燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器的製作方法
2023-06-01 05:59:11
專利名稱：燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器的製作方法
技術領域：
本發明涉及鍋爐附件設備領域，尤其是環保設備。
背景技術：
燃煤鍋爐排出的煙氣中含有眾多的固體顆粒和有害物質，如煙塵、SO2、NO、NO2等，這些有害物質不僅品種多而且數量大，它們隨燃煤的品種不同而異，其中煤塵濃度為10-50g/m3(標態)，SO2濃度為1000-5000mg/m3(標態)，NOX濃度為600-1500mg/m3(標態)。由於大量向大氣中排放，造成了對環境的嚴重汙染，空氣指標大大下降，使人類引發了多種疾病，尤其是對呼吸道、眼睛、血液的危害更為厲害。同時也對動、植物的生存造成了威脅，如酸雨造成了農作物的枯萎、死亡，使農業產量下降，每一起重大的汙染事件都是對人們敲起的警鐘。在大力發展經濟的同時，必須加強對汙染的治理，將汙染消除在產生階段。人們在長期的治理汙染保護環境的鬥爭中，積累了不少寶貴的經驗，創造了多種方法和設備，發揮了不同程度的作用，如在除煙塵方面有了機械力除塵器，溼式除塵器，過濾式除塵器和電除塵器。在脫硫方面有溼式石灰石—石膏法、旋轉噴霧乾燥法、爐內噴鈣尾部增溼法、簡易溼式石灰石—石膏法、電子束脫硫脫硝法。在脫銷方面還有水吸收法、酸吸收法、非選擇性催化還原法等。但是這些方法和設備都是獨立使用，只具備單一的功能，如要對煙氣進行全面脫硫脫硝除塵處理，鍋爐輔機系統相當龐大，建設投資高，工藝流程長而複雜，運行費用高，能耗物耗大，佔地面積大，脫除效率較低，修理和操作要求高，有些關鍵設備和零部件需要進口。
在燃煤鍋爐的煙霧中雖然有大量的有害物質，還存在一些在治理汙染反應中的有用物質，有些治理汙染的中間產物還能成為治理另一種汙染的有效物質。將這些有效物質綜合利用不僅可以減少外加脫除劑，而且可以改善反應條件，實現「以廢治廢」，減少廢物廢渣、廢氣的排放。
如在反應區內，煙塵中的氧化鎂和煙氣中的二氧化碳反映生成吸收二氧化硫能力很強的碳酸氫鎂，以吸收二氧化硫
這一反應的發生提高了吸收硫的反應速度，可以加快煙氣通過吸收塔的線速度，在設計時考慮了這一因素，可以適當的縮小吸收塔的半徑，減少了佔地面積又降低了製造成本，還可以降低有效鈣的消耗量10-15％。
上面產生的沉澱狀態的亞硫酸鎂又可以吸收二氧化硫，生成溶於水的亞硫酸氫鎂。
煙塵中含量較大的二氧化矽和氧化鈣反應生成對二氧化硫具有高活性的矽酸鈣，
它的反應活性是單用石灰的3-4倍，通常含水30-60％，當含水量大於60％以上時，能維持鬆散流動狀態，既能吸收大量二氧化硫，又容易渣水分離。
通過實測可知，在一定條件下，僅用煙塵中的有效成分脫硫，一般可除去SO2總量的45-55％。
在上述反應的同時，煙塵中的有效成分(如Si、Fe等)與多組分高效強化劑的作用，在氣—固和氣—液界面上還發生下列反應
進入液相的NO2，被多組分高效強化劑中的還原劑選擇催化還原為N2。
如果以上這些反應能在一個反應區內進行，則可將多臺脫除設備合併為一臺，既節省了設備又節省了佔地面積，減少了投資。
另外，從反應的條件看，以上反應最佳的條件為在常壓下60-63℃，PH為5-5.5。而煙氣的初始溫度為150℃，將煙氣與常溫的脫除介質液體混合後即可達到反應所需的溫度要求，不需人為調節，即使在北方的冬季，利用反應器的保溫能力，溫度維持在20-35℃時仍能很好地進行反應。
