一種基於生物質灰的半乾法脫硫脫硝系統的製作方法

2023-05-31 02:41:56 1

本實用新型屬於煙氣汙染治理領域，特別是涉及一種基於生物質灰的半乾法脫硫脫硝系統。

背景技術：

生物質是我國能源結構中不可或缺的重要環節。生物質直燃發電是生物質能規模化利用的重要途徑，由於電能質量好、可靠性高、汙染少等優點而受到大家的重視。生物質燃燒產生的汙染物主要為SO2、NOx和塵，但由於生物質原料硫、氮含量低，煙氣中SO2和NOx含量一般在100-250mg/Nm3。傳統生物質電廠一般只安裝除塵裝置，不需要考慮SO2和NOx的控制。我國《火電廠大氣汙染物排放標準GB-13223-2011》中規定了生物質電廠的煙氣排放限值，SO2排放限值為100mg/Nm3(原有機組200mg/Nm3)，NOx排放限值為100mg/Nm3。此外，重點地區逐漸執行煙氣超淨排放標準：SO2為35mg/Nm3，NOx為50mg/Nm3。這將導致生物質電廠SO2和NOx超標排放，生物質電廠需要進行脫硫脫硝技術改造。

傳統汙染物控制技術，主要通過鹼性吸收劑(鈣基、鈉基、鎂基)與煙氣中SO2的反應實現SO2的脫除；採用低氮燃燒技術結合SNCR或SCR工藝實現NOx的脫除。這類脫硫脫硝工藝技術成熟，在燃煤電廠得到了大量推廣和應用，但均需要消耗大量外來物質，同時產生廢水和固體廢棄物，而這些廢水和固體廢棄物還需要投入人力、物力、財力進行處理。

生物質灰中一般含有氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣以及氧化鎂等鹼性物質，根據其物理化學性質，這些鹼性物質均能與煙氣中的SO2、NO2發生反應而實現硫氧化物和氮氧化物的脫除。而現有的煙氣脫硫脫硝方法中由於首先對煙氣進行除塵處理，而除塵過程中已經將生物質燃燒生成的生物質灰除去，再進行脫硫脫硝時，不能有效利用煙氣中的生物質灰，造成了能源的浪費。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服傳統煙氣脫硫脫硝存在的缺陷，提出一種基於生物質灰的半乾法脫硫脫硝系統，該半乾法脫硫脫硝系統只需要對傳統的脫硫脫硝的系統進行調整後即可進行，無需進行大的調整，符合綠色環保的理念。

本實用新型的另一個目的是提供一種基於生物質灰的半乾法脫硫脫硝方法，該方法將原先的首先對煙氣進行除塵，然後進行脫硫脫硝，改為先利用煙氣中的生物質灰進行脫硫脫硝，再對煙氣進行除塵，通過簡單的順序上的改進，實現煙氣中SO2和NOx的排放濃度控制，而且由於是半乾法脫硫脫硝，不會生成廢水，收集的灰塵還可以回收，參與脫硫脫硝反應。

本實用新型的第三個目的是提供上述半乾法脫硫脫硝方法在生物質燃燒煙氣脫硫脫硝中的應用。

為了解決以上技術問題，本實用新型的技術方案為：

一種基於生物質灰的半乾法脫硫脫硝系統，包括氧化裝置、半乾法淨化塔、除塵器以及煙囪，氧化裝置和生物質燃燒煙氣源均與半乾法淨化器連通，氧化裝置提供的氧化劑將煙氣中的氮氧化物氧化後的二氧化氮和煙氣中的二氧化硫被煙氣中的生物質灰吸收，實現煙氣的脫硫脫硝；所述除塵器位於半乾法淨化器的下遊，將煙氣中的生物質灰分離除去，煙囪位於除塵器的下遊，將除塵後的煙氣排放。

生物質是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體，生物質燃燒產生的煙氣中含有大量的生物質灰，生物質灰具有鹼性；本實用新型的工藝系統中，在半乾法淨化塔中，氧化劑將煙氣中的氮氧化物氧化為二氧化氮，二氧化氮和二氧化硫都是酸性氣體，被鹼性的生物質灰吸附除去，可以減少二氧化氮的歧化反應，提高了氮氧化物的去除效率。除塵器將煙氣中的生物質灰分離，一方面淨化了煙氣，另一方面可以將部分生物質灰繼續投入到半乾法淨化器中重複利用，提高了煙氣中生物質灰的含量，使煙氣脫硫脫硝的效果有了明顯提高。

傳統的脫硫脫硝方法是首先對煙氣進行除塵，然後在脫硫脫硝塔中通入氧化劑和鹼性水溶液，被氧化生成的二氧化氮和原有的二氧化硫與鹼性水溶液反應，被吸收，二氧化氮在反應過程中會發生歧化反應，導致去除效率偏低。

