一种工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程

摘要

本发明提供一种工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程，锅炉系统包括储煤粉单元、输煤粉单元、锅炉主体、废气处理单元和废水处理单元，储煤粉单元通过输煤粉单元连接锅炉主体，锅炉主体连接废气处理单元与废水处理单元；废气处理单元包括脱硝部分、除尘部分和脱硫部分，脱硝部分采用非选择性炉内还原脱硝和选择性炉外还原脱硝联合脱硝；除尘部分采用脉冲袋式除尘；脱硫部分采用钠钙双碱法，该系统的工艺流程包括：储煤粉工序、输煤粉工序、燃烧工序、废气处理工序和废渣处理工序。本发明采用该锅炉系统及其工艺流程，能够有效改善锅炉系统整体性能，使得锅炉系统排放烟尘浓度低于10mg/m

说明书

技术领域

本发明涉及工业煤粉锅炉技术领域，尤其涉及一种工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程。

背景技术

工业煤粉锅炉是在原用于电站的大容量煤粉锅炉的基础上经过技术革新推出的新型工业燃煤粉锅炉。工业煤粉锅炉燃烧过程中，其燃烧产生的烟气中往往含有大量的烟尘、二氧化硫及氮氧化物，若直接排放于大气中，则对环境及人体健康产生严重危害。随着社会生活水平的不断提高，对燃煤粉锅炉系统也提出了更高的要求，为适应现有发展需求，对工业煤粉锅炉系统的改进也提出了更高的要求，因此，为降低工业煤粉锅炉系统排出的烟气中烟尘、二氧化硫及氮氧化物的含量，需不断完善并提高工业煤粉锅炉系统及其工艺流程，以降低工业煤粉锅炉系统中烟尘、二氧化硫及氮氧化物等的排放量。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种能够有效改善锅炉系统整体性能，使得锅炉系统排放的烟尘浓度低于10mg/m³，二氧化硫的浓度小于20mg/m³，同时氮氧化物的浓度在50mg/m³以下的工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种工业锅炉烟气多污染物协同控制技术，其中所述工业锅炉烟气多污染物协同控制技术包括储煤粉单元、输煤粉单元、锅炉主体、废气处理单元和废水处理单元，所述储煤粉单元通过输煤粉单元连接锅炉主体，所述锅炉主体连接废气处理单元与废水处理单元；

所述废气处理单元包括脱硝部分、除尘部分和脱硫部分，所述脱硝部分连接锅炉主体，且该脱硝部分的输出端依次连接除尘部分和脱硫部分；

所述脱硝部分采用非选择性炉内还原脱硝和选择性炉外还原脱硝联合脱硝方式，并选用氨水作为还原剂；

所述除尘部分采用脉冲袋式除尘方式；

所述脱硫部分采用钠钙双碱法降低二氧化硫和烟尘的排放。

进一步地，所述脱硝部分设置为包括氨水储罐、氨水输送泵、稀释水罐、静态混合器、炉内SNCR脱硝设备和炉外SCR脱硝设备，所述氨水储罐的氨水出口与静态混合器的氨水进口相连通的管道上设置氨水输送泵，所述稀释水罐的出水口通过管道连通静态混合器的进水口，所述静态混合器的出口端通过管道连通炉内SNCR脱硝设备与炉外SCR脱硝设备的氨水喷射主体进水端，所述炉内SNCR脱硝设备的氨水喷射主体出水端延伸至锅炉主体的炉膛处，所述炉外SCR脱硝设备的氨水喷射主体设置于锅炉主体的排烟管道上。

进一步地，所述除尘部分由除尘箱、排灰主体和喷吹主体组成，所述除尘箱上连通经炉外SCR脱硝设备喷射管脱硝处理后的排烟管道出口，且该除尘箱的底部连通排灰主体，所述喷吹主体连通除尘箱的内腔。