如在反應區內可利用鍋爐排汙水作為脫除介質的補充物，因為排汙水的溫度為90-100℃，能將煙氣加熱到58-68℃，即為露點以上10-15℃，防止霧滴生成，以防腐蝕設備。而且鍋爐的排汙水具有一定的酸度，可以用來調節脫除介質的PH。同時排汙水中的塵、硫等殘渣也可在反應區內沉澱後統一排出。
從以上分析看出燃煤鍋爐煙氣的脫硫、脫硝、除塵有可能在一套淨化器中完成。
發明內容
本發明的目的為提供一種結構簡單，運行費用低，能實現資源綜合利用的燃煤鍋爐煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化淨化器。
實現這一目的的技術方案如下本發明具有數量大於1個的煙氣空間裝有分隔板的反應器，所有反應器分為兩組，前部的反應器組為主反應器組，後部的反應器組為副反應器組，主反應器組的各個反應器底部相連，成為一個脫除介質儲液區，副反應器組的各個反應器底部也相連，也成為一個脫除介質儲液區，在兩個脫除介質儲液區分別裝有主排汙閥和副排汙閥，在主排汙閥下面裝有主循環池，在副排汙閥下面裝有副循環池，在主循環池底部裝有水輸灰系統，水輸灰系統與沉澱池連接，在主、副循環池外各設有汙液輸液泵，汙液輸液泵出口管道分別裝於主、副反應器組液面上，副循環池通過補液管與主循環池連接，在副循環池上和沉澱池上還裝有鍋爐排汙水管道，在主循環池上還裝有自動加料系統，在主循環池和沉澱池上分別裝有PH控制系統。
所述具有數量大於1個反應器的形狀尺寸相同，每個反應器自頂部向下到脫除介質液面以上煙氣空間裝有一個分隔板，分為左、右兩個空間，在左空間上部裝有煙氣進口，右空間上部裝有煙氣出口，前一個反應器的煙氣出口與後一反應器的煙氣進口連接，第一個煙氣進口與鍋爐煙道連接，最後一個煙氣出口依次與除霧器、引風機、煙囪連接，每個反應器裝有脫除介質循環泵，在反應器內，煙氣進口下方裝有脫除介質噴嘴，循環泵的進口裝於反應器的液面部分，循環泵的出口通過管子與脫除介質噴嘴連接。
所述自動加料系統由石灰漿液槽、輸漿泵、輸漿泵管道組成。
所述PH控制系統由PH傳感儀、控制閥、輸液泵、輸液管道組成。
所述主循環池PH控制閥裝於主、副循環池之間的補液管上。沉澱池PH控制閥裝於與沉澱池連接的鍋爐排汙水管上。
本發明工作時，自鍋爐排出的煙氣首先進入主反應器組中的第一個反應器的左空間，反應器中脫除介質汙水噴嘴將汙水從上噴下，進入反應器的煙氣受汙水下噴的強力水流產生的負壓驅動，煙氣與汙水進行充分混合，與加入到脫除介質汙水中作為脫硫劑的CaO、強化劑、催化劑產生脫除反應，反應後的煙氣在液面轉折後進入右空間，煙氣與汙水分離，汙水落入反應器脫除介質儲液區，煙氣從出口進入下一個反應器，連續經過各個反應器的煙氣與煙塵、石灰和強化劑共同作用，脫除了煙氣中的塵粒、硫、硝有害物質，脫下的產物與煙塵組成廢渣，自反應器底部的排汙閥隨脫除介質汙水排入主循環池。煙氣從主反應器組出來後繼續進入副反應器組進行脫除反應。進入液相的NO2被多組分高效強化劑催化還原為N2。煙氣從最後一個反應器出來，經除霧器、引風機、煙囪排入大氣。經脫除反應產生的Mg(HCO3)2、MgSO3、CaO·SiO2及煙塵等固體廢渣大量進入主循環池，少量進入副循環池，最後進入沉澱池，與脫除介質汙水分離後從沉澱池中挖出。
在主循環池設有PH控制系統，將PH值控制在5.0-5.5，當PH值低於規定值時，啟動輸液泵和控制閥自副循環池向主循環池輸送已降溫的鍋爐排汙水，以提高PH值；當副循環池水位低於規定高度時，自動從加料系統的石灰漿液槽中將消化好的石灰漿液泵入主循環池，以代替用鍋爐排汙水調節PH值，池上的水輸灰系統隨時將沉在池底的廢渣連續清除至沉澱池。
鍋爐汙水直接進入副循環池，副循環池也裝有除渣機，但此處廢渣量很少，只在必要時予以清除。
副反應器組以鍋爐排汙水當介質，一方面可以除去殘存的硫、塵等，同時也可以利用鍋爐排汙水(90-100℃)將煙氣加熱到露點以上，即58-68℃，此時排汙水的溫度已適合將排汙水供給主循環池使用。
