剂的催化下脱除烟气中的NOx;另外，在省煤器与一体化脱除塔之间的烟道上依次布置有用于将脱硫剂喷射到烟道中的第一喷射系统以及将NOx还原剂喷射到烟道中的第二喷射系统；由于第一喷射系统喷出的脱硫剂能够脱除烟气中的SOx和HCl，而第二喷射系统喷出的NOx还原剂能够在一体化脱除塔中将NOx还原成水蒸气和氮气。所以，本发明将SCR脱硝装置、除尘器以及烟气脱硫装置三者的功能集中在一个系统中，整个系统占地面积小，缩短了净化流程且运行能耗低。同时，由于在一体化脱除塔中被隔离在催化陶瓷滤袋的外表面的粉尘、未反应的脱硫剂以及生成的脱酸产物通过喷吹系统清除至灰斗，而脱除NOx得到的氮气和水蒸气是无毒害的，因此，本发明无废水排放，环境友好。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明系统示意图；
[0023]其中，1、锅炉，2、省煤器，3、一体化脱除塔，4、空气预热器，5、引风机，6、烟囱，7、脱
硫剂储te，8、NH3储iip。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0025](一)参见图1，本发明的系统包括布置在锅炉I尾部的省煤器2，省煤器2的出口烟道依次与一体化脱除塔3、空气预热器4、引风机5和排烟装置相连通，且空气预热器4不仅用于预热进入锅炉I的空气还用来预热净化后的烟气，引风机5为整个系统提供动力，排烟装置为烟囱6 ;省煤器2与一体化脱除塔3之间的烟道上依次布置有用于将脱硫剂喷射到烟道中的第一喷射系统以及将NOx还原剂喷射到烟道中的第二喷射系统；为保证稳定、高效的脱硫效果，脱硫剂采用Ca(OH)2或Na2CO3，也可以采用废电石渣细料。
[0026]若脱硫剂为Ca (OH) 2或Na2CO3,第一喷射系统包括脱硫剂储罐7以及与脱硫剂储罐7依次相连的计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器2与一体化脱除塔3之间的烟道上。
[0027]若脱硫剂为废电石渣细料，第一喷射系统包括搅拌干燥机以及与搅拌干燥机依次相连的粉碎机、选粉机、脱硫剂储罐7、计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器2与一体化脱除塔3之间的烟道上。我国西部富煤缺水地区的PVC和氯碱行业产生大量废电石渣，其中含有90%以上的Ca(OH)2，是天然的优质脱硫齐U，采用价格低廉的废电石渣细粉作为脱硫剂，不仅减少了这些废渣对环境的污染，实现以废治废，大幅节省运打费用。
[0028]当NOx还原剂为氨气时，第二喷射系统包括NH3储罐8，NH3储罐8依次与蒸发室、氨气缓冲槽、流量调节阀、气体混合室以及喷氨格栅相连，喷氨格栅设置在省煤器2与一体化脱除塔3之间的烟道上。
[0029]一体化脱除塔3的具体结构包括带有进烟道和排烟道的一体化脱除塔壳体，一体化脱除塔壳体内自上而下布置有上箱体、中箱体以及灰斗；且中箱体内沿一体化脱除塔壳体的高度方向布置有若干层催化陶瓷滤袋，催化陶瓷滤袋的底部设置有烟气分配装置，顶部设置有喷吹系统；催化陶瓷滤袋的顶部连接在上箱体上，上箱体与排烟道相连通。由于本发明的一体化脱除塔3是布置在省煤器2的出口烟道后侧的，而省煤器2的出口烟道处的烟气温度高达320-400°C，因此，本发明的一体化脱除塔3的滤袋为催化陶瓷滤袋，催化陶瓷滤袋是由添加氮氧化物催化剂的陶瓷纤维制成的，氮氧化物催化剂占陶瓷纤维质量的1%~4%。氮氧化物催化剂为V2O5或WO3,优选为V205。这种陶瓷催化滤袋具有良好的抗高温能力，其具有良好的耐腐蚀性、耐热性及较高的机械强度，即使在320-400°C的高温环境中也能正常使用；另外，本发明制作催化滤袋的滤料是由添加氮氧化物催化剂的陶瓷纤维制成的，因此，在使用时，本发明的催化滤袋不仅具有去除粉尘的作用还有催化NOx进行氧化还原反应的作用。
