一種實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，包括：沿煙氣流向依次設置的一一級脫硝裝置，一一級脫硫裝置及一二級脫硫脫硝裝置。其中，在二級脫硫脫硝裝置安裝臭氧格柵。在煙氣經(jīng)過一級脫硝和一級脫硫以后，通過臭氧格柵向煙氣中噴入臭氧，將剩余的二氧化硫和氮氧化物氧化成易于被溶液吸收的高價氧化物，再通過二級獨立噴淋系統(tǒng)實現(xiàn)對含硫和含氮氧化物的吸收。達到燃煤煙氣含硫和含氮污染物近零排放水平。
【專利說明】
一種實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及環(huán)保技術領域，特別涉及一種用于燃煤煙氣深度凈化的脫硫脫硝裝置，具體涉及一種實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]目前，各地區(qū)大氣污染物排放按照總量控制，特別是燃煤火電機組已經(jīng)被要求全面執(zhí)行污染物超低排放標準。2015年12月2日召開中華人民共和國國務院常務會議決定全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造，大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放。意味著我國燃煤火電廠排放煙氣中氮氧化物的濃度都將不超過50mg/Nm3,二氧化硫排放將不超過35mg/Nm3。我國燃煤煙氣脫硝主要采取SCR脫硝技術，脫硫主要采用濕法脫硫工藝，SCR脫硝技術原理是通過向煙氣中噴入氨氣作為還原劑，在脫硝催化劑的作用下，將煙氣中的氮氧化物還原為 N2。根據(jù)SCR脫硝反應特性，受到工藝條件的限制，達到較低的排放水平，為了達到更高的脫硝效率，實現(xiàn)氮氧化物的深度脫除，需要向煙氣中噴入更大量的氨氣，以促進還原反應的進行。當噴入氨氣量過高時，容易導致脫硝系統(tǒng)后部氨逃逸量大幅度增加，由于煙氣中存在一定濃度的S03,在氨氣存在的情況下，會產(chǎn)生硫酸氫銨，導致煙氣下游設備出現(xiàn)嚴重的腐蝕和堵塞。所以迫切需要解決SCR脫硝系統(tǒng)過高的脫硝效率與氨逃逸之間矛盾。另外，為了達到更高的脫硫效率，需要在脫硫系統(tǒng)中增設多層噴淋，一方面加大了環(huán)保設施建設成本，另一方面導致脫硫塔高度不斷增加，嚴重威脅環(huán)保設施運行安全。
[0003]綜上，為了采用傳統(tǒng)工藝進行脫硫脫硝處理，為了提高脫除效率，一方面會導致環(huán)保設施建設和運行成本大幅度增加，另一方面導致環(huán)保設施產(chǎn)生諸多衍生問題，例如脫硫系統(tǒng)吸收塔高度過高，SCR脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)ABS問題，氨逃逸問題等，直接威脅發(fā)電系統(tǒng)運行安全性?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0004]針對以上問題，本實用新型的目的是提供一種實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，針對我國燃煤煙氣二氧化硫和氮氧化物排放最新環(huán)保標準。在煙氣經(jīng)過一級脫硝和一級脫硫以后，通過臭氧格柵向煙氣中噴入臭氧，將剩余的二氧化硫和氮氧化物氧化成易于被溶液吸收的高價氧化物，再通過二級獨立噴淋系統(tǒng)實現(xiàn)對含硫和含氮氧化物的吸收。