CN203108424U - 一种同时进行脱硫和脱硝的烟气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种同时进行脱硫和脱硝的烟气处理装置，包括对烟气进行降温的降温装置，及对降过温的烟气进行脱硫脱硝的吸收塔，所述吸收塔包括壳体，设置在壳体内底部的碱液储液池，设置在壳体内的喷淋装置，在壳体的顶端设置有烟气出口，在壳体底部碱液储液池的上方设置有烟气进口，所述壳体内侧壁上设置有引导烟气上升的螺旋型盘道，所述碱液储液池位于液面顶部位置处安装有循环吸收管，循环吸收管通过循环泵与喷淋装置连接。本实用新型可作为预处理设备或者独立的净化处理设备对煤焦油、天然气、石油焦粉甚至原煤等燃料排出的烟气进行有效净化；本处理装置占用面积较小，设备投资较少，能够降低企业成本。

Description

一种同时进行脱硫和脱硝的烟气处理装置

技术领域

本实用新型涉及环保领域，具体涉及一种针对电厂、锅炉或冶炼行业产生的烟气进行脱硫胶硝处理的环保处理装置。

背景技术

随着现代工业技术的日益发展，在能源利用过程中产生的污染性烟气对生态环境和人类生活带来的危害已经成为一个不可忽视的问题，以电厂、暖气锅炉、玻璃制造等重污染行业为例，煤焦油、天然气、石油焦粉甚至原煤等燃料在锅炉中燃烧后生产的烟气主要包含粉尘、SO₂和NO_x，如果直接排放至空气中，不仅污染生态环境和人类健康，而且还会腐蚀生产设备，对整个生产工艺造成不利影响，因此对排放到大气中的烟气需要进行清洁处理。

烟气的处理一般包括除尘、脱硫和胶硝三个步骤，烟气的除尘根据烟气的温度分为干法除尘和湿法除尘，一般采用物理方式，如干法除尘常规采用重力沉降、惯性除尘、电除尘、布袋除尘、旋风除尘器等方式，而湿法除尘常规采用喷淋、冲击、文丘里洗涤剂、泡沫或水膜等方式。烟气的脱硫技术是用石灰石或石灰做脱硫吸收剂，石灰石破碎后与水混合，磨成粉状制成吸收浆液。在吸收塔内，烟气中的SO₂与浆液中的CaCO₃以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水硫酸钙即石膏，使烟气中的SO₂得以脱除。烟气的脱氮（俗称脱硝）技术目前采用选择性非催化(SNCR)技术和选择性催化(SCR)技术，主要利用氨气、尿素等还原剂在一定条件下将NO_x还原成为N₂，SNCR技术在900～12000℃的温度范围内进行，脱硝效率相对较低，例如燃油锅炉的NO_x排放量仅降低30%～50%；SCR技术脱硝效率显著提高，然而由于使用了腐蚀性很强的NH₃或氨水，对管路设备的要求高，增大了设备成本，而且由于NH₃的加入量难以精确控制，容易造成二次污染。现有技术中的设备在烟气脱硫和胶硝时效果较差，而且水资源消耗大，重复利用率低。

实用新型内容

为解决现有技术在对烟气处理时，其设备结构导致胶硫胶硝效果差且水资源浪费严重的问题，本实用新型提供一种同时对烟气进行脱硫脱硝处理的高效烟气处理装置。具体方案如下：一种同时进行脱硫和脱硝的烟气处理装置，包括对烟气进行降温的降温装置，及对降过温的烟气进行脱硫脱硝的吸收塔，其特征在于，所述吸收塔包括壳体，设置在壳体内底部的碱液储液池，设置在壳体内的喷淋装置，在壳体的顶端设置有烟气出口，在壳体底部碱液储液池的上方设置有烟气进口，所述壳体内侧壁上设置有引导烟气上升的螺旋型盘道，所述碱液储液池位于液面顶部位置处安装有循环吸收管，循环吸收管通过循环泵与喷淋装置连接。

为降低高温烟气的温度：所述降温装置为设置在烟气进口处的与烟气前进方向相对的冷凝水喷头。

为降低高温烟气的温度并提高设备的利用率：所述降温装置为气体降温器，所述气体降温器包括箱体及设置在箱体上的热烟气进口和冷烟气出口，冷烟气出口与吸收塔上的烟气进口连接，在箱体内部设置有带散热片的散热管道，散热管道的一端与吸收塔上的烟气出口连接另一端与排放烟气的烟囱连接。

