本发明涉及一种燃煤锅炉尾气一体化脱硫、脱硝、除尘治理系统。
背景技术：
西北某县城集中供热工程2×29mw热水锅炉建设于2012年，该工程的建设，改变了原有锅炉房布置凌乱、各部门分散独立供热、锅炉单台功率小、热效率低、供热效果差等一系列的供热遗留问题。同时完善了城区基础设施，有效的节约了资源，减少城区污染，改善了人们的生活环境、方便了居民的日常生活，供暖面积达到100万平方米其经济效益、环境效益和社会效益均十分显著。
热源厂在建设之初烟气处理设备为普通的麻石水浴除尘器，除尘效率70％左右，脱硫效率不高，无脱硝装置。经检测排放尾气so2≦1200mg/nm3，nox≦380mg/nm3，粉尘≦900mg/nm3。这直接导致了大量的so2和nox以及粉尘未经处理而排入大气之中，这与国家相关环保政策及及城市发展方向更是格格不入，特别是2014年新的《锅炉大气污染物排放标准》(gb13271-2014)执行后，现状的烟气尾部处理均无法满足新环保标准要求。
传统的燃煤锅炉尾气治理基本都是独立单元，除尘采用布袋除尘器、脱硫采用空塔喷淋碱液、脱硝采用sncr或者scr。这种尾气治理系统投资大、设备多、占地面积大、操作复杂、运行成本高，供热企业很难承受。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：针对传统的燃煤锅炉尾气治理基本都是独立单元，这种尾气治理系统投资大、设备多、占地面积大、操作复杂、运行成本高，供热企业很难承受的技术问题。
本发明的设计思想是，该工艺利用“动力波洗涤器同时脱硫除尘脱硝工艺”，对燃煤锅炉产生的含粉尘、二氧化硫、氮氧化物的尾气进行治理，达到排放标准；同时臭氧氧化法脱硝安装在锅炉引风机出口和动力波洗涤器入口前，对锅炉本体没有任何影响，脱硝效率高，安全可靠。
本发明的目的是提供一种燃煤锅炉尾气一体化脱硫、脱硝、除尘治理系统，是一种适应气量波动范围广、污染物含量高且波动较大的综合治理工艺，具有占地面积小，运行成本低，脱硫、脱硝、除尘效率高的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种燃煤锅炉尾气一体化脱硫、脱硝、除尘治理系统，包括臭氧氧化系统、吸收剂制备系统、吸收洗涤一体化系统和脱水系统，臭氧氧化系统和吸收剂制备系统均连接吸收洗涤一体化系统，吸收洗涤一体化系统与脱水系统相连，
臭氧氧化系统包括液氧站、臭氧发生器和臭氧投加装置，液氧站的输出通过管路连接臭氧发生器的输入，臭氧发生器的输出通过管路连接臭氧投加装置的第一输入，燃煤锅炉尾气通过管路连接臭氧投加装置的第二输入，臭氧投加装置的输出通过管路连接吸收洗涤一体化系统的第一输入；
吸收剂制备系统包括配料箱，配料箱内装有吸收剂，配料箱的输出通过管路连接吸收洗涤一体化系统的第二输入；
吸收洗涤一体化系统包括动力波洗涤器、动力波循环泵、气液分离塔、吸收循环泵、喷淋器、旋流除雾器和湿式静电除尘器，
臭氧投加装置安装在锅炉系统引风机出口烟道至动力波洗涤器前12米的位置处，动力波洗涤器通过膨胀节连接气液分离塔，配料箱的输出通过管路连接气液分离塔的第一输入，臭氧投加装置的输出通过管路连接动力波洗涤器的第一输入，喷淋器设置在气液分离塔内，旋流除雾器设置在气液分离塔内且位于喷淋器的上方，湿式静电除尘器布置在气液分离塔顶部，在湿式静电除尘器的顶部设置烟囱，气液分离塔的第一输出通过动力波循环泵和管路连接动力波洗涤器的第二输入；气液分离塔的第二输出通过吸收循环泵和管路连接喷淋器的输入；气液分离塔的第三输出连接脱水系统；在气液分离塔的底部通过管路接入氧化空气；
