一种烟气脱硫脱硝的方法和装置与流程

本发明属于工业废气处理术领域，涉及一种烟气处理技术，具体涉及一种烟气脱硫脱硝的方法和装置。

背景技术：

烟气是工业锅炉的主要排放物，是可燃物在燃烧设备中燃烧产生。由于烟气中含有大量的SO₂和氮氧化物 NO_X，如果这些SO₂和NO_X直接排放到大气中，会污染空气，形成光化学烟雾和酸雨，危害人体健康，因此烟气在排放之前必须经过脱硫和脱氮 （即脱硝） 处理。

氮氧化物、硫氧化物是空气污染的主要来源之一，烟气脱硫脱硝技术是应用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工业的锅炉烟气净化技术。目前已知的烟气脱硫脱硝技术有PAFP、ACFP、软锰矿法、电子束氨法、脉冲电晕法、石膏湿法、催化氧化法、微生物降解法等技术。

脱硫分干法脱硫和湿法脱硫，湿法脱硫是使用石灰（CaO）等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO₂。石灰法脱硫的化学反应机理为：SO₂+CaO+1/2H2O→CaSO₃·1/2H₂O。烟气脱硝技术主要有两种：选择性催化还原 (SCR) 技术和选择性非催化还原脱硝 (SNCR)技术。选择性非催化还原（SNCR）脱硝是把含有氨基的还原剂在不使用催化剂的前提下均匀喷入锅炉，选择性的把烟气中的 NOx 还原为N ₂和H₂O，以达到减排氮氧化物的目的。目前所用的烟气处理装置主要是一级脱硫和脱硝，脱硫和脱硝的效率有待于进一步提高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种烟气脱硫脱硝的方法，利用水浴脱硫脱硝和喷淋脱硫脱硝相结合，有效脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物，降低排放烟气的硫氧化物和氮氧化物含量，满足烟气排放标准，改善大气环境。本发明的另一目的是提供一种烟气脱硫脱硝的装置。

本发明的技术方案是：烟气脱硫脱硝的方法，燃烧设备的烟气经过换热、脱硫过程和脱硝过程后到烟囱排放。脱硫过程包括碱液水浴洗涤和喷淋洗涤，脱硝过程包括尿素液水浴洗涤和喷淋洗涤，烟气依次进行碱液水浴洗涤、碱液喷淋洗涤、尿素液水浴洗涤和尿素液喷淋洗涤。碱液为氢氧化钙水溶液或氢氧化钠水溶液，氢氧化钙水溶液或氢氧化钠水溶液的PH值为9～13，尿素液浓度为30～45%。

碱液水浴洗涤液位高度h1为150～200mm，尿素液水浴洗涤液位高度h2为120～150mm。燃煤锅炉用氢氧化钙碱液的PH为11～13，燃油锅炉用氢氧化钙碱液的PH为10～12，燃气锅炉用氢氧化钙碱液的PH为9～11。燃煤锅炉用尿素液的浓度为40%～45%，燃油锅炉用尿素液的浓度为35%～40%，燃气锅炉用尿素液的浓度为30%～35%。

本发明烟气脱硫脱硝的装置，包括烟气管路、换热器脱硫塔、脱硝塔、脱硫沉淀池、碱液池、尿素液池、脱硝沉淀池和烟囱。脱硫塔设有烟气入口、脱硫烟气出口、排污口、碱液溢流口和碱液喷淋器，排污口连接到脱硫沉淀池，碱液溢流口连接到碱液池，碱液池通过碱液泵和碱液喷管连接到碱液喷淋器。脱硝塔设有脱硫后烟气入口、脱硝烟气出口、排污口、尿素液溢流口和尿素液喷淋器，排污口连接到脱硝沉淀池，尿素液溢流口连接到尿素液池，尿素液池通过尿素液泵和尿素液喷管连接到尿素液喷淋器。烟气管路通过换热器连接到脱硫塔的烟气入口，脱硫塔的脱硝烟气出口通过脱硫烟气管路连接到脱硝塔的脱硫后烟气入口，脱硝塔的脱硝烟气出口通过脱硝烟气管路连接到烟囱。

脱硫塔碱液溢流口高于烟气入口150～200mm，所述脱硫塔尿素液溢流口高于脱硫后烟气入口120～150mm。碱液喷淋器和尿素液喷淋器分别设有上层喷头和下层喷头，上层喷头位于脱硫塔和脱硝塔的中心，下层喷头为3～6个喷头，3～6个喷头环形布置。脱硫塔中上层喷头与下层喷头的高度差为500～600mm。脱硝塔中上层喷头与下层喷头的高度差为400～500mm。碱液池和尿素液池设有搅拌器。

