一种烟气除尘脱硝余热回收一体化装置的制作方法

1.本实用新型涉及烟气净化设备技术领域，具体而言，涉及一种烟气除尘脱硝余热回收一体化装置。


背景技术：

2.目前电力行业、钢铁行业、冶金行业、玻璃行业、水泥行业等采用燃油、燃气、煤炭等作为燃料的燃烧炉产生的高温烟气含有大量的氮氧化物、烟尘和重金属粉尘等有毒有害物质，是造成大气污染的重要因素。在不断提高大气污染物排放标准的同时，也需要解决燃烧炉开停工、热量回收设备故障等特殊工况高温、高污染物浓度的烟气超标排放的问题。
3.燃烧炉开停工、热量回收设备故障等特殊工况的烟气的主要特点为高温、高氮氧化物以及高尘(包含多种重金属及其氧化物颗粒物)，其中重金属及其氧化物颗粒物会导致脱硝催化剂出现堵塞、永久性失活等情况。针对此类特殊工况的烟气，现有烟气治理系统大多采用将热量回收、脱硝、除尘设备独立设置或者两两组合设置，经处理的烟气还具有较高的温度，为充分利用烟气余热，在烟气治理系统后端会设置空气预热器，利用烟气余热对锅炉入口的空气进行预热，提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。
4.但是现有的烟气治理系统存在以下问题：系统流程长，占地面积大，投资成本高；烟气中的砷、氧化砷等重金属颗粒物会对脱硝催化剂造成致命性的失活，造成催化剂的脱硝效率下降、使用寿命缩短。因此亟需寻找一种集成度高、占地面积小的烟气治理装置，处理特殊工况下高温、高尘、高氮氧化物烟气，同时维持生产装置稳定运行。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是如何简化烟气处理系统，减少设备的投入成本和运行维护成本。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种烟气除尘脱硝余热回收一体化装置，包括壳体、进气烟道和出气烟道，所述进气烟道内设有生石灰喷入组件和氨气喷入组件，所述壳体内分成除尘区、换热脱硝区和烟气导流区，所述烟气导流区位于所述除尘区和所述换热脱硝区的上方，所述除尘区和所述换热脱硝区均与所述烟气导流区连通，所述除尘区内设有过滤组件，所述除尘区的下侧设有至少一个烟气进口，所述进气烟道与所述烟气进口连通，所述换热脱硝区内从上向下依次设有换热组件、脱硝组件及余热回收组件，所述换热脱硝区的底部设有至少一个烟气出口，所述出气烟道与所述烟气出口连通。
7.相对于现有技术，本实用新型提供一种一体化烟气处理设备，将高温除尘、脱硝和余热回收等功能模块，大大简化了烟气处理系统，减少了设备的投入成本和运行维护成本。
8.进一步地，所述过滤组件包括过滤花板和多个过滤元件，所述过滤元件与所述过滤花板连接，所述过滤元件为金属膜滤筒。由过滤元件对烟气进行除尘，过滤元件采用金属膜滤筒，可以直接处理280～800℃高温烟气，除尘效果良好，极大程度提高设置在除尘区下游的换热脱硝区的热量回收效率。
9.进一步地，所述过滤组件还包括过滤喷吹器，所述过滤喷吹器设置在所述过滤花板的上方。设置过滤喷吹器可以对过滤元件进行反吹，将过滤元件上捕集的粉尘吹落，控制除尘区的烟气阻力维持在一定范围内。
10.进一步地，所述除尘区的下部设有灰斗，所述灰斗的底部设有泄灰口，所述泄灰口上设有卸灰阀。重力沉降下来的粉尘会落到灰斗中，打开卸灰阀可以将收集的粉尘从泄灰口排出。
11.进一步地，所述生石灰喷入组件包括多个生石灰喷枪，所述氨气喷入组件包括多个氨气喷枪。氨气喷枪将氨气喷入，使氨气与烟气混合，以氨气作为脱硝剂，在后续脱硝组件实现烟气脱硝反应；生石灰喷枪将生石灰喷入烟气，可以脱除烟气中存在的氧化砷、氧化铅、氧化硒等引发脱硝催化剂“中毒”的金属氧化物可提高脱硝催化剂的使用寿命，提高烟气脱硝反应效率，保证脱硝过程的平稳。