達到燃煤煙氣含硫和含氮污染物近零排放水平。利用該系統(tǒng)可以降低SCR脫硝系統(tǒng)在氮氧化物深度控制導致的氨逃逸問題，并實現(xiàn)最終氮氧化物達到零排放的水平。充分發(fā)揮了 SCR脫硝性能穩(wěn)定和臭氧氧化脫除氮氧化物徹底的優(yōu)點，避免由于SCR深度脫硝導致的嚴重的硫酸氫銨堵塞和腐蝕問題，提高SCR脫硝系統(tǒng)下游設備的安全性。在更低的二氧化硫排放標準形勢下，脫硫塔高度大大增加的問題，可以有效降低脫硫系統(tǒng)建設造價和運行成本。
[0005]為達上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]—種實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，包括:
[0007]沿煙氣流向依次設置的一一級脫硝裝置，一一級脫硫裝置及一二級脫硫脫硝裝置；
[0008]所述一級脫硝裝置包括依次連接的一入口煙道，設置于入口煙道內(nèi)的一噴氨格柵，及與所述入口煙道連通的一 SCR脫硝反應器；
[0009]所述一級脫硫裝置包括:設置于一塔體內(nèi)形成漿液循環(huán)的一主漿液池及一級噴淋層；
[0010]所述二級脫硫脫硝裝置包括:一臭氧格柵，形成漿液循環(huán)的一二級噴淋層，一二級噴淋漿液收集池，一二級漿液回收管及一輔助漿液池。
[0011]煙氣在經(jīng)過SCR脫硝反應器進行一級脫硝以后，進入一級噴淋層進行一級脫硫處理，分別經(jīng)過一級脫硝和一級脫硫處理以后的煙氣，通過臭氧格柵被噴入臭氧，對煙氣中剩余的氮氧化物和二氧化硫進行氧化，幾乎全部氧化后的含硫和含氮氧化物經(jīng)過二級噴淋層進行吸收，達到氮氧化物和二氧化硫的近零排放水平，經(jīng)過兩級凈化后的煙氣通過出口煙道排出。
[0012]進一步地，所述臭氧格柵布置在一級噴淋層上部，具有多個噴嘴，可均勻噴入臭氧。
[0013]進一步地，所述二級噴淋漿液收集池采用錐形底面，所述錐形底面上均布有多個向上的凸起，所述凸起頂端或側(cè)面上開設有通氣孔。
[0014]通過在收集池的底面上采取開孔凸槽式設計，經(jīng)過一級噴淋層進行一級脫硫處理后的煙氣，可以通過二級噴淋漿液收集池流入二級脫硫脫硝裝置。且所收集的二級噴淋漿液不會淋入主漿液池。
[0015]二級脫硫脫硝裝置的噴淋漿液由二級噴淋漿液收集池收集后，通過二級漿液回收管，匯入輔助漿液池，然后再由循環(huán)漿液栗將漿液栗入二級噴淋層，實現(xiàn)漿液的循環(huán)利用。
[0016]進一步地，所述二級脫硫脫硝裝置還包括，位于二級噴淋層上方的一除霧器及與塔體頂壁或側(cè)壁連通的一出口煙道。
[0017]進一步地，還包括設置于連通所述一級脫硝裝置及以及脫硫裝置的一脫硝出口煙道內(nèi)的空氣預熱器和/或除塵器和/或風機。根據(jù)不同工況需求選取配置。
[0018]燃煤煙氣首先經(jīng)過一級脫硝裝置和一級脫硫裝置進行二氧化硫和氮氧化物的初步脫除，在第一階段脫硝中，控制SCR脫硝反應系統(tǒng)出口氨逃逸濃度不超過3ppm。經(jīng)過第一階段脫硝后的煙氣，送入脫硫塔內(nèi)進行一級脫硫，經(jīng)過一級脫硫后的煙氣，通過臭氧格柵在煙道中均勻噴入臭氧，實現(xiàn)煙氣中氮氧化物和二氧化硫的氧化，生成易被溶液吸收的高價氧化物。高價氧化物被煙氣攜帶進入二級脫硫脫硝裝置，絕大多數(shù)含硫和含氮氧化物被二級漿液噴淋吸收，達到近零排放水平。本實用新型充分發(fā)揮了 SCR脫硝，濕法脫硫和臭氧氧化吸收脫硫脫硝的優(yōu)勢，實現(xiàn)真正意義的氮氧化物和二氧化硫近零排放。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型一實施例中實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置示意圖。
