一種燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置的制作方法

專利名稱：一種燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于鍋爐煙氣治理配套設備技術領域，涉及一種燃煤鍋 爐煙氣凈化裝置，尤其是涉及一種燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置。
背景技術：
由于燃煤煤質和鍋爐爐類型的不同，污染物在煙氣中的單位含
量也因之各異，如煙塵9~60g/m3, SO2500~9500mg/m3, N0X 400~2000mg/m3, HF33~67mg/m3。而二氧化硫、氮氧化物是酸雨形成的主要成分。酸雨是影響大氣 質量的主要污染物，當它沉降到地面會引起土壤板結、肥力下降，水體酸化、 生態失衡，腐蝕建筑物和露天材料，造成巨大經濟損失，破壞人類文化遺存。 燃煤鍋爐煙氣中的煙塵、S02、 N0x、 HF都能直接引發人體呼吸系統病變，是多種 疾病的誘因。對動植物也構成生存威脅，可使牲畜、林木、農作物發病、中毒、 死亡，常造成林材受損，糧食、果蔬的減產或絕收。有效抑制上述污染物質的 工業排放，是半個多世紀來人們一直在努力的目標。
目前，煙氣凈化技術，除塵主要有濕式、機械式、過濾式和靜電除塵器； 脫硫主要有濕式石灰石一石膏法、旋轉噴霧干燥法、爐內噴鈣尾部增濕法、 煙氣循環流化床、電子束法等；脫硝主要有濕式石灰法、氧化吸收法、非選 擇性催化還原法、選擇性非催化還原法等；脫氟主要有石灰脫氟法、水吸收 法、雙堿脫氟法等。現有技術只具備單一的脫除功能，串聯使用時，往往物耗 能耗過大，運行費用過高
發明內容
本發明的目的是提供一種功能綜合、設備投資較低、運行成本
少、國產化程度高、能充分利用廢氣廢水資源的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除 微塵裝置。
為了實現上述目的，本發明燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置釆取了下述技術方案它包括加石灰水裝置、pH自控系統、沖渣水及沖灰水管、鍋爐 排污水管口、催化劑自動控制系統、自動壓濾機和罐體；其要點是所說罐體的 上部由分隔板間隔為三個反應室和一個除霧室，第一反應室的左上方設鍋爐煙 氣進口，右下方設有與第二反應室連通的通道，第二反應室的右上方設有與第 三反應室連通的通道，第三反應室的右下方設有與除霧室連通的通道，除霧室 的側壁上設有煙氣出口；罐體的下部設有與上部對應的反應儲液室和除霧液室， 罐體外設有循環泵，循環泵進口與反應儲液室連通，循環泵出口通過輸液管與 三個反應室頂部設有的噴嘴分別連通，反應儲液室與除霧液室的下端設有排污 口；排污口下面設有循環池，加石灰水裝置、pH自控系統、催化劑自動控制系 統、沖渣水及沖灰水管、鍋爐排污水管口位于循環池的上方，循環池外設有循 環泵，循環泵的出口與反應儲液室和除霧室連通；循環池下方設有氧化池，由 渣漿管連通，氧化池與自動壓濾機相通，壓濾機除渣壓濾出的廢水由循環泵送 回循環池；所說除霧液室外設有循環泵，通過管道與設置在除霧室上方的噴嘴 連通。
所述反應儲液室為三個，分別與其上部的三個反應室對應，反應儲液室間 設有隔板，隔板上設有通孔。
所述循環池為兩個， 一個是反應液循環池，另一個是除霧液循環池，分別 位于反應儲液室和除霧液室的下面。
所述鍋爐排污水管口位于除霧液循環池的上方。
所述循環池內裝脫除介質液，由沖渣水、沖灰水、鍋爐排污水、石灰、二 氧化氯、還原劑、催化劑、脫氟劑等所組成。
本發明是依據下述物理化學原理設計的，在煙氣凈化的過程中，以一定的 技術手段做到以廢治廢、物盡其用，是節約環保設備運行費用的有效途徑之一。
在特定的物理化學條件下，可使煙氣中的氧化鎂和二氧化碳反應生成的碳 酸氫鎂參與脫硫Mg (HC03) 2+ S02 —MgS03+2C02+H20
