一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置。装置中的循环流化床反应塔自下而上依次设有烟室、文丘里管、一级反应区、缩口、二级反应区和反应塔出口，一级反应区和二级反应区内分别设有雾化喷枪；循环流化床反应塔外均匀设置旁路管道，旁路管道进出口分别与烟室和二级反应区底部相连；吸收剂活化器和返料活化器上均设有氧化剂添加口，活化后的吸收剂和返料灰渣直接进入一级反应区底部。本实用新型通过钙基吸收剂现场消化、循环流化床反应塔结构改进及操作参数优化，在保证脱硫效率的基础上，强化了一级反应区内吸收剂对NOx和气态单质汞(Hg0)的催化氧化能力，并通过一、二级反应区的合理组合，实现了脱硫脱硝脱汞的一体化。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，属于环保设备与 烟气净化【技术领域】。 一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置
【背景技术】
[0002] 随着煤炭利用量的快速增长，燃煤锅炉烟气排放的S0X，N0X以及重金属Hg等污染 物居高不下，严重影响生态环境和人类健康。湿法烟气脱硫（Wet-FGD)、选择性催化还原 (SCR)脱硝和活性炭喷射（ACI)脱汞是目前采用的较为成熟的污染物控制技术，可以获得 较高的污染物脱除效率。但湿法烟气脱硫存在投资运行维护费用高，堵塞、腐蚀和磨损严 重，脱硫废水较难处理等缺陷。由于催化剂的作用，SCR脱硝会大幅增加 S03生成量，并与过 量NH3生成NH4HS04，从而导致尾部烟道腐蚀和堵塞现象，此外，催化剂中毒以及S0 3二次污 染问题也不容忽视。活性炭喷射脱汞法则存在运行成本高、活性炭利用率低以及飞灰综合 利用困难等缺陷。同时，上述污染物控制技术分别在独立的装置中控制不同的污染物，存在 系统复杂、占地面积大、投资和运行费用高等缺陷，因此，开发新型的脱硫脱硝脱汞一体化 装置势在必行。
[0003] 循环流化床烟气脱硫工艺（CFB-FGD)是燃煤锅炉主流烟气脱硫技术之一，该工艺 具有投资和运行费用低、脱硫效率高、无需废水处理等特点，在国内外得到了广泛的应用。 该工艺通过脱硫剂在反应塔内多次循环，延长烟气与脱硫剂的接触时间，进而提高了污染 物的脱除效率。但常规的CFB-FGD工艺主要用于控制烟气中的S0 2，对烟气中N0X和汞的脱 除效率很低，且负荷调节性能较差。目前，提高负荷调节性能并实现脱硫脱硝脱汞一体化， 是CFB-FGD技术展的重要方向。专利CN1498673A公开了一种循环流化床烟气脱硫除尘一 体化发的方法及其装置，通过向循环流化床脱硫塔内喷入雾化的脱硫剂浆液和水，并结合 布袋除尘器实现脱硫除尘一体化，但该法存在烟气最佳反应温度控制困难，设备容易堵塞 与腐蚀等缺陷，同时也不能实现S0 2、N0x和Hg的联合脱除。专利CN1962034A公开了一种锅 炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及其装置，具体是通过向循环流化床反应塔内喷入富氧高 活性吸附剂，实现烟气中S0 2、N0x和汞的同时脱除，但该法未对烟气脱硫塔进行相应优化， 同样存在吸收剂反应条件控制困难、负荷调节性能差等缺陷。专利CN102188883A公开了 一种烟气脱硫脱硝脱重金属一体化净化装置，通过在吸收塔内喷淋吸收液实现对烟气中的 S02、N0x和重金属同时脱除，这种喷淋方法属于湿法工艺，其具有系统复杂、装置易腐蚀、维 护工作量大等缺陷。CN203447967U公开了一种工业锅炉烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，该法 以臭氧（〇 3)和钙基吸收剂为消耗剂，虽然可以实现S02、N0x和汞等多种污染物的联合脱除， 但存在能耗高、臭氧利用率低等缺陷。专利CN102019135A公开了一种烟气联合脱硫脱硝方 法及其装置，该工艺利用脱硝反应器和脱硫反应器中充填的活性焦，分别脱除烟气中的N0 X 和S02，但该法不仅需要使用价格昂贵的活性炭，而且存在系统复杂、占地面积大、初投资与 运行成本1?等缺陷。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是克服现有循环流化床烟气脱硫工艺存在的缺陷，提供一种循 环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，在改善循环流化床反应塔负荷调节性能的同时， 实现S0 X、N0X和汞的联合脱除。