[0020]附圖標記說明:I一一級脫硝裝置;2—一級脫硫裝置;3—二級脫硫脫硝裝置;4-入口煙道;5—噴氨格柵;6—SCR脫硝反應器7—脫硝出口煙道;8—主漿液池;9一一級噴淋層；10一臭氧格極；11一二級噴淋楽液收集池；12一二級噴淋層；13一除霧器；14一出口煙道;15—二級漿液回收管；16—輔助漿液池。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。下面配合所附圖對本實用新型的特征和優(yōu)點作詳細說明。
[0022]如圖1所繪示的實施例中，實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，包括:
[0023]沿煙氣流向依次設置的一級脫硝裝置I，一級脫硫裝置2及二級脫硫脫硝裝置3;分別由虛線框出。
[0024]具體地，一級脫硝裝置I包括依次連接的入口煙道4，設置于入口煙道4內(nèi)的噴氨格柵5，及與入口煙道4連通的SCR脫硝反應器6 ；
[0025]—級脫硫裝置2包括:設置于一塔體內(nèi)形成漿液循環(huán)的主漿液池8及一級噴淋層9;
[0026]二級脫硫脫硝裝置3包括:臭氧格柵10，形成漿液循環(huán)的二級噴淋層12，二級噴淋漿液收集池11，二級漿液回收管15及輔助漿液池16。
[0027]煙氣在經(jīng)過SCR脫硝反應器6進行一級脫硝以后，進入一級噴淋層9進行一級脫硫處理，分別經(jīng)過一級脫硝和一級脫硫處理以后的煙氣，通過臭氧格柵10被噴入臭氧，對煙氣中剩余的氮氧化物和二氧化硫進行氧化，幾乎全部氧化后的含硫和含氮氧化物經(jīng)過二級噴淋層12進行吸收，達到氮氧化物和二氧化硫的近零排放水平，經(jīng)過兩級凈化后的煙氣通過出口煙道排出。
[0028]臭氧格柵10布置在一級噴淋層9的上方，具有多個噴嘴，可均勻噴入臭氧。
[0029]二級噴淋漿液收集池11采用錐形底面，該錐形底面上均布有多個向上的凸起，該凸起頂端或側(cè)面上開設有通氣孔。
[0030]通過在收集池的底面上采取開孔凸槽式設計，經(jīng)過一級噴淋層進行一級脫硫處理后的煙氣，可以通過二級噴淋漿液收集池流入二級脫硫脫硝裝置。且所收集的二級噴淋漿液不會淋入主漿液池。
[0031 ] 二級脫硫脫硝裝置3的噴淋漿液由二級噴淋漿液收集池收集后，通過二級漿液回收管，匯入輔助漿液池，然后再由循環(huán)漿液栗將漿液栗入二級噴淋層，實現(xiàn)漿液的循環(huán)利用。
[0032]二級脫硫脫硝裝置3還包括，位于二級噴淋層12上方的除霧器13及與塔體頂壁(如圖所示)的出口煙道14。在其他實施例中，出口煙道也可以與塔體側(cè)壁連通。
[0033]在另外的實施例中，還可包括設置于連通所述一級脫硝裝置及以及脫硫裝置的脫硝出口煙道7內(nèi)的空氣預熱器和/或除塵器和/或風機。根據(jù)不同工況需求選取配置。
[0034]基于上述裝置的實現(xiàn)近零排放的兩段式脫硝方法，包括以下步驟:
[0035]通過SCR法對煙氣進行一級脫硝；
[0036]通過石灰石-石膏法對煙氣進行一級脫硫；
[0037]煙氣與臭氧混合，將煙氣中經(jīng)過一級脫硝及一級脫硫后剩余的氮氧化物和二氧化硫氧化為高價氧化物；
