一种烟气超净治理工艺系统的制作方法

本实用新型涉及工业锅炉及窑炉的烟气超净排放治理领域,具体涉及一种烟气超净治理工艺系统。

背景技术：

随着国家对环境保护越来越重视，越来越多的地区对锅炉大气污染物的排放越来越严格，部分地区已经对工业锅炉的排放比照火电厂超净排放标准执行。

能够实现氮氧化物超净排放的脱硝技术主要有氧化法和SCR，其中氧化法存在明显的二次污染并且运行费用太高，具有技术经济可行性的脱硝技术主要是SCR。

煤自身含有的灰分或者炉窑生产过程中产生的灰分容易对SCR催化剂造车严重的磨损和堵塞，即使进行了良好的流场设计，也不可避免；若灰分中含有大量砷元素、钾元素和钠元素等，还容易造成催化剂中毒，导致催化剂短时间内失活，因此，在SCR反应器之前设置除尘装置是非常必要的。如东方电气集团东方锅炉股份有限公司实用新型的一种用于SCR脱硝的离心式预除尘装置公开号：CN106621584A和:华西能源工程有限公司实用新型的一种高含尘烟气SCR脱硝系统的预除尘结构公开号：CN206535365U等都是应用离心分离元利采用旋风除尘器等对脱硝前烟气进行与除尘，离心式分离的分离效率有限，阻力较大，且其性能受锅炉或者炉窑负荷波动影响较大。

综上所述，现有SCR脱硝系统存在性能受负荷波动影响较大，阻力较高，预除尘器除尘效率低，引风机前需增加第二级除尘设备才能实现超净排放的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有SCR脱硝系统存在性能受负荷波动影响较大，阻力较高，预除尘器除尘效率低，引风机前需增加第二级除尘设备才能实现超净排放的问题，进而提供一种烟气超净治理工艺系统。

本实用新型的技术方案是：

一种烟气超净治理工艺系统，它包括烟温调节系统、除尘器、扰动器、SCR反应器、余热回收系统、引风机、超净脱硫除尘设备、还原剂系统和自动控制系统，烟温调节系统、除尘器、SCR反应器、余热回收系统、引风机和超净脱硫除尘设备由前至后顺次连接，还原剂系统的一端与除尘器进口连通，还原剂系统的另一端与SCR反应器进口连通，扰动器设置在SCR反应器入口位置；

烟温调节系统包括高温换热面、中温换热面、高温三通阀、中温三通阀、低温三通阀、第一低温旁路、第二低温旁路、第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶，高温换热面和中温换热面由前至后顺次设置在炉窑和除尘器之间，高温三通阀的一个入口与高温换热面入口连通，高温三通阀的另一个入口与高温换热面出口连通，高温三通阀的出口与中温三通阀的一个入口连通，中温三通阀的另一个入口与中温换热面出口连通，中温三通阀的出口与除尘器的入口连通，低温三通阀的入口与超净脱硫除尘设备入口连通，低温三通阀的一个出口通过第一低温旁路与除尘器入口连通，低温三通阀的另一个出口通过第二低温旁路与扰动器入口连通，第一热电偶设置在高温换热面入口位置，第二热电偶设置在高温换热面出口位置，第三热电偶安装在中温三通阀出口与除尘器之间的管路上，第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶均与自动控制系统连接。

进一步地，它还包括防积灰系统，中温换热面与余热回收系统之间通过烟道连通，防积灰系统设置在中温换热面和余热回收系统之间。

进一步地，防积灰系统包括排灰隔板、排灰管路和灰渣冷却设备，排灰隔板倾斜设置在中温换热面和余热回收系统之间的烟道壁上，排灰隔板较低一端的烟道壁上开设通孔，排灰管路的一端与烟道壁上的通孔连通，排灰管路的另一端与灰渣冷却设备或炉窑连通。

进一步地，还原剂系统包括还原剂存储和供给系统、第一分配器、第一喷枪和第二喷枪，第一喷枪设置在扰动器入口烟道上，第二喷枪设置在除尘器入口烟道上，第一分配器设置在还原剂存储和供给系统与第一喷枪和第二喷枪之间，第一分配器的入口与还原剂存储和供给系统连通，第一分配器的一个出口与第一喷枪连接，第一分配器的另一个出口与第二喷枪连接。

