专利名称：一种烟气处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及环境保护领域，具体涉及一种烟气处理方法及系统。
背景技术：
我国的环境污染非常严重。由于我国70%以上的能源是由燃煤供应的，所以利用燃煤作为动力或电力来源的企业是我国大气污染物的排放大户。2003年排放二氧化硫约 3000万吨，占全国二氧化硫排放总量的80%以上。按照目前的排放控制水平，到2020年， 我国煤燃烧后排放的二氧化硫将达到4000万吨以上。如果燃煤的大气污染物得不到有效控制，将直接影响到我国大气环境质量的改善和工业企业的可持续发展，甚至影响到未来我国经济的可持续发展。其中一氧化碳和二氧化硫排放是大气污染的主要污染源之一，各种燃煤窑炉(含电厂锅炉)是一氧化碳和二氧化硫的主要排放源，目前治理这二项排放的主要办法是余热综合利用(如余热发电减少一氧化碳的排放)和钙法脱硫，但治理难度大、 初投资多、运营费用高这三个关键因素导致治理污染的工作遇到很大阻力，政府相关部门每年出台大量政策也很难从根本上解决这些问题。另外，目前的烟气处理技术，没有对烟气进行统一规划，也没有对烟气中的各种成分进行分类处理、分类收集，基本上是头痛医头，脚痛医脚的做法，如今天找一项技术来解决二氧化硫的问题，明天再找家公司来解决尘污染的问题，后天觉的余热有问题就再去找一家做余热的公司来出个方案，造成的重复投资问题相当严重，也给后续烟气综合利用、统一处理带来场地不够、配套设备需要来回更换等问题。市场迫切需要一种工艺能够对烟气进行统一规划、统一处理、分类回收、分步利用、变废为宝。发明目的有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本发明提供一种烟气处理方法，该方法能够以合理的步骤进行综合处理，通过自动化控制分步利用、变废为宝，并降低运营费用。本发明提供一种烟气处理方法，所述方法包括下述步骤(1) 120-42(TC的工业烟气进入重力型热管余热回收装置，将烟气温度降至100士 10°C，(2)所述100士 10°C烟气进入低压脉冲布袋除尘器除去95% -100%除尘，除尘器出口温度降至95士5°C左右， (3)95士5°C的烟气进入脱硫塔与雾化氧化镁发生反应，(4)烟气达标排放，脱硫副产品生成 MgS04 · 7H20 ；所述步骤通过分散控制系统控制。本发明还提供一种烟气处理系统，所述系统包括重力型热管余热回收装置、低压脉冲布袋除尘器和脱硫塔，并通过分散控制系统实现无缝链接。进一步，所述重力型热管余热回收装置采用重力式热管，热管蒸发段插在烟道中， 热管冷凝段插在导热介质中，通过热管将烟气中热量传递到导热介质，将120-420°C烟气温度降至100 士 10°C。所述重力型热管余热回收装置导热介质为锅炉给水、锅炉补水、采暖循环水或热泵系统的水。进一步，所述低压脉冲布袋除尘器为外滤式，含尘气体由导流管进入设置于灰斗中的烟气导流装置并通过各单元过滤室，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体，经过离线蝶阀由排风管排出，将烟气中95% -100%的烟尘除去。进一步，所述滤袋上端采用弹簧涨圈型式。滤袋上端采用弹簧圈形式，密封性能好、安装可靠性高，换袋快捷。仅需1-2人就能通过机顶便掀式顶盖进行换袋操作。滤袋的装入和取出均在净气室进行，无须进入除尘器过滤室。进一步，所述脱硫塔为逆流喷淋洗涤塔，所述经余热回收和低压脉冲布袋除尘器的烟气通过增压风机送入脱硫塔吸收段下部，由塔顶部排出。进一步，所述脱硫塔中塔板为自冲洗式，所述脱硫塔设有三层螺旋雾化喷嘴组，所述脱硫塔设有喷淋吸收液循环泵与所述螺旋雾化喷嘴相连，并在塔内设置除雾段，脱雾后的烟气可达标排放。进一步，所述烟气处理系统还包括脱硫塔中脱硫副产品生成MgSO4 · 7H20的反应池。