沉澱池接受主循環池送來的廢渣，水輸灰系統不斷循環，將廢渣送入沉澱池，沉澱池通過PH控制系統控制PH值，必要時用鍋爐排汙水調節PH＝6-8。
主、副循環池均為封閉式，以減少水分蒸發和雜物汙染。
本發明具有以下特點1.脫除效率高，經調試後，除塵可達99.9％，脫硫可達98％，脫硝可達85％，林格曼黑度＜1級。
2.總投資和運行費用低，總投資為195-290元/kw，運行費用不足1分/kw.h，三種汙染物均分費用為0.33分/kw·h。
3.防腐蝕，設備內部採取了防腐措施，全系統在PH＝5.0-5.5條件運行，設備腐蝕速率最小，使用壽命長，設計壽命為15-20年。
4.設備維修簡便，維修費用低，主設備在全時運轉的條件下不需要單獨維修，僅在機組停機大修時順便檢修即可，日常維護工作主要集中於水泵和噴嘴，維修和更換不需停機。
5.操作要求低，勞動強度低，採用全自動運行，對操作人員沒有特殊要求，經簡單培訓即可上崗。
6.無二次汙染，全部用水不排放，而且利用了鍋爐排汙水，包括原有鍋爐在內，除了爐渣和反應廢渣，不再有任何排放，不存在二次汙染，保護了環境。
7.節水，運行介質全部實現閉路循環，損失的水主要以鍋爐排汙水補充，自來水的消耗量可忽略不計。
8.節能，以具有一定溫度的鍋爐水補充，不需要再加熱，節約了能源。
9.設備佔地面積小，場地狹小的單位也能使用。
10.適應性強，各種以煤為燃料的大、中型鍋爐，電廠鍋爐都能適用，工業窯爐、電石爐、陶瓷窯爐、球團豎爐等均適用。
圖1為本發明燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器的結構組成示意圖具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1中顯示了淨化脫除反應部分由主反應器組1和副反應器組2構成，主反應器組由三個反應器組成，每個反應器自頂部向下到脫除介質液面以上裝有一個分隔板3，主反應器組的各個反應器底部相連，形成主反應器脫除介質儲液區7，副反應器組的各個反應器底部也相連，形成副反應器組脫除介質儲液區8，在脫除介質儲液區7和脫除介質儲液區8中容納有脫除介質9，主反應器組和副反應器組上各裝有脫除介質循環泵4，在每個反應器的左空間上部裝有煙氣進口，在右空間上部裝有煙氣出口，前一個反應器的煙氣出口即為後一反應器的煙氣進口，第一個反應器的煙氣進口6A與鍋爐煙道連接，最後一個反應器的煙氣出口6B依次與除霧器、引風機、煙囪連接，在煙氣進口的下方分別裝有脫除介質噴嘴5，煙氣6從煙氣進口依次經過各個反應器，到達煙氣出口，在每個反應器的左空間，煙氣與順流噴淋下的脫除介質混合，產生脫除反應，當煙氣繞過分隔板3轉向上升時，煙氣與脫除介質分離，煙氣進入下一個反應器的煙氣進口，脫除介質流入反應器底部的脫除介質貯液區9。在主、副反應器組的底部分別裝有主排汙閥10和副排汙閥11，在主排汙閥下面裝有主循環池12，在副排汙閥下面裝有副循環池13，在主、副循環池中接納了由排汙閥排出的脫除反應物，反應物的固體殘渣沉積在循環池底部，分離出的汙液在循環池上部，在主、副循環池上分別裝有汙液輸液泵14，汙液輸液泵出口管道分別裝於反應器組液面上，汙液返回到主、副反應器組內，副循環池通過補液管22與主循環池連接，在主循環池上裝有PH控制系統19，其中PH控制閥裝於補液管上，主循環池還與自動加料系統連接，其中石灰漿液槽16通過管道與主循環池連接，在主循環池底部裝有水輸灰系統15和水循環系統18，水輸灰系統與沉澱池17連接，沉積在沉澱池中的廢渣由挖渣機挖出，在副循環池和沉澱池上裝有鍋爐排汙水管道21，通過鍋爐排汙水管道與鍋爐連接，在沉澱池上裝有PH控制系統20，其中PH控制閥裝於鍋爐排汙水管道上。