进一步地，所述脱硫部分设置为包括脱硫塔主体、气液分布器、雾化喷淋层、烟气洗涤器、除雾器和排气筒，所述脱硫塔主体的塔底连通经除尘部分除尘处理后的排烟管道出口，且该脱硫塔主体的内腔由下至上依次设置气液分布器、三层雾化喷淋层、一层烟气洗涤器和两层除雾器，所述排气筒连通除雾器的出口端，且该排气筒高度设置为95米。

进一步地，所述脱硝部分与除尘部分之间的排烟管道上还设置省煤器。

进一步地，所述氨水储罐上设置呼吸阀，所述氨水储罐旁侧还设置有毒气体检测仪和消防喷淋装置，且该氨水储罐通过围堰围设，所述围堰内设排水管道，所述排水管道的出口端连通废水处理单元。

进一步地，所述废水处理单元包括降温池、酸碱废水调节池和沉淀池，所述降温池与酸碱废水调节池均通过管道连接沉淀池，所述降温池通过管道连接锅炉主体的排污水口，所述酸碱废水调节池通过管道连接脱硝部分和脱硫部分的排酸碱废水口，所述沉淀池的出水口通过管道连通锅炉主体的冲渣管道和雾化喷淋层的补水管道。

进一步地，所述储煤粉单元包括煤粉仓、煤粉输入管线和煤粉输送口，所述煤粉仓上连通煤粉输入管线，且该煤粉仓上开设煤粉输送口。

进一步地，所述输煤粉单元设置为包括煤粉输送管线、输粉风机、二次粉仓、叶轮给粉机、煤粉混合器和罗茨风机，所述煤粉输送管线的进口端连接煤粉输送口，且该煤粉输送管线与二次粉仓上的煤粉进口相连接的管道上设置输粉风机，所述二次粉仓内腔设置叶轮给粉机和煤粉混合器，且该二次粉仓上的煤粉输送口与锅炉主体的炉膛内腔相连接的管道上设置罗茨风机。

一种工业锅炉烟气多污染物协同控制技术的工艺流程，包括如下步骤：

(一)储煤粉工序：采用具有密封罐的煤粉车将煤粉运送至煤粉仓，通过煤粉输入管线将密封罐中的煤粉储存至煤粉仓中，实现煤粉的无尘卸车入库；

(二)输煤粉工序：在输粉风机的作用下，通过煤粉输送管线将煤粉仓中的煤粉输送至二次粉仓中；

(三)燃烧工序：二次粉仓的煤粉在罗茨风机的辅助下，由与锅炉主体的炉膛内腔相连接的管道进入炉膛，并通过经空气预热器处理后的空气的配合，使得煤粉在锅炉主体的炉膛内良好燃烧，煤粉燃烧后产生的炉渣由冲渣管道冲出，以实现锅炉主体的排渣；

(四)废气处理工序：上述燃烧工序中产生的烟气依次经过脱硝处理、除尘处理和脱硫处理完成对烟气的净化工艺；

(五)废水处理工序：锅炉主体的排污水口排出的污水经降温池降温后进入沉淀池，同时，上述废气处理工序产生的污水也经酸碱废水调节池调节pH值后排入沉淀池，沉淀池中的废水经沉淀澄清后供上述燃烧工序中锅炉主体的冲渣以及废气处理工序中的循环补水使用；

(六)废渣处理工序：上述燃烧工序中排出的废渣以及废气处理工序中除尘处理后产生的积灰收集转运集中处理。

进一步地，所述废气处理工序包括如下步骤：

步骤1：脱硝处理，锅炉主体的炉膛内煤粉燃烧的同时，炉内SNCR脱硝设备喷射管将静态混合器中的氨水直接喷入炉膛，以对煤粉燃烧产生的烟气进行炉内脱硝处理，同时，炉内SNCR脱硝设备的氨水喷射主体喷入的过量氨水经炉内脱硝反应后溢出的氨气，随排烟管道中的烟气进入炉外SCR脱硝设备的氨水喷射主体处进行炉外脱硝处理，并在催化剂的催化还原下，过量的氨气与氮氧化物反应，从而进一步降低烟气中的氮氧化物浓度；