[0005] 本实用新型所涉及的一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，包括：进口 烟道，锅炉尾部烟气由此进入；循环流化床吸收塔，作为污染物与吸收剂反应的主要场所和 烟气流通通道；吸收塔自下而上依次设有烟室、文丘里管、一级反应区、旁路管道、缩口、二 级反应区和反应塔出口，反应塔出口与预除尘器相连；吸收剂储仓与给料器、吸收剂活化器 依次相连接通；所述预除尘器、布袋除尘器、引风机和烟囱依次相连，预除尘器底部与返料 活化器相连，返料活化器出口与一级反应区底部相连；所述布袋除尘器底部设有返料装置， 返料装置分别与返料活化器和灰渣仓泵相连。
[0006] 循环流化床反应塔的一级反应区和二级反应区内分别设有雾化喷枪。
[0007] 循环流化床反应塔外均匀设置4?6根旁路管道，旁路管道进出口分别与烟室和 二级反应区底部相连，用于调节烟气负荷。
[0008] 进一步地，旁路管道的管径Φ为300?600mm。旁路管道与循环流化床反应塔筒 体法线方向的夹角α为15?75°。
[0009] 吸收剂活化器和返料活化器上分别设有氧化剂添加口。
[0010] 上述循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置的利用方法是：
[0011] 1)锅炉烟气（140°C左右）经进口烟道进入循环流化床反应塔底部的烟室，在烟室 内分成两路，其中一路烟气（占总烟气量80%左右）经文丘里管直接进入一级反应区，另一 路烟气（占总烟气量20%左右）经4?6根Φ300?600mm的旁路管道进入二级反应区。
[0012] 2)吸收剂储仓内的钙基吸收剂（如Ca(0H)2、Ca0)经给料器进入吸收剂活化器，在 此与氧化剂（疆110 4、似(：102、0&(：102和似(：1中的一种或几种的混合溶液）进行混合与活化 处理，其中氧化剂添加量为钙基吸收剂的〇. 5?5%。活化处理后的吸收剂直接送入一级反 应区；与此同时，一定量的雾化水和返料灰渣也被送入一级反应区，在文丘里高速喷腾作用 下充分接触，形成烟气温度为60°C左右、相对湿度为40%?90%的高湿反应区，进而通过 催化氧化反应，将烟气中的N0和Hg°分别氧化为溶解度高的Ν0 2、Ν203和氧化态汞（Hg2+)，进 而将烟气中的S0 X、N0X和气态单质汞（Hg°)等污染物分别转化为CaS03、CaS0 4、Ca(N03)2以 及氧化态汞（如HgO、HgCl2)等，并被固体颗粒吸附，从而实现烟气中S0 X、N0X和Hg等污染 物的一次脱除。
[0013] 3)随着烟气的向上流动，一级反应区内的烟气以及固体颗粒物料，经缩口加速后 进入二级反应区，在此与旁路管道进入的锅炉烟气（20%左右）进行混合，通过雾化水和烟 气量的调整，控制二级反应区内的烟气温度在65?75°C之间，从而在合适的趋近温度和氧 化条件下实现烟气中S0 X和汞等污染物的二次脱除。
[0014] 4)从循环流化床反应塔出口流出的烟气进入预除尘器，在预除尘器内导流板和多 孔板的作用下，除去大部分的颗粒物料（吸收剂及灰渣）；经预除尘器一次除尘后的烟气再 进入布袋除尘器进行二次除尘，二次除尘后的洁净烟气经引风机和烟?排空。与此同时，预 除尘器收集的全部固体颗粒物料和布袋除尘器收集的部分固体颗粒物料，经返料活化器活 化后回送到一级反应区内。
[0015] 当进入锅炉负荷发生变化时，可以通过调节旁路管道的实际使用根数以及每根 管道上阀门的开度来控制进入一、二级反应区的烟气量，使得循环流化床反应塔在50 %? 120 %负荷范围内稳定运行。
[0016] 综上所述，本实用新型通过钙基吸收剂现场消化、循环流化床反应塔的结构改进 以及操作参数优化，在保证脱硫效率的基础上，强化了吸收剂对N0 X和气态单质汞（Hg°)的 催化氧化能力；同时，该方法强化了反应塔内吸收剂的多次循环，延长了吸收剂与气态污染 物的反应时间，从而有效地提高了吸收剂的利用率及其对烟气中S0 X、Ν0!^Ρ汞等污染物的 氧化脱除效率。