脱水系统包括石膏排出泵、水力旋流器和帯式过滤机，气液分离塔的第三输出通过石膏排出泵和管路连接水力旋流器的输入，水力旋流器的第一输出和第二输出通过管路连接气液分离塔的第二输入，水力旋流器的第三输出和第四输出通过管路连接帯式过滤机的输入，帯式过滤机的产品出口输出产品，帯式过滤机的污水出口通过管路接入地坑，地坑的输出通过立式泵和管路分两路分别接入气液分离塔的第二输入和污水处理站。
本发明的燃煤锅炉尾气一体化脱硫、脱硝、除尘治理系统，该尾气治理系统利用“动力波高效洗涤脱硫、脱硝、除尘的方法”充分考虑现有场地小，燃煤锅炉经过麻石冲击水浴除尘后，烟气水份大、含尘量高、so2含量高、nox经过臭氧氧化反应时间短的特点，在稳妥可靠的前提下进行创新和提高。
本发明的燃煤锅炉尾气一体化脱硫、脱硝、除尘治理系统，包括臭氧氧化系统、吸收剂制备系统、吸收洗涤一体化系统和脱水系统。臭氧氧化系统中的臭氧投加装置安装在引风机出口烟道至动力波洗涤器前12米的位置，有充分的时间将nox氧化成n2o5在吸收系统中被吸收。经吸收洗涤一体化系统净化后的烟气从塔顶烟囱达标排放。脱水系统通过石膏排出泵与气液分离塔相连，将洗涤下来的粉尘，石膏，硝酸盐脱水排出与炉渣一同处理。
本发明的燃煤锅炉尾气一体化脱硫、脱硝、除尘治理系统，吸收洗涤一体化系统中的动力波洗涤器底部排液口通过动力波循环泵连接气液分离塔。气液分离塔底部的出液口通过吸收循环泵连接高效喷淋层。湿式静电除尘器布置在气液分离塔顶部，冲洗水来自工艺水总管，洗涤液直接流到气液分离塔底部槽内循环使用。燃煤锅炉尾气受煤质等因素的影响粉尘、so2、nox具有波动性并且无规律性，本系统对此具有较高的适用能力，湿式静电除尘器能很有效的治理pm2.5颗粒物(pm0.5、pm10)、so3酸雾、石膏雨、气溶胶、重金属汞、二噁英等，减小烟囱尾羽，彻底解决石膏雨、大白烟问题，粉尘等达标并超洁净超低排放。
优选地，吸收剂由工艺水和氢氧化钠混合形成。
优选地，在配料箱内、气液分离塔的下部和地坑内设置搅拌轴，搅拌轴均由电机驱动。
优选地，向地坑内注入水或地沟来浆。
优选地，在臭氧发生器的进气管道上设置安全阀。安全阀的设置，当系统压力超过设计值后开启，以保证系统工作安全；合格的气源经减压稳压后进入臭氧发生室。这里提及的臭氧发生器为现有技术中应用于本技术领域内的常规技术产品，直接购买获得。
本发明技术方案中提及的“液氧站、臭氧发生器和臭氧投加装置”均为现有技术中本技术领域内的常规技术产品，直接购买获得。
本发明技术方案中提及的“动力波洗涤器、动力波循环泵、气液分离塔、吸收循环泵、喷淋器、旋流除雾器和湿式静电除尘器”均为现有技术中本技术领域内的常规技术产品，直接购买获得。
本发明技术方案中提及的“石膏排出泵、水力旋流器和帯式过滤机”均为现有技术中本技术领域内的常规技术产品，直接购买获得。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1、本系统，采用“动力波洗涤器同时脱硫除尘脱硝工艺”代替了布袋除尘，炉内喷尿素溶液(sncr)或者(scr)脱硝，空塔喷淋脱硫。实现了一体化脱硫、脱硝、除尘。具有占地面积小，操作简单，运行费用低，脱硫、脱硝、除尘效率极高。
2、本系统，脱硫、脱硝、除尘同时在动力波洗涤器一台设备内完成，经过气液分离塔洁净烟气在塔顶烟囱达标排放。脱硫效率≥98％，脱硝效率≥87％，除尘效率≥99％。粉尘、so2、nox洗涤在吸收液中经吸收、氧化、沉淀由帯式过滤机脱水排出，滤液进地坑循环利用，定期排污废水送厂内污水处理站。系统占地面积小，脱硫脱硝除尘效率极高，运行成本低，操作简单。
3、本系统，臭氧投加装置安装在动力波洗涤器12米之前的烟道上，将难溶于水的no快速n2o5，在动力波洗涤器被碱性吸收液吸收，脱硝后nox排放≦50mg/nm3。
4、本系统，气液分离塔底部作为循环池通过动力波循环泵与动力波洗涤器组成一个闭路循环系统。
5、本系统，气液分离塔同时作为脱硫塔安装一层喷淋层，深度脱硫，经过脱硫后so2排放≦35mg/nm3。