本发明通过热管余热回收装置降低烟气温度的同时，提高了循环介质的温度，回收大量热能，节约大量能源消耗。随着烟气温度的降低，工况烟气量大大减少，可节省烟道、 除尘器等材料，减少烟道、除尘器等占地面积，使设备布置更为紧凑灵活。烟气经重力型热管余热回收装置降温后，再进入袋式除尘装置，由于烟气温度降低到100°c左右，这个温度对布袋的损害减轻很多，提高布袋寿命约50%以上，同时除尘效率也得到大幅度的提高。布袋除尘器具有其他除尘器难比拟的除尘效率。除尘后的洁净空气进入风机，可保护风机的叶轮不被磨损，减少后续脱硫塔的结垢，保证脱硫副产物的品质。布袋除尘器脱下的干灰可作为建筑材料出售，可降低运行成本，具有良好的经济价值。在这个阶段，因为本发明将烟气温度已经降到120°C以下，所以除尘滤料可以使用廉价的普通滤料，大大节约采购高温滤料布袋的成本，为用户节约运行及维护费用。除尘器出口的温度降到95°C左右，95°C的烟气进入脱硫塔，这个范围内的温度跟氧化镁发生反应，第一效率非常高，第二反应的速度非常快，所以大大提高脱硫效率， 节约脱硫塔的运行成本，脱硫后形成的脱硫副产品通过副产品回收装置可生成肥料级的 MgS04 · 1H20或工业级的MgS04 · 7H20或MgS04 · 7H20。因为脱硫塔中副产品提供了符合要求的脱硫废液(氢氧化镁含量15 %，亚硫酸镁含量稳定在35 %，尘含量小于等于10mg，废液温度在40°C左右)，所述脱硫废液先在反应池中存放，并进行二次氧化(曝气反应)，曝气时使用的空气为蒸汽加热后达到160°C左右的空气，经过氧化后的亚硫酸镁、氢氧化镁、硫酸镁混合液根据PH值的大小由控制系统自动进行pH值的调整调节到7. 8-9. 2，高时加入脱硫过程中产生的混合液，低时加入硫酸。调节好的溶液在反应池中进行自然降温，并在降温开始后的十分钟内，逐步加入硫酸镁晶种，当温度降到60°C左右时，进行持续的搅拌，防止降温过程中溶液出现凝固，搅拌3小时后，将溶液导入分离器，经干燥处理完即产出合格的七水硫酸镁固体。我国镁储量丰富，使用氧化镁作为脱硫剂，原料价廉易得、符合我国实际情况，与氨法、双碱法、钠碱法等相比，运行费用更低，经济优势明显。镁法脱硫技术成熟，工艺先进， 镁基脱硫剂对烟气适应性强，脱硫效率可达99. 9%以上，特别适合我国高硫煤烟气的净化。 氧化镁与烟气中的反应活性大大超过碳酸钙和氢氧化钙，传统石灰石/石灰-石膏法的液气比多在15左右，使用氧化镁作为脱硫剂，液气比可降至2 3左右，能大大节约脱硫水耗和电耗，对于水资源缺乏的地区优势更明显。吸收塔和工艺管道内的结垢，是传统石灰石/石灰-石膏法最大的问题之一。氧化生成的石膏，性质稳定，大量沉积在吸收塔内部和工艺管道中，极大地影响了脱硫系统的正常运行，严重时甚至发生事故。为解决结垢问题，不得不配备大量监控设备和其他降低系统结垢的附属设备，工艺流程极为复杂。经过本发明的工艺改进，因为烟气温度降低且烟气中尘已经被去除，所以脱硫塔比一般工艺要节约面积，减少初投资，反应时间的缩短减少了电机设备如脱硫泵、水泵等的电力消耗，节约了运行期间的电力、水等常规能源费用的支出。同时，脱硫塔中塔板为自冲洗式，彻底解决了结垢问题。镁法脱硫生成的副产品亚硫酸镁在空气中易氧化成硫酸镁。硫酸镁是重要的肥料，可用于化工、制药等多种行业，市场价约3000元/吨，具有很高的经济价值。镁法脱硫副产物生产硫酸镁不仅可以收回成本，还可创造良好的经济效益。通过副产品回收工艺也可生产成工业级MgS04 ·7Η0，目前市场价格约为600元/吨，经济价值很高。亚硫酸镁也可于850°C加热煅烧分解生成MgO和S02。分解后的MgO可继续作为脱硫剂重复利用，生成的高浓度S02可制硫酸。本发明将原本单一的脱硫问题、除尘问题、余热利用问题、副产品回收问题统一到一个系统中来完成，通过DCS控制系统实现其无缝链接，在余热资源梯级利用的技术指导下，即解决余热资源综合利用的问题，也解决了传统布袋除尘器长期在高温中使用寿命短、布袋更换频繁，除尘器整体使用费用偏高的难题。