为提高烟气中各化合物的反应效果：所述热烟气进口连接有介质阻挡放电反应器，所述介质阻挡放电反应器对进入的烟气放电使其发生氧化反应。

为增强吸收塔的抗腐蚀能力：所述壳体的内壁上设置有防腐层。

为提高水雾与烟气的结合：所述喷淋装置包括按层分布在壳体内的多个喷淋管，每个喷淋管上安装有多个与烟气行进方向相反的喷头。

本实用新型可作为预处理设备或者独立的净化处理设备适用于电厂、暖气锅炉、玻璃制造等多种冶炼和化工行业，能够对煤焦油、天然气、石油焦粉甚至原煤等燃料排出的烟气进行有效净化；且本处理装置占用面积较小，设备投资较少，能够降低企业成本。经过本实用新型的处理装置对烟气进行净化处理后，烟气的温度显著降低，且尘粒浓度减小，同时去除了一部分硫氧化物、氮氧化物、重金、HCl、HF等有害物质，净化效率较高。循环吸收管可将碱液储液池上方的水通过循环泵再加入到喷淋装置中，以提高水的利用率。本方案可同时实现对高温烟气的除尘、降温、脱硫和脱氮处理，有效去除烟气中的粉尘、硫氧化物、氮氧化物等多种有害物质，使其满足环保标准规定的排放指标后进行排放。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2带有冷凝水喷头的吸收塔结构示意图；

图3带有散热管道的吸收塔结构示意图；

附图中标号说明：1-吸收塔、101-壳体、102-喷淋装置、103-烟气进口、104-烟气出口、105-循环泵、106循环吸收管、107-螺旋型盘道、108-喷头、2-碱液储液池、3-降温装置、301-热烟气进口、302-冷烟气出口、303-冷凝水喷头、304-散热管道、4-介质阻挡放电反应器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种同时进行脱硫和脱硝的烟气处理装置，包括对烟气进行降温的降温装置3，及对降过温的烟气进行脱硫脱硝的吸收塔1，吸收塔1包括壳体101，设置在壳体101内底部的碱液储液池2，设置在壳体101内的喷淋装置102，在壳体101的顶端设置有烟气出口104，在壳体101底部碱液储液池2的上方设置有烟气进口103，壳体101内侧壁上设置有引导烟气上升的螺旋型盘道107，碱液储液池2位于液面顶部位置处安装有循环吸收管106，循环吸收管106通过循环泵105与喷淋装置102连接。

工作时，烟气首先进入降温装置3进行相应的降温，处理过的烟气热交换后降低温度至40～60℃，然后进入吸收塔1进行脱硫和脱硝，由于烟气出口104位于喷淋装置102上方，上升烟气中的微小尘粒被喷淋装置102喷出的水雾淋湿后，能够在螺旋型盘道107的旋流作用下产生离心力而与烟气分离，同时，壳体101中气态的烟气与液态的水雾进行充分的混合，使烟气中的硫氧化物与水雾中的碱性物质发生中和反应，同时脱出部分重金属以及HCl、HF等物质。烟气中脱出的微小尘粒在离心力作用下落入壳体底部的碱液储液池2，烟气中的部分硫氧化物、重金属、HCl、HF也随水雾一同落入碱液储液池2，最终随碱液排出壳体进行相应的回收处理。循环吸收管106可将碱液储液池2上方的水通过循环泵105再加入到喷淋装置102中，以提高水的利用率。本方案可同时实现对高温烟气的除尘、降温、脱硫和脱氮处理，有效去除烟气中的粉尘、硫氧化物、氮氧化物等多种有害物质，使其满足环保标准规定的排放指标后进行排放。本实用新型中采用的碱液为钠碱液，例如NaOH，也可使用氨水、KOH或Ca(OH)₂等碱性溶液，碱液与烟气反应后，流入碱液储液槽中，得到硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐混合溶液，经过蒸发、结晶、分离工序，得到相应的硝酸盐、亚硝酸盐和硫酸盐。

如图2所示，为提高水利用率，本实用新型的降温装置3为设置在烟气进口103处的与烟气前进方向相对的冷凝水喷头303。冷凝水喷头303喷出的水雾可以充分降低烟气的温度并去除烟气中的粉尘，而且使用后的水还可以再进入喷淋装置102进行再循环利用。如图3所示，本实用新型中降温装置3还可以采用气体降温器，气体降温器包括箱体及设置在箱体上的热烟气进口301和冷烟气出口302，冷烟气出口302与吸收塔1上的烟气进口103连接，在箱体内部设置有带散热片的散热管道304，散热管道304的一端与吸收塔1上的烟气出口104连接另一端与排放烟气的烟囱连接。进入箱体的高温烟气与位于散热管道304内的低温烟气通过散热片进行热交换，降温后的烟气再进入吸收塔1进行脱硫和脱硝。此方案能够减少水浪费并充分利用现有资源，但除尘只能依靠后期吸收塔中的喷淋装置实现。

如图1所示，为了进一步提高烟气的反应效果，本实用新型在热烟气进口301连接有介质阻挡放电反应器4，介质阻挡放电反应器4对进入的烟气放电使其发生氧化反应。高温的烟气进入介质阻挡放电反应器4后，通过调节介质阻挡放电反应器4高压电源的电压、频率，以控制介质阻挡放电反应器4的放电功率，使介质阻挡放电反应器4内发生均匀、稳定的放电，其中电压调节范围为6～20kV，频率调节范围为7～15kHz；放电产生大量的高能电子，在高能电子的作用下，烟气中的O₂、H₂O分子被激活、裂解或电离，产生包括O、O₃、OH、HO₂在内的高活性的氧化性粒子，使烟气中的NO、SO₂氧化，NO的氧化产物主要为NO₂以及少量的HNO₃、HNO₂和其他高价态的氮氧化物，SO₂的氧化产物主要为SO₃，在水蒸气含量较高的情况下会进一步生成硫酸。氧化后的烟气由碱液作进一步的吸收，最后处理后的烟气排入大气，其中NO_X的脱除率可达70％以上，SO2的脱除率可达90％以上。减少设备占地面积，简化脱硫脱硝设备和工艺流程。