12.进一步地，所述烟气导流区内设有提升阀，所述提升阀用于关闭和打开所述除尘区和所述换热脱硝区之间的烟气通道。提升阀可实现除尘区和换热脱硝区隔断，便于除尘区内进行反吹、切出、检修等操作。
13.进一步地，所述烟气导流区内设有导流板，所述导流板位于所述换热脱硝区的上方。导流板用于对烟气进行梳理，整流分布后实现烟气的转向以及均匀分布。
14.进一步地，所述换热组件包括换热吹灰器和至少两个在烟气流动方向上串联连接的降温换热器，所述换热吹灰器设置在所述降温换热器的上方，所述降温换热器为列管式换热器。高温除尘的烟气经降温换热器降温，并通过换热管实现烟气的二次整流，便于降温后的烟气分布均匀，与下游的脱硝催化剂充分混合接触；设置换热吹灰器可以保证降温换热器的高效换热，当烟气阻力增大时，可以通过吹灰器对降温换热器的换热管束进行高压吹灰。
15.进一步地，所述脱硝组件包括至少一组催化剂喷吹器和脱硝催化剂，各组所述催化剂喷吹器和脱硝催化剂分层设置，所述催化剂喷吹器设置在对应所述脱硝催化剂的上方，所述脱硝催化剂的孔径为3～5mm。脱硝催化剂的装填层数可根据烟气脱硝指标设置，小孔径的低温脱硝催化剂的使用，提高脱硝催化剂的接触面积，提高脱硝效率，同时减少脱硝单元的设置面积，从而减小整个设备的体积；催化剂喷吹器可以整流进入脱硝催化剂的烟气，也可以对脱硝催化剂进行反吹，降低烟气流通阻力。
16.进一步地，所述余热回收组件包括余热回收吹灰器和至少一个余热回收换热器，所述余热回收吹灰器设置在所述余热回收换热器的上方。余热回收换热器可将烟气的余热进一步回收利用；余热回收吹灰器能整流进入余热回收换热器的烟气，也可对余热回收换热器进行反吹，控制余热回收换热器的烟气阻力。
17.相对于现有技术，本实用新型烟气除尘脱硝余热回收一体化装置具有如下有益效果：
18.本实用新型烟气除尘脱硝余热回收一体化装置内部结构简单，将高温除尘、热量回收、脱硝和余热回收等模块进行整合，大大简化了烟气处理系统，减少了设备的投入成本和运行维护成本。
19.本实用新型烟气除尘脱硝余热回收一体化装置采用两段式烟气热量回收结构，可最大程度地回收烟气热量，提供了一体化装置与低温余热发电设备配合使用的可能性，余
热产生的蒸汽或电力可有效降低厂区的营运成本。
20.本实用新型烟气除尘脱硝余热回收一体化装置可根据用户的不同需求配置模块，满足不同烟气的处理需要。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例提供的烟气除尘脱硝余热回收一体化装置的外部结构图；
22.图2为本实用新型实施例提供的烟气除尘脱硝余热回收一体化装置的内部结构图。
23.附图标记说明：
24.1-进气烟道，11-生石灰喷入组件，12-氨气喷入组件，2-壳体，21-烟气导流区，211-提升阀，212-导流板，22-除尘区，221-过滤喷吹器，222-过滤花板， 223-过滤元件，23-灰斗，231-泄灰口，24-换热脱硝区，241-换热吹灰器，242
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降温换热器，243-催化剂喷吹器，244-脱硝催化剂，245-余热回收吹灰器，246