[0030](二)图1所示的烟气净化系统的一体化脱除塔3中催化陶瓷滤袋是由添加V2O5的陶瓷纤维制成的，氮氧化物催化剂占陶瓷纤维质量的1%~4%，脱硫剂为废电石渣细料，基于该烟气净化系统的多污染物一体化干法脱除的烟气净化工艺，包括以下步骤:
[0031]I)省煤器(2)出口烟道的烟气中含有的SOj^PHCl与第一喷射系统喷射出的脱硫剂反应，生成脱酸产物；本系统采用的脱硫剂为废电石渣细料，该废电石渣细料是由废电石渣制成的，其制备方法如下:运输来的废电石渣经含水率一般占废电石渣质量的20~40%，经电磁除铁器除铁后，送入搅拌干燥机除去水分，得到的干料，干料从搅拌干燥机输出后经粉碎机破碎，进入选粉机进行分离，分离得到的废电石渣粗料回粉至粉碎机，废电石渣细料进入脱硫剂储罐7，供脱硫装置使用，脱硫剂在计量输送器和输送器控制室的控制下，通过物料流量控制装置喷射脱硫剂到烟道中，由于废电石渣中含有90%以上的Ca(OH)2,因此，脱硫剂与烟气中的SOx、HCl反应，生成亚硫酸钙、硫酸钙、氯化钙、CO2等脱酸产物(反应式如①-③所示)，
【权利要求】
1.一种多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统，其特征在于:包括布置在锅炉(I)尾部的省煤器(2)，省煤器(2)的出口烟道依次与一体化脱除塔(3)、空气预热器(4)和排烟装置相连通；所述的省煤器(2)与一体化脱除塔(3)之间的烟道上依次布置有用于将脱硫剂喷射到烟道中的第一喷射系统以及将NOx还原剂喷射到烟道中的第二喷射系统；所述的一体化脱除塔(3)中布有催化陶瓷滤袋，催化陶瓷滤袋是由添加氮氧化物催化剂的陶瓷纤维制成的，氮氧化物催化剂占陶瓷纤维质量的1%~4%。
2.根据权利要求1所述的多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统，其特征在于:所述的氮氧化物催化剂为V2O5或WO3。
3.根据权利要求1或2所述的多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统，其特征在于:所述的脱硫剂为Ca(OH)2或Na2CO3，第一喷射系统包括脱硫剂储罐(7)以及与脱硫剂储罐(7)相连的计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器(2 )与一体化脱除塔(3 )之间的烟道上。
4.根据权利要求1或2所述的多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统，其特征在于:所述的脱硫剂为废电石渣细料，第一喷射系统包括搅拌干燥机以及与搅拌干燥机相连的粉碎机、选粉机、脱硫剂储罐(7)、计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器(2)与一体化脱除塔(3)之间的烟道上。
5.根据权利要求1或2所述的多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统，其特征在于:所述的NOx还原剂为氨气，第二喷射系统包括NH3储罐(8)，NH3储罐(8)与蒸发室、氨气缓冲槽、流量调节阀、气体混合室以及喷氨格栅相连，喷氨格栅设置在省煤器(2)与一体化脱除塔(3)之间的烟道上。