本實用新型利用了煙氣中自身攜帶的生物質灰，不需要另外加入鹼性吸附劑，也不需要使用大量的水噴淋吸附，減少了脫硫脫硝過程中廢水和固體廢棄物的產生。

優選的，所述除塵器的氣體入口端與半乾法淨化器的煙氣出口端連通，除塵器的固體出口端與半乾法淨化器的內部連通。

對生物質灰進行回收利用，一方面可以減少固體廢物的排放，另一方面可以增加半乾法淨化塔中的鹼性物質的投入量，提高脫硫脫硝的效果。

優選的，所述除塵器的固體出口端的一個分支與儲灰倉連通。

收集的多餘的灰分可以進入儲灰倉儲存。

優選的，所述半乾法淨化塔內部設置有溼度調節噴頭，溼度調節噴頭通過水泵與水箱連通。

進一步優選的，所述溼度調節噴頭設置於半乾法淨化塔的內部的下方，溼度調節噴頭的水噴射方向朝上設置。

進一步優選的，所述溼度調節噴頭為壓力霧化噴頭或雙流體霧化噴頭。

進一步優選的，所述水箱與工業廢水源連通。可以利用工業廢水，廢物利用，綠色環保。

優選的，所述半乾法淨化器直接與生物質燃燒煙氣源連通，氧化裝置與半乾法淨化器內部連通，氧化裝置直接將氧化劑投入半乾法淨化器中進行氧化反應。

進一步優選的，所述氧化裝置為臭氧發生器、二氧化氯發生器、等離子體發生器或介質阻擋放電發生器。

優選的，所述氧化裝置位於半乾法淨化器與生物質燃燒煙氣源之間，煙氣中的氮氧化物被氧化後，進入半乾法淨化器中進行脫硫脫硝反應。

該種方式可以使煙氣中的氮氧化物氧化充分，提高氮氧化物的去除效率。

優選的，所述除塵器為布袋除塵器、顆粒層除塵器、靜電除塵器、磁力除塵器、乾式除塵器、半乾式除塵器以及溼式除塵器。

一種基於生物質灰的半乾法脫硫脫硝方法，包括如下步驟：

生物質燃燒煙氣在氧化劑和設定的溫度、溼度條件下，進行半乾法脫硫脫硝，其中，煙氣中的氮氧化物被氧化劑氧化成二氧化氮，二氧化氮和二氧化硫被煙氣中的生物質灰吸附，實現脫硫脫硝。

優選的，所述半乾法脫硫脫硝方法還包括將脫硫脫硝後的煙氣進行除塵的步驟。

優選的，調節半乾法淨化器中的煙氣的溫度為80-160℃，水分含量為6-25％。

優選的，所述氧化的方式為臭氧氧化、二氧化氯氧化、等離子體氧化、介質阻擋放電氧化、固體氧化劑氧化或液體氧化劑氧化。

優選的，除塵過程中收集的灰分重新投入到半乾法淨化器內參與脫硫脫硝反應。

進一步優選的，半乾法淨化器中的煙氣流動速度為3-5m/s。

優選的，半乾法淨化器中的溼度調節方式為壓力霧化調節或雙流體霧化調節。

上述半乾法脫硫脫硝方法在生物質燃燒煙氣脫硫脫硝中的應用。

本實用新型的有益效果為：

本實用新型利用生物質灰中的鹼性物質實現SO2和NO2的高效脫除，且無廢水、廢氣和固體廢棄物的排放，反應產物以固體的形態進入生物質灰中，不影響生物質灰的利用。與傳統脫硫脫硝技術相比，不需要購買氧化劑、不需要使用大量的噴淋鹼水，具有脫除效率高、無二次汙染、不消耗其他資源等優點，應用前景非常廣闊。

附圖說明

圖1為本實用新型的實施例1的結構示意圖；

圖2為本實用新型的實施例2的結構示意圖。

其中，1、氧化裝置，2、半乾法淨化塔，3、除塵器，4、煙囪，5、儲灰倉，6、水箱，7、水泵。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

實施例1

如圖1所示，一種基於生物質灰的半乾法脫硫脫硝系統，包括氧化裝置1、半乾法淨化塔2、除塵器3以及煙囪4，氧化裝置1與半乾法淨化器2連通，用於提供對氮氧化物進行氧化的氧化物，半乾法淨化塔2與煙氣源連通，用於對煙氣進行半乾法脫硫脫硝，所述除塵器3位於半乾法淨化器2的下遊，用於對脫硫脫硝後的煙氣除塵，煙囪4位於除塵器3的下遊，用於將淨化後的煙氣排放。