[0017] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0018] 1)通过吸收剂现场消化、反应塔结构改进和操作参数优化等方法，借助于功能分 区，强化了吸收剂对N0 X和汞的催化氧化能力，实现了循环流化床脱硫脱硝脱汞一体化。
[0019] 2)采用廉价钙基吸收剂和返料灰渣的现场消化，省去了昂贵吸收剂购置以及复杂 的吸收剂制备系统，投资少，运行成本低。
[0020] 3)采用简单的旁路设计，循环流化床反应塔及其系统结构简单，操作方便，运行稳 定，能够很好地适应锅炉负荷变化。
[0021] 4)循环流化床一体化装置的脱硫效率可达90%以上，N0X和汞的氧化脱除效率可 达50%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是本实用新型一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置图；
[0023] 图2是旁路管道与二级反应区连接（A-A)示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0025] 如图1所示，本实用新型所涉及的一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装 置，包括进口烟道1、循环流化床吸收塔2、吸收剂储仓3、给料器301、吸收剂活化器4、雾化 喷枪12、预除尘器5、布袋除尘器6、返料装置9、返料活化器10、灰渣仓泵11、引风机7和烟 囱8,其中循环流化床反应塔2自下而上依次设有烟室201、文丘里管202、一级反应区203、 缩口 205、二级反应区206和反应塔出口 207, 一级反应区203和二级反应区206内分别设 有雾化喷枪12,循环流化床反应塔外均匀设置4?6根旁路管道204。循环流化床反应塔2 的一级反应区203和二级反应区206之间由缩口 205过渡，缩口 205可加速进入二级反应 区206的烟气速度。预除尘器5内设置数块烟气导流板和多孔板。
[0026] 锅炉烟气（140°C左右）经进口烟道1进入循环流化床反应塔2底部的烟室201， 在烟室内分成两路，其中一路烟气（占总烟气量80%左右）经文丘里管202直接进入一级 反应区203,另一路烟气（占总烟气量20 %左右）经4?6根管径Φ 300?600mm的旁路 管道204进入二级反应区206,旁路管道沿反应塔圆周均布，其中四根旁路管道与二级反应 区底部连接方式如图2所示，通过改变旁路烟气进口与循环流化床反应塔筒体法线方向的 夹角α (15?75° )，来强化旁路烟气与缩口喷腾烟气在二级反应区206内的混合作用。
[0027] 吸收剂储仓3内的钙基吸收剂（如Ca (OH) 2、CaO)经给料器301进入吸收剂活化器 4,吸收剂活化器上设有氧化剂添加口 401，在此添加氧化剂（KMn04、NaC102、CaC102和NaCl 中的一种或几种的混合溶液）对吸收剂进行现场混合与活化处理，其中氧化剂添加量为钙 基吸收剂的〇. 5?5%。活化后的吸收剂直接送入一级反应区203 ;与此同时，一定量的雾 化水和返料灰渣也被送入一级反应区203,在文丘里高速喷腾作用下充分接触，形成烟气温 度为60°C左右、相对湿度为40%?90%的高湿反应区，进而通过催化氧化反应，将烟气中 的SO x、NOx和气态单质汞（Hg°)等污染物分别转化为CaS03、CaS0 4、Ca(N03)2以及氧化态汞 (如HgO、HgCl2)等，并被固体颗粒吸附，实现烟气中SO x、NOx和Hg等污染物的一次脱除。
[0028] 随着烟气的向上流动，一级反应区203内的烟气以及固体颗粒物料，经缩口 205加 速后进入二级反应区206,在此与旁路管道进入的锅炉烟气（20%左右）进行混合，通过雾 化水和烟气量的调整，控制二级反应区206内的烟气温度在65?75°C之间，从而在合适的 趋近温度和氧化条件下实现烟气中S0 X和汞等污染物的二次脱除，从而保证较高的脱硫、脱 硝和脱汞效率。