[0038]煙氣與霧化后的堿性吸收劑逆向接觸進行二級脫硫脫硝。[〇〇39]通過SCR法進行一級脫硝時，噴入的氨氣量保證氨氮比小于1。[〇〇4〇] 臭氧通入煙氣的濃度比例為30-100ppm。
[0041]二級脫硫脫硝選用的堿性吸收劑可以是鈉堿，如氫氧化鈉、碳酸鈉等，也可以是鈣堿，如氧化鈣、氫氧化鈣等。針對不同的工藝調(diào)整堿性吸收劑的pH值，為了便于工藝操作，可在一級脫硝、一級脫硫的出口分別設置煙氣成分測量裝置，以便針對性地調(diào)節(jié)堿性吸收劑濃度和pH值，具體調(diào)節(jié)思路可參照下文工程實例脫硝脫硫過程中的煙氣在各階段的各成分濃度，本領域技術人員在了解本實用新型公開的內(nèi)容的基礎上，當可知曉如何將堿性吸收劑調(diào)節(jié)至適合的濃度和pH值，在此不再贅述。
[0042]本實用新型所述用于煙氣氮氧化物零排放的脫硝裝置，針對我國最新燃煤煙氣污染物排放控制要求，綜合考慮SCR脫硝系統(tǒng)面臨的高脫硝效率與氨逃逸加大和硫酸氫銨導致的煙氣下游設備腐蝕和堵塞風險，以及濕法脫硫系統(tǒng)在深度脫硫需求下建設和運行成本大幅度增加的現(xiàn)實問題。首先利用SCR脫硝系統(tǒng)實現(xiàn)對煙氣的一級脫硝，利用濕法脫硫系統(tǒng)實現(xiàn)對煙氣的一級脫硫。剩余的氮氧化物和二氧化硫采用臭氧氧化后在二級脫硫脫硝裝置內(nèi)絕大部分被吸收，達到最佳的環(huán)保效果，實現(xiàn)燃煤煙氣氮氧化物和二氧化硫的近零排放。
[0043]本實用新型為提高系統(tǒng)運行可靠性，噴氨格柵采用耐磨金屬材質(zhì)，臭氧格柵采用耐腐蝕材質(zhì)。為保證第一階段還原脫硝和第二階段的臭氧氧化都有較高的效率，噴氨格柵和臭氧格柵在煙道內(nèi)部采取多噴頭布置方式，提高反應成分的均勻性。本實用新型可以根據(jù)系統(tǒng)需要，在進出口煙道布置換熱面，除塵器，風機等附加設備，滿足本實用新型的應用范圍。[〇〇44]采用本實用新型的裝置和方法，無需噴入過量氨氣，將一級脫硝裝置出口位置的氨逃逸量控制在不超過3ppm水平即可，對于熟悉脫硝工藝的本領域技術人員，了解本實用新型裝置的結構和方法的流程后，當可通過對相關調(diào)整設置SCR脫硝控制邏輯實現(xiàn)對氨逃逸量進行相應控制，在此不再贅述。
[0045]以一實際脫硝脫硫工程為例，600MW的燃煤發(fā)電機組，其排放煙氣風量為 2000000Nm3/h，氮氧化物含量為400mg/Nm3，S02濃度為1500mg/Nm3，采用常規(guī)SCR法和常規(guī)石灰石-石膏濕法煙氣脫離技術進行處理，要達到NOx排放濃度低于25mg/Nm3，S02排放濃度低于20mg/Nm3，脫硝效率要達到94%，脫硫效率要達到99%。SCR系統(tǒng)運行期間實際氨氮比要超過1，經(jīng)過SCR脫硝系統(tǒng)后，將形成氨逃逸濃度不低于30-50ppm，將導致大量硫酸氫銨的生成，脫硝系統(tǒng)運行2周以后，將出現(xiàn)脫硝系統(tǒng)下游設備造成腐蝕及阻塞的情況。采用常規(guī)石灰石-石膏濕法脫硫技術達到排放目標，脫硫系統(tǒng)液氣比接近30，脫硫系統(tǒng)必須采用大流量漿液栗，脫硫塔噴淋層數(shù)不低于5層，脫硫塔高度要進行抬升，脫硫塔基礎加固和系統(tǒng)阻力都將大大增加。從而導致系統(tǒng)建設和運行費用龐大。
