CN101318102A - 一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置，包括加石灰水装置、催化剂自控***、自动压滤机和罐体；罐体的上部由分隔板间隔为三个反应室和一个除雾室，罐体上有进出烟口，反应室、除雾室间有通道；罐体的下部设有反应储液室和除雾液室，罐体外设有循环泵，循环泵通过输液管与反应室顶部设有的喷嘴分别连通，反应储液室与除雾液室的下端设有排污口；排污口下面设有循环池，循环池外设有循环泵，循环泵与反应储液室和除雾室连通；循环池下方设有氧化池，氧化池与压滤机相通，除雾液室外设有循环泵，与设置在除雾室上方的喷嘴连通。本发明可同时脱除烟气中烟尘、SO₂、NO_x、氟化物四种污染物，解决了现有技术功能单一的问题。

Description

一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置

技术领域

本发明属于锅炉烟气治理配套设备技术领域，涉及一种燃煤锅炉烟气净化装置，尤其是涉及一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置。

背景技术

由于燃煤煤质和锅炉炉类型的不同，污染物在烟气中的单位含量也因之各异，如烟尘：9～60g/m³，SO₂500～9500mg/m³，NO_x400～2000mg/m³，HF33～67mg/m³。而二氧化硫、氮氧化物是酸雨形成的主要成分。酸雨是影响大气质量的主要污染物，当它沉降到地面会引起土壤板结、肥力下降，水体酸化、生态失衡，腐蚀建筑物和露天材料，造成巨大经济损失，破坏人类文化遗存。燃煤锅炉烟气中的烟尘、SO₂、NO_x、HF都能直接引发人体呼吸***病变，是多种疾病的诱因。对动植物也构成生存威胁，可使牲畜、林木、农作物发病、中毒、死亡，常造成林材受损，粮食、果蔬的减产或绝收。有效抑制上述污染物质的工业排放，是半个多世纪来人们一直在努力的目标。

目前，烟气净化技术，除尘：主要有湿式、机械式、过滤式和静电除尘器；脱硫：主要有湿式石灰石-石膏法、旋转喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿法、烟气循环流化床、电子束法等；脱硝：主要有湿式石灰法、氧化吸收法、非选择性催化还原法、选择性非催化还原法等；脱氟：主要有石灰脱氟法、水吸收法、双碱脱氟法等。现有技术只具备单一的脱除功能，串联使用时，往往物耗能耗过大，运行费用过高。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能综合、设备投资较低、运行成本少、国产化程度高、能充分利用废气废水资源的燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置。

为了实现上述目的，本发明燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置采取了下述技术方案：它包括加石灰水装置、pH自控***、冲渣水及冲灰水管、锅炉排污水管口、催化剂自动控制***、自动压滤机和罐体；其要点是所说罐体的上部由分隔板间隔为三个反应室和一个除雾室，第一反应室的左上方设锅炉烟气进口，右下方设有与第二反应室连通的通道，第二反应室的右上方设有与第三反应室连通的通道，第三反应室的右下方设有与除雾室连通的通道，除雾室的侧壁上设有烟气出口；罐体的下部设有与上部对应的反应储液室和除雾液室，罐体外设有循环泵，循环泵进口与反应储液室连通，循环泵出口通过输液管与三个反应室顶部设有的喷嘴分别连通，反应储液室与除雾液室的下端设有排污口；排污口下面设有循环池，加石灰水装置、pH自控***、催化剂自动控制***、冲渣水及冲灰水管、锅炉排污水管口位于循环池的上方，循环池外设有循环泵，循环泵的出口与反应储液室和除雾室连通；循环池下方设有氧化池，由渣浆管连通，氧化池与自动压滤机相通，压滤机除渣压滤出的废水由循环泵送回循环池；所说除雾液室外设有循环泵，通过管道与设置在除雾室上方的喷嘴连通。