烟气经过余热梯级利用后的温度刚好控制在硫与氧化镁反应的最佳温度范围内，提高脱硫效率的同时也降低脱硫塔的初投资， 并且给后面的七水硫酸镁转化工艺提供了最合适的物料配比比例。本发明的有益效果在于1.本发明的烟气处理方法，由烟气余热回收-袋式除尘-湿式镁法脱硫-副产品回收四个主要部分组成(图一产品工艺流程图)。整套工艺简单科学、衔接流畅、运行操作方便、适用性强，在治理烟气的同时回收余热和脱硫副产品，使烟气中的能量得到梯级利用，大量回收烟气中显热与潜热，达到节能减排、废物资源化的双重目的，同时给业主节约烟气净化(环保)系统的运行和维护费用，大大节约了生产和运营成本。2.本发明的烟气处理系统，由一体化的DCS控制单元实现整体的方法流程，当烟气温度在某一工艺段过高或过低时，可分步实现对温度的调节，如面袋除尘器段发现温度超过120°C或低于95°C时，DCS控制可以直接加大余热回收段的介质流量，通过流量的增大或减少实现温度的降低或升高，从而确保最终副产品七水硫酸镁的品质始终一致，这一点比现在市场上单一脱硫副产品回收工艺的其它发明更有实际的应用价值，也能从根本上保证整个系统的稳定与运行，降低整套系统的运营维护方面的人力成本，整个系统全通过DCS 操作，人力比普通系统减少一半以上。
图1 为本发明方法流程2 为重力型热管余热回收装置结构示意3 为低压脉冲布袋除尘器示意图.
图4 为低压脉冲布袋除尘器纵向剖面图.图5 为低压脉冲布袋除尘器附视图.图6 为弹簧涨圈结构示意图.图7 为重力型热管余热回收装置、低压脉冲布袋除尘器和脱硫塔组合结构8 为脱硫塔结构示意图.其中1-烟道2-热管3-导热介质4-气包喷吹组合5-提升阀组合6-上箱体7-中箱体8-进风口 9-含尘气体10-灰斗11-上掀盖12-支腿13-导流管 14-过滤室15-滤袋16-离线阀17-排风管18-弹簧涨圈19-余热回收装置20-布袋除尘器21-增压风机22-吸收段下部23-塔顶24-雾化喷嘴25-吸收液循环泵 26-除雾段27-脱硫塔。
具体实施例方式在下面的实施例中进一步说明了本发明，这并不限制本发明的范围。实施例1以金城造纸厂运用本发明的烟气处理方法为例380°C的工业烟气进入重力型热管余热回收装置19，所述重力型热管余热回收装置导热介质为锅炉给水。将烟气温度降至100°c，所述100°C烟气进入低压脉冲布袋除尘器 20，低压脉冲布袋除尘器为外滤式，含尘气体由导流管13进入设置于灰斗中的烟气导流装置并通过各单元过滤室过滤，所述滤袋15上端采用弹簧涨圈型式，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体，经过离线蝶阀由排风管17排出，将烟气中97%的烟尘除去。除尘器出口温度降至98°C左右，98°C的除尘烟气进入脱硫塔27与雾化氧化镁发生反应。脱硫塔27为逆流喷淋洗涤塔，经余热回收和低压脉冲布袋除尘器的烟气通过增压风机21送入脱硫塔吸收段下部，由塔顶部23排出。脱硫塔27中塔板为自冲洗式，塔内设有三层螺旋雾化喷嘴组M，并设有喷淋吸收液循环泵25与所述螺旋雾化喷嘴M相连，并在塔内设置除雾段26，脱雾后的烟气可达标排放。脱硫塔中的反应副产品提供了符合要求的脱硫废液(氢氧化镁含量15%，亚硫酸镁含量35%，尘含量小于等于10mg，废液温度在 40°C左右)，经过反应池中曝气，将pH调节成8.0，自然降温后加入硫酸镁晶种，自动凝结生成七水硫酸镁晶体颗粒，经过离心机进行固液分离后包装成袋。上述步骤通过分散控制系统控制。分散控制系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等技术， 其基本思想是分散采集开关量以及模拟量信号、集中进行数据处理、组态显示，分级管理、 分散控制，操作方便。