MgS03+S02+H20—Mg (HS。3) 2 燃煤鍋爐工作時，有一定量的廢水排出，以電廠為例，常有水汽循環廢水、 鍋爐補給水處理系統廢水、凝結水處理系統再生廢水、煤系統廢水、油系統廢 水、發電機組冷卻水、沖渣水、沖灰水、鍋爐排污水等。
為防止鍋爐給水系統腐蝕，常采用了往水中加氨的辦法。鍋爐內水的PH值 須保持在9.0以上，以防止鍋內腐蝕；另外為了防垢，則需投入純堿Na2C03或火 堿NaOH等水處劑。當其排入污水中被用作脫除介質液參與煙氣凈化時，發生如 下化學反應。
氨水冊40H吸收S02:
2NH40H+ S02— (NH4) 2 S03+H20 (NH4) 2 S03+ S02+H20 —2NH4HS03
亞硫酸氫銨NHJIS03吸收N0X:
N0+ 2NH4HS03—1/2N2+ ( NH4) 2 S04+ S02+H20
N02+ 4NH4HS03—l/2N2+2 ( NH4) 2 S04+ 2S02+2H20
碳酸鈉和氫氧化鈉吸收S02主要反應
2Na2C03+ S02+H20 —2NaHC03+Na2S03
2NaOH十S02 —Na2S03+H20
碳酸鈉和氫氧化鈉吸收NOx總反應
N203+Na2C03 —2NaN02+C02
2N02+ Na2C03 —NaN02 +NaN03+C02
N203+2NaOH —2NaN02+ H20
2N02+2NaOH —NaN02 +NaN03+ H20 另外，沖灰水中的二氧化硅和氧化鈣反應生成對脫除S02具有高活性的硅酸錦Ca0+Si02+ XH20 —Ca0 Si02 . XH20
二氧化硅吸收氟化氫生成四氟化硅，SiF4和沖灰水中的氧化鈉反應最終生成 氟硅酸鹽〈Na2SiF6〉。
實測表明僅利用電廠自身廢水中的有效成分脫硫、硝、氟， 一般即可除去 煙氣中S0235~45%， NOx15 25%， HF20 30%。
發生上述反應的同時，利用廢水中的有效成分和脫硫劑石灰、脫硝氧化劑 二氧化氯、還原劑和高效催化劑等高活性多組份吸收劑協同作用下，氣一固和氣 一液界面還發生下列反應 S02+0. 502 —S032— S032—+0. 502 —S042— Ca2—+S042—— Ca S04 Ca(OH) 2 +S02 — Ca S03 . 1/2H20 Ca S03 . 1/2H20+ S02+1/2H20 —Ca(HS03) 2 C102氧化N0X
5NO+2C102+H20 —2HC1+5N02 5N02+C102+3H20 — HC1+5N03 NO+0. 502— N02 NOx的吸收
4N02+ 2Ca(0H) 2 — Ca(N02) 2+ Ca (N03) 2+2H20 N203+ Ca(OH) 2 —Ca(N02) 2+H20
氟化物的的吸收 2HF+ Ca(OH) 2 —CaF2+2H20 3SiF4+2H20 —2H2SiF6+Si02 H2SiF6+ Ca, 2 —CaSiF6+2H20CaSiF6+ 2Ca, 2—3CaF2+Si (OH) 4
煙塵中粒徑小于3um的飄塵，常有電阻大以致電除塵難捕獲，重力慣性小 機械式除塵難收集，一般濕式除塵因其表面有一層表現為憎水性的氣膜而難以 將之潤濕的難題.在本發明脫除環境下，特殊成分高強壓脫除介質液在沖擊氣膜 的瞬間可迅速將之擊破,使飄塵被水充分潤濕，進而獲得更高的除塵效率。
綜上所述，可以確保以上各項煙氣污染物的脫除在一個多分段的凈化器內 得以完成，將多臺煙氣凈化裝置合并為一套設備，在充分考慮技術前提與經濟 效能之后，其于實用性和經濟性方面，都是可行的。本發明為模塊式結構，能 同時高效脫除多種污染物和適應越來越嚴格的排放標準。
