一种用于燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置的制作方法

本实用新型涉及一种联合脱硫脱硝装置。

背景技术：

我国能源结构以煤为主，煤的主要利用方式是燃烧。燃煤锅炉排放的烟气中含有SO₂、NO和颗粒物等大气污染物，已对我国大气环境造成了严重污染。我国针对电站锅炉和工业锅炉的SO₂、NO和颗粒物排放，已出台了相应的排放标准，“十五”至“十一五”期间的控制重点是SO₂的排放，到2009年燃煤电站脱硫装置装机容量达470GW，采用的技术以湿法脱硫为主。SO₂的排放控制部分缓解了我国的酸沉降问题，但未彻底解决，其重要原因就是由于氮氧化物的排放，我国的酸沉降已由硫酸型变为硫酸与硝酸的复合型，要解决酸沉降等问题，还需要有效控制氮氧化物的排放。“十二五”期间新出台的《锅炉大气污染物排放标准》将进一步降低各污染物的排放限值，这就意味着燃煤锅炉必须采取有效的脱硝措施。

由于锅炉燃烧后会产生大量烟气，并且烟气中约95％是难以被吸收的NO，还存在二氧化硫等有毒性气体，因此首先需要将烟气输入脱硫塔内进行脱硫处理，然后再将脱硫后的气体排放中空气中，但锅炉燃烧后产生的烟气中还存在大量热量和水分，此部分热量首先随烟气被输入脱硫塔，然后再由脱硫塔的排气管排放到空气中，这样就使得烟气中的热量和水分流失，造成了能量浪费，还会提高周围的空气温度，另外烟气中的二氧化硫和汞元素也排入大气，但是，目前全世界还没有回收烟气中水分和热能的系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决现有燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置的成本高，脱硫脱硝的效率低，效果差，易造成二次污染和不具有回收烟气中水分和热能的问题，而提供一种用于燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置。

一种用于燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置，包括炉膛、烘干机、空预器、电除尘器、吸附塔、一级换热器、湿式脱硫塔、二级换热器、旋风分离器、干式脱硫塔、烟囱、冷凝器、变频泵、液体储存罐、喷枪、空气压缩机和引风机；

所述的烘干机的内部设有传热板，传热板将烘干机分成两部分，上部为烘干室，下部为烟气通道；所述的烟气通道的左侧设置有烟气出口，烟气通道的右侧设置有烟气进口；所述的烘干室的上部设置有气体出口；

所述的吸附塔上部为加湿室，中部为烟气吸附室，下部为吸附料存储室，加湿室的上部设置有喷淋头；

所述的湿式脱硫塔由多个脱硫单元组成，相邻的脱硫单元之间通过烟气管道连通，相邻的脱硫单元之间的烟气管道上设置有阀门；脱硫单元的内壁上设有环形喷淋装置，环形喷淋装置上设置有喷嘴；多个脱硫单元的底端与浆料池相连通，且多个脱硫单元的烟气出口汇集至湿式脱硫塔总烟气管道；

所述的炉膛、烟气通道、空预器、电除尘器、烟气吸附室、一级换热器、湿式脱硫塔、二级换热器、干式脱硫塔、旋风分离器和烟囱依次通过管路连接；所述的浆料池与气体出口通过输水管道相连通，输水管道上设有冷凝器；所述的烘干室与浆料池之间设置有浆液管道；

所述的电除尘器与烟气吸附室之间的管路靠近电除尘器的一侧为一根管道，电除尘器与烟气吸附室之间的管道靠近烟气吸附室一侧的管道为多根管道；所述的旋风分离器与烟囱之间的管道上设置有引风机；

所述的一级换热器与湿式脱硫塔之间的管路上设置有喷枪，液体储存罐和变频泵串联后与空气压缩机并联，再与喷枪相连。

本实用新型的原理及优点：

一、燃煤在炉膛内燃烧，排出的高温烟气经过烘干机、空预器、电除尘器和吸附塔进行除尘后进入一级换热器，高温烟气在一级换热器内进行换热，加热锅炉的给水，产生热交换后的烟气温度降至75℃～95℃，烟气在下降的同时烟气中的10％～20％的水分子冷凝产生冷凝水，冷凝水被回收储存；液体储存罐内装有质量分数≥5％的H₂O₂溶液，H₂O₂溶液经过空气压缩机进行压缩，使H₂O₂液滴的直径为10μm～1000μm，直径为10μm～1000μm的H₂O₂液滴通过喷枪喷向烟道，利用过氧化氢液滴发生氧化反应，将NO氧化成NO₂，即发生如下反应，主要反应如下：

