CN204073815U - 一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：包括余热锅炉、SCR反应器、氨蒸发器、RSD脱硫反应器、布袋除尘器，余热锅炉与除尘器相连，除尘器与SCR反应器相连，SCR反应器与余热锅炉相连，SCR反应器的通过混合室与氨蒸发器的相连，氨蒸发器的接通储氨罐和蒸气，余热锅炉的另一烟气排出口与RSD脱硫反应器相连，RSD脱硫反应器、布袋除尘器、烟囱依次相连，RSD脱硫反应器与混合器相连，石灰粉仓、消化器和混合器依次相连，布袋除尘器的输出端与混合器相连。系统在传统脱硫脱硝装置的基础上再加入RSD半干法脱硫技术装置，以消石灰、电石渣粉作脱硫剂，吸收剂利用率高，脱硫效率达到90％以上。

Description

一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统

技术领域

本实用新型涉及工业脱硫脱硝领域，尤其是涉及一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统。

背景技术

    随着我国社会经济的快速发展，大气污染物排放在不断增加，由此引发了一系列的环境问题，一些地区的环境质量有恶化的趋势，形势相当严峻，如果不及时采取有效措施，将严重影响到我国经济和社会的健康发展。玻璃工业作为国民经济的基础产业，既是耗能大户，又是污染严重的行业之一。玻璃窑炉的主要污染物有SOx、粉尘和NOx。相关数据表明2010 年我国平板玻璃总产量达6.0亿重量箱以上，占全球产量一半左右，而我国平板玻璃行业污染物年排放总量在逐年增加，污染物控制形势非常严峻。玻璃窑炉烟气脱硫技术逐渐成熟，粉尘和SOx 污染已经得到一定的控制。但目前玻璃窑炉的氮氧化物NOx 脱除技术还没有得到推广。随着我国进入“十二五”时期，控制NOx 的排放已刻不容缓，2011 年我国颁布实施了《平板玻璃工艺大气污染物排放标准》（GB26453-2011）要求，规定NOx 排放浓度为≤ 700mg/Nm3。

目前，运用比较广泛的烟气脱硝技术是SCR（选择性催化还原）技术和SNCR（选择性非催化还原）技术。SNCR 是将还原剂喷入炉内温度为800-1100℃的区域，还原剂热解为NH3 和NH2，选择性地还原NOx，生成N2 和H2O，SNCR 工艺存在的问题是脱硝效率低，在40% 以下。SCR 技术是在280-420℃温度下，脱硝还原剂与烟气接触，在催化剂层的作用下进行催化选择性还原反应。SCR 脱硝效率高，但是玻璃窑炉产生的粉尘粒径小，黏结性较强，NOx 的浓度一般在1200-3000mg/Nm3，远远高于普通工业锅炉和电厂锅炉的NOx 浓度，为此玻璃窑炉SCR 脱硝对催化剂的性能要求更为苛刻。国内外主要的脱硫技术分为湿法脱硫、半干法脱硫和干法脱硫３大类。湿法脱硫技术较为成熟，脱硫效率高，但脱硫产物较难处理，烟气温度较低，设备及管道的腐蚀比较严重。干法脱硫技术的脱硫产物为干粉状，容易处理，但脱硫剂利用率较低，脱硫效率低。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，该系统在传统脱硫脱硝装置的基础上再加入RSD半干法脱硫技术装置，以消石灰、电石渣粉作脱硫剂，吸收剂利用率高，脱硫效率达到90％以上，后置布袋除尘器能满足出口粉尘浓度小于50mg每立方米的要求。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：包括余热锅炉、除尘器、SCR反应器、氨蒸发器、RSD脱硫反应器、布袋除尘器、烟囱、混合器、消化器和石灰粉仓，所述余热锅炉的烟气排出口与除尘器相连，所述除尘器的烟气排出口与SCR反应器相连，所述SCR反应器的烟气排出口与余热锅炉烟气进入口相连，所述SCR反应器的烟气进入口通过混合室与氨蒸发器的烟气排出口相连，所述氨蒸发器的进气口接通储氨罐和蒸气，所述余热锅炉的另一烟气排出口与RSD脱硫反应器相连，所述RSD脱硫反应器、布袋除尘器、烟囱依次相连，所述RSD脱硫反应器的烟气进入口与混合器的烟气排出口相连，所述石灰粉仓、消化器和混合器依次相连，所述布袋除尘器的输出端与混合器相连。