本發明工作機理裝置內各反應室的脫除介質液由沖渣水、沖灰水、鍋爐 排污水、脫硫劑石灰、脫硝氧化劑二氧化氯、還原劑、脫氟劑所組成。當鍋爐 煙氣從裝置頂部進入第一反應室時，與由循環泵泵至頂端順流下噴的脫除介質 液同向混合，于短時間內完成許多極小粒徑煙塵的凝聚和部分脫除化學反應； 依靠煙氣氣流本身的動能和高壓水流產生的負壓驅力，下沖煙氣高速激入脫除 介質儲液區液面，于水下發生S02、 NO,包括氧化反應、氟化物的吸收反應。強水、 氣流激起大量的泡沬和水霧，水霧運動過程中延長了氣相污染物的反應時間， 并增加塵、水的碰撞和截留。經初步凈化的煙氣從反應段下部進入第二反應室， 與頂部霧化噴嘴下噴的彌漫狀霧滴逆向對撞，傳質面積增大使得氣液接觸充分， 氮氧化物在氧化劑、還原劑、催化劑作用下，與S02、氟化物由脫除介質液霧滴 作進一步吸收，塵粒于此也被大量潤濕，并實現大部分沉降，二級處理后煙氣 從反應段頂部轉彎進入第三反應室，匯同自上噴下的吸收液再次順流沖擊脫除 介質液液面，剩余少量的微細顆粒物被重復高效捕集，S02、 N0X、氟化物和液相 中的吸收劑組份繼續發生化學反應。煙氣中脫除下來的塵粒與S02、 N0X、氟化物 的固體化合物和作為脫除介質液的廢水中原有雜質一齊沉降到脫除介質儲液室中，從底部排污口排入循環池，再進入氧化池氧化后由壓濾機濾出。 本發明與現有技術相比具有以下特點
1、 一體化設計。 一套設備替代四套裝置，既除塵裝置、脫硫裝置、脫硝裝 置和脫氟裝置，同時脫除四種污染物，省投資、省占地、省運行費用，具有特 殊的實用性和經濟性。
2、 脫除效率高。除塵95 99. 9%，脫硫95 98%,脫硝70 90%,脫氟85~95°/。； 各污染物排空濃度煙塵〈40mg/m3,SO2〈 300 mg/m3， N0X < 300 mg/m3， HF<7mg/m3 林格曼黑度<1級。
3、 廢水循環使用無二次污染。脫除介質液多次循環后水中累積的對設備具 腐蝕性的氯離子，由添加進多組份脫除介質液中的脫氯劑化合成無害沉淀物， 可確保脫除介質液安全循環；循環水不外排，不會生成水體二次污染；系統全 部消耗用水均由鍋爐排污水等廢水補充，長期運行可節約大量自來水。
4、 吸收劑耗量少。吸收過程中綜合利用廢氣廢水中的有效成份參與污染物 的脫除，節約了脫除劑的投入量；當循環液中加入一定量添加劑后，完成N0X 氧化反應后的C102可被再生，脫除物耗因此大為減少。
5、 裝置能耗小。第一、第三反應段噴液的同向順噴對煙氣有強大的順推作 用，加之各反應段結構釆用優化設計，使脫除裝置運行總壓降小于1500Pa ，因 此不需要另外增設接力風機；裝置充分利用鍋爐廢水的熱能，節省了出口煙氣 的升溫電耗。
6、 釆用無故障設計技術的吸收裝置，能確保配合發電機組長期安全運行， 日常維護工作主要針對輔設備的水泵和噴嘴，維修和更換時不需停機。
7、 單套設備同時脫除煙氣中煙塵、S02、 N0X、氟化物四種污染物，不存在
催化劑中毒、失活、或隨使用時間的增長催化能力下降的問題。
8、 對煙氣條件變化適應性強，可承受煙溫130~195匸范圍，煙氣量調節比50 簡。
9、吸收劑投料等系統釆用自動化配置，減少人力投入和誤操作。


附圖為本發明結構示意圖。
具體實施方式
圖中4、為煙氣走向，15為除霧介質液，17為反應室介質 液，根據附圖，它包括加石灰水裝置23、 pH自控系統19、沖渣水及沖灰水管 21、鍋爐排污水管口 22、催化劑自動控制系統20和罐體；它還設有自動壓濾機 26,罐體的上部由分隔板27間隔為三個反應室1、 8、 9和一個除霧室12，第一 反應室1的左上方設鍋爐煙氣進口 3,右下方設有與第二反應室8連通的通道， 第二反應室8的右上方設有與第三反應室9連通的通道，第三反應室9的右下 方設有與除霧室12連通的通道，除霧室12的側壁上設有煙氣出口 11;罐體的 下部設有與上部對應的反應儲液室16和除霧液室14,罐體外設有循環泵6，循 環泵6進口與反應儲液室16連通，循環泵6出口通過輸液管5與三個反應室頂 部設有的噴嘴2、 7、 2分別連通，反應儲液室16與除霧液室14的下端設有排 污口 18;排污口 18下面設有反應液循環池24和除霧液循環池25,加石灰水裝 置23、 pH自控系統19、催化劑自動控制系統20、沖渣水及沖灰水管21位于循 環池24的上方，PH自控系統19、鍋爐排污水管口 22位于除霧液循環池25的 上方，循環池24外設有循環泵6，循環泵6的出口與反應儲液室16連通；循環 池24、除霧液循環池25的下方設有氧化池30，由渣漿管29連通，氧化池30 與自動壓濾機26相通，壓濾機26除渣壓濾出的廢水由循環泵6送回循環池24; 除霧液室14外設有循環泵6，通過管道5與設置在除霧室12上方的噴嘴10連 通。