所述反应储液室为三个，分别与其上部的三个反应室对应，反应储液室间设有隔板，隔板上设有通孔。

所述循环池为两个，一个是反应液循环池，另一个是除雾液循环池，分别位于反应储液室和除雾液室的下面。

所述锅炉排污水管口位于除雾液循环池的上方。

所述循环池内装脱除介质液，由冲渣水、冲灰水、锅炉排污水、石灰、二氧化氯、还原剂、催化剂、脱氟剂等所组成。

本发明是依据下述物理化学原理设计的，在烟气净化的过程中，以一定的技术手段做到以废治废、物尽其用，是节约环保设备运行费用的有效途径之一。

在特定的物理化学条件下，可使烟气中的氧化镁和二氧化碳反应生成的碳酸氢镁参与脱硫：

Mg(HCO₃)₂+SO₂→MgSO₃+2CO₂+H₂O

MgSO₃+SO₂+H₂O→Mg(HSO₃)₂

燃煤锅炉工作时，有一定量的废水排出，以电厂为例，常有水汽循环废水、锅炉补给水处理***废水、凝结水处理***再生废水、煤***废水、油***废水、发电机组冷却水、冲渣水、冲灰水、锅炉排污水等。

为防止锅炉给水***腐蚀，常采用了往水中加氨的办法。锅炉内水的PH值须保持在9.0以上，以防止锅内腐蚀；另外为了防垢，则需投入纯碱Na₂CO₃或火碱NaOH等水处剂。当其排入污水中被用作脱除介质液参与烟气净化时，发生如下化学反应。

氨水NH₄OH吸收SO₂：

2NH₄OH+SO₂→(NH₄)₂SO₃+H₂O

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃

亚硫酸氢铵NH₄HSO₃吸收NO_x：

NO+2NH₄HSO₃→1/2N₂+(NH₄)₂SO₄+SO₂+H₂O

NO₂+4NH₄HSO₃→1/2N₂+2(NH₄)₂SO₄+2SO₂+2H₂O

碳酸钠和氢氧化钠吸收SO₂主要反应：

2Na₂CO₃+SO₂+H₂O→2NaHCO₃+Na₂SO₃

2NaOH+SO₂→Na₂SO₃+H₂O

碳酸钠和氢氧化钠吸收NO_x总反应：

N₂O₃+Na₂CO₃→2NaNO₂+CO₂

2NO₂+Na₂CO₃→NaNO₂+NaNO₃+CO₂

N₂O₃+2NaOH→2NaNO₂+H₂O

2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O

另外，冲灰水中的二氧化硅和氧化钙反应生成对脱除SO₂具有高活性的硅酸钙：CaO+SiO₂+XH₂O→CaO·SiO₂·XH₂O

二氧化硅吸收氟化氢生成四氟化硅，SiF₄和冲灰水中的氧化钠反应最终生成氟硅酸盐<Na₂SiF₆>。

实测表明仅利用电厂自身废水中的有效成分脱硫、硝、氟，一般即可除去烟气中SO₂35～45％，NO_x15～25％，HF20～30％。

发生上述反应的同时，利用废水中的有效成分和脱硫剂石灰、脱硝氧化剂二氧化氯、还原剂和高效催化剂等高活性多组份吸收剂协同作用下，气-固和气-液界面还发生下列反应：

SO₂+0.5O₂→SO₃ ^2-

SO₃ ^2-+0.5O₂→SO₄ ^2-

Ca^2-+SO₄ ^2-→CaSO₄

Ca(OH)₂+SO₂→CaSO₃·1/2H₂O

CaSO₃·1/2H₂O+SO₂+1/2H₂O→Ca(HSO₃)₂

ClO₂氧化NO_x

5NO+2ClO₂+H₂O→2HCl+5NO₂

5NO₂+ClO₂+3H₂O→HCl+5NO₃

NO+0.5O₂→NO₂

NO_x的吸收：

4NO₂+2Ca(OH)₂→Ca(NO₂)₂+Ca(NO₃)₂+2H₂O

N₂O₃+Ca(OH)₂→Ca(NO₂)₂+H₂O

氟化物的的吸收：

2HF+Ca(OH)₂→CaF₂+2H₂O

3SiF₄+2H₂O→2H₂SiF₆+SiO₂

H₂SiF₆+Ca(OH)₂→CaSiF₆+2H₂O

CaSiF₆+2Ca(OH)₂→3CaF₂+Si(OH)₄

烟尘中粒径小于3um的飘尘，常有电阻大以致电除尘难捕获，重力惯性小机械式除尘难收集，一般湿式除尘因其表面有一层表现为憎水性的气膜而难以将之润湿的难题.在本发明脱除环境下，特殊成分高强压脱除介质液在冲击气膜的瞬间可迅速将之击破，使飘尘被水充分润湿，进而获得更高的除尘效率。

