一种循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统的制作方法

1.本实用新型属于大气环保领域，涉及一种循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统。


背景技术：

2.煤炭占一次能源储量的90％，能源消耗以煤炭为主，煤炭的总消耗量大约占一次能源消耗量的75％，近年来随着社会经济持续稳健发展，煤炭消耗量也在逐渐增大。燃煤发电是煤炭消耗的主要行业，以火电厂为代表的能源企业得以较快发展，然而燃煤的同时会产生so2、粉尘、 no
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和汞等大气污染物，严重影响环境和人们的健康生活。现阶段，脱硫脱硝主要的技术为石灰石-石膏湿法烟气脱硫、选择性催化还原脱硝，已经较为成熟，脱汞技术仍处于起步阶段，燃煤电厂主要的脱汞技术为活性炭喷射脱汞，然而活性炭喷射脱汞成本高、活性炭利用率低，对燃煤电厂造成经济负担。
3.较大型燃煤发电机组大部分采用石灰石-石膏湿法脱硫、选择性催化还原脱硝技术，能够起到一定的脱汞作用。但是对于小型燃煤电厂或缺水区域，湿法脱硫耗水量大、运行成本高的缺点凸显，因此，循环流化床烟气脱硫工艺成为小型电厂及缺水地区首选的烟气脱硫技术，具有投资少、运行费用低及脱硫灰可制砖等优点。传统的循环流化床技术仅用于控制烟气污染物 so2，对于nox、汞的脱除效果很小，为了提高烟气污染物一体化脱除效果，中国专利 cn103706246a公开了一种烟气循环流化床联合脱硫脱汞装置，通过向循环流化床反应器中输送生石灰及活性炭实现联合脱硫脱汞，该方法虽然实现了联合脱除多种污染物，但是不能脱除 nox，并且活性炭成本高，运维价格昂贵；中国专利cn103977702a公开了一种循环流化床烟气脱硫脱硝脱汞一体化装置与方法，通过向脱硫吸收剂中添加氧化剂，改进反应塔结构，优化运行参数，在保证脱硫效率的同时，实现对nox、hg0的催化氧化，达到循环流化床烟气污染物一体化脱除目的，该方法存在氧化剂利用率低、价格昂贵等缺陷。因此，针对以上问题亟需开发一套新型多种污染物协同脱除的装置，使其能够对染物so2、nox和汞同时去除，同时降低运行成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统，本实用新型能够实现对烟气循环流化床so2、nox及hg的协同脱除，同时能够降低电厂成本。
5.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统，包括生石灰投加设备、第一氧化剂投加设备、工艺水投加设备、工艺水喷嘴、循环流化床脱硫塔、预除尘器、布袋除尘器、改性剂投加设备、第二氧化剂投加设备、送料机、改性机、改性灰喷射装置和改性灰喷枪；
7.第一氧化剂投加设备的出口与生石灰投加设备连接，生石灰投加设备的出口与循环流化床脱硫塔入口的入口烟道连通；
8.工艺水喷嘴设置于循环流化床脱硫塔的底部，工艺水投加设备与工艺水喷嘴连接；
9.预除尘器设置于循环流化床脱硫塔的顶部，布袋除尘器的烟气入口与预除尘器的烟气出口连通；
10.改性剂投加设备和第二氧化剂投加设备均与改性机连接，改性机通过送料机与布袋除尘器的灰斗连接；改性机的出料口与改性灰喷射装置的改性灰入口连接，改性灰喷射装置的改性灰出口与改性灰喷枪连接，改性灰喷枪设置于循环流化床脱硫塔的底部并位于工艺水喷嘴的上方。