步骤2：余热回收处理，上述步骤1中，完成炉外脱硝处理后，高温烟气经省煤器进行烟气中热量的吸收，以降低排烟温度，节省能源；

步骤3：除尘处理，经步骤2处理后的烟气进入除尘部分，烟气中的较大颗粒粉尘直接落入灰斗中，较小颗粒粉尘则被阻流于滤袋表面，而透过滤袋的烟气由除尘箱上的排烟管道排出，实现烟气的除尘净化；

步骤4：脱硫处理，由除尘箱上的排烟管道排出的烟气从脱硫塔塔底进入，经过气液分布器使气体均匀上升，并在三层雾化喷淋层进行烟气脱硫，且通过烟气洗涤器除去烟气中夹带的盐分，最后经两层除雾器除去烟气中的水分后，将烟气由排气筒排出，从而完成整个废气处理工序。

进一步地，所述废气处理工序的步骤1中，氨水输送泵将20％的氨水直接从氨水储罐中抽出输送至静态混合器中，同时由稀释水罐对静态混合器提供稀释水，以将静态混合器中的氨水配置成5-10％的氨水溶液，从而供炉内SNCR脱硝设备和炉外SCR脱硝设备的氨水喷射主体使用。

进一步地，所述废气处理工序的步骤1中，催化剂的主要成分为二氧化钛、五氧化二钒和三氧化钨。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)通过锅炉系统中的脱硝部分采用炉内SNCR与炉外SCR联合脱硝、除尘部分采用脉冲袋式除尘以及脱硫部分采用钠钙双碱法，能够使得锅炉系统的废气处理单元最终排放的烟尘浓度低于10mg/m³，二氧化硫的浓度小于20mg/m³，同时氮氧化物的浓度在50mg/m³以下，从而有效改善锅炉系统的废气处理性能。

(2)通过氨水储罐、稀释水罐与静态混合器的配合，能够进行炉内SNCR脱硝设备和炉外SCR脱硝设备所需氨水溶液的良好配制，从而辅助炉内SNCR脱硝设备和炉外SCR脱硝设备对锅炉系统中产生的烟气进行两次脱硝处理，以充分降低烟气中氮氧化物的排放浓度，提高该锅炉系统的整体性能。

(3)通过喷吹主体中脉冲控制仪、脉冲阀、喷吹管与气包的配合，能够进行滤袋表面粉尘的定期清理，以保证除尘箱对烟气中粉尘的良好过滤，有效降低排放烟气中的含尘量。

(4)通过氨水储罐上呼吸阀、有毒气体检测仪、消防喷淋装置以及围堰、排水管道的设置，可防止氨水泄露产生的影响，从而提高锅炉系统中脱硝部分的安全使用性能。

附图说明

图1是本发明中工业锅炉烟气多污染物协同控制技术的结构框图。

图2是本发明中工业锅炉烟气多污染物协同控制技术的工艺流程结构框图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。

如图1所示，一种工业锅炉烟气多污染物协同控制技术，包括储煤粉单元、输煤粉单元、锅炉主体、废气处理单元和废水处理单元，储煤粉单元通过输煤粉单元连接锅炉主体，锅炉主体连接废气处理单元与废水处理单元；废气处理单元包括脱硝部分、除尘部分和脱硫部分，脱硝部分连接锅炉主体，且该脱硝部分的输出端依次连接除尘部分和脱硫部分；脱硝部分采用非选择性炉内还原脱硝和选择性炉外还原脱硝联合脱硝方式，并选用氨水作为还原剂；除尘部分采用脉冲袋式除尘方式；脱硫部分采用钠钙双碱法降低二氧化硫的排放，通过锅炉系统中的脱硝部分采用炉内SNCR与炉外SCR联合脱硝、除尘部分采用脉冲袋式除尘以及脱硫部分采用钠钙双碱法，能够使得锅炉系统的废气处理单元最终排放的烟尘浓度低于10mg/m³，二氧化硫的浓度小于20mg/m³，同时氮氧化物的浓度在50mg/m³以下，从而有效改善锅炉系统的废气处理性能。