进一步地，它还包括第一仪表和第二仪表，第一仪表设置在SCR反应器出口位置，第二仪表设置在SCR反应器入口位置，第一仪表和第二仪表均为压力和温度检测仪表。

进一步地，它还包括污染物检测仪表，污染物检测仪表设置在SCR反应器出口位置。

进一步地，除尘器为高温过滤除尘器，除尘器的过滤材料为金属纤维毡或陶瓷。

进一步地，余热回收系统包括低温换热面，低温换热面位于SCR反应器和引风机之间，低温换热面的入口与SCR反应器出口连通，低温换热面的出口与引风机入口连通。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

1、本实用新型为一种性能不受负荷波动影响，不影响炉窑运行，烟气阻力较小、除尘效率高，不需二次除尘，设备寿命长、重量轻、能够实现超净排放的先除尘后脱硝的烟气超净治理工艺系统。烟气依次经过炉窑、高温换热面、中温换热面、除尘器、SCR反应器、余热回收系统、引风机和超净脱硫除尘设备等设备实现放热和污染物减排治理，最终通过烟囱排入大气,除尘器出口接扰动器，用于促进还原剂和烟气的均匀混合；

2、本实用新型的一种烟气超净治理工艺系统,SCR反应器前设置高效的除尘器，脱硝催化剂不存在中毒、积灰、堵塞和磨损风险，脱硝前的除尘器采用高温过滤除尘器，除尘效率高，不需要二次除尘，整体阻力低，SCR反应器不设置吹灰器，进入SCR反应器的烟气已经经过高温过滤除尘器进行高效除尘，完全不会导致催化剂中毒、积灰、堵塞和磨损，脱硝效率高，运行稳定，有效地增加了催化剂机械寿命和反应器本体寿命；

3、本实用新型的余热回收系统主要为低温换热面，SCR反应器出口烟温较高，烟温约为270℃-400℃，因此需要进入低温换热面进一步利用余热，低温换热面可将超净脱硫除尘设备入口烟温降低到80℃左右，低温换热面的鳍片间距可以大量缩小，换热管壁厚可以减薄至1.0mm左右，低温换热面体积小，重量轻，无磨损，造价低，寿命长；

4、本实用新型为一种烟气超净治理工艺系统，可同时适用于炉窑的余热锅炉或锅炉的省煤器区域，本实用新型的除尘器和SCR反应器布置在锅炉省煤器处或者窑炉的余热锅炉处，不对炉窑本体的运行产生有害影响；

5、本实用新型的脱硝前设置烟温调节系统脱硝性能不受锅炉负荷波动影响，可稳定实现氮氧化物超净排放；

6、本实用新型的超净脱硫除尘设备在一个设备中实现烟气超净脱硫和颗粒物超净排放。

附图说明

图1是本实用新型应用于炉窑的余热锅炉处的结构示意图；

图2是本实用新型应用于锅炉的省煤器区域的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种烟气超净治理工艺系统，它包括烟温调节系统、除尘器17、扰动器14、SCR反应器12、余热回收系统、引风机8、超净脱硫除尘设备7、还原剂系统和自动控制系统，烟温调节系统、除尘器17、SCR反应器12、余热回收系统、引风机8和超净脱硫除尘设备7由前至后顺次连接，还原剂系统的一端与除尘器17进口连通，还原剂系统的另一端与SCR反应器12进口连通，扰动器14设置在SCR反应器12入口位置；

烟温调节系统包括高温换热面25、中温换热面24、高温三通阀4、中温三通阀22、低温三通阀18、第一低温旁路19、第二低温旁路16、第一热电偶2、第二热电偶23和第三热电偶21，高温换热面25和中温换热面24由前至后顺次设置在炉窑1和除尘器17之间，高温三通阀4的一个入口与高温换热面25入口连通，高温三通阀4的另一个入口与高温换热面25出口连通，高温三通阀4的出口与中温三通阀22的一个入口连通，中温三通阀22的另一个入口与中温换热面24出口连通，中温三通阀22的出口与除尘器17的入口连通，低温三通阀18的入口与超净脱硫除尘设备7入口连通，低温三通阀18的一个出口通过第一低温旁路19与除尘器17入口连通，低温三通阀18的另一个出口通过第二低温旁路16与扰动器14入口连通，第一热电偶2设置在高温换热面25入口位置，第二热电偶23设置在高温换热面25出口位置，第三热电偶21安装在中温三通阀22出口与除尘器17之间的管路上，第一热电偶2、第二热电偶23和第三热电偶21均与自动控制系统连接。