换热器设有排凝口，排凝口通过排凝管连接到脱硫沉淀池，换热器的材质为304不锈钢。脱硫塔、脱硝塔、碱液池和尿素液池的材质为玻璃钢。碱液泵和尿素液泵为不锈钢耐腐蚀泵。装置设有控制单元，尿素液喷管设有尿素液控制阀，碱液喷管碱液控制阀，脱硫烟气管路设有硫含量检测仪，脱硝烟气管路设有氮氧化物检测仪。控制单元与尿素液控制阀、碱液控制阀、硫含量检测仪、氮氧化物检测仪、碱液泵、尿素液泵和搅拌器通信连接，整个脱硫脱硝过程自动化操作。

本发明利用水浴脱硫脱硝和喷淋脱硫脱硝相结合，一级水浴，二级喷淋能够使脱硫和脱硝反应更加充分，有效脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物，降低排放烟气的硫氧化物和氮氧化物含量。脱硫脱硝处理后排放烟气的SO₂浓度降低到150mg/Nm³ 以下，NOx 排放浓度降低到 200mg/Nm³ 以下，实现了烟气排放符合国家排放标准，减轻了大气污染，有利于保护自然环境，具有显著的社会效益。通过控制单元在线监测脱硫和脱硝的效果，及时调整脱硫塔和脱硝塔的操作，实现了整个脱硫脱硝过程的自动化操作。

附图说明

图1为本发明烟气脱硫脱硝装置的流程示意图；

图2为喷淋器的结构示意图；

图3为喷头的示意图；

其中：1—换热器、2—排凝管、3—烟气管路、4—烟囱、5—脱硫沉淀池、6—尿素液喷管、7—脱硫塔、8—尿素液溢流管、9—脱硫烟气管路、10—碱液喷淋器、11—碱液泵、12—碱液池、13—碱液喷管、14—碱液溢流管、15—脱硫塔排污管、16—脱硝塔排污管、17—脱硝塔、18—尿素液池、19—脱硝烟气管路、20—脱硝沉淀池、21—尿素液泵、22—尿素液喷淋器、23—三角支架、24—下层喷头、25—喷口、26—上层喷头、27—搅拌器、28—控制单元、29—碱液控制阀、30—尿素液控制阀、31—硫含量检测仪、32—氮氧化物检测仪、h1—碱液水浴洗涤液位高度、h2—尿素液水浴洗涤液位高度。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明烟气脱硫脱硝的装置如图1所示，包括控制单元28、烟气管路3、换热器1、脱硫塔7、脱硝塔17、脱硫沉淀池5、碱液池12、尿素液池18、脱硝沉淀池20和烟囱4。脱硫沉淀池5通过管路与碱液池12连通，脱硝沉淀池20通过管路与尿素液池18连连通。脱硫塔设有烟气入口、脱硫烟气出口、排污口、碱液溢流口和碱液喷淋器10，碱液溢流口高于烟气入口160mm。排污口通过脱硫塔排污管15连接到脱硫沉淀池，碱液溢流口通过尿素液溢流管8连接到碱液池，碱液池连接到碱液泵11，碱液泵通过碱液喷管13连接到碱液喷淋器。脱硝塔设有脱硫后烟气入口、脱硝烟气出口、排污口、尿素液溢流口和尿素液喷淋器22，尿素液溢流口高于脱硫后烟气入口130mm。排污口通过脱硝塔排污管16连接到脱硝沉淀池，尿素液溢流口通过尿素液溢流管8连接到尿素液池，尿素液池连接到尿素液泵，尿素液泵通过尿素液喷管6连接到尿素液喷淋器。烟气管路通过换热器连接到脱硫塔的烟气入口，脱硫塔的脱硝烟气出口通过脱硫烟气管路9连接到脱硝塔的脱硫后烟气入口，脱硝塔的脱硝烟气出口通过脱硝烟气管路19连接到烟囱。如图2所示，碱液喷淋器和尿素液喷淋器分别设有上层喷头26和下层喷头24，上层喷头设有一个喷头，位于脱硫塔和脱硝塔的中心，碱液喷淋器和尿素液喷淋器的下层喷头均为3个喷头，3个喷头呈三角形环形布置结构，用三角支架23支承。如图3所示。喷头的中心设有喷口25，喷口为多孔喷口。脱硫塔7中上层喷头与下层喷头的高度差为560mm，脱硝塔中上层喷头与下层喷头的高度差为450mm。换热器1设有排凝口，排凝口通过排凝管2连接到脱硫沉淀池，换热器的材质为304不锈钢。脱硫塔、脱硝塔、碱液池和尿素液池的材质为玻璃钢，碱液泵和尿素液泵为不锈钢耐腐蚀泵。碱液池和尿素液池设有搅拌器27。尿素液喷管设有尿素液控制阀30，碱液喷管13碱液控制阀29，脱硫烟气管路9设有硫含量检测仪31，脱硝烟气管路19设有氮氧化物检测仪32。氮氧化物检测仪采用深圳欧森杰公司产OS60-NO_X-L在线式氧氮化合物检测仪，硫含量检测仪采用深圳欧森杰公司产OS60-SO₂-L在线式二氧化硫检测报警仪。控制单元28与尿素液控制阀、碱液控制阀、硫含量检测仪、氮氧化物检测仪、碱液泵、尿素液泵和搅拌器通信连接，烟气脱硫脱硝的过程自动化操作。控制单元设有上位机、PLC、变频模块、AD转换器和通信模块。