[0046]采用本實用新型實施例中所述的裝置，對同樣的煙氣進行處理，由于增加了二級臭氧脫硝環(huán)節(jié)，對SCR脫硝系統(tǒng)的NOx減排水平和一級脫硫系統(tǒng)對S02的減排水平要求大大降低，可以控制SCR脫硝出口NOx水平在80-100mg/Nm3，SCR脫硝系統(tǒng)脫硝效率僅需要達到 80%左右，根據(jù)SCR脫硝系統(tǒng)特性，氨氮比控制在0.8( —般均在1以下)即可，SCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸濃度水平大幅度降低，可以嚴格控制在不超過3ppm左右，下游設備腐蝕及阻塞的情況大大改善。而且氧化后的高價NOx幾乎可以完全被吸收液吸收，NOx排放濃度可以達到近零排放。一級脫硫系統(tǒng)出口 SO2濃度水平可以控制在100-200mg/Nm3，一級脫硫系統(tǒng)的液氣比僅需要15左右即可，脫硫塔高度和漿液循環(huán)系統(tǒng)要求都大幅度下降，由于二級吸收液對二氧化硫氧深度氧化后的產(chǎn)物幾乎全部吸收，二級脫硫脫硝后的SO2排放濃度可以達到近零排放。采用本技術一方面可以實現(xiàn)氮、硫氧化物的近零排放，另一方面降低環(huán)保系統(tǒng)建設成本和運行成本。
【主權項】
1.一種實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，其特征在于，包括: 沿煙氣流向依次設置的一一級脫硝裝置，一一級脫硫裝置及一二級脫硫脫硝裝置； 所述一級脫硝裝置包括一入口煙道，設置于入口煙道內(nèi)的一噴氨格柵，及與所述入口煙道連通的一 SCR脫硝反應器； 所述一級脫硫裝置包括:設置于一塔體內(nèi)形成漿液循環(huán)的一主漿液池及一級噴淋層； 所述二級脫硫脫硝裝置包括:一臭氧格柵，形成漿液循環(huán)的一二級噴淋層，一二級噴淋漿液收集池，一二級漿液回收管及一輔助漿液池。2.如權利要求1所述的實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，其特征在于，所述臭氧格柵布置在一級噴淋層上方，具有多個噴嘴。3.如權利要求1所述的實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，其特征在于，所述二級噴淋漿液收集池采用錐形底面，所述錐形底面上均布有多個向上的凸起，所述凸起頂端或側(cè)面上開設有通氣孔。4.如權利要求1所述的實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，其特征在于，所述二級脫硫脫硝裝置還包括，位于二級噴淋層上方的一除霧器及與塔體頂壁或側(cè)壁連通的一出口煙道。5.如權利要求1所述的實現(xiàn)近零排放的兩段式雙循環(huán)脫硫脫硝裝置，其特征在于，還包括設置于連通所述一級脫硝裝置及以及脫硫裝置的一脫硝出口煙道內(nèi)的空氣預熱器和/或除塵器和/或風機。
【文檔編號】B01D53/78GK205650046SQ201620436229
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月12日 公開號201620436229.4, CN 201620436229, CN 205650046 U, CN 205650046U, CN-U-205650046, CN201620436229, CN201620436229.4, CN205650046 U, CN205650046U
【發(fā)明人】李春雨, 申鎮(zhèn), 鄧賢東, 趙宇明, 李穹, 馬務, 陶君, 孟磊, 王長清
【申請人】大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司