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CN111375306A - 一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统 - Google Patents

一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，包括依次连接的脱硫塔、除尘脱硝一体反应器、引风机和烟囱，所述脱硫塔为含有若干个文丘里喷嘴的空塔结构，脱硫塔的进口烟道上连接有小苏打供应系统，所述脱硫塔和除尘脱硝一体反应器之间的烟道上连接有供氨系统。本发明的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，设备少、装置简单、占地面积小，能使工业窑炉烟气达到超低排放要求。

Description

一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统
技术领域
本发明涉及一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，属于工业窑炉烟气处理技术领域。
背景技术
工业生产是大气污染的主要排放源，随着国家对烟气脱硫、除尘、脱硝治理的重视和现有传统工艺的广泛运用，排放到大气的污染物大幅减少，生活环境也大幅度得到改善。
目前国内工业窑炉烟气脱硫、除尘、脱硝传统工艺在长期运行过程中，弊端也慢慢显现出来，存在工艺系统复杂、建设成本高、运行费用高、占地面积大等问题，所以环保行业的工艺创新也势在必行，在满足国家对污染物排放总量的控制越发严苛的政策要求前提下，同时通过工艺优化降低烟气处理系统建设成本和运行成本成为了环保行业的主要课题。
传统脱硫工艺中的小苏打干法脱硫，投入烟气系统内的小苏打粉颗粒大小需达到625目(约0.023mm)以下，需要配套小苏打研磨系统，包含给料系统(含料斗、混料和定量给料装置)、分级研磨机、输送风机、自动清洗系统及控制系统等，存在系统复杂、运行费用高等问题。
工业窑炉排放烟气温度在180～280℃的烟气治理一直是行业内重大难题，相较于280℃以上高温烟气，传统脱硝工艺需要增设燃烧器对中低温烟气进行补热，或增设换热器采用高温换热源对中低温烟气进行换热升温后再进行脱硝处理，导致系统结构异常复杂并造成极大热量损失。
因此，针对工业窑炉排放烟气温度较低时，为了对工业窑炉烟气达到超低排放要求，保证系统高质量稳定运行，实现最大环保效益，设计一种具有高效的烟气净化效果的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统尤为重要。
发明内容
为了解决或优化现有工业窑炉烟气处理存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，设备少、装置简单、占地面积小，能使工业窑炉烟气达到超低排放要求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，包括依次连接的脱硫塔、除尘脱硝一体反应器、引风机和烟囱，所述脱硫塔为含有文丘里喷嘴的空塔结构，脱硫塔的进口烟道上连接有小苏打供应系统，所述脱硫塔和除尘脱硝一体反应器之间的烟道上连接有供氨系统。
优选的，所述小苏打供应系统包括小苏打粉仓、出料管和星型卸料阀，所述出料管连接至进口烟道。
更优选的，所述出料管与脱硫塔之间的进口烟道内设置有旋流板，以增加小苏打粉状颗粒与进口烟气均匀混合效果。
优选的，所述脱硫塔为二塔串联连接，包括一级脱硫塔和二级脱硫塔，多次充分反应，提高小苏打粉状颗粒的脱硫效率。
优选的，所述脱硫塔包括下部圆管段、下部缩径段、文丘里中心段、上部扩径段和上部圆管段，文丘里喷嘴由下部缩径段、文丘里中心段和上部扩径段组成，所述文丘里中心段为多孔板结构，厚度为12～20mm。烟气与小苏打粉状颗粒经旋流板混合后进入脱硫塔下部圆管段，穿过文丘里喷嘴，快速获得均一的气固浓度分布，且烟气气流冲击使小苏打粉状颗粒在脱硫塔上部圆管段内建立循环反应床层，使得烟气与小苏打粉状颗粒充分接触脱硫反应，有效提高了小苏打粉状颗粒利用效率，进而提高了烟气脱硫效率。
优选的，所述除尘脱硝一体反应器为分仓式结构，包括前仓和后仓，所述前仓和后仓均包括下部灰斗和上部腔室，上部腔室内设有若干个并联的耐高温布袋，耐高温布袋的出口上部设有三叶草型低温脱硝催化剂层，所述前仓的下部灰斗的出口返回连接至脱硫塔，后仓的下部灰斗的出口外排。
优选的，所述供氨系统包括依次连接的氨水储罐、氨水输送泵、双流体喷枪、氨水蒸发器和喷氨格栅，所述喷氨格栅设置于脱硫塔和除尘脱硝一体反应器之间的烟道内。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)本发明的一体化处理系统采用全干法工艺，无废水排放，相比湿法工艺，烟囱无白烟，视觉效果良好。
(2)本发明的一体化处理系统采用先脱硫、除尘后脱硝工艺，脱硝系统在低硫低尘下运行，几乎无硫氨盐生成，杜绝了催化剂失效的可能，保证了低温催化剂的使用寿命。
(3)本发明的一体化处理系统脱硫部分采用双塔串联脱硫方式，且设计文丘里喷嘴的空塔结构，极大的提高小苏打的利用效率的同时，对脱硫剂小苏打粉状颗粒大小的要求降低，只需要满足小于500um即可，相较传统工艺，本系统无需配套研磨系统对小苏打粉状颗粒再次研磨，系统更简单，减少了系统运行成本。
(4)本发明的一体化处理系统采用三叶草型低温脱硝催化剂，相对于传统工艺对烟气升温后再高温脱硝的方式，不需要补热或消耗热源，减少了系统运行成本。