上述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述混合室将氨蒸发器排出的氨气和外界空气混合。

    上述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述除尘系统由氨区、ＳＣＲ区、ＲＳＤ区和除尘区组成。

    上述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述氨蒸发器的输出的氨气先经过氨气稀释槽后再与外界空气混合。

    上述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述储氨罐周边设置有氨气泄漏检测器。

    上述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述SCR反应器内还设置有催化剂系统、氨喷射系统和除尘控制系统。

    上述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述SCR反应器输出的高浓度含尘烟气经过气流分布屏到布袋除尘器。

    上述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述布袋除尘器输出循环到混合器。

    上述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述布袋除尘器为中压脉冲清灰袋式除尘器。

与现有技术相比，本实用新型有一下优点：

1、本实用新型在传统脱硫脱硝装置的基础上再加入RSD半干法脱硫技术装置，以消石灰、电石渣粉作脱硫剂，吸收剂利用率高，脱硫效率达到90％以上，后置布袋除尘器能满足出口粉尘浓度小于50mg每立方米的要求。ＲＳＤ工艺无制浆系统，不向反应器内喷浆、喷水，循环灰做到先增湿，再和烟气进行反应，这避免了其它半干法脱硫工艺因像反应塔内湿浆喷水而产生的在反应器内黏结、堵塞以及崩塌等严重问题。

2、此工艺实行脱硫灰多次循环使用，使脱硫剂的利用率非常高，解决了其它干法工艺脱硫剂利用率不高的问题。

3、整个装置结构紧凑、工艺复杂度小、占用空间小、装置运行可靠、功耗较低、一次性投资小、系统无污水产生。

附图说明

图1本实用新型的玻璃窑炉烟气脱硝脱硫除尘一体化工艺流程图；

图2本实用新型的烟气脱硝脱硫除尘一体化方案氨区布置图；

图3本实用新型的烟气脱硝脱硫除尘一体化方案SCR区布置图；

图4本实用新型的烟气脱硝脱硫除尘一体化方案RSD区布置图；

图5本实用新型的脱硫除尘一体化工艺流程图。

标记说明：

1、余热锅炉；2除尘器、；3、SCR反应器；4、氨蒸发器；

 5、储氨罐；6、RSD脱硫反应器；7、布袋除尘器；8、烟囱；

 9、混合器；10、消化器；11、石灰粉仓。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的具体实施方式：

如图1所示，一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：包括余热锅炉1、除尘器2、SCR反应器3、氨蒸发器4、RSD脱硫反应器6、布袋除尘器7、烟囱8、混合器9、消化器10和石灰粉仓11，所述余热锅炉1的烟气排出口与除尘器2相连，所述除尘器2的烟气排出口与SCR反应器3相连，所述SCR反应器3的烟气排出口与余热锅炉1烟气进入口相连，所述SCR反应器3的烟气进入口通过混合室与氨蒸发器4的烟气排出口相连，所述氨蒸发器4的进气口接通储氨罐5和蒸气，所述余热锅炉1的另一烟气排出口与RSD脱硫反应器6相连，所述RSD脱硫反应器6、布袋除尘器7、烟囱8依次相连，所述RSD脱硫反应器6的烟气进入口与混合器9的烟气排出口相连，所述石灰粉仓11、消化器10和混合器9依次相连，所述布袋除尘器7的输出端与混合器9相连。

本实施例中，所述除尘系统由氨区、ＳＣＲ区、ＲＳＤ区和除尘区组成。

本工程采用液氨来制备脱硝剂。

液氨储存、制备、供应系统包括：储氨中间罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽、氨气稀释槽等。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。储槽中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达脱硝系统。氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中废水处理厂处理。