11.优选的，第一氧化剂投加设备包括第一氧化剂储料罐、第一氧化剂给料泵和第一氧化剂给料阀，第一氧化剂给料泵的入口与第一氧化剂储料罐连接，第一氧化剂储料罐的出口与生石灰投加设备连接，第一氧化剂给料阀设置于第一氧化剂储料罐的出口与生石灰投加设备连接的管路上；
12.工艺水投加设备包括工艺水箱和工艺水泵，工艺水泵的入口与工艺水箱连接，工艺水泵的出口与工艺水喷嘴连接，工艺水泵的出口与工艺水喷嘴连接管路上设有工艺水阀。
13.优选的，生石灰投加设备包括生石灰储料仓、生石灰给料阀、生石灰给料器、第一罗茨风机和生石灰喷嘴，生石灰储料仓的出料口与生石灰给料器连接，生石灰给料阀设置于生石灰储料仓的出料口，生石灰给料器入口设有氧化剂添加口，第一氧化剂投加设备的出口与该氧化剂添加口连接；生石灰给料器的出料口与生石灰喷嘴通过管路连接，生石灰喷嘴设置于循环流化床脱硫塔入口的入口烟道上；第一罗茨风机的出口与生石灰给料器的出料口与生石灰喷嘴连接的管路连通。
14.优选的，预除尘器的第一灰收集器与循环流化床脱硫塔的底部连接，连接点位于工艺水喷嘴的下方；
15.布袋除尘器的第二灰收集器与循环流化床脱硫塔的底部连接，连接点位于工艺水喷嘴的下方。
16.优选的，改性机采用混料研磨机，改性机上设有改性剂入口、氧化剂入口、灰入口以及改性灰出口，改性剂投加设备和第二氧化剂投加设备的出口分别与改性剂入口和氧化剂入口连接，灰入口与送料机的出料口连接，改性灰出口与改性灰喷射装置的改性灰入口连接。
17.优选的，改性剂投加设备包括改性剂储料罐和改性剂给料泵，改性剂给料泵的入口与改性剂储料罐连接，改性剂给料泵出口与改性机连接，改性剂给料泵出口与改性机连接的管路上设有改性剂给料阀；
18.第二氧化剂投加设备包括第二氧化剂储料罐和第二氧化剂给料泵，第二氧化剂给料泵的入口与第二氧化剂储料罐连接，第二氧化剂给料泵出口与改性机连接，第二氧化剂给料泵出口与改性机连接的管路上设有第二氧化剂给料阀。
19.优选的，改性灰喷射装置包括改性灰入口、进风口和混合流出口，进风口和混合流出口正对，改性灰入口位于进风口和混合流出口之间，改性灰入口与改性机的出料口连通，进风口连接有第二罗茨风机，混合流出口与改性灰喷枪连接；
20.改性灰喷枪采用旋流雾化喷枪。
21.优选的，本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统还包括灰库，布袋除尘器的第二灰收集器通过第一路管路与灰斗连接，通过第二管路与灰库连接，送料机还与灰库连接；
22.优选的，本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统还包括引风机和污染物监测装置，引风机的入口与布袋除尘器的烟气出口连通，污染物监测装置设置于引风机的出口处。
23.优选的，本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统还包括烟囱，引风机的出口与烟囱连接。
24.本实用新型具有以下有益效果：
25.本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统中，通过设置第一氧化剂投加设备，能够向生石灰投加设备中的生石灰粉末中添加氧化剂，通过氧化剂的催化氧化反应，能够将烟气中的no和hg0分别氧化为溶解度高的no2、n2o3和氧化态汞(hg