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余热回收换热器，3-出气烟道。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.结合图1和图2所示，本实施例提供一种烟气除尘脱硝余热回收一体化装置，包括壳体2、进气烟道1和出气烟道3。进气烟道1与待处理烟气烟道连接，用于将待处理烟气引入烟气处理一体化装置，出气烟道3用于排出处理后的烟气，用于下游设备。进气烟道1内设有生石灰喷入组件11和氨气喷入组件12，用于向烟气中加入生石灰和氨气。壳体2内设有挡板，挡板底部与壳体2的底板连接，顶部与壳体2的顶板之间具有间隙，挡板的两侧分别为除尘区22和换热脱硝区24，挡板的上方为烟气导流区21，除尘区22和换热脱硝区24通过烟气导流区21连通。除尘区22内设有过滤组件，用于除去烟气中的重金属颗粒物。换热脱硝区24内从上向下依次设有换热组件、脱硝组件及余热回收组件，换热组件用于将高温烟气的热量回收，降低烟气温度；脱硝组件用于促使烟气发生脱硝反应，实现烟气脱硝；余热回收组件用于进一步地回收烟气的热量，降低能量消耗。除尘区22的下侧设有一个或多个烟气进口，进气烟道1与烟气进口连通，换热脱硝区24的底部设有至少一个或多个烟气出口，出气
烟道3与烟气出口连通。
30.待处理的烟气先流入进气烟道1，由生石灰喷入组件11和氨气喷入组件 12喷入石灰粉末颗粒和氨气与高温烟气混合，高温烟气混合再进入壳体2的除尘区22，过滤组件过滤掉烟气中的重金属颗粒，过滤后的烟气通过烟气导流区21的通道进入换热脱硝区24，依次经过换热组件降温、脱硝组件脱硝反应和余热回收组件热量回收，最后从烟气出口排出，在一体化装置中完成高温烟气脱重金属、脱硫、除尘、脱硝及热量回收等过程。该一体化装置结构简单，大大简化了烟气处理系统，减少了设备的投入成本和运行维护成本。
31.生石灰喷入组件11包括多个生石灰喷枪，生石灰喷枪喷入的生石灰粉末颗粒与高温烟气混合，并与烟气中的二氧化硫及部分金属氧化物发生反应，生成稳定的化合物，如硫酸钙、砷酸钙等。为降低后续除尘部件的捕集强度，可在烟气出口设置二氧化硫在线检测仪来实现精准控制生石灰的喷入量，当遇到高温烟气中砷及其氧化物等重金属氧化物含量较高时，可适当加大生石灰喷入量或添加铝氧基颗粒，实现高效的重金属氧化物捕集能力，并避免后续脱硝催化剂244的“中毒”失效。氨气喷入组件12包括多个氨气喷枪，氨气可由液氨、氨水或尿素溶液提供，这些液体在高温烟气环境下自行受热分解出氨气，氨气与烟气混合进入装置的下游部件，氨气作为脱硝剂，会在下游的脱硝组件与烟气发生脱硝反应。
32.过滤组件包括过滤喷吹器221、过滤花板222和多个过滤元件223，高温烟气中颗粒物、稳定盐类及过量的生石灰颗粒在除尘区22中被重力沉降及过滤捕集。过滤喷吹器221设置在所述过滤花板222的上方，过滤元件223与过滤花板222连接。除尘区22内可以设置多个过滤花板222，将除尘区22分割成多个独立的除尘过滤单元，实现烟气的分单元除尘。过滤元件223采用金属膜滤筒，可以直接处理280～800℃高温烟气，除尘效果良好。除尘区22的下部设有灰斗23，灰斗23的底部设有泄灰口231，泄灰口231上设有卸灰阀。重力沉降下来的粉尘下落到灰斗23被收集，大部分细小粉尘附着在金属膜滤筒过滤元件223上，随着过滤时间的推延，形成一层滤饼，滤饼中的生石灰还能进一步与烟气中的重金属及其氧化物、二氧化硫等酸性气体进行反应，实现烟气的二次脱重金属、脱硫。随着烟气中被过滤捕集的粉尘越来越多，滤饼会不断增厚，为控制除尘区22的烟气阻力维持在一定范围内，过滤喷吹器 221需定期对过滤元件223进行反吹，反吹气一般可选用氮气、净化风和压缩空气等，根据烟气的成分及后续烟气用途进行选择。反吹后过滤元件223的滤饼会脱落掉入灰斗23，捕集的粉尘定期通过泄灰口231排放。