本工程氨区详细布置参见图2。液氨储存和制备区域在全厂总平面的布置中统一设计。

液氨贮存、制备系统主要设备包括：

（１）液氨中间罐

液氨中间罐的容量，按每台炉一天的用量进行设计，本工程设置１台液氨中间罐。液氨中间罐设有防太阳辐射措施，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当液氨储罐罐体温度过高时自动淋水装置启动，对槽体自动喷淋减温；当有微量氨气泄露时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。

（2）液氨蒸发器

液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽加热来提供热量。蒸发器蒸发能力能满足两台窑炉的氨气耗量，本系统设置１台液氨蒸发器。

（３）氨气稀释槽

氨气稀释槽为一定容积水槽，稀释槽设计连结由槽顶淋水和槽侧进水。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽底部进入，通过分散管将氨气分散入稀释槽水中，利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。本系统设置１台氨气稀释槽。

（４）氨气泄漏检测器

液氨储存及供应系统周边设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏，以防止氨气泄漏的异常情况发生。本系统设置两台氨气泄漏检测器。

（５）排放系统

液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池，再送到厂区工业废水处理站处理。

（６）氨气输送厂区管道，

每台机组提供一根氨气输送厂区管道，由液氨贮存区至氨气喷射设备。

考虑到脱硝装置运行经济性和稳定性，本项目拟采用先高温除尘再脱硝的技术方案：来自玻璃窑锅炉的烟气进入余热锅炉垂直高温段受热面后，在烟气温度处于３２０℃左右时引出锅炉钢架，先经过除尘，再进入脱硝系统，在烟道内与喷氨格栅喷入的氨气进行充分混合后均匀进入ＳＣＲ反应器。在反应器内，烟气中的氮氧化物与氨在催化剂的作用下发生氧化还原反应，生成氮气和水，脱硝后的净烟气在经过余热锅炉低温受热面后从锅炉底部流出，排入脱硫装置。ＳＣＲ区脱硝具体布置可参见图3。

根据目前的烟气状况，飞灰中ＮａＯ（碱金属）含量高，在本工艺方案中，经过除尘后，含尘量由２００ｍｇ／Ｎｍ减少到５０ｍｇ／Ｎｍ以下，碱金属对催化剂的影响，减少催化剂堵塞的可能性。同时，ＳＣＲ系统设置旁路，保证脱硝系统不影响锅炉正常运行。

ＳＣＲ区主要设备包括：

（１）烟道

烟道设计能够承受如下负荷：烟道自重、风雪荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。

所有烟道在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道（包括膨胀节）的维修和检查以及清除积灰。

（２）ＳＣＲ反应器

采用单反应器布置方式。反应器内部设置３层催化剂，初装２层，预留１层。

（３）催化剂

催化剂采用模块化设计以缩短更换催化剂的时间，采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。

（４）氨喷射系统

ＳＣＲ系统设置氨喷射系统，保证氨气和烟气混合均匀。喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后的含氨气的混合气体，配备２台稀释风机（１用１备），风机布置靠近脱硝装置。

（５）吹灰及控制系统

每个反应器设置４台声波吹灰器（每层催化剂设置２台声波吹灰器）进行声波吹灰，防止催化剂堵灰。

为了预防催化剂堵塞影响系统正常运行，故设置脱硝装置旁路烟道。

由余热锅炉出来的烟气从反应器底部进入，与从混合器输送的脱硫吸收剂充分接触，在烟气夹带固体颗粒向上流动的过程中烟气降温增湿并与固体颗粒发生脱硫反应，脱硫后的烟气从反应器的顶部进入除尘器，然后烟气由引风机经烟囱排入大气。ＲＳＤ脱硫区与除尘区具体布置见图4。图中的L1-11所代表的结构如下：L1石灰料仓、L2石灰变频螺旋输送、L3石灰螺旋输送机、L4RSD脱硫反应器、L5沉降室、L6布袋除尘器、L7硫化槽、L8混合器、L9消化器、L10泵、L11水箱。