综上所述，可以确保以上各项烟气污染物的脱除在一个多分段的净化器内得以完成，将多台烟气净化装置合并为一套设备，在充分考虑技术前提与经济效能之后，其于实用性和经济性方面，都是可行的。本发明为模块式结构，能同时高效脱除多种污染物和适应越来越严格的排放标准。

本发明工作机理：装置内各反应室的脱除介质液由冲渣水、冲灰水、锅炉排污水、脱硫剂石灰、脱硝氧化剂二氧化氯、还原剂、脱氟剂所组成。当锅炉烟气从装置顶部进入第一反应室时，与由循环泵泵至顶端顺流下喷的脱除介质液同向混合，于短时间内完成许多极小粒径烟尘的凝聚和部分脱除化学反应；依靠烟气气流本身的动能和高压水流产生的负压驱力，下冲烟气高速激入脱除介质储液区液面，于水下发生SO₂、NO_x包括氧化反应、氟化物的吸收反应。强水、气流激起大量的泡沫和水雾，水雾运动过程中延长了气相污染物的反应时间，并增加尘、水的碰撞和截留。经初步净化的烟气从反应段下部进入第二反应室，与顶部雾化喷嘴下喷的弥漫状雾滴逆向对撞，传质面积增大使得气液接触充分，氮氧化物在氧化剂、还原剂、催化剂作用下，与SO₂、氟化物由脱除介质液雾滴作进一步吸收，尘粒于此也被大量润湿，并实现大部分沉降，二级处理后烟气从反应段顶部转弯进入第三反应室，汇同自上喷下的吸收液再次顺流冲击脱除介质液液面，剩余少量的微细颗粒物被重复高效捕集，SO₂、NO_x、氟化物和液相中的吸收剂组份继续发生化学反应。烟气中脱除下来的尘粒与SO₂、NO_x、氟化物的固体化合物和作为脱除介质液的废水中原有杂质一齐沉降到脱除介质储液室中，从底部排污口排入循环池，再进入氧化池氧化后由压滤机滤出。

本发明与现有技术相比具有以下特点：

1、一体化设计。一套设备替代四套装置，既除尘装置、脱硫装置、脱硝装置和脱氟装置，同时脱除四种污染物，省投资、省占地、省运行费用，具有特殊的实用性和经济性。

2、脱除效率高。除尘95～99.9％，脱硫95～98％，脱硝70～90％，脱氟85～95％；各污染物排空浓度：烟尘＜40mg/m³，SO₂＜300mg/m³，NO_x＜300mg/m³，HF＜7mg/m³，林格曼黑度＜1级。

3、废水循环使用无二次污染。脱除介质液多次循环后水中累积的对设备具腐蚀性的氯离子，由添加进多组份脱除介质液中的脱氯剂化合成无害沉淀物，可确保脱除介质液安全循环；循环水不外排，不会生成水体二次污染；***全部消耗用水均由锅炉排污水等废水补充，长期运行可节约大量自来水。

4、吸收剂耗量少。吸收过程中综合利用废气废水中的有效成份参与污染物的脱除，节约了脱除剂的投入量；当循环液中加入一定量添加剂后，完成NO_x氧化反应后的ClO₂可被再生，脱除物耗因此大为减少。

5、装置能耗小。第一、第三反应段喷液的同向顺喷对烟气有强大的顺推作用，加之各反应段结构采用优化设计，使脱除装置运行总压降小于1500Pa，因此不需要另外增设接力风机；装置充分利用锅炉废水的热能，节省了出口烟气的升温电耗。