6、本系统，湿式静电除尘器安装在气液分离塔的顶部，能很有效的治理pm2.5颗粒物(pm0.5、pm10)、so3酸雾、石膏雨、气溶胶、重金属汞、二噁英等，减小烟囱尾羽，彻底解决石膏雨、大白烟问题，粉尘等达标并超洁净超低排放。烟囱出口粉尘≦10mg/nm3。
7、本系统，湿式静电除尘器冲洗水来自工艺水管，同时冲洗了旋流除雾器洗涤液流到气液分离塔底部混合在循环浆液中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1本实施例的工艺流程系统框图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，以下结合附图1和具体实施方式做进一步的描述。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
本实施例中的燃煤锅炉尾气一体化脱硫、脱硝、除尘治理系统，包括臭氧氧化系统、吸收剂制备系统、吸收洗涤一体化系统和脱水系统，臭氧氧化系统和吸收剂制备系统均连接吸收洗涤一体化系统，吸收洗涤一体化系统与脱水系统相连。
臭氧氧化系统包括液氧站1、臭氧发生器2和臭氧投加装置3，液氧站1的输出通过管路连接臭氧发生器2的输入，臭氧发生器2的输出通过管路连接臭氧投加装置3的第一输入，燃煤锅炉尾气通过管路连接臭氧投加装置3的第二输入，臭氧投加装置3的输出通过管路连接吸收洗涤一体化系统的第一输入。
在臭氧发生器2的进气管道上设置安全阀。安全阀的设置，当系统压力超过设计值后开启，以保证系统工作安全；合格的气源经减压稳压后进入臭氧发生室。这里提及的臭氧发生器为现有技术中应用于本技术领域内的常规技术产品，直接购买获得。
在实施时，臭氧发生器，在臭氧发生室内部分氧气通过中频高压放电变成臭氧，产品气体经温度、压力、流量监测调节后由臭氧出气口产出。臭氧发生室上设有臭氧取气口，可通过在每台臭氧发生器配备的臭氧浓度检测仪在线监控臭氧发生器的出气浓度，计算出臭氧产量。这里提及的臭氧浓度检测仪为现有技术中应用于本技术领域内的常规技术产品，直接购买获得。
进一步，臭氧发生器冷却水设计闭路循环冷却水系统，通过板式换热器换热，为臭氧发生器提供冷却水。闭路循环水冷却系统包括板式换热器、循环水泵、膨胀罐及阀门。臭氧发生器冷却水出水管路装有流量开关、温度变送器，当冷却水流量不足、温度超过设定值时报警。
进一步，臭氧车间安装臭氧/氧气泄漏报警仪，车间内环境中臭氧/氧气泄露超标时，系统根据检测信号来决定输出报警、启动排气风扇或停机。
臭氧投加装置3安装在动力波洗涤器4前12米的位置，臭氧氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在动力波洗涤器4内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的。该脱硝系统在不同的nox等污染物浓度和比例下，可以同时高效率脱除烟气中的nox、二氧化硫和颗粒物等污染物，同时对锅炉本体没有任何影响，传统的sncr脱硝工艺在炉膛内喷尿素溶液或氨水对水冷壁及省煤器、空气预热器都有腐蚀。臭氧氧化法脱硝在链条式热水锅炉中是最佳的脱硝技术。
按照o3对于nox复杂的氧化反应过程，实际上最后通过n的价态变化体现出来，主要反应过程如下：
2no+3o3＝n2o5+3o2
2n02+o3＝n2o5+o2
no+o3＝no2+o2
与气相中的其他化学物质如co，sox等相比，nox可以很快地被臭氧氧化，这就使得nox的臭氧氧化具有很高的选择性。因为气相中的nox被转化成溶于水溶液的离子化合物，这就使得氧化反应更加完全，从而不可逆地脱除了nox，而不产生二次污染。经过氧化反应，加入的臭氧被反应所消耗，过量的臭氧可以在气液分离塔中分解。除了nox之外，一些重金属，如汞及其他重金属污染物也同时被臭氧所氧化。烟气中高浓度的粉尘或固体颗粒物不会影响到nox的脱除效率。