脱硝部分设置为包括氨水储罐、氨水输送泵、稀释水罐、静态混合器、炉内SNCR脱硝设备和炉外SCR脱硝设备，氨水储罐的氨水出口与静态混合器的氨水进口相连通的管道上设置氨水输送泵，稀释水罐的出水口通过管道连通静态混合器的进水口，静态混合器的出口端通过管道连通炉内SNCR脱硝设备与炉外SCR脱硝设备的氨水喷射主体进水端，炉内SNCR脱硝设备的氨水喷射主体出水端延伸至锅炉主体的炉膛处，炉外SCR脱硝设备的氨水喷射主体设置于锅炉主体的排烟管道上，具体地，炉内SNCR脱硝设备的氨水喷射主体布置于锅炉主体的前方上下两侧，每侧氨水喷射主体均包括七组喷射管，七组喷射管的出水端延伸至锅炉主体的炉膛处，通过氨水储罐、稀释水罐与静态混合器的配合，能够进行炉内SNCR脱硝设备和炉外SCR脱硝设备所需氨水溶液的良好配制，从而辅助炉内SNCR脱硝设备和炉外SCR脱硝设备对锅炉系统中产生的烟气进行两次脱硝处理，以充分降低烟气中氮氧化物的排放浓度，提高该锅炉系统的整体性能。

除尘部分由除尘箱、排灰主体和喷吹主体组成，除尘箱上连通经炉外SCR脱硝设备喷射管脱硝处理后的排烟管道出口，且该除尘箱的底部连通排灰主体，喷吹主体连通除尘箱的内腔，其中，除尘箱由上部箱区、中部箱区和下部箱区由上至下依次组成，上部箱区上铰接盖板，且该上部箱区上开设风口，中部箱区中设置多孔板，且该中部箱区中通过滤袋框架设置滤袋，下部箱区包括灰斗、进风口和检查门；喷吹主体包括脉冲控制仪、脉冲阀、喷吹管和气包，脉冲控制仪、脉冲阀、喷吹管和气包均固定于除尘箱上，脉冲控制仪电性连接脉冲阀，脉冲阀设置于喷吹管与气包相连接的进气管道上，喷吹管的出口端延伸至上部箱区的内腔，通过喷吹主体中脉冲控制仪、脉冲阀、喷吹管与气包的配合，能够进行滤袋表面粉尘的定期清理，以保证除尘箱对烟气中粉尘的良好过滤，有效降低排放烟气中的含尘量。

脱硫部分设置为包括脱硫塔主体、气液分布器、雾化喷淋层、烟气洗涤器、除雾器和排气筒，脱硫塔主体的塔底连通经除尘部分除尘处理后的排烟管道出口，且该脱硫塔主体的内腔由下至上依次设置气液分布器、三层雾化喷淋层、一层烟气洗涤器和两层除雾器，排气筒连通除雾器的出口端，且该排气筒高度设置为95米，另外，脱硫部分设置为还包括石灰料仓、石灰浆液供给系统和碱液供给系统，石灰料仓连接石灰浆液供给系统，石灰浆液供给系统连通脱硫塔主体的脱硫剂再生池，碱液供给系统连通脱硫塔主体的脱硫剂再生池，脱硫塔主体的脱硫剂再生池连通雾化喷淋层，以为雾化喷淋层提供碱液，实现对烟尘中二氧化硫的良好处理。

脱硝部分与除尘部分之间的排烟管道上还设置省煤器，通过脱硝部分与除尘部分之间的省煤器，能够对高温烟气中的余热进行回收，并在锅炉系统的燃烧工序中进行再利用，以提高对能源的利用效率，并节约能源。