H₂O₂→2·OH；

·OH+NO→HONO；

同时存在少量如下反应：

·OH+H₂O₂→HO₂·+H₂O；

NO+HO₂·→HNO₃；

在湿式脱硫塔内SO₂和NO₂分别与碱性吸收剂反应，被固定在吸收浆料里，实现了SO₂与NO_x的联合脱除；然后烟气进入到二级换热器，在二级换热器中与送风机送入的自然风进行热交换，发生热交换后的烟气温度降至30℃～40℃，随着烟气温度的降低烟气中30％～60％的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收储存，低温烟气再经过干式脱硫塔中进一步脱硫，然后进入到旋风分离器内进行气固分离处理，经过旋风分离器处理后的烟气变成洁净的烟气进入烟囱中排入大气中；

二、脱硫单元脱硫后产生的浆料通过浆液管道进入到烘干室内，烟气的热量通过传热板传递给烘干室，浆料在烘干室进行烘干的过程中产生的蒸汽经冷凝器处理后产生的水经过输水管道补充至湿式脱硫塔内；

三、本实用新型采用干法、湿法结合进行脱硫脱硝处理，具备极佳的脱硫脱硝处理，脱硫率和脱硝率都超过国家标准中的规定值；

四、烟气吸附室内填充的吸附料为建筑垃圾中红砖颗粒或硬化水泥颗粒，吸附料为多孔材料且吸附料在加湿室加湿处理后可以对烟气中的飞灰、粉尘以及SO₂和NOx进行吸附，电除尘器与烟气吸附室之间的管道靠近烟气吸附室一侧的管道为多根管道，以使烟气被均匀分散，提高了吸附效果，红砖颗粒或硬化水泥颗粒来源广、成本低且回收利用率低，本实用新型还具备资源综合利用的效果；

五、本实用新型装置可以对烟气中的热量和水分进行回收，节约了水资源；

六、本实用新型采用H₂O₂液滴引发链式反应来提高氧化NO，系统简单，成本低，易于操作；

七、本实用新型的脱硝率达到90％以上，脱硫率达到93％以上；

七、本实用新型解决了现有燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置的成本高，脱硫脱硝的效率低，效果差，易造成二次污染和不具有回收烟气中水分和热能的问题。

本实用新型可获得一种用于燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置。

附图说明

图1为具体实施方式一中所述的一种用于燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置的结构示意图；

图2为烘干机的示意图；

图3为吸附塔的示意图；

图4为湿式脱硫塔的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种用于燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置，包括炉膛1、烘干机2、空预器3、电除尘器4、吸附塔5、一级换热器6、湿式脱硫塔7、二级换热器8、旋风分离器10、干式脱硫塔11、烟囱12、冷凝器13、变频泵14、液体储存罐15、喷枪16、空气压缩机17和引风机18；

所述的烘干机2的内部设有传热板2-3，传热板2-3将烘干机2分成两部分，上部为烘干室2-1，下部为烟气通道2-2；所述的烟气通道2-2的左侧设置有烟气出口2-4，烟气通道2-2的右侧设置有烟气进口2-5；所述的烘干室2-1的上部设置有气体出口2-6；

所述的吸附塔5上部为加湿室5-1，中部为烟气吸附室5-2，下部为吸附料存储室5-3，加湿室5-1的上部设置有喷淋头5-4；

所述的湿式脱硫塔7由多个脱硫单元7-1组成，相邻的脱硫单元7-1之间通过烟气管道7-2连通，相邻的脱硫单元7-1之间的烟气管道7-2上设置有阀门7-3；脱硫单元7-1的内壁上设有环形喷淋装置7-4，环形喷淋装置7-4上设置有喷嘴；多个脱硫单元7-1的底端与浆料池7-6相连通，且多个脱硫单元7-1的烟气出口汇集至湿式脱硫塔总烟气管道7-5；

所述的炉膛1、烟气通道2-2、空预器3、电除尘器4、烟气吸附室5-2、一级换热器6、湿式脱硫塔7、二级换热器8、干式脱硫塔11、旋风分离器10和烟囱12依次通过管路连接；所述的浆料池7-6与气体出口2-6通过输水管道19相连通，输水管道19上设有冷凝器13；所述的烘干室2-1与浆料池7-6之间设置有浆液管道20；

所述的电除尘器4与烟气吸附室5-2之间的管路靠近电除尘器4的一侧为一根管道，电除尘器4与烟气吸附室5-2之间的管道靠近烟气吸附室5-2一侧的管道为多根管道；所述的旋风分离器10与烟囱12之间的管道上设置有引风机18；

所述的一级换热器6与湿式脱硫塔7之间的管路上设置有喷枪16，液体储存罐15和变频泵14串联后与空气压缩机17并联，再与喷枪16相连。

图1为具体实施方式一中所述的一种用于燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置的结构示意图，图1中1为炉膛，2为烘干机，3为空预器，4为电除尘器，5为吸附塔，6为一级换热器，7为湿式脱硫塔，8为二级换热器，9为送风机，10为旋风分离器，11为干式脱硫塔，12为烟囱，13为冷凝器，14为变频泵，15为液体储存罐，16为喷枪，17为空气压缩机，18为引风机，19为输水管道，20为浆液管道；