吸收剂制备系统包括配料箱12，配料箱12内装有吸收剂，配料箱12的输出通过管路连接吸收洗涤一体化系统的第二输入。吸收剂由工艺水和氢氧化钠混合形成。在配料箱12内设置搅拌轴，搅拌轴均由电机驱动。
吸收洗涤一体化系统包括动力波洗涤器4、动力波循环泵5、气液分离塔6、吸收循环泵7、喷淋器8、旋流除雾器9和湿式静电除尘器10，臭氧投加装置3安装在锅炉系统引风机出口烟道至动力波洗涤器4前12米的位置处，动力波洗涤器4通过膨胀节连接气液分离塔6，配料箱12的输出通过管路连接气液分离塔6的第一输入，臭氧投加装置3的输出通过管路连接动力波洗涤器4的第一输入，喷淋器8设置在气液分离塔6内，旋流除雾器9设置在气液分离塔6内且位于喷淋器8的上方，湿式静电除尘器10布置在气液分离塔6顶部，在湿式静电除尘器10的顶部设置烟囱11，气液分离塔6的第一输出通过动力波循环泵5和管路连接动力波洗涤器4的第二输入；气液分离塔6的第二输出通过吸收循环泵7和管路连接喷淋器8的输入；气液分离塔6的第三输出连接脱水系统；在气液分离塔6的底部通过管路接入氧化空气。在气液分离塔6的下部设置搅拌轴，搅拌轴均由电机驱动。
经过臭氧氧化的锅炉尾气进入动力波洗涤器4，动力波洗涤器4通过动力波循环泵5与气液分离塔6相连，气液分离塔6底部作为循环池承载氢氧化钙混合循环液，根据塔底部槽内循环液的ph值控制氢氧化钙溶液的加入量，动力波循环泵5将氢氧化钙溶液增压打入动力波洗涤器4中。在动力波洗涤器4内，碱度为ph＝11～13的氢氧化钙混合循环液通过渐开线旋流动能喷嘴，喷射洗涤烟气，将烟气温度由130℃以上迅速降低到60℃以下；同时，烟气中绝大部分烟尘被捕集进入循环液；烟气中绝大部分二氧化硫及其它酸性气体与循环液中的活性oh-结合形成之间物，中间物中的so32-，再与ca2+结合，生成caso3沉淀；同时经臭氧氧化的低价态氮氧化物被氧化为高价态氮氧化物，在动力波洗涤器4内被氢氧化钙溶液吸收，达到脱除的目的。洗涤后，干净的气体进入气液分离塔6，在气液分离塔6上部喷淋器8通过吸收循环泵7进一步深度脱硫并通旋流除雾器9组件，在旋流除雾器9内，烟气中的水雾和部分残余烟尘被进一步降低；气体继续向上通过湿式静电除尘器10，湿式静电除尘器10能很有效的治理pm2.5颗粒物(pm0.5、pm10)、so3酸雾、石膏雨、气溶胶、重金属汞、二噁英等，减小烟囱尾羽，彻底解决石膏雨、大白烟问题，粉尘等达标并超洁净超低排放。经过以上深度净化的气体so2≤35mg/nm3，nox≦50mg/nm3，粉尘≦10mg/nm3送入烟囱11后排放。
脱硫化学反应过程
吸收：so2(g)→so2(l)+h2o→h++hso3-→h++so32-
溶解：ca(oh)2(s)→ca2++2oh-
caso3(s)→ca2++so32-
中和：oh-+h+→h2o
oh-+hso3-→so32-+h2o
氧化：hso3-+1/2o2→so32-+h+
so32-+1/2o2→so42-
结晶：ca2++so32-+1/2h2o→caso3·1/2h2o(s)
ca2++so42-+2h2o→caso4·2h2o(s)
脱水系统包括石膏排出泵13、水力旋流器14和帯式过滤机15，气液分离塔6的第三输出通过石膏排出泵13和管路连接水力旋流器14的输入，水力旋流器14的第一输出和第二输出通过管路连接气液分离塔6的第二输入，水力旋流器14的第三输出和第四输出通过管路连接帯式过滤机15的输入，帯式过滤机15的产品出口输出产品，帯式过滤机15的污水出口通过管路接入地坑16，地坑16的输出通过立式泵和管路分两路分别接入气液分离塔6的第二输入和污水处理站。向地坑16内注入水或地沟来浆，在地坑16内设置搅拌轴，搅拌轴均由电机驱动。