33.经脱重金属、脱硫、除尘的高温烟气进入烟气导流区21，烟气导流区21 内设有提升阀211，提升阀211设置在除尘区22与换热脱硝区24交界位置，用于关闭和打开除尘区22和换热脱硝区24之间的烟气通道。提升阀211可实现除尘区22和换热脱硝区24隔断，便于除尘区22内进行反吹、切出、检修等操作。烟气导流区21内还设有导流板212，导流板212设置在换热脱硝区24的上方，烟气经过导流板212的整流分布后实现烟气的转向以及均匀分布。
34.经整流分布均匀的高温烟气进入换热脱硝区24。换热组件需对烟气温度进行控制，确保经过换热后的烟气温度处于高效烟气脱硝的温度范围。换热组件包括换热吹灰器241和降温换热器242，换热吹灰器241设置在降温换热器242的上方，降温换热器242的数量至少为两个，多个降温换热器242在烟气流动方向上串联连接。且降温换热器242为列管式换热器，降温换热器242 采用高效换热管来将高温烟气的热量强制取出，取出的热量可用于产生厂区所需的蒸汽、热风等能量单位。换热吹灰器241可以整流进入降温换热器242 的
烟气，保证降温换热器242高效取热，当烟气阻力增大时，可以通过换热吹灰器241对降温换热器242的换热管束进行高压吹扫。
35.脱硝组件包括至少一组催化剂喷吹器243和脱硝催化剂244，脱硝催化剂 244的装填层数可根据烟气脱硝指标设置，本实施例中具有三组催化剂喷吹器243和脱硝催化剂244，各组催化剂喷吹器243和脱硝催化剂244分层设置，催化剂喷吹器243设置在对应脱硝催化剂244的上方。烟气经过脱硝催化剂 244时发生脱硝反应，催化剂喷吹器243可以整流进入脱硝催化剂244的烟气，也可以对脱硝催化剂244进行反吹，降低烟气流通阻力。进一步地，限定脱硝催化剂244的孔径为3～5mm，小孔径的低温脱硝催化剂244的使用，提高脱硝催化剂244的接触面积，提高脱硝效率。
36.烟气脱硝后的温度在160～400℃，可对烟气的热量进一步回收，余热回收组件包括余热回收吹灰器245和余热回收换热器246，具体实施方式中，余热回收换热器246的数量为一个或多个，余热回收换热器246为板式或列管式换热器。余热回收换热器246可将烟气的余热进一步吸收，将排烟温度控制在80～140℃，回收的烟气余热可再次利用。余热回收吹灰器245设置在余热回收换热器246的上方，能整流进入余热回收换热器246的烟气，也可对余热回收换热器246进行反吹，控制余热回收换热器246烟气阻力。
37.上述烟气除尘脱硝余热回收一体化装置处理烟气的步骤如下：
38.步骤一、待处理烟气进入进气烟道1，生石灰喷入组件11喷入的生石灰细粉、氨气喷入组件12喷入的氨气与高温烟气混合后进入除尘区22；高温烟气被过滤组件阻挡，流速减慢，烟气中的金属氧化物、硫氧化物与生石灰粉反应生成稳定的砷酸钙、硫酸钙等钙盐，烟气中的大颗粒物重力沉降落入灰斗23；小颗粒物粉尘、重金属粉尘和钙盐被金属膜滤筒过滤元件223拦截，经配套的过滤喷吹器221定期喷吹落入灰斗23；
39.步骤二、除尘后的高温烟气通过烟气导流区21进入换热脱硝区24，换热组件将烟气温度从280～800℃降至160～200℃，回收的热量可用于厂区自产热风、热水、蒸汽等，也可作为低温余热发电；
40.步骤三、通过换热组件后烟气与脱硝组件接触，烟气中的氮氧化物在脱硝催化剂244的催化作用下与氨气反应，被还原为氮气；
41.步骤四、脱硝后的烟气最后经过余热回收组件，在余热回收换热器246与换热介质进行换热，实现烟气温度从160～200℃降至80～140℃，降温后的烟气温度高于介质酸露点温度，温度降低后从壳体2底部的出气烟道3排出一体化装置，进入下游设备。
42.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。