6.根据权利要求1所述的多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统，其特征在于:所述的一体化脱除塔(3)包括带有进烟道和排烟道的一体化脱除塔壳体，一体化脱除塔壳体内自上而下布置有上箱体、中箱体以及灰斗；且中箱体内沿一体化脱除塔壳体的高度方向布置有若干层催化陶瓷滤袋，催化陶瓷滤袋的底部设置有烟气分配装置，顶部设置有喷吹系统；催化陶瓷滤袋的顶部连接在上箱体上，上箱体与排烟道相连通。
7.根据权利要求6所述的多污染物一体化干法脱除的烟气净化系统，其特征在于:所述的空气预热器(4)与排烟装置之间还设置有引风机(5)。
8.一种基于权利要求7所述的烟气净化系统的多污染物一体化干法脱除的烟气净化工艺，其特征在于，包括以下步骤: 1)省煤器(2)出口烟道的烟气中含有的SOx和HCl与第一喷射系统喷射出的脱硫剂反应，SOx和HCl被除去，生成脱酸产物；烟气携带未反应完的脱硫剂和生成的脱酸产物与第二嗔射系统嗔出的NOx还原剂混合后形成混合体系； 2)混合体系从进烟道进入一体化脱除塔(3)，然后经过烟气分配装置分配，再通过催化陶瓷滤袋将混合体系中的粉尘、未反应的脱硫剂以及生成的脱酸产物捕集在催化陶瓷滤袋的外表面，被捕集在催化陶瓷滤袋的外表面的粉尘、未反应的脱硫剂以及生成的脱酸产物通过喷吹系统清除至灰斗，同时在催化陶瓷滤袋所含有的氮氧化物催化剂的催化下，混合体系中的NOx还原剂将NOx还原成氮气和水蒸气，混合体系被净化，得到的净化烟气从催化陶瓷滤袋中送出后进入上箱体，然后从排烟道排出一体化脱除塔(3)，最后经空气预热器(4)进行预热，由引风机(5)送至排烟装置排放。
9.根据权利要求8所述的多污染物一体化干法脱除的烟气净化工艺，其特征在于:所述的脱硫剂为Ca(OH)2或Na2CO3，第一喷射系统包括脱硫剂储罐(7)以及与脱硫剂储罐(7)相连的计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器(2)与一体化脱除塔(3)之间的烟道上；脱硫剂储罐(7)中的脱硫剂在计量输送器、输送器控制室的控制下，经物料流量控制装置喷入到省煤器(2)与一体化脱除塔(3)之间的烟道内； 或者脱硫剂为废电石渣细料，第一喷射系统包括搅拌干燥机以及与搅拌干燥机相连的粉碎机、选粉机、脱硫剂储罐(7)、计量输送器、输送器控制室以及物料流量控制装置，物料流量控制装置设置在省煤器(2)与一体化脱除塔(3)之间的烟道上；废电石渣经电磁除铁器除铁后，送入搅拌干燥机除去水分，得到干料，干料从搅拌干燥机输出后经粉碎机破碎，进入选粉机进行分离，分离得到的废电石渣粗料回粉至粉碎机，废电石渣细料进入脱硫剂储罐(7)，脱硫剂储罐(7)中废电石渣细料在计量输送器、输送器控制室的控制下，经物料流量控制装置喷入到省煤器(2)与一体化脱除塔(3)之间的烟道内。
10.根据权利要求8所述的多污染物一体化干法脱除的烟气净化工艺，其特征在于:所述的NOx还原剂为氨气，第二喷射系统包括NH3储罐(8)，NH3储罐(8)依次与蒸发室、氨气缓冲槽、流量调节阀、气体混合室以及喷氨格栅相连，喷氨格栅设置在省煤器(2)与一体化脱除塔(3)之间的烟道上； 液NH3从NH3储罐(8)流出后经过蒸发室蒸发成为气NH3,气NH3经氨气缓冲槽以及流量调节阀进入气体混合室，在气体混合室内气NH3与引入的空气混合均匀，然后由喷氨格栅喷入省煤器(2)与一体化脱 除塔(3)之间的烟道内。
【文档编号】B01D53/50GK103604133SQ201310542552
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】牛国平, 谭增强 申请人:西安热工研究院有限公司, 西安西热锅炉环保工程有限公司