为提高吸收塔的防腐效果，本实用新型在吸收塔1壳体101的内壁上设置有防腐层。以避免壳体受到高温、腐蚀等作用而损坏。

为了提高水雾与烟气的反应效果，本实用新型的喷淋装置102包括按层分布在壳体内的多个喷淋管，每个喷淋管上安装有多个与烟气行进方向相反的喷头108。能够使壳体内的烟气与喷头喷出的水雾尽可能充分地进行混合。

用碱液吸收NO_X时，由于溶液中有OH的存在，可以与水吸收NO_X生成的HNO₃、HNO₂迅速中和，催进了反应的进行，提高了NO_X的脱除效率。NO_X中NO与水不发生直接反应，其在水中的溶解度也相当低，而NO₂、N₂O₃以及N₂O₄可以穿过气液界面进入液膜，在液膜中与水发生反应生成HNO₃和HNO₂。NO₂、N₂O₃以及N₂O₄的水合反应是快速反应，其中N₂O₃的反应速度最快，因此在碱液吸收NO_X时，NO与NO₂的比例关系则尤为重要，可以通过调节介质阻挡放电反应器的放电功率来控制NO_X的氧化度(NO₂与NO_X的体积比)，当氧化度保持在50％～65％，碱液吸收NO_X的速率最快，可以达到更高的脱除率，其中放电功率主要依靠改变高压电源的电压(调节范围6～20kV)以及频率(调节范围7～15kHz)来调节。由于SO₂、SO₃易溶于水，经低温等离子体处理后烟气中的SO₂、SO₃与水反应生成H₂SO₃与H₂SO₄之后与碱液迅速中和生成硫酸根和亚硫酸根，其中具有强还原性的亚硫酸根还会与一部分的NO₂直接反应生成亚硝酸根和硫酸根，一定程度上催进了SO₂的吸收速率，同时也显著提高了NO_X的脱除率。因此在吸收液为碱性的环境下，氮氧化物、硫氧化物的脱除具有彼此促进的效果。

本实用新型可作为预处理设备或者独立的净化处理设备适用于电厂、暖气锅炉、玻璃制造等多种冶炼和化工行业，能够对煤焦油、天然气、石油焦粉甚至原煤等燃料排出的烟气进行有效净化；且本处理装置占用面积较小，设备投资较少，能够降低企业成本。经过本实用新型的处理装置对烟气进行净化处理后，烟气的温度显著降低，且尘粒浓度减小，同时去除了一部分硫氧化物、氮氧化物、重金、HCl、HF等有害物质，净化效率较高。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (6)

1.一种同时进行脱硫和脱硝的烟气处理装置，包括对烟气进行降温的降温装置（3），及对降过温的烟气进行脱硫脱硝的吸收塔（1），其特征在于，所述吸收塔（1）包括壳体（101），设置在壳体内底部的碱液储液池（2），设置在壳体内的喷淋装置（102），在壳体的顶端设置有烟气出口（104），在壳体底部碱液储液池的上方设置有烟气进口(103)，所述壳体内侧壁上设置有引导烟气上升的螺旋型盘道(107)，所述碱液储液池（2）位于液面顶部位置处安装有循环吸收管（106），循环吸收管（106）通过循环泵（105）与喷淋装置（102）连接。

2.如权利要求1所述的烟气处理装置，其特征在于，所述降温装置（3）为设置在烟气进口（103）处的与烟气前进方向相对的冷凝水喷头（303）。

3.如权利要求1所述的烟气处理装置，其特征在于，所述降温装置（3）为气体降温器，所述气体降温器包括箱体及设置在箱体上的热烟气进口（301）和冷烟气出口（302），冷烟气出口（302）与吸收塔（1）上的烟气进口连（103）接，在箱体内部设置有带散热片的散热管道（304），散热管道（304）的一端与吸收塔（1）上的烟气出口（104）连接另一端与排放烟气的烟囱连接。

4.如权利要求2或3所述的烟气处理装置，其特征在于，所述热烟气进口（301）连接有介质阻挡放电反应器（4），所述介质阻挡放电反应器（4）对进入的烟气放电使其发生氧化反应。

5.如权利要求4所述的烟气处理装置，其特征在于，所述壳体（101）的内壁上设置有防腐层。

6.如权利要求5所述的烟气处理装置，其特征在于，所述喷淋装置（102）包括按层分布在壳体内的多个喷淋管，每个喷淋管上安装有多个与烟气行进方向相反的喷头（108）。

Images