一种生物质锅炉烟气干法脱硫一体化除尘脱硝装置及方法与流程

本发明属于烟气处理，具体涉及一种生物质锅炉烟气干法脱硫一体化除尘脱硝装置及方法。

背景技术：

1、生物质燃料是一种可再生的燃料，广泛使用生物质能对减少“碳关税”带来的不利影响。使用生物质燃料依然会产生含有二氧化硫、氮氧化物、颗粒物的烟气，需要其进行有效治理使这些污染物排放浓度小于等于国家和地方允许排放的限值才能排放。

2、燃烧生物质料产生的烟气特点包括：水份含量、含氧量较高；含尘量大，烟尘含有丰富的碱金属；二氧化硫含量及氮氧化物含量相对较低。

3、生物质锅炉烟气有如下特点：①炉膛温度差别大，生物质锅炉主要有炉排炉和循环流化床炉、喷吹炉等等；②未燃烬颗粒较多；③生物质中氢元素含量较高，烟气中含水量也高，可达到15％～30％；④烟尘含碱金属质量分数较高，可达8％以上；⑤二氧化硫、氮氧化物浓度低、波动大，燃烧纯生物质时二氧化硫、氮氧化物浓度在120～250mg/m3波动，如燃料中掺杂模板、木材、树皮的烟气中so2、nox浓度在250～600mg/m3波动；⑥烟尘粘性大。

4、为了满足超低排放，大量使用的传统烟气治理工艺包括：

5、(1)sncr炉内脱硝→余热回收装置→干式静电除尘(或多管+布袋除尘器)→湿法脱硫→引风机→烟囱。

6、不足之处：1)生物质锅炉炉内温度较低，sncr炉内脱硝效率低，氨逃逸量大；2)炉内温度场不稳定，sncr喷枪系统需要多层布置，系统复杂；3)静电除尘器复杂维护困难；4)湿法脱硫废水需要二次处理，占地及投入加大，烟气有白羽现象、烟囱雨现象；5)对脱硫前的设备腐蚀较大；6)颗粒物排放浓度难以实现超低排放。

7、(2)中温scr炉外脱硝→余热回收装置→干式静电除尘(或多管+布袋除尘器)→湿法脱硫→引风机→烟囱。

8、不足之处：1)scr脱硝催化剂容易受碱金属中毒、受粘性烟尘堵塞，造成效率降低或失效；2)静电除尘器复杂维护困难；3)湿法脱硫废水需要二次处理，占地及投入加大，烟气有白羽现象、烟囱雨现象；4)对脱硫前的设备腐蚀较大；5)颗粒物排放浓度难以实现超低排放。

9、(3)sncr炉内脱硝(或中温scr炉外脱硝)→湿法脱硫→湿法静电除尘→引风机→烟囱。

10、不足之处：1)脱硝情况与(2)工艺产生的问题相同；2)湿法脱硫、湿法静电除尘的不足之处与(1)的3)、4)相同；3)颗粒物排放浓度难以实现超低排放。

11、(4)干式静电除尘(或多管+布袋除尘器)→低温scr脱硝→湿法脱硫→引风机→烟囱。

12、不足之处：1)干式静电除尘器复杂维护困难且难以实现超低排放；2)低温scr脱硝使用的低温催化剂价格是中温催化剂的4～6倍，投资及运行成本高；3)颗粒物排放浓度难以实现超低排放。

13、综上所述开发一种能够实现高效脱硫脱硝除尘的生物质锅炉烟气处理装置及方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供了如下的技术方案：

2、一种生物质锅炉烟气干法脱硫一体化除尘脱硝装置，包括依次相连的生物质锅炉、余热回收装置、脱硫反应器、氨气和烟气混合器、一体化除尘脱硝器、引风机及烟囱；所述余热回收装置的出口连接有用于消除烟气中火花的火星捕捉器与火星收集熄灭器，所述火星捕捉器的出口管道连接有脱硫反应器，所述脱硫反应器上安装有提供脱硫剂的称重料仓、带搅拌防堵下料器、双螺旋计量给料机、精细研磨机、送料风机和与送料风机出口相连的输送管道；

3、所述脱硫反应器的出口管道连接有氨气和烟气混合器，所述氨气和烟气混合器上安装有氨气稀释风机、磁励源活性氨激活器、氨蒸发器和氨水罐，氨气稀释风机设置于磁励源活性氨激活器与氨气和烟气混合器之间；

4、所述磁励源活性氨激活器包括活性氨激发反应器、磁励源发生组件、激励电源、逻辑控制器、人机界面、流量计和流量调节阀；

5、所述氨气和烟气混合器出口管道连接有一体化除尘脱硝器，所述一体化除尘脱硝器内设置有布袋除尘器和脱硝反应室。

6、进一步的，所述磁励源发生组件上安装有磁励源场强检测器、温升检测器和温升抑制器，磁励源场强检测器、温升检测器和温升抑制器与逻辑控制器电性连接。

7、进一步的，所述磁励源发生组件上设置有磁励源屏蔽器，所述磁励源屏蔽器上设置有检修门，检修门上安装有门禁。

8、进一步的，所述磁励源活性氨激活器还包括gprs收发机用于远程收发信息并与逻辑控制器电性连接，所述活性氨激发反应器出口安装有反应器压力检测元件，反应器压力检测元件与逻辑控制器电性连接。