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)，进而将烟气中的sox、 nox和气态单质汞(hg0)等污染物分别转化为caso3、caso4、ca(no3)2以及氧化态汞(如 hgo、hgcl2)等，并被固体颗粒吸附，从而实现烟气中sox、nox和hg等污染物的一次脱除；通过布袋除尘器能够将烟气中的细小灰尘进一步分离出来，降低污染物的排放，同时利用改性机能够使得脱硫后的烟气中的灰尘与氧化剂、改性剂混合反应，能够将灰尘中的汞吸收控制，将改性灰通过改性灰喷射装置和改性灰喷枪通入循环流化床脱硫塔中进行循环，利用循环流化床脱硫塔中的烟气组分如so2、no、h2o影响了汞的被氧化，使得so2和o2将汞氧化生成hgso4，促进hg的进一步吸收控制。综上，本实用新型能够实现对烟气循环流化床hg、 so2及nox的协同脱除。在实现协同高效脱汞脱硫脱硝的同时，能够合理循环利用循化流化床脱硫灰，实现资源再利用，解决了活性炭价格高，电厂成本高的问题，可以较大的降低电厂的投资。
附图说明
26.图1为本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统的结构示意脱汞脱硫脱硝系统图。
27.其中，1为生石灰储料仓、2为生石灰给料阀、3为生石灰给料器、4为第一罗茨风机、5 为第一氧化剂储料罐、6为第一氧化剂给料泵、7为第一氧化剂给料阀、8为工艺水箱、9为工艺水泵、10为工艺水阀、11为工艺水喷嘴、12为生石灰喷嘴、13为入口烟道、14为循环流化床脱硫塔、15为预除尘器、16为第一灰收集器、17为布袋除尘器、18为第二灰收集器、19 为灰斗、20为送料机、21为改性剂储料罐、22为改性剂给料泵、23为改性剂给料阀、24为第二氧化剂储料罐、25为第二氧化剂给料泵、26为第二氧化剂给料阀、27为改性机、28为第二罗茨风机、29为改性灰喷射装置、30为旋流雾化喷枪、31为灰库、32为引风机、33为污染物监测装置、34为烟囱。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明脱汞脱硫脱硝系统。
29.参照图1，本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统，包括生石灰投加设备、第一氧化剂投加设备、工艺水投加设备、工艺水喷嘴11、循环流化床脱硫塔14、预除尘
器15、布袋除尘器17、改性剂投加设备、第二氧化剂投加设备、送料机20、改性机27、改性灰喷射装置29和改性灰喷枪；第一氧化剂投加设备的出口与生石灰投加设备连接，生石灰投加设备的出口与循环流化床脱硫塔14入口的入口烟道13连通；工艺水喷嘴11设置于循环流化床脱硫塔14的底部，工艺水投加设备与工艺水喷嘴11连接；预除尘器15设置于循环流化床脱硫塔14的顶部，布袋除尘器17的烟气入口与预除尘器15的烟气出口连通；改性剂投加设备和第二氧化剂投加设备均与改性机27连接，改性机27通过送料机20与布袋除尘器17的灰斗 19连接；改性机27的出料口与改性灰喷射装置29的改性灰入口连接，改性灰喷射装置29的改性灰出口与改性灰喷枪连接，改性灰喷枪设置于循环流化床脱硫塔14的底部并位于工艺水喷嘴11的上方。
30.作为本实用新型优选的实施方案，第一氧化剂投加设备包括第一氧化剂储料罐5、第一氧化剂给料泵6和第一氧化剂给料阀7，第一氧化剂给料泵6的入口与第一氧化剂储料罐5连接，第一氧化剂储料罐5的出口与生石灰投加设备连接，第一氧化剂给料阀7设置于第一氧化剂储料罐5的出口与生石灰投加设备连接的管路上；
31.工艺水投加设备包括工艺水箱8和工艺水泵9，工艺水泵9的入口与工艺水箱8连接，工艺水泵9的出口与工艺水喷嘴11连接，工艺水泵9的出口与工艺水喷嘴11连接管路上设有工艺水阀10。