吸收了粉尘、氮氧化物、二氧化硫的循环液流入气液分离塔6塔底循环利用，产出母液由石膏排出泵13送至脱水系统，石膏和粉尘经水利旋浆器14和带式过滤机15脱水后与炉渣一起外销，脱出的水回地坑16循环利用，地坑16中的废水定期送至厂区污水处理站治理后达标排放。地坑16回收的废液通过地坑泵定期排放到现有的污水处理站。
本实施例在实施时，为防止动力波洗涤器4断液造成设备损坏，在动力波洗涤器4内设置了紧急时用于喷淋的喷淋器，喷淋器的输入通过管路和设置在管路上的用于紧急给水的调节阀连接外部供水。此喷淋器的实施由紧急给水的调节阀与设置在动力波洗涤器4出口用于检测气体温度的温度传感器进行连锁控制。
本实施例中的工作过程，
含有粉尘、氮氧化物、二氧化硫的锅炉尾气通过引风机送到尾气处理系统，在液氧站1外购的液氧灌装到液氧灌中，液氧经气化器，减压阀组，进入粉尘过滤器、减压稳压后进入臭氧发生器2，臭氧发生器2的进气管道上设计了安全阀，当系统压力超过设计值后开启，以保证系统工作安全。合格的气源经减压稳压后进入臭氧发生室。在臭氧发生室内部分氧气通过中频高压放电变成臭氧，臭氧进入臭氧投加装置3和锅炉尾气在烟道中发生氧化反应，臭氧氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在动力波洗涤器4内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的。经过臭氧氧化的锅炉尾气进入动力波洗涤器4，动力波洗涤器4通过动力波循环泵5与气液分离塔6相连，气液分离塔6底部作为循环池承载氢氧化钙混合循环液，根据塔底部槽内循环液的ph值控制氢氧化钙溶液的加入量。动力波循环泵将5氢氧化钙溶液增压打入动力波洗涤器4中。在动力波洗涤器4内，碱度为ph＝11～13的氢氧化钙混合循环液通过渐开线旋流动能喷嘴，喷射洗涤烟气，将烟气温度由130℃以上迅速降低到60℃以下；同时，烟气中绝大部分烟尘被捕集进入循环液。烟气绝大部分二氧化硫及其它酸性气体与循环液中的活性oh-结合形成之间物，中间物中的so32-，再与ca2+结合，生成caso3沉淀。同时经臭氧氧化的低价态氮氧化物被氧化为高价态氮氧化物，在动力波洗涤器4内被氢氧化钙溶液吸收，达到脱除的目的。洗涤后，干净的气体进入气液分离塔6，在气液分离塔6上部喷淋器8通过吸收循环泵7进一步深度脱硫并通旋流除雾器9组件。在旋流除雾器9中，烟气中的水雾和部分残余烟尘被进一步降低。气体继续向上通过湿式静电除尘器10，湿式静电除尘器10能很有效的治理pm2.5颗粒物(pm0.5、pm10)、so3酸雾、石膏雨、气溶胶、重金属汞、二噁英等，减小烟囱尾羽，彻底解决石膏雨、大白烟问题，粉尘等达标并超洁净超低排放。所述的吸收洗涤一体化脱硫、脱硝、除尘系统，脱硫效率≥98％，脱硝效率≥87％，除尘效率≥99％。经过以上深度净化的气体so2≤35mg/nm3，nox≦50mg/nm3，粉尘≦10mg/nm3送入烟囱11后排放。
本实施例的燃煤锅炉尾气一体化脱硫、脱硝、除尘治理系统，包括燃煤锅炉尾气的臭氧氧化系统，吸收剂制备系统，吸收洗涤一体化脱硫、脱硝、除尘系统，和脱水系统，脱硫效率≥98％，脱硝效率≥87％，除尘效率≥99％；石膏粉尘脱水系统。本系统用“动力波洗涤器同时脱硫除尘脱硝工艺”代替了布袋除尘，炉内喷尿素溶液(sncr)或者(scr)脱硝，空塔喷淋脱硫，实现了一体化脱硫、脱硝、除尘；本系统具有占地面积小，操作简单，运行费用低，脱硫、脱硝、除尘效率极高。本系统的实施目的是通过采用切实可行的治理方法，控制对环境的污染，建设清洁生产装置，同时占地面积小，运行费用低，节能环保。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。