[0029] 从循环流化床反应塔出口 207流出的烟气进入预除尘器5,在预除尘器5内导流板 501和多孔板502的作用下，除去大部分的颗粒物料（吸收剂及灰渣）；经预除尘器5 -次 除尘后的烟气再进入布袋除尘器6进行二次除尘，二次除尘后的洁净烟气经引风机7和烟 囱8排空。与此同时，布袋除尘器6收集的一部分固体颗粒物料经返料装置9进入返料活 化器10,另一部分固体颗粒物料则经灰渣仓泵11外排；在返料活化器10内设有氧化剂添 加口 1001，预除尘器5收集的全部固体颗粒物料和布袋除尘器6收集的部分固体颗粒物料 经返料活化器10活化后回送到一级反应区203内。在过量的脱硫剂多次循环，进一步延长 吸收剂与烟气的接触时间，强化钙基吸收剂和烟气污染物的反应，进而实现联合脱硫脱硝 脱汞的目的。
[0030] 本实用新型通过钙基吸收剂现场消化、循环流化床反应塔结构改进以及操作参数 优化等方法，强化了反应塔内吸收剂的多次循环，延长了吸收剂与气态污染物的反应时间， 在保证脱硫效率的基础上，强化了吸收剂对N0 X和气态单质汞（Hg°)的催化氧化能力，从而 有效地提高了吸收剂的利用率及其对烟气中S0X、Ν0 !^Ρ汞等污染物的氧化脱除效率。此 夕卜，当锅炉负荷发生变化时，可以通过调节旁路管道205的实际使用根数以及每根管道上 阀门的开度来控制进入一、二级反应区的烟气量，使得循环流化床烟气净化装置在50%? 120 %负荷范围内稳定运行。
[0031] 尽管在本文中通过实施例结合目前被认为是最优的实施方案描述了本实用新型， 但本实用新型不受所述实施方案的限制，旨在覆盖权利要求书所限定的本实用新型范围内 的特点和其它应用所进行的各种结合或修改。
【权利要求】
1. 一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，其特征在于：包括 进口烟道（1)，锅炉尾部烟气由此进入； 循环流化床吸收塔（2)，作为污染物与吸收剂反应的主要场所和烟气流通通道；吸收 塔自下而上依次设有烟室（201)、文丘里管（202)、一级反应区（203)、旁路管道（204)、缩口 (205)、二级反应区（206)和反应塔出口（207)，反应塔出口（207)与预除尘器（5)相连； 吸收剂储仓（3)与给料器（301)、吸收剂活化器（4)依次相连接通； 所述预除尘器（5)、布袋除尘器（6)、引风机（7)和烟囱（8)依次相连，预除尘器（5)底 部与返料活化器（10)相连，返料活化器（10)出口与一级反应区（203)底部相连；所述布袋 除尘器（6)底部设有返料装置（9)，返料装置（9)分别与返料活化器（10)和灰渣仓泵（11) 相连。
2. 根据权利要求1所述的一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，其特征在 于：循环流化床反应塔（2)的一级反应区（203)和二级反应区（206)内分别设有雾化喷枪 (12)。
3. 根据权利要求1所述的一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，其特征在 于：循环流化床反应塔（2)外均匀设置4?6根旁路管道（204)，旁路管道进出口分别与烟 室（201)和二级反应区（206)底部相连，用于调节烟气负荷。
4. 根据权利要求3所述的一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，其特征在 于：旁路管道（204)的管径Φ为300?600mm。
5. 根据权利要求3或4所述的一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，其特征 在于：旁路管道（204)与循环流化床反应塔（2)筒体法线方向的夹角α为15?75°。
6. 根据权利要求1所述的一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置，其特征在 于：吸收剂活化器（4)和返料活化器（10)上分别设有氧化剂添加口。
【文档编号】B01D53/86GK203874664SQ201420254781
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】卢平, 黄震, 李雅宁, 吉苗苗, 陈宇曼, 钱舒琳, 周娇, 史俊丽, 许晨萌, 徐森荣, 祝秀明 申请人:南京师范大学