图2为烘干机的示意图，图2中2-1为烘干室，2-2为烟气通道，2-3为传热板，2-4为烟气出口，2-5为烟气进口，2-6为气体出口；

图3为吸附塔的示意图，图3中5-1为加湿室，5-2为烟气吸附室，5-3为吸附料存储室，5-4为喷淋头；

图4为湿式脱硫塔的示意图，图4中7-1为脱硫单元，7-2为烟气管道，7-3为阀门，7-4为环形喷淋装置，7-5为湿式脱硫塔总烟气管道，7-6为浆料池。

本实施方式的原理及优点：

一、燃煤在炉膛1内燃烧，排出的高温烟气经过烘干机2、空预器3、电除尘器4和吸附塔5进行除尘后进入一级换热器6，高温烟气在一级换热器6内进行换热，加热锅炉的给水，产生热交换后的烟气温度降至75℃～95℃，烟气在下降的同时烟气中的10％～20％的水分子冷凝产生冷凝水，冷凝水被回收储存；液体储存罐15内装有质量分数≥5％的H₂O₂溶液，H₂O₂溶液经过空气压缩机17进行压缩，使H₂O₂液滴的直径为10μm～1000μm，直径为10μm～1000μm的H₂O₂液滴通过喷枪16喷向烟道，利用过氧化氢液滴发生氧化反应，将NO氧化成NO₂，即发生如下反应，主要反应如下：

H₂O₂→2·OH；

·OH+NO→HONO；

同时存在少量如下反应：

·OH+H₂O₂→HO₂·+H₂O；

NO+HO₂·→HNO₃；

在湿式脱硫塔7内SO₂和NO₂分别与碱性吸收剂反应，被固定在吸收浆料里，实现了SO₂与NO_x的联合脱除；然后烟气进入到二级换热器8，在二级换热器8中与送风机9送入的自然风进行热交换，发生热交换后的烟气温度降至30℃～40℃，随着烟气温度的降低烟气中30％～60％的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收储存，低温烟气再经过干式脱硫塔11中进一步脱硫，然后进入到旋风分离器10内进行气固分离处理，经过旋风分离器10处理后的烟气变成洁净的烟气进入烟囱12中排入大气中；

二、脱硫单元7-1脱硫后产生的浆料通过浆液管道20进入到烘干室2-1内，烟气的热量通过传热板2-3传递给烘干室2-1，浆料在烘干室2-1进行烘干的过程中产生的蒸汽经冷凝器13处理后产生的水经过输水管道19补充至湿式脱硫塔7内；

三、本实施方式采用干法、湿法结合进行脱硫脱硝处理，具备极佳的脱硫脱硝处理，脱硫率和脱硝率都超过国家标准中的规定值；

四、烟气吸附室5-2内填充的吸附料为建筑垃圾中红砖颗粒或硬化水泥颗粒，吸附料为多孔材料且吸附料在加湿室加湿处理后可以对烟气中的飞灰、粉尘以及SO₂和NOx进行吸附，电除尘器4与烟气吸附室5-2之间的管道靠近烟气吸附室5-2一侧的管道为多根管道，以使烟气被均匀分散，提高了吸附效果，红砖颗粒或硬化水泥颗粒来源广、成本低且回收利用率低，本实施方式还具备资源综合利用的效果；

五、本实施方式装置可以对烟气中的热量和水分进行回收，节约了水资源；

六、本实施方式采用H₂O₂液滴引发链式反应来提高氧化NO，系统简单，成本低，易于操作；

七、本实施方式的脱硝率达到90％以上，脱硫率达到93％以上；

七、本实施方式解决了现有燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置的成本高，脱硫脱硝的效率低，效果差，易造成二次污染和不具有回收烟气中水分和热能的问题。

本实施方式可获得一种用于燃煤锅炉的联合脱硫脱硝装置。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的传热板2-3为不锈钢板。其他步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的一级换热器6为低温省煤器。其他步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的二级换热器8为空冷凝气器，二级换热器8上设有送风机9。其他步骤与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的输水管道19上设有泵。其他步骤与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的浆液管道20上设有泵。其他步骤与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的干式脱硫塔11的内壁上设置有数个搅拌器11-1，相邻的搅拌器11-1的旋转方向相反。其他步骤与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述的一级换热器6设有冷凝水回流装置；所述的二级换热器8设有冷凝水回流装置。其他步骤与具体实施方式一至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：所述的液体储存罐15内装有质量分数≥5％的H₂O₂溶液。其他步骤与具体实施方式一至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：所述的干式脱硫塔11中使用的脱硫剂为石灰。其他步骤与具体实施方式一至九相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同点是：所述的湿式脱硫塔7中使用碱性吸收剂。其他步骤与具体实施方式一至十相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同点是：所述的烟气吸附室5-2内的吸附料为建筑垃圾中红砖颗粒或硬化水泥颗粒。其他步骤与具体实施方式一至十一相同。