低温烟道(第一低温旁路19和第二低温旁路16)从超净脱硫除尘设备7出口引出，无需设置风机，当前端换热面积灰堵塞或其他原因导致的SCR反应器12入口烟温超高时，开启低温三通阀18，将低温烟气混合到高温烟气中，混入的位置通过第二热电偶23控制，当烟气温度未超过除尘器17安全极限时，低温烟气通过第二低温旁路16混合到扰动器14前，否则，通过第一低温旁路19混合到除尘器17前。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式还包括防积灰系统，中温换热面24与余热回收系统之间通过烟道连通，防积灰系统设置在中温换热面24和余热回收系统之间。低温烟道(第一低温旁路19和第二低温旁路16)从超净脱硫除尘设备7出口引出，无需设置风机，当前端换热面积灰堵塞或其他原因导致的SCR反应器12入口烟温超高时，开启低温三通阀18，将低温烟气混合到高温烟气中，混入的位置通过第二热电偶23控制，当烟气温度未超过除尘器17安全极限时，低温烟气通过第二低温旁路16混合到扰动器14前，否则，通过第一低温旁路19混合到除尘器17前。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的防积灰系统包括排灰隔板26、排灰管路27和灰渣冷却设备，排灰隔板26倾斜设置在中温换热面24和余热回收系统之间的烟道壁上，排灰隔板26较低一端的烟道壁上开设通孔，排灰管路27的一端与烟道壁上的通孔连通，排灰管路27的另一端与灰渣冷却设备或炉窑1连通。如此设置，防积灰系统主要用于原有锅炉省煤器或者炉窑余热锅炉改造，在进入SCR反应器烟气引出位置的上下两层换热面之间设置一道倾斜的耐磨耐热隔板，在隔板较低一端的烟道壁或者炉墙开孔，积灰通过安装在开孔上的排灰管路排放到灰渣冷却设备或者返回炉窑内部。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的还原剂系统包括还原剂存储和供给系统3、第一分配器5、第一喷枪15和第二喷枪20，第一喷枪15设置在扰动器14入口烟道上，第二喷枪20设置在除尘器17入口烟道上，第一分配器5设置在还原剂存储和供给系统3与第一喷枪15和第二喷枪20之间，第一分配器5的入口与还原剂存储和供给系统3连通，第一分配器5的一个出口与第一喷枪15连接，第一分配器5的另一个出口与第二喷枪20连接。如此设置，还原剂存储和供给系统3通过第一分配器5将还原剂分配给安装在扰动器14入口烟道上的第一喷枪15和除尘器17入口烟道上的第二喷枪20，第二喷枪20的作用是还原剂主要投加和事故喷淋，第一喷枪15的作用是还原剂辅助投加。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

本实施方式的还原剂存储和供给系统3包括压缩空气储罐3-1、除盐水储罐3-2、尿素溶液储罐3-3、第一喷射泵3-4、第二喷射泵3-5和第二分配器3-6，第二分配器3-6设置在除盐水储罐3-2和尿素溶液储罐3-3之间，第二分配器3-6的一个入口与除盐水储罐3-2的出口连通，第二分配器3-6的另一个入口与尿素溶液储罐3-3的出口连通，第二分配器3-6的出口与第一分配器5的入口连通，第二分配器3-6与除盐水储罐3-2之间设有第一喷射泵3-4，第二分配器3-6与尿素溶液储罐3-3之间设有第二喷射泵3-5，压缩空气储罐3-1的出口分别与第一喷枪15和第二喷枪20连接。本实施方式的尿素溶液储罐3-3根据实际情况可以更换为氨水储罐。

具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式还包括第一仪表13和第二仪表11，第一仪表13设置在SCR反应器12出口位置，第二仪表11设置在SCR反应器12入口位置，第一仪表13和第二仪表11均为压力和温度检测仪表。如此设置，SCR反应器12出入口设置的第一仪表13和第二仪表11用于监控SCR反应器12的运行状态。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式还包括污染物检测仪表10，污染物检测仪表10设置在SCR反应器12出口位置。如此设置，SCR反应器12出口设置的染物检测仪表10用于检测SCR反应器12出口的还原剂逃逸和氧化物浓度，并将数据反馈至自动控制系统，用于控制还原剂存储和供给系统3的运行。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的除尘器17为高温过滤除尘器，除尘器17的过滤材料为金属纤维毡或陶瓷。如此设置，高温过滤除尘器出口烟气含尘量满足超净脱硫除尘设备7的要求，因此不需要在引风机8和余热回收系统之间增加第二级除尘，除尘器17的清灰采用脉冲清灰或静态清灰。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的余热回收系统包括低温换热面9，低温换热面9位于SCR反应器12和引风机8之间，低温换热面9的入口与SCR反应器12出口连通，低温换热面9的出口与引风机8入口连通。如此设置，SCR反应器12出口烟温较高，烟温约为270℃-400℃，因此需要进入低温换热面9进一步利用余热，低温换热面9可将超净脱硫除尘设备7入口烟温降低到80℃左右，低温换热面9的鳍片间距可以大量缩小，换热管壁厚可以减薄至1.0mm左右。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