(5)本发明的一体化处理系统采用的三叶草型低温催化剂，相对于传统的蜂窝式、板式催化剂，体积更小，使用寿命更长，同时能脱除SO2、SO3、HCl、HF、二噁英等酸性物质或气体，其中二噁英的脱除效率在90％以上。
(6)本发明的一体化处理系统烟气除尘与脱硝设备组合成除尘脱硝一体反应器，不需单独配置布袋除尘器和SCR脱硝反应器，装置简单、占地小，极大的减少了设备钢材耗量和支撑钢构的钢材耗量。
(7)本发明的一体化处理系统应用于日用玻璃窑炉烟气治理时，脱硫附产物硫酸钠可直接做为玻璃窑炉生产原料入窑回用，实现资源循环利用。
(8)本发明的一体化处理系统能实现超低排放，处理工艺更简单，建设占地面积较小，系统阻力更小，运行费用更少，具有更强的经济性和实用性。
附图说明
图1为本发明实施例1中的一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统的结构示意图；
图2为图1中的文丘里中心段的A-A剖视图；
其中：1、一级脱硫塔，1-1、下部圆管段，1-2、下部缩径段，1-3、文丘里中心段，1-4、上部扩径段，1-5、上部圆管段，2、二级脱硫塔，3、除尘脱硝一体反应器，3-1、前仓，3-2、后仓，3-3、下部灰斗，3-4、上部腔室，3-5、耐高温布袋，3-6、三叶草型低温脱硝催化剂层，4、引风机，5、烟囱，6、小苏打粉仓，7、出料管，8、星型卸料阀，9、旋流板，10、氨水储罐，11、氨水输送泵，12、双流体喷枪，13、氨水蒸发器，14、喷氨格栅。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右、顶、底方向一致，并不对结构起限定作用。
实施例1
如图1所示，为本发明一种优选的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，包括依次连接的一级脱硫塔1、二级脱硫塔2、除尘脱硝一体反应器3、引风机4和烟囱5，所述一级脱硫塔1和二级脱硫塔2均为含有文丘里喷嘴的空塔结构，一级脱硫塔1的进口烟道上连接有小苏打供应系统，所述二级脱硫塔2和除尘脱硝一体反应器3之间的烟道上连接有供氨系统。
小苏打供应系统包括小苏打粉仓6、出料管7和星型卸料阀8，所述出料管7连接至进口烟道，所述出料管7与一级脱硫塔1之间的进口烟道内设置有旋流板9，进口烟气和小苏打粉状颗粒经旋流板增强混合效果后进入一级脱硫塔。
一级脱硫塔1和二级脱硫塔2均包括下部圆管段1-1、下部缩径段1-2、文丘里中心段1-3、上部扩径段1-4和上部圆管段1-5，文丘里喷嘴由下部缩径段1-2、文丘里中心段1-3和上部扩径段1-4组成，文丘里中心段为多孔板结构，厚度为12～20mm，孔数一般为7个。烟气与小苏打粉状颗粒经旋流板混合后进入脱硫塔下部圆管段，穿过文丘里喷嘴，快速获得均一的气固浓度分布，且烟气气流冲击使小苏打粉状颗粒在脱硫塔上部圆管段内建立循环反应床层，使得烟气与小苏打粉状颗粒充分接触脱硫反应，有效提高了小苏打粉状颗粒利用效率，进而提高了烟气脱硫效率。而且脱硫塔对小苏打粉状颗粒大小的要求降低，只需要满足小于500um即可，无需配套研磨系统对小苏打粉状颗粒再次研磨，系统更简单。
供氨系统包括依次连接的氨水储罐10、氨水输送泵11、双流体喷枪12、氨水蒸发器13和喷氨格栅14，所述喷氨格栅14设置于二级脱硫塔2和除尘脱硝一体反应器3之间的烟道内，氨水储罐内装有18～25％的氨水，经氨水输送泵、双流体喷枪喷入氨水蒸发器蒸发后，用于向低温脱硝反应提供还原剂氨气。
除尘脱硝一体反应器3为分仓式结构，包括前仓3-1和后仓3-2，所述前仓3-1和后仓3-2均包括下部灰斗3-3和上部腔室3-4，上部腔室3-4内设有若干个并联的耐高温布袋3-5，耐高温布袋材质可采用现有常规的P84针刺毡、玻璃纤维复合针刺毡、美塔斯针刺毡、氟美斯等，其最高承受运行温度为280℃，耐高温布袋3-5的出口上部设有三叶草型低温脱硝催化剂层3-6。二级脱硫后的烟气与氨气经二级脱硫塔和除尘脱硝一体反应器之间的烟道内的喷氨格栅混合后进入耐高温布袋除尘，前仓的下部灰斗收集的80％左右的未完全反应的脱硫混合灰返回至二级脱硫塔进行循环脱硫，提高小苏打利用效率，而后仓的下部灰斗收集的20％左右的完全反应的脱硫混合灰则外排。布袋除尘后的烟气再经过三叶草型低温脱硝催化剂层，以氨气为还原剂进行低温脱硝，脱硝后的烟气后经引风机抽引至烟囱外排入大气，实现烟气的超低排放。
实例1
采用实施例1中的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统对工业窑炉出口烟气的处理过程具体如下：
步骤一
来自工业窑炉出口的温度为180～280℃的烟气(SO2浓度1000mg/Nm3左右，NOx浓度500mg/Nm3左右，粉尘颗粒浓度500mg/Nm3左右)在进口烟道内与小苏打粉状颗粒经旋流板混合后进入一级脱硫塔，烟气和小苏打粉状颗粒穿过文丘里喷嘴，通过烟气气流冲击使小苏打粉状颗粒在脱硫塔内建立循环反应床层，烟气与小苏打粉状颗粒充分接触进行一级脱硫后进入二级脱硫塔，重复反应过程进行二级脱硫，出口烟气中SO2浓度降至50mg/Nm3以下；
步骤二
烟气完成二级脱硫后与氨气经喷氨格栅混合后进入除尘脱硝一体反应器，先进入耐高温布袋进行布袋除尘，出口粉尘浓度控制在10mg/Nm3以下，前仓的下部灰斗收集的80％左右的未完全反应的脱硫混合灰返回至二级脱硫塔进行循环脱硫，提高小苏打利用效率，而后仓的下部灰斗收集的20％左右的完全反应的脱硫混合灰则外排；布袋除尘后的烟气再进入三叶草型低温脱硝催化剂层，以氨气为还原剂进行低温脱硝，催化剂选用适用温度180～280℃区间，脱硝效率达到90％以上，NOx排放浓度小于50mg/Nm3，二噁英排放浓度小于0.5TEQng//Nm3；
步骤三
脱硝后的烟气经引风机抽引至烟囱外排入大气，实现工业窑炉烟气的超低排放。