32.作为本实用新型优选的实施方案，生石灰投加设备包括生石灰储料仓1、生石灰给料阀2、生石灰给料器3、第一罗茨风机4和生石灰喷嘴12，生石灰储料仓1的出料口与生石灰给料器 3连接，生石灰给料阀2设置于生石灰储料仓1的出料口，生石灰给料器3入口设有氧化剂添加口，第一氧化剂投加设备的出口与该氧化剂添加口连接；生石灰给料器3的出料口与生石灰喷嘴12通过管路连接，生石灰喷嘴12设置于循环流化床脱硫塔14入口的入口烟道13上；第一罗茨风机4的出口与生石灰给料器3的出料口与生石灰喷嘴12连接的管路连通。
33.作为本实用新型优选的实施方案，预除尘器15的第一灰收集器16与循环流化床脱硫塔 14的底部连接，连接点位于工艺水喷嘴11的下方；
34.布袋除尘器17的第二灰收集器与循环流化床脱硫塔14的底部连接，连接点位于工艺水喷嘴11的下方。
35.作为本实用新型优选的实施方案，改性机27采用混料研磨机，改性机27上设有改性剂入口、氧化剂入口、灰入口以及改性灰出口，改性剂投加设备和第二氧化剂投加设备的出口分别与改性剂入口和氧化剂入口连接，灰入口与送料机20的出料口连接，改性灰出口与改性灰喷射装置29的改性灰入口连接。
36.作为本实用新型优选的实施方案，改性剂投加设备包括改性剂储料罐21和改性剂给料泵22，改性剂给料泵22的入口与改性剂储料罐21连接，改性剂给料泵22出口与改性机27连接，改性剂给料泵22出口与改性机27连接的管路上设有改性剂给料阀23；
37.第二氧化剂投加设备包括第二氧化剂储料罐24和第二氧化剂给料泵25，第二氧化剂给料泵25的入口与第二氧化剂储料罐24连接，第二氧化剂给料泵25出口与改性机27连接，第二氧化剂给料泵25出口与改性机27连接的管路上设有第二氧化剂给料阀26。
38.作为本实用新型优选的实施方案，改性灰喷射装置29包括改性灰入口、进风口和混合流出口，进风口和混合流出口正对，改性灰入口位于进风口和混合流出口之间，改性灰入口与改性机27的出料口连通，进风口连接有第二罗茨风机28，混合流出口与改性灰喷枪
连接；
39.改性灰喷枪采用旋流雾化喷枪。
40.作为本实用新型优选的实施方案，本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统还包括灰库31，布袋除尘器17的第二灰收集器18通过第一路管路与灰斗19连接，通过第二管路与灰库31连接，送料机20还与灰库31连接；
41.本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统还包括引风机32和污染物监测装置 33，引风机32的入口与布袋除尘器17的烟气出口连通，污染物监测装置33设置于引风机32 的出口处；
42.本实用新型循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统还包括烟囱34，引风机32的出口与烟囱34连接。
43.本实用新型如上所述的循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统工作过程包括：
44.通过第一氧化剂投加设备向生石灰投加设备中的生石灰粉末添加氧化剂；
45.通过生石灰投加设备向循环流化床脱硫塔14入口的入口烟道13输送添加了氧化剂的生石灰粉末；
46.通过工艺水投加设备和工艺水喷嘴11向循环流化床脱硫塔14喷射工艺水，以进行增湿活化及调节烟温；
47.烟气在入口烟道13内与添加了氧化剂的混合后进入循环流化床脱硫塔14，烟气在循环流化床脱硫塔14内与氧化剂以及生石灰反应，使得烟气进行脱汞、脱硫以及脱硝；
48.循环流化床脱硫塔14中反应后的烟气从循环流化床脱硫塔14的顶部进入预除尘器15进行初步除尘；
49.初步除尘后的烟气进入布袋除尘器17进行除尘；
50.经布袋除尘器17除尘后得到的灰尘经灰斗19和送料机20进入改性机27；