9、进一步的，所述活性氨激发反应器为石英玻璃容器，且活性氨激发反应器的氨气进出口处设置有快速卡箍或法兰接口。

10、进一步的，所述一体化除尘脱硝器上安装有多个蒸汽灭火喷嘴、蒸汽输送管道和蒸汽开关控制阀，所述布袋除尘器内安装有火焰探测器。

11、一种根据干法脱硫一体化除尘脱硝装置的生物质锅炉烟气干法脱硫一体化除尘脱硝方法，包括以下步骤：

12、步骤1)将经过余热回收装置的生物质锅炉烟气通过火星捕捉器和火星收集熄灭器，捕集并去除未燃尽的火星后进入脱硫反应器，与脱硫剂发生反应，进行干法脱硫；

13、步骤2)同时，通过氨水罐和氨蒸发器产生氨气，氨气经流量调节阀的调节，使需要激活的氨气量通过流量计进入活性氨激发反应器接受磁励源发生组件的高能磁励源场射线能量，使部分nh3分子中的三个等价的n-h键部分或全部断开，分解成nh2、nh、n和h等自由基，与未分解的氨分子一同排出至氨气和烟气混合器；

14、步骤3)脱硫后的烟气经过氨气和烟气混合器与含有活性氨成分的氨气充分混合再进入一体化除尘脱硝器的布袋除尘器中滤除粉尘颗粒物，经滤除颗粒物后的烟气、氨气混合气体进入脱硝反应室，在较低烟气温度氛围下在中温催化剂的作用下去除氮氧化物，得到超低污染物浓度的净化气在引风机驱动下进入烟囱排向大气。脱除了二氧化硫和颗粒物的烟气进入布袋除尘器上方的脱硝反应室进行脱硝，可保障脱硝催化剂的有效孔隙不被堵塞，使得催化能够长久的保持高活性，延长使用寿命的同时保持长久的高效率。

15、优选地，步骤2)中通过流量调节阀的氨气由流量计检测并反馈至逻辑控制器，由逻辑控制器根据所需的氨气量控制调节流量调节阀的开度，使氨气通过量在设置的容差范围内；

16、同时，逻辑控制器根据氨气通过量得出对应需要的高能磁励源强度，由逻辑控制器控制调节激励电源向磁励源发生器组件输出相应需要的电能，磁励源场强检测器检测高能磁励源场强度并反馈至逻辑控制器，使高能磁励源场强度满足氨气流量的需要。

17、进一步的，通过温升检测器检测磁励源发生器组件的工作温度并反馈至逻辑控制器，当工作温度过高时，通过逻辑控制器发出降温信号至温升抑制器，由温升抑制器对磁励源发生器组件进行降温。

18、进一步的，通过反应器压力检测元件检测活性氨激发反应器的压力值并反馈至逻辑控制器，当检测到的压力值达到或超过压力设定值时，由逻辑控制器控制氨气稀释风机，降低氨气稀释风机的运行频率或停止氨气稀释风机的运行。

19、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

20、1)通过磁励源活性氨激活器的设置，将氨气激活成对no具有很高选择性的活性氨(nh2、nh、n和h等自由基)，使得在后续脱硝反应中需要的催化反应温度要求降低大几十近百度，弥补了中温催化剂活性下降的不足，从而使用中温催化剂时就能到达(甚至优于)使用低温催化剂的效果，大大节省成本，且对减少氨的使用量和氨逃逸量有益；

21、2)通过一体化除尘脱硝器和一体化除尘脱硝方法实现先除尘再脱硝，除尘后的烟气中粉尘颗粒物减少，对防止催化剂磨损、改善催化剂堵塞钝化引起的活性下降非常有效，且先行脱硫的设置，使得后续二氧化硫浓度维持较低水平，脱硝催化剂完全可以不考虑或提高二氧化硫转化成三氧化硫的转化率，从而提高催化剂的活性比例，提高脱硝效率，减少催化剂的用量；

22、3)同时，由于进入一体化除尘脱硝器的烟气脱除了二氧化硫，即使烟气温度低到二氧化硫酸露点以下，形成的酸腐蚀也已经大为减少，从而减轻了脱硫工艺之后所有金属设备、管道的腐蚀，延长了设备的使用寿命；

23、4)此外，流量计和流量调节阀、磁励源场强检测器和激励电源、温升检测器和温升抑制器、磁励源屏蔽器、反应器压力检测元件和氨气稀释风机在逻辑控制器的控制下，实现在氨气通过量、高能磁励源场强度、磁励源发生器组件的工作温度和工作安全环境以及活性氨激发反应器的内部压力值方面的精准控制，保证活性氨的激活顺利进行，延长设备的使用寿命，确保工作运行安全。