Claims (7)

1.一种工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，其特征在于：包括依次连接的脱硫塔、除尘脱硝一体反应器、引风机和烟囱，所述脱硫塔为含有文丘里喷嘴的空塔结构，脱硫塔的进口烟道上连接有小苏打供应系统，所述脱硫塔和除尘脱硝一体反应器之间的烟道上连接有供氨系统。
2.根据权利要求1所述的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，其特征在于：所述小苏打供应系统包括小苏打粉仓、出料管和星型卸料阀，所述出料管连接至进口烟道。
3.根据权利要求2所述的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，其特征在于：所述出料管与脱硫塔之间的进口烟道内设置有旋流板。
4.根据权利要求1所述的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，其特征在于：所述脱硫塔为二塔串联连接，包括一级脱硫塔和二级脱硫塔。
5.根据权利要求1所述的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，其特征在于：所述脱硫塔包括下部圆管段、下部缩径段、文丘里中心段、上部扩径段和上部圆管段，文丘里喷嘴由下部缩径段、文丘里中心段和上部扩径段组成，所述文丘里中心段为多孔板结构，厚度为12～20mm。
6.根据权利要求1所述的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，其特征在于：所述除尘脱硝一体反应器为分仓式结构，包括前仓和后仓，所述前仓和后仓均包括下部灰斗和上部腔室，上部腔室内设有若干个并联的耐高温布袋，耐高温布袋的出口上部设有三叶草型低温脱硝催化剂层，所述前仓的下部灰斗的出口返回连接至脱硫塔，后仓的下部灰斗的出口外排。
7.根据权利要求1所述的工业窑炉烟气超低排放一体化处理系统，其特征在于：所述供氨系统包括依次连接的氨水储罐、氨水输送泵、双流体喷枪、氨水蒸发器和喷氨格栅，所述喷氨格栅设置于脱硫塔和除尘脱硝一体反应器之间的烟道内。
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