ＲＳＤ区与除尘区主要设备包括：

（１）吸收剂的储存及输送计量装置

粉状的吸收剂由罐装车气力输送的方式泵入高位料仓。高位料仓设在混合器的附近，料仓为未经消化的吸收剂的储存装置，内设料位计，检测料仓的储料情况。料仓下设抽板阀和气化板，保持料仓中的吸收剂下料通畅。吸收剂由变频螺旋给料机计量后由石灰螺旋输送机送入消化器内进行消化。

（２）消化器（氢氧化钙作为吸收剂时，不用此设备）

消化器是一个独特设计的二级消化装置，在一级中，消化水由喷枪喷洒到生石灰的表面，并配以返混搅拌，使之快速混合均匀，不至于局部反应温度过高。消化器的第一级配有温度检测仪器，以设定安全温度。消化生成的消石灰比重仅为５５０ｋｇ／ｍ，自动溢入第二级消化器，从几乎１００％的ＣａＯ转化为Ｃａ（ＯＨ），已消化完全的轻质消石灰则利用密度差溢流进入混合器，新鲜消化的Ｃａ（ＯＨ）消化完成后直接进入混合器和循环灰混合增湿，混合器和消化器之间没有输送设备，新鲜消化完成后的吸收剂可以立即进入混合器参与混合增湿，消化完成后的吸收剂相对含湿量比较小，流动性比较好，不会产生结块和凝固的现象。

（３）混合器

消化完成后的Ｃａ（ＯＨ）和循环灰在专利设计的混合器中经过雾化增湿水加水增湿，经过二级搅拌和流化，使灰的水分含量达到４％左右，保持良好的流动性。由于循环灰有较好的流动性，加入的脱硫剂能均匀地与循环灰混合并继续得到增湿消化，故混合器具有良好的工作特性。增湿的混合灰通过流化风的动力和烟道负压的引力导向进入反应器中，进行脱硫反应。

（４）反应器

反应器是利用二级除尘器的进口烟道，经过特殊设计改装的，无专用反应器。因其反应在直立烟道中进行，故称为烟道反应器，因此反应器所占的体积较小。在反应器中，由于增湿灰具有极好的流动性，混合物的流向始终保持一致直到进入除尘器内，只有极少数较粗的颗粒在重力的作用下落在反应器底部，粗料则经反应器底内螺旋输送机外送。反应器为耐磨损材质，避免了因混合物的剧烈摩擦使反应器受磨损。由于灰水的混合不在反应里面发生，所以避免了在反应器内壁粘壁，结垢的现象。反应器出口的高浓度含尘烟气经气流分布屏后进入脱硫除尘器，物料在反应器中的停留时间较短，温度从反应器进口的１５０℃迅速冷却到出口的０℃左右。循环灰物料通过变频螺旋给料机定量给入，受到严格的控制，以做到准确的灰水配比，且反应器上装有压差检测仪，以监测反应器的运行状况。

（５）除尘系统

脱硫后除尘采用中压脉冲清灰袋式除尘器，除尘后粉尘排放≤５０ｍｇ／Ｎｍ。含尘气体进入除尘器的进口烟道后，通过滤室进口导流板进入各个滤室。进口导流板的主要作用是分配气流，使各个滤室间的气流分布均匀，同时也可减小气流方向改变产生的阻力损失。然后，在滤室内部导流板的作用下，速度较高的含尘气流减小速度并均匀地分布于整个滤室内部，再在引风机的负压作用下以非常缓慢的速度穿过滤袋，粉尘被拦截在滤袋表面而气体在得到净化后外排。

（６）流化风系统

流化风由２台性能良好的流化风机提供，１用１备，风机进口可根据需要设置过滤器和消音器，不同用气部位的用气量可根据检测差压和流量用手动蝶阀加以调节。

（７）工艺水系统

系统共设２台水泵，１用１备。用于石灰消化和循环灰增湿，水压不小于１.２ＭＰａ。

（８）脱硫灰的输送及处置

ＲＳＤ脱硫后的脱硫灰含水量小于１％，产生量约０．８ｔ／ｈ，流动性很好，考虑用气力输送，脱硫灰用仓泵送入灰库中。

（９）电气、仪表控制系统及设备

ＲＳＤ工艺的关键部件包括反应器、混合器、消化器、循环灰给料机、石灰变频给料机等。

每套脱硫装置设置一套控制系统完成控制。控制的对象包括：脱硫剂的加料及计量系统、反应器、流化风系统、消化系统、增湿系统、出灰系统、除尘系统等。控制系统可在无需现场人员配合下，在脱硫控制室内完成对脱硫除尘岛脱硫剂输送、计量、水泵、风机、灰循环系统等启停控制，完成对运行参数的调节。