工作原理：

(一)当本实用新型的一种烟气超净治理工艺系统应用于炉窑的余热锅炉时：

如图1所示：烟气从炉窑1出来后，经过烟温调节系统将烟温调整到适应除尘器17，接着进入除尘器17进行除尘，除尘器17出口接扰动器14用于促进还原剂和烟气的均匀混合，烟气从扰动器14流出进入SCR反应器12进行脱硝，由于SCR反应器12出口烟温较高，需要进一步利用余热，进入余热回收系统，从余热回收系统出口排出的烟气直接进入引风机8后再进入超净脱硫除尘设备7，还原剂系统的还原剂从除尘器17或者扰动器14前端喷入烟气。

(1)当锅炉负荷降低到60％～80％，第三热电偶21检测到SCR反应器12入口烟温降低时，自动控制系统将高温三通阀4的高温换热面25出口侧打开一定开度，将中温三通阀22的高温换热面25出口侧打开一定开度，一部分烟气不经过中温换热面24吸热，直接进入除尘器17，用于提高SCR反应器12入口烟温，高温三通阀4和中温三通阀22的调整根据第二热电偶23和第三热电偶21的测量数据通过自动控制系统实现；

(2)当锅炉负荷降低到60％～30％，第三热电偶21检测到SCR反应器12入口烟温再次降低时，自动控制系统将高温三通阀4的高温换热面25入口侧打开一定开度，将中温三通阀22的低温侧关闭，将原经过中温换热面24放热的烟气短路，高温换热面25出入口烟气混合达到适当温度后进入除尘器17，高温三通阀4和中温三通阀22的调整根据第一热电偶2、第二热电偶23和第三热电偶21的测量数据通过自动控制系统实现；

(3)当锅炉负荷降低到30％以下时，如有必要可将高温换热面25和中温换热面24短路，炉窑1出口烟气直接进入除尘器17；

(二)当本实用新型的一种烟气超净治理工艺系统应用于锅炉的省煤器区域时：

如图2所示：烟气从炉窑1出来后，经过烟温调节系统将烟温调整到适应除尘器17，接着进入除尘器17进行除尘，烟气从扰动器14流出进入SCR反应器12进行脱硝，由于SCR反应器12出口烟温较高，需要进一步利用余热，进入余热回收系统，从余热回收系统出口排出的烟气直接进入引风机8后再进入超净脱硫除尘设备7，还原剂系统的还原剂从除尘器17或者扰动器14前端喷入烟气；在烟气引出位置的中温换热面24与余热回收系统之间设有防积灰系统，积灰通过防积灰系统排放到灰渣冷却设备或者返回炉窑内部。

(1)当锅炉负荷降低到60％～80％，第三热电偶21检测到SCR反应器12入口烟温降低时，自动控制系统将高温三通阀4的高温换热面25出口侧打开一定开度，将中温三通阀22的高温换热面25出口侧打开一定开度，一部分烟气不经过中温换热面24吸热，直接进入除尘器17，用于提高SCR反应器12入口烟温，高温三通阀4和中温三通阀22的调整根据第二热电偶23和第三热电偶21的测量数据通过自动控制系统实现；

(2)当锅炉负荷降低到60％～30％，第三热电偶21检测到SCR反应器12入口烟温再次降低时，自动控制系统将高温三通阀4的高温换热面25入口侧打开一定开度，将中温三通阀22的低温侧关闭，将原经过中温换热面24放热的烟气短路，高温换热面25出入口烟气混合达到适当温度后进入除尘器17，高温三通阀4和中温三通阀22的调整根据第一热电偶2、第二热电偶23和第三热电偶21的测量数据通过自动控制系统实现；

(3)当锅炉负荷降低到30％以下时，如有必要可将高温换热面25和中温换热面24短路，炉窑1出口烟气直接进入除尘器17。