6、采用无故障设计技术的吸收装置，能确保配合发电机组长期安全运行，日常维护工作主要针对辅设备的水泵和喷嘴，维修和更换时不需停机。

7、单套设备同时脱除烟气中烟尘、SO₂、NO_x、氟化物四种污染物，不存在催化剂中毒、失活、或随使用时间的增长催化能力下降的问题。

8、对烟气条件变化适应性强，可承受烟温130～195℃范围，烟气量调节比50～100％。

9、吸收剂投料等***采用自动化配置，减少人力投入和误操作。

附图说明

附图为本发明结构示意图。

具体实施方式

图中4、为烟气走向，15为除雾介质液，17为反应室介质液，根据附图，它包括加石灰水装置23、pH自控***19、冲渣水及冲灰水管21、锅炉排污水管口22、催化剂自动控制***20和罐体；它还设有自动压滤机26，罐体的上部由分隔板27间隔为三个反应室1、8、9和一个除雾室12，第一反应室1的左上方设锅炉烟气进口3，右下方设有与第二反应室8连通的通道，第二反应室8的右上方设有与第三反应室9连通的通道，第三反应室9的右下方设有与除雾室12连通的通道，除雾室12的侧壁上设有烟气出口11；罐体的下部设有与上部对应的反应储液室16和除雾液室14，罐体外设有循环泵6，循环泵6进口与反应储液室16连通，循环泵6出口通过输液管5与三个反应室顶部设有的喷嘴2、7、2分别连通，反应储液室16与除雾液室14的下端设有排污口18；排污口18下面设有反应液循环池24和除雾液循环池25，加石灰水装置23、pH自控***19、催化剂自动控制***20、冲渣水及冲灰水管21位于循环池24的上方，PH自控***19、锅炉排污水管口22位于除雾液循环池25的上方，循环池24外设有循环泵6，循环泵6的出口与反应储液室16连通；循环池24、除雾液循环池25的下方设有氧化池30，由渣浆管29连通，氧化池30与自动压滤机26相通，压滤机26除渣压滤出的废水由循环泵6送回循环池24；除雾液室14外设有循环泵6，通过管道5与设置在除雾室12上方的喷嘴10连通。

所述反应储液室16为三个，分别与其上部的三个反应室对应，反应储液室间设有隔板28，隔板28上设有通孔13。

循环池内装脱除介质液，由冲渣水、冲灰水、锅炉排污水、石灰、二氧化氯、还原剂、催化剂、脱氟剂等所组成。脱除介质液吸收烟气中的烟尘、SO₂、NO_x、氟化物四种污染物的反应条件为20～95℃，其中反应室温度30～60℃，除雾室80～85℃，pH值5～6之间。烟气的初始温度为130～190℃，在常温吸收液反应环境下有较大的温降。本装置引入水温90～100℃的排污水作脱除介质补充液和除雾室升温用水，即使处于高寒地区的冬季，一般也可维持在出口烟温70～80℃；***内可装有自动升温装置，烟温不足时将自行启动，以防止结露腐蚀管道和风机。脱除介质液的PH值利用废水中的碱度加以调节，过低时PH值控制***将自动加石灰水。

Claims (4)

1、一种燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置，它包括加石灰水装置、PH自控***、冲渣水及冲灰水管、锅炉排污水管口、催化剂自动控制***、自动压滤机和罐体；其特征是所说罐体的上部由分隔板间隔为三个反应室和一个除雾室，第一反应室的左上方设锅炉烟气进口，右下方设有与第二反应室连通的通道，第二反应室的右上方设有与第三反应室连通的通道，第三反应室的右下方设有与除雾室连通的通道，除雾室的侧壁上设有烟气出口；罐体的下部设有与上部对应的反应储液室和除雾液室，罐体外设有循环泵，循环泵进口与反应储液室连通，循环泵出口通过输液管与三个反应室顶部设有的喷嘴分别连通，反应储液室与除雾液室的下端设有排污口；排污口下面设有循环池，加石灰水装置、PH自控***、催化剂自动控制***、冲渣水及冲灰水管、锅炉排污水管口位于循环池的上方，循环池外设有循环泵，循环泵的出口与反应储液室和除雾室连通；循环池下方设有氧化池，由渣浆管连通，氧化池与自动压滤机相通，压滤机除渣压滤出的废水由循环泵送回循环池；所说除雾液室外设有循环泵，通过管道与设置在除雾室上方的喷嘴连通。

2、根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置，其特征是所述反应储液室为三个，分别与其上部的三个反应室对应，反应储液室间设有隔板，隔板上设有通孔。

3、根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置，其特征是所述循环池为两个，一个是反应液循环池，另一个是除雾液循环池，分别位于反应储液室和除雾液室的下面。

4、根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气脱硫脱硝脱氟除微尘装置，其特征是所述锅炉排污水管口位于除雾液循环池的上方。

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