51.改性剂投加设备和第二氧化剂投加设备分别向改性机27中加入氧化剂和改性剂；
52.入氧化剂、改性剂和灰在改性机27中反应，将灰中的hg进行吸收，得到改性灰；
53.改性灰经改性灰喷射装置29和改性灰喷枪送入循环流化床脱硫塔14底部再次进行脱汞、脱硫以及脱硝。
54.所述氧化剂采用溶质为高锰酸钾、亚氯酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、双氧水和二氧化氯中的一种或者几种的混合溶液；第一氧化剂投加设备向生石灰投加设备中的生石灰粉末添加氧化剂的质量为生石灰粉末质量的0.5％～5％，第二氧化剂投加设备向改性机27中加入氧化剂的质量为经布袋除尘器17除尘后得到的灰尘质量的0.5％～5％；
55.所述改性剂采用卤化物溶液，卤化物溶液的溶质为氯化氢、氯化铵、溴化氢和溴化铵中的一种或几种的混合溶液，改性剂与灰的质量比例为0.001～0.1:1。
56.实施例
57.本实施例循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统主要包括：循环流化床脱硫塔14：so2、 nox及hg等各种污染物与吸收剂反应的主要场所及烟气通道；入口烟道13：锅炉来烟由此进入循环流化床脱硫塔14；生石灰储料仓1与生石灰给料器3连接，生石灰给料器3与入口烟道13连接，生石灰给料器3与入口烟道13连接的管路上连接有第一罗茨风机4，第一罗茨风机4用于将生石灰给料器3中的生石灰粉末吹入入口烟道13中，生石灰粉末与入口烟道13 中的烟气混合之后一同进入循环流化床脱硫塔14的底部，之后在循环流化床脱硫塔
14内部进行反应，生石灰给料器3入口设置氧化剂添加口，并设置第一氧化剂储料罐5，第一氧化剂储料罐5上连接有第一氧化剂给料泵6，第一氧化剂给料泵6的出口与氧化剂添加口连接且连接管路上设有第一氧化剂给料阀7；工艺水箱8、工艺水泵9和工艺水喷嘴11依次相接，工艺水喷嘴11设置于循环流化床脱硫塔14底部；按照烟气流向，依次设置循环流化床反应塔14、预除尘器15、布袋除尘器17、引风机32、污染物监测装置33与烟囱34；布袋除尘器17下方设置脱硫灰改性装置，脱硫灰改性装置包括改性机27、所述改性剂投加设备和第二氧化剂投加设备，脱硫灰改性装置与循环流化床脱硫塔14之间设置有改性灰喷射管道29，改性灰喷射管道29连接于循环流化床脱硫塔14底部设置的旋流雾化喷枪30，改性后脱硫灰旋流雾化喷枪30此进入循环流化床脱硫塔14，改性灰喷射管道29上连接第二罗茨风机28，第二罗茨风机用于提供载气，将改性灰喷射管道29中的改性灰喷吹入循环流化床脱硫塔14。
58.改性剂投加设备投加的改性剂为卤化物，改性用的卤化物可为氯化氢、氯化铵、溴化氢和溴化铵的一种或几种混合溶液，卤化物与脱硫灰的质量比例为0.001～0.1:1，卤素(以cl为例) 对hg的吸收作用可用如下反应表示：
59.hg+cl
→
hgcl
60.hgcl+cl2→
hgcl2+cl
61.hg+cl2→
hgcl262.2hg+4hcl+o2→
2hgcl2+2h2o
63.虽然卤素在元素汞被氧化的过程中起重要作用，其它的烟气组分如so2、no、h2o也在一定程度上影响了汞的被氧化。so2和o2也可能将汞氧化生成hgso4，具体反应方程式如下：
64.cl2+so2+h2o
→
2hcl+so365.hgcl2(g)+so2(g)+o2(g)
→
cl2(g)+hgso4(g)
66.hg(g)+so2(g)+o2(g)
→
hgso4(g)
67.以上反应均可促进hg的进一步吸收控制。