所述反應儲液室16為三個，分別與其上部的三個反應室對應，反應儲液室 間設有隔板28，隔板28上設有通孔13。
循環池內裝脫除介質液，由沖渣水、沖灰水、鍋爐排污水、石灰、二氧化 氯、還原劑、催化劑、脫氟劑等所組成。脫除介質液吸收煙氣中的煙塵、so2、 N0X、氟化物四種污染物的反應條件為20~95°C，其中反應室溫度30~60°C，除霧室80 85。C， pH值5 6之間。煙氣的初始溫度為130~190°C，在常溫吸收液反應 環境下有較大的溫降。本裝置引入水溫90 10(TC的排污水作脫除介質補充液和 除霧室升溫用水，即使處于高寒地區的冬季， 一般也可維持在出口煙溫70~80 °C;系統內可裝有自動升溫裝置，煙溫不足時將自行啟動，以防止結露腐蝕管 道和風機。脫除介質液的PH值利用廢水中的堿度加以調節，過低時PH值控制 系統將自動加石灰水。
權利要求
1、一種燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置，它包括加石灰水裝置、PH自控系統、沖渣水及沖灰水管、鍋爐排污水管口、催化劑自動控制系統、自動壓濾機和罐體；其特征是所說罐體的上部由分隔板間隔為三個反應室和一個除霧室，第一反應室的左上方設鍋爐煙氣進口，右下方設有與第二反應室連通的通道，第二反應室的右上方設有與第三反應室連通的通道，第三反應室的右下方設有與除霧室連通的通道，除霧室的側壁上設有煙氣出口；罐體的下部設有與上部對應的反應儲液室和除霧液室，罐體外設有循環泵，循環泵進口與反應儲液室連通，循環泵出口通過輸液管與三個反應室頂部設有的噴嘴分別連通，反應儲液室與除霧液室的下端設有排污口；排污口下面設有循環池，加石灰水裝置、PH自控系統、催化劑自動控制系統、沖渣水及沖灰水管、鍋爐排污水管口位于循環池的上方，循環池外設有循環泵，循環泵的出口與反應儲液室和除霧室連通；循環池下方設有氧化池，由渣漿管連通，氧化池與自動壓濾機相通，壓濾機除渣壓濾出的廢水由循環泵送回循環池；所說除霧液室外設有循環泵，通過管道與設置在除霧室上方的噴嘴連通。
2、 根據權利要求l所述的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置，其特征 是所述反應儲液室為三個，分別與其上部的三個反應室對應，反應儲液室間設 有隔板，隔板上設有通孔。
3、 根據權利要求l所述的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置，其特征 是所述循環池為兩個， 一個是反應液循環池，另一個是除霧液循環池，分別位 于反應儲液室和除霧液室的下面。
4、 根據權利要求l所述的燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置，其特征 是所述鍋爐排污水管口位于除霧液循環池的上方。
全文摘要
本發明公開了一種燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝脫氟除微塵裝置，包括加石灰水裝置、催化劑自控系統、自動壓濾機和罐體；罐體的上部由分隔板間隔為三個反應室和一個除霧室，罐體上有進出煙口，反應室、除霧室間有通道；罐體的下部設有反應儲液室和除霧液室，罐體外設有循環泵，循環泵通過輸液管與反應室頂部設有的噴嘴分別連通，反應儲液室與除霧液室的下端設有排污口；排污口下面設有循環池，循環池外設有循環泵，循環泵與反應儲液室和除霧室連通；循環池下方設有氧化池，氧化池與壓濾機相通，除霧液室外設有循環泵，與設置在除霧室上方的噴嘴連通。本發明可同時脫除煙氣中煙塵、SO₂、NO_x、氟化物四種污染物，解決了現有技術功能單一的問題。
文檔編號B01D53/78GK101318102SQ20071001566
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月4日 優先權日2007年6月4日
發明者張友花, 張金華, 張金鋒, 張錫源 申請人:張錫源