所述氧化裝置1位於半乾法淨化器2與煙氣源之間，煙氣中的一氧化氮被氧化後，進入半乾法淨化器2中進行脫硫脫硝反應。

氧化裝置內的氧化方式為臭氧氧化。

除塵器3的氣體入口端與半乾法淨化器2的煙氣出口端連通，除塵器3的固體出口端與半乾法淨化器2內部連通。

所述除塵器3的固體出口端還與儲灰倉5連通。收集的多餘的灰分可以進入儲灰倉5儲存。

半乾法淨化塔2內部設置有溼度調節噴頭，溼度調節噴頭通過水泵7與水箱6連通。

所述溼度調節噴頭設置於半乾法淨化塔2的內部的下方，溼度調節噴頭的水噴射方向朝上設置。溼度調節噴頭為壓力霧化噴頭或雙流體霧化噴頭。通過對水箱6中的水進行霧化，噴射到半乾法淨化塔2的內部，對半乾法淨化塔2內部的煙氣進行溼度調節，使反應更好地進行。

所述水箱6可以與工業廢水源連通。將工業廢水重新利用，一方面減少了廢水的排放，另一方面減少了淨水的浪費。

所述除塵器3為布袋除塵器、顆粒層除塵器、靜電除塵器、磁力除塵器、乾式除塵器、半乾式除塵器以及溼式除塵器。

含有生物質灰的煙氣進入氧化裝置1，藉助物質的氧化性實現煙氣中NO的氧化；隨後煙氣進入半乾法淨化塔2，來自水箱6的水用泵7送入塔內，噴入煙氣中，對煙氣的溫度和溼度進行調整；在半乾法淨化塔內2，合適的溫度和溼度條件下，煙氣中的SO2、NO2與生物質灰中的鹼性物質反應而實現硫氧化物和氮氧化物的脫除；煙氣、生物質灰和反應產物的混合物流出半乾法淨化塔2後進入除塵器3，實現煙氣與生物質灰、反應產物的分離，分離後的物料一部分送入半乾法淨化塔2中參與循環，一部分送入儲灰倉5中進行儲存；淨化後的煙氣進入煙囪4排放。

調節半乾法淨化器2中的煙氣的溫度為100℃，水份含量為20％。

半乾法淨化器中的煙氣流動速度為4m/s。

半乾法淨化器中的溼度調節方式為壓力霧化調節。

淨化後的煙氣中氮氧化物的濃度降至50mg/Nm3，二氧化硫的濃度降至35mg/Nm3，系統運行1小時收集的灰分的量為4.0t。

對比例1

脫硫脫硝的方法是：首先將生物質燃燒煙氣經過除塵器進行除塵，然後將除塵後的煙氣通入脫硫脫硝塔，往脫硫脫硝塔中通入臭氧，並開啟噴淋系統，噴淋水為鹼性水，鹼性物質為氫氧化鈉，噴淋水的噴淋速度為10m3/h。脫硫脫硝塔中的煙氣的流動速度為4m/s，經過脫硫脫硝後的煙氣排放。

淨化後的煙氣中氮氧化物的濃度為50mg/Nm3，二氧化硫的濃度為35mg/Nm3。系統運行1小時收集的灰分的量為4.1t，無廢水產生，使用的鹼性物質的質量為0.1t。

實施例2

如圖2所示，所述半乾法淨化器2直接與煙氣源連通，氧化裝置1與半乾法淨化器2內部連通，氧化裝置1直接將氧化劑投入半乾法淨化器2中進行氧化反應。

所述氧化裝置1可以為臭氧發生器。

一種基於生物質灰的半乾法脫硫脫硝方法，包括如下步驟：

來自煙氣源的煙氣首先進入半乾法淨化器2中，並向半乾法淨化器2中通入臭氧，調節半乾法淨化器2中的煙氣的溫度和溼度，進行脫硫脫硝反應；脫硫脫硝後的煙氣從半乾法淨化器2的上端出口流出，除塵後，排放。

調節半乾法淨化器2中的煙氣的溫度為160℃，水份含量為20％。

半乾法淨化器中的煙氣流動速度為5m/s。

淨化後的煙氣中氮氧化物的濃度降至50mg/Nm3，二氧化硫的濃度降至35mg/Nm3，系統運行1小時收集的灰分的量為4.0t。。

對比例2

脫硫脫硝的方法是：首先將生物質燃燒煙氣經過除塵器進行除塵，然後將除塵後的煙氣通入脫硫脫硝塔，往脫硫脫硝塔中通入臭氧，並開啟噴淋系統，噴淋水為鹼性水，鹼性物質為氫氧化鈉，噴淋水的噴淋速度為10m3/h。脫硫脫硝塔中的煙氣的流動速度為5m/s，經過脫硫脫硝後的煙氣排放。

淨化後的煙氣中氮氧化物的濃度為50mg/Nm3，二氧化硫的濃度為35mg/Nm3，系統運行1小時收集的灰分的量為4.1t，無廢水產生，使用的鹼性物質的質量為0.1t/h。

上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但並非對實用新型保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護範圍內。