第一段重力型热管余热回收装置，通过采集回来的温度以及给水流量反馈信号来控制电动阀门，达到给水温度值的最佳状态。第二段低压脉冲布袋除尘器，通过采集回来的除尘器前温度来判定是否投运，根据除尘器前后压差信号触发除尘器清灰周期，并通过数据处理分散控制脉冲阀清灰。第三段脱硫系统，通过液位、压力、流量、温度、pH计等仪表反馈回来的信号，来有效控制脱硫浆液注入量，排出工艺水(即符合环保排放标准的工业用废水)。第四段副产品回收系统，经过集中数据处理来实现顺时控制阀门、脱水机，氧化风机、水泵等设备,产生出优质MgS04 · 7H20。 尽管通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种烟气处理方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤(1) 120-420 V的工业烟气进入重力型热管余热回收装置，将烟气温度降至100士 10°C，(2)所述100士 10°C烟气进入低压脉冲布袋除尘器除去95% -100%除尘，除尘器出口温度降至95士5°C左右， (3)95士5°C的烟气进入脱硫塔与雾化氧化镁发生反应，(4)烟气达标排放，脱硫副产品生成 MgSO4 · 7H20 ；所述步骤通过分散控制系统控制。
2.一种烟气处理系统，其特征在于，所述系统包括重力型热管余热回收装置、低压脉冲布袋除尘器和脱硫塔，并通过分散控制系统实现依次无缝链接。
3.按照权利要求2所述的烟气处理系统，其特征在于，所述重力型热管余热回收装置采用重力式热管，热管蒸发段插在烟道中，热管冷凝段插在导热介质中，通过热管将烟气中热量传递到导热介质，将120-420°C烟气温度降至100 士 10°C。
4.按照权利要求2所述的烟气处理系统，其特征在于，所述低压脉冲布袋除尘器为外滤式，含尘气体由导流管进入设置于灰斗中的烟气导流装置并通过各单元过滤室，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体，再经离线蝶阀由排风管排出，将烟气中95% -100%的烟尘除去。
5.按照权利要求4所述的烟气处理系统，其特征在于，所述滤袋上端采用弹簧涨圈型式。
6.按照权利要求2所述的烟气处理系统，其特征在于，所述脱硫塔为逆流喷淋洗涤塔， 所述经余热回收和低压脉冲布袋除尘器的烟气通过增压风机送入脱硫塔吸收段下部，由塔顶部排出。
7.按照权利要求2所述的烟气处理系统，其特征在于，所述脱硫塔中塔板为自冲洗式， 所述脱硫塔设有三层螺旋雾化喷嘴组，所述脱硫塔设有喷淋吸收液循环泵与所述螺旋雾化喷嘴相连，并在塔内设置除雾段，脱雾后的烟气达标排放。
8.按照权利要求2所述的烟气处理系统，其特征在于，所述烟气处理系统还包括脱硫塔中脱硫副产品生成MgSO4 · 7H20的反应池。
全文摘要
本发明提供一种烟气处理方法及系统，其方法包括(1)120～420℃的工业烟气进入重力型热管余热回收装置，将烟气温度降至100±10℃，(2)所述100±10℃烟气进入低压脉冲布袋除尘器除去95％～100％除尘，除尘器出口温度降至95±5℃左右，(3)95±5℃的烟气进入脱硫塔与雾化氧化镁发生反应，(4)烟气达标排放，脱硫副产品生成MgSO4·7H2O。所述系统包括重力型热管余热回收装置、低压脉冲布袋除尘器和脱硫塔，并通过分散控制系统实现无缝链接。整套工艺衔接流畅、操作方便、使烟气中的能量得到梯级利用、废物资源化的双重目的，同时大大节约了生产和运营成本。
文档编号B01D46/02GK102230635SQ20111012187
公开日2011年11月2日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者童裳慧 申请人:北京世能中晶能源科技有限公司