權利要求
1.燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器，其特徵為具有數量大於1個的煙氣空間裝有分隔板的反應器，所有反應器分為兩組，前部的反應器組為主反應器組(1)，後部的反應器組為副反應器組(2)，主反應器組的各個反應器底部相連，成為一個脫除介質儲液區(7)，副反應器組的各個反應器底部也相連，也成為一個脫除介質儲液區(8)，在兩個脫除介質儲液區分別裝有主排汙閥(10)和副排汙閥(11)，在主排汙閥下面裝有主循環池(12)，在副排汙閥下面裝有副循環池(13)，在主循環池底部裝有水輸灰系統(15)，水輸灰系統與沉澱池(17)連接，在主、副循環池外各設有汙液輸液泵(14)，汙液輸液泵出口管道分別裝於主、副反應器組液面上，副循環池通過補液管(22)與主循環池連接，在副循環池上和沉澱池上還裝有鍋爐排汙水管道(21)，在主循環池上還裝有自動加料系統(16)，在主循環池和沉澱池上分別裝有PH控制系統(19，20)。
2.根據權利要求1所述的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器，其特徵為所述具有數量大於1個反應器的形狀尺寸相同，每個反應器自頂部向下到脫除介質液面以上煙氣空間裝有一個分隔板(3)，分為左、右兩個空間，在左空間上部裝有煙氣進口，右空間上部裝有煙氣出口，前一個反應器的煙氣出口與後一反應器的煙氣進口連接(6)，第一個煙氣進口(6A)與鍋爐煙道連接，最後一個煙氣出口(6B)依次與除霧器、引風機、煙囪連接，每個反應器裝有脫除介質循環泵(4)，在反應器內，煙氣進口下方裝有脫除介質噴嘴(5)，循環泵的進口裝於反應器的液面部分，循環泵的出口通過管子與脫除介質噴嘴連接。
3.根據權利要求1所述的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器，其特徵為所述加料系統由石灰漿液槽、輸漿泵、輸漿泵管道組成。
4.根據權利要求1所述的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器，其特徵為所述PH控制系統由PH傳感儀、控制閥、輸液泵、輸液管道組成。
5.根據權利要求4所述的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器，其特徵為所述主循環池PH控制閥裝於主、副循環池之間的補液管上。
6.根據權利要求4所述的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵一體化淨化器，其特徵為所述沉澱池PH控制閥裝於與沉澱池連接的鍋爐排汙水管上。
全文摘要
本發明涉及環保設備領域中的燃煤鍋爐煙氣脫硫、脫硝、除塵一體化淨化器，現有的煙氣汙染治理都是各個治理項目單獨進行，造成工藝流程長，設備複雜，建設投資和運行費用高，能耗物耗大，佔地面積大等問題，為了克服這些問題本發明根據煙氣成分和脫除反應產生的生成物採用了脫除一體化的方案，其設備包括主副反應器組、主副循環池、沉澱池，以石灰漿液、鍋爐排汙水、及強化劑、催化劑等組成的脫除介質，本發明具有脫除效率高，成本低，防腐蝕性高，設備維修簡便、操作容易、無二次汙染、節水節能、對不同環境適應性強的特點。
文檔編號B01D53/75GK1698933SQ200510067839
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月28日 優先權日2005年4月28日
發明者張友花, 張錫源, 李大明 申請人:張友花, 張錫源, 李大明