68.第一、第二氧化剂投加设备投加的氧化剂可为高锰酸钾、亚氯酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、双氧水、二氧化氯中的一种或者集中溶液的混合物，氧化剂的质量为吸收剂氧化钙的0.5％～5％。通过催化氧化反应，将烟气中的no和hg0分别氧化为溶解度高的no2、n2o3和氧化态汞(hg
2+
)，进而将烟气中的sox、nox和气态单质汞(hg0)等污染物分别转化为caso3、caso4、ca(no3)2以及氧化态汞(如hgo、hgcl2)等，并被固体颗粒吸附，从而实现烟气中sox、nox和hg 等污染物的一次脱除，以高锰酸钾为例，反应式如下：
[0069][0070][0071]
布袋除尘器17的灰斗19中的脱硫灰在进入改性机中进行改性反应的同时进行研磨处理，保证改性灰的细度。
[0072]
在烟囱入口安装烟气污染物在线实时检测装置。
[0073]
本实施例的循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统工作过程包括以下步骤：
[0074]
(1)所述循环流化床半干法协同脱汞脱硫脱硝系统工作前，需要向生石灰储料仓1加入生石灰，第一、第二氧化剂储料罐加入氧化剂，改性剂储料罐加入改性剂；
[0075]
(2)启动第一罗茨风机4，打开生石灰给料阀2，打开第一氧化剂给料阀7，利用第一罗茨风机4提供动力，通过生石灰给料器3将生石灰气力输送喷射进入循环流化床脱硫塔14入口连接的入口烟道13；同时打开工艺水阀10，启动工艺水泵9，将工艺水箱中8的工艺水喷射进入循环流化床脱硫塔14底部，起到增湿活化及调节烟温的作用。
[0076]
(3)烟气从锅炉尾部烟道、入口烟道13进入循环流化床脱硫塔14内，烟气在循环流化床脱硫塔14内与吸收剂生石灰、氧化剂反应，反应后烟气从循环流化床脱硫塔14顶部进入预除尘器15，烟气经预除尘器15初步除尘后进入烟气布袋除尘器17，经过布袋除尘器17除尘后净化烟气经引风机32进入烟囱34排放进入大气。
[0077]
(4)布袋除尘器17的灰斗19收集的灰一部分通过送料机20进入改性机27，根据烟囱入口污染物监测装置33监测的烟气排放hg浓度，当烟气排放hg浓度接近或超过0.03mg/m3时，反馈调节增加灰斗取灰量，剩下的直接进入灰库31；从灰库31中取得脱硫灰通过送料机 20进入改性机27进行混料改性以及进行研磨，确保改性灰粒径小于0.5mm；同时根据烟囱入口污染物监测装置33对hg、so2及nox监测数据调节第一、第二氧化剂给料阀(7、26)及生石灰给料器1，控制氧化剂和生石灰给料量；脱硫灰经改性机27后改性后，进入改性灰喷射装置29，打开第二罗茨风机28，第二罗茨风机28提供空气作为载气，将改性灰通过旋流雾化喷枪30均匀喷射进入循环流化床脱硫塔14的底部。最终净化后的烟气经引风机进入烟囱排入大气。
[0078]
综上，本实用新型利用卤化物对脱硫灰进行改性，提高脱硫灰的活性，实现对烟气循环流化床hg、so2及nox的协同脱除。在实现协同高效脱汞脱硫脱硝的同时，能够合理循环利用循化流化床脱硫灰，实现资源再利用，解决了活性炭价格高，电厂成本高的问题，可以较大的降低电厂的投资。本实用新型产生的脱硫脱硝脱汞副产物稳定性高，副产物主要集中由布袋除尘器收集，储存在灰库中，并且副产物中污染物不易二次析出，不会造成二次污染，最终通过罐车运送出厂，可作为其他工业原料。本实用新型能够根据烟囱入口hg、so2及nox的实时监测结果，及时调节控制吸收剂、氧化剂、改性剂及改性灰给料量，能够一定程度节约生石灰等用料量，同时能够保证污染物高效脱除率。