氨水储罐上设置呼吸阀，氨水储罐旁侧还设置有毒气体检测仪和消防喷淋装置，且该氨水储罐通过围堰围设，围堰内设排水管道，排水管道的出口端连通废水处理单元，具体地，排水管道的出口端连通酸碱废水调节池，通过氨水储罐上呼吸阀、有毒气体检测仪、消防喷淋装置以及围堰、排水管道的设置，可防止氨水泄露产生的影响，从而提高锅炉系统中脱硝部分的安全使用性能。

废水处理单元包括降温池、酸碱废水调节池和沉淀池，降温池与酸碱废水调节池均通过管道连接沉淀池，降温池通过管道连接锅炉主体的排污水口，酸碱废水调节池通过管道连接脱硝部分和脱硫部分的排酸碱废水口，沉淀池的出水口通过管道连通锅炉主体的冲渣管道和雾化喷淋层的补水管道，通过降温池、酸碱废水调节池和沉淀池的配合，能够对锅炉系统中产生的废水进行净化处理，且将净化水再利用进行冲渣处理或者供脱硫部分补水循环使用，可提高对废水的利用率。

储煤粉单元包括煤粉仓、煤粉输入管线和煤粉输送口，煤粉仓上连通煤粉输入管线，且该煤粉仓上开设煤粉输送口。

输煤粉单元设置为包括煤粉输送管线、输粉风机、二次粉仓、叶轮给粉机、煤粉混合器和罗茨风机，煤粉输送管线的进口端连接煤粉输送口，且该煤粉输送管线与二次粉仓上的煤粉进口相连接的管道上设置输粉风机，二次粉仓内腔设置叶轮给粉机和煤粉混合器，且该二次粉仓上的煤粉输送口与锅炉主体的炉膛内腔相连接的管道上设置罗茨风机。

煤粉仓设置为钢制直立围筒形，煤粉仓与二次粉仓中均设置脉冲仓顶除尘器。

锅炉主体的炉膛内设置三组低氮煤粉旋流燃烧器。

如图2所示，一种工业锅炉烟气多污染物协同控制技术的工艺流程，包括如下步骤：

(一)储煤粉工序：采用具有密封罐的煤粉车将煤粉运送至煤粉仓，通过煤粉输入管线将密封罐中的煤粉储存至煤粉仓中，实现煤粉的无尘卸车入库；

(二)输煤粉工序：在输粉风机的作用下，通过煤粉输送管线将煤粉仓中的煤粉输送至二次粉仓中；

(三)燃烧工序：二次粉仓的煤粉在罗茨风机的辅助下，由与锅炉主体的炉膛内腔相连接的管道进入炉膛，并通过经空气预热器处理后的空气的配合，使得煤粉在锅炉主体的炉膛内良好燃烧，煤粉燃烧后产生的炉渣由冲渣管道冲出，以实现锅炉主体的排渣；

(四)废气处理工序：上述燃烧工序中产生的烟气依次经过脱硝处理、除尘处理和脱硫处理完成对烟气的净化工艺；

(五)废水处理工序：锅炉主体的排污水口排出的污水经降温池降温后进入沉淀池，同时，上述废气处理工序产生的污水也经酸碱废水调节池调节pH值后排入沉淀池，沉淀池中的废水经沉淀澄清后供上述燃烧工序中锅炉主体的冲渣以及废气处理工序中的循环补水使用；

(六)废渣处理工序：上述燃烧工序中排出的废渣以及废气处理工序中除尘处理后产生的积灰收集转运集中处理。

具体地，上述废气处理工序包括如下步骤：

步骤1：脱硝处理，锅炉主体的炉膛内煤粉燃烧的同时，炉内SNCR脱硝设备喷射管将静态混合器中的氨水直接喷入炉膛，以对煤粉燃烧产生的烟气进行炉内脱硝处理，同时，炉内SNCR脱硝设备的氨水喷射主体喷入的过量氨水经炉内脱硝反应后溢出的氨气，随排烟管道中的烟气进入炉外SCR脱硝设备的氨水喷射主体处进行炉外脱硝处理，并在催化剂的催化还原下，过量的氨气与氮氧化物反应，从而进一步降低烟气中的氮氧化物浓度；