本发明烟气脱硫脱硝的过程为，燃煤锅炉的烟气经过烟气管路进入换热器用水与烟气换热，换热后的热水作为它用。换热后烟气经烟气入口进入脱硫塔7，在脱硫塔底部进行碱液水浴洗涤，碱液水浴洗涤液位高度h1为160mm。水浴洗涤后的烟气上升与碱液喷淋器10喷出的碱水逆向接触进行喷淋洗涤，进一步脱硫。脱硫后烟气经脱硫烟气出口和脱硫烟气管路9进入脱硝塔17，在脱硝塔底部进行尿素液水浴洗涤，尿素液水浴洗涤液位高度h2为130mm。水浴洗涤后的烟气上升与尿素液喷淋器22喷出的尿素液逆向接触进行喷淋洗涤，进一步脱硝。脱硝后烟气经脱脱硝烟气管路19到烟囱4排放。脱硫用碱液为氢氧化钙水溶液， 氢氧化钙液的PH为12～13，脱硝用尿素液的浓度为40%～45%。

碱液池内碱液通过碱液泵11和碱液喷管13进入脱硫塔内的碱液喷淋器10，由上层喷头26和下称喷头喷出碱液与烟气逆向接触进行脱硫反应。喷淋的碱液落入塔底，对烟气入口形成液封，使进入的烟气先进行水浴脱硫反应。液位超过碱液溢流口后，反应后液体通过碱液溢流管14返回碱液池。定时检测碱液池中碱液的PH值，定时向碱液池中加入石灰，通过搅拌器27进行搅拌，保证碱液浓度均匀。脱硫塔底部的排污口定时通过脱硫塔排污管15向脱硫沉淀池5排放污渣，排污混合物进入脱硫沉淀池进行沉淀，上面的澄清液定时转入碱液池12，及时清理脱硫沉淀池底的灰渣。

尿素池内尿素液通过尿素液泵21和尿素液喷管6进入脱硝塔内的尿素液喷淋器22，由上层喷头26和下称喷头喷出尿素液与烟气逆向接触进行脱硝反应。喷淋的尿素液落入塔底，对烟气入口形成液封，使进入的烟气先进行水浴洗涤，并进行脱硝反应。液位超过尿素液溢流口后，液体通过尿素液溢流管8返回尿素液池。定时检测尿素液池中尿素液的浓度，及时向尿素液池中加入尿素，通过搅拌器27进行搅拌溶解，保证尿素液浓度均匀。脱硝塔底部的排污口通过脱硝塔排污管16向脱硝沉淀池20排放污渣，排污混合物进入脱硝沉淀池进行沉淀，上面的澄清液定时转入尿素液池，及时清理脱硝沉淀池底的沉淀物。

烟气脱硫脱硝的过程硫含量检测仪31和氮氧化物检测仪32实时把脱硫烟气的硫含量和脱销烟气的氮氧化物含量的反馈给上位机，上位机及时指令调节碱液控制阀和尿素液控制阀的开度，调整碱液喷淋器10的喷淋量和尿素液喷淋器22喷淋量，确保脱硫脱硝后烟气质量达标。