本系统的总体工艺流程如下：

如图5所示，由余热锅炉出来的烟气从反应器底部进入，与从混合器输送的脱硫吸收剂充分接触，物料与烟气呈气力输送状态，在烟气夹带固体颗粒向上流动的过程中烟气降温增湿并与固体颗粒发生脱硫反应，脱硫后的烟气从反应器的顶部进入除尘器，然后烟气由引风机经烟囱排入大气。从除尘器底部分离出得颗粒，一部分送入排灰系统，另一部分则经螺旋输送机送至混合器作为循环灰继续参加反应。

具体地，如图1所示，玻璃窑炉出来的高温烟气首先进入余热锅炉垂直高温段进行热量回收，在烟气温度处于３２０～３５０℃时引出锅炉钢架，进入脱硝系统，在烟道内与喷氨格栅喷入的氨气进行充分混合后均匀进入ＳＣＲ反应器。在反应器内，烟气中的氮氧化物与氨在催化剂的作用下发生氧化还原反应，生成氮气和水。经脱硝后的烟气再进入余热锅炉继续余热利用。将烟气温度降低到１８０℃以下时，烟气由余热锅炉出来进入反应器底部，与从混合器输送的脱硫吸收剂充分接触。物料与烟气呈气力输送状态，在烟气夹带固体颗粒向上流动的过程中，烟气降温增湿并与固体颗粒发生脱硫反应。脱硫后的烟气从反应器的顶部进入除尘器，然后由引风机经烟囱排入大气，从而可实现余热发电和脱硝、脱硫、除尘一体化的烟气治理技术。

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：包括余热锅炉（1）、除尘器（2）、SCR反应器（3）、氨蒸发器（4）、RSD脱硫反应器（6）、布袋除尘器（7）、烟囱（8）、混合器（9）、消化器（10）和石灰粉仓（11），所述余热锅炉（1）的烟气排出口与除尘器（2）相连，所述除尘器（2）的烟气排出口与SCR反应器（3）相连，所述SCR反应器（3）的烟气排出口与余热锅炉（1）烟气进入口相连，所述SCR反应器（3）的烟气进入口通过混合室与氨蒸发器（4）的烟气排出口相连，所述氨蒸发器（4）的进气口接通储氨罐（5）和蒸气，所述余热锅炉（1）的另一烟气排出口与RSD脱硫反应器（6）相连，所述RSD脱硫反应器（6）、布袋除尘器（7）、烟囱（8）依次相连，所述RSD脱硫反应器（6）的烟气进入口与混合器（9）的烟气排出口相连，所述石灰粉仓（11）、消化器（10）和混合器（9）依次相连，所述布袋除尘器（7）的输出端与混合器（9）相连。

2.根据权利要求1所述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述混合室将氨蒸发器（4）排出的氨气和外界空气混合。

3.根据权利要求1所述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述除尘系统由氨区、ＳＣＲ区、ＲＳＤ区和除尘区组成。

4.根据权利要求1或2所述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述氨蒸发器（4）的输出的氨气先经过氨气稀释槽后再与外界空气混合。

5.根据权利要求1所述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述储氨罐（5）周边设置有氨气泄漏检测器。

6.根据权利要求1所述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述SCR反应器（3）内还设置有催化剂系统、氨喷射系统和除尘控制系统。

7.根据权利要求1所述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述SCR反应器（3）输出的高浓度含尘烟气经过气流分布屏到布袋除尘器（7）。

8.根据权利要求1所述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述布袋除尘器（7）输出循环到混合器（9）。

9.根据权利要求7或8所述的一种一体化烟气脱硝脱硫除尘系统，其特征在于：所述布袋除尘器（7）为中压脉冲清灰袋式除尘器。