步骤2：余热回收处理，上述步骤1中，完成炉外脱硝处理后，高温烟气经省煤器进行烟气中热量的吸收，以降低排烟温度，节省能源；

步骤3：除尘处理，经步骤2处理后的烟气进入除尘部分，烟气中的较大颗粒粉尘直接落入灰斗中，较小颗粒粉尘则被阻流于滤袋表面，而透过滤袋的烟气由除尘箱上的排烟管道排出，实现烟气的除尘净化；

步骤4：脱硫处理，由除尘箱上的排烟管道排出的烟气从脱硫塔塔底进入，经过气液分布器使气体均匀上升，并在三层雾化喷淋层进行烟气脱硫，且通过烟气洗涤器除去烟气中夹带的盐分，最后经两层除雾器除去烟气中的水分后，将烟气由排气筒排出，从而完成整个废气处理工序。

具体地，废气处理工序的步骤1中，氨水输送泵将20％的氨水直接从氨水储罐中抽出输送至静态混合器中，同时由稀释水罐对静态混合器提供稀释水，以将静态混合器中的氨水配置成5-10％的氨水溶液，从而供炉内SNCR脱硝设备和炉外SCR脱硝设备的氨水喷射主体使用。

具体地，废气处理工序的步骤1中，催化剂的主要成分为二氧化钛、五氧化二钒和三氧化钨。

具体地，废气处理工序的步骤3中，随着过滤的不断进行，除尘部分的阻力也随之上升，当阻力达到一定值时，除尘部分的清灰控制器发出清灰命令，首先将提升阀板关闭，切断过滤气流；然后，清灰控制器向脉冲阀发出信号，随着脉冲阀打开，气包中的压缩空气通过喷吹管对滤袋进行喷吹清灰，使得滤袋迅速鼓胀，并产生强烈抖动，附于滤袋表面的粉尘迅速脱离滤袋落入灰斗内，粉尘由卸灰阀排出。

其中，采用该工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程时，锅炉系统经燃烧工序产生的烟气及废气处理工序后排放的烟气中各参数的监测结果数据如下表：

表一：经脱硝处理后烟气中的烟尘与氮氧化物监测结果数据(单位：排放浓度mg/m³，排放速率kg/h)

表二：经除尘处理后烟气中的烟尘与二氧化硫监测结果数据(单位：排放浓度mg/m³，排放速率kg/h)

表三：经脱硫处理后烟气中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物及氨的监测结果数据(单位：排放浓度mg/m³，排放速率kg/h)

由表一、表二和表三中的数据可以看出，燃烧工序产生的烟气经废气处理工序后，其最终排放的烟气中烟尘、二氧化硫及氮氧化物的含量明显降低，且排放的烟气中含氨量也较少。而锅炉污染物排放标准中规定：烟尘排放浓度应不超过10mg/m³、二氧化硫排放浓度应不超过20mg/m³、氮氧化物排放浓度应不超过50mg/m³、以及氨的排放速率应不超过49.33kg/h，结合表三中的数据可知，该工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程中排放的烟尘、二氧化硫、氮氧化物及氨的含量均低于锅炉污染物排放标准值，因此，该工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程中，锅炉系统的废气处理性能较高。

另外，采用该工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程时，锅炉系统废气处理工序对烟气的处理效率如下表：

表四：锅炉系统除尘处理的除尘效率及脱硫处理的烟气处理效率

由表四可知，该工业锅炉烟气多污染物协同控制技术及其工艺流程中，废气处理工序对烟气的处理效率较高，因而保证该工业锅炉烟气多污染物协同控制技术具有良好的废气处理性能。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。