一種鍋爐煙氣處理裝置及方法與流程
本發明屬于工業鍋爐脫硫、脫銷處理裝置技術領域，具體涉及一種工業鍋爐煙氣處理裝置及方法，煙氣處理方法包括脫銷、脫硫處理方法。
背景技術：
我國是燃煤大國，隨著經濟的發展，在能源消費中帶來的污染越來越嚴重，煙氣中的NOX、SO2成為大氣的主要污染物，為了實現脫硫、脫銷處理，最新的技術為石灰石-石膏雙循環技術和有關SNCR+SCR聯合脫銷技術有關的研究，反應方程式為：
4NH3+4NO+O2＝4N2+6H2O
8NH3+6NO2＝7N2+12H2O或4NH3+2NO2+O2＝3N2+6H2O
2CaO+2SO2+O2＝2CaSO4
如果簡單地將兩種相互獨立的工業系統進行結合，不僅系統復雜、設備多、建筑面積大、投資及運行費用高，且兩個獨立的系統簡單結合并不能實現高效節能的環保效果。
技術實現要素：
為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種鍋爐煙氣處理裝置及方法。本發明根據不同煤種工況的適用性，能降低能耗、節約成本，并延長催化劑的使用壽命，同時實現了節能減排和凈化空氣的目的。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
一種鍋爐煙氣處理裝置，包括鍋爐、第一省煤器、第二省煤器、空氣預熱器、布袋除塵器、脫硫塔、濕電除塵器及煙囪；所述的鍋爐、第一省煤器、第二省煤器、空氣預熱器、布袋除塵器、脫硫塔、濕電除塵器及煙囪依次連通；所述的鍋爐、第一省煤器各自內設SNCR區；所述的第二省煤器內設SCR區。
優選的，鍋爐內嵌三個所述的SNCR區，即SNCR一區、SNCR二區、SNCR三區。
優選的，第一省煤器內有儀表測量儀。
優選的，第二省煤器內嵌兩個所述的SCR區，即SCR一區、SCR二區。
優選的，第二省煤器內有儀表測量儀。
優選的，脫硫塔內嵌有第一循環噴淋層、收集碗及第二循環噴淋層，底部有內漿液池，收集碗處于第一循環噴淋層、第二循環噴淋層之間；所述的脫硫塔上安裝有第一循環泵，收集碗的出口與一脫硫塔外漿液池相連通；脫硫塔內漿液池通過第一循環泵與第一循環噴淋層相連通；所述的脫硫塔外漿液池上安裝第二循環噴淋泵，脫硫塔外漿液池通過第二循環噴淋泵與第二循環噴淋層相連通。
優選的，脫硫塔的上部內裝有除霧器。
優選的，脫硫塔的底部內裝有漿液池，漿液池內裝有密度計。
優選的，脫硫塔外漿液池上部設有溢流管，溢流管與所述的脫硫塔連通。
優選的，設一燃料裝置、燃料裝置與鍋爐的進口相連通。
本發明還公開了一種鍋爐煙氣處理方法，其按如下步驟：
a、脫銷處理：鍋爐中的煙氣經多次脫銷處理，進入脫硫處理步驟；
b、脫硫處理：步驟a處理后的煙氣與漿液充分接觸進行脫硫處理，完成所述的鍋爐煙氣處理方法。
優選的，鍋爐內設數個SNCR區，所述煙氣依次經過數個SNCR區處理。
優選的，鍋爐的出口連通第一省煤器，第一省煤器內設至少一個SNCR區即SNCR四區。
優選的，第一省煤器的出口連通第二省煤器，第二省煤器內設SCR區，所述的煙氣經過第二省煤器的SCR區處理。
優選的，經步驟a處理后的煙氣依次通過空氣預熱器、布袋除塵器后再進入脫硫處理步驟。
優選的，步驟b：所述的漿液通過兩級噴淋層對煙氣進行噴射而使煙氣與漿液充分接觸。
優選的，步驟b后的氣體經過濕電除塵器向外排出。
本發明鍋爐煙氣處理裝置，其具有系統簡單、設備少、占地面積小、投資和運行成本低等優點，其解決了不同工礦煤種的適應性，達到了節能減排和凈化空氣的目的。
本發明鍋爐煙氣處理方法，其采用SNCR和SCR混合的脫硝技術和單塔雙循環的石灰石-石膏濕法脫硫技術，SNCR區和SCR區多角度分散在鍋爐爐膛及省煤器內，噴淋層采用多次噴淋，將煙氣多次多角度逆向與氨基還原劑和吸收劑接觸。混合法脫硝技術有著明顯的脫硝效率高和氨逃逸小的優勢，節約了成本，延長了催化劑壽命，通過循環脫硫能分別控制漿液濃度，可優化協調脫硫效率和石膏質量之間的矛盾，達到最佳的脫硫效果，通過合理調配兩個循環的漿液循環量，優化配置循環泵的運行工況，明顯降低能耗。
附圖說明
圖1為本發明鍋爐煙氣處理裝置的結構圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明優選實施例作詳細說明。
如圖1所示，本實施例鍋爐煙氣處理裝置包括燃料裝置1、鍋爐2、空氣預熱器4、省煤器5、省煤器6、布袋除塵器7、脫硫塔8、濕電除塵器18、脫硫塔外漿液池16和煙囪19，燃料裝置1的出料口與鍋爐2的進口相連通，鍋爐2的出口與省煤器5的進口相連通，省煤器5的出口與省煤器6的進口相連通，省煤器6的出口與空氣預熱器4的進口相連通，空氣預熱器4的出口與布袋除塵器7的進口相連通，空氣預熱器7的出口與脫硫塔8的進口相連通，脫硫塔8的出口與濕電除塵器18的進口相連通，濕電除塵器8的出口與煙囪19的入口相連通。
鍋爐2內嵌有SNCR一區3-1、SNCR二區3-2、SNCR三區3-3，SNCR一區3-1、SNCR二區3-2、SNCR三區3-3由下而上排列，且SNCR一區3-1處于鍋爐2的進口之上，SNCR三區3-3處于鍋爐2的出口下方。本實施例中，SNCR一區3-1、SNCR二區3-2橫向布設，而SNCR三區3-3縱向布設，煙氣從鍋爐的進口進入后，依次通SNCR一區3-1、SNCR二區3-2、SNCR三區3-3，最后從鍋爐的出口排出至省煤器5。
省煤器5內嵌有SNCR四區3-4，該區主要調節SCR區氨水量，SNCR一區3-1、SNCR二區3-2、SNCR三區3-3未反應的氮氧化物，經過SNCR四區3-4到SCR區通過催化劑的作用繼續反應，且省煤器5內有儀表測量儀21。省煤器6內從下而上依次嵌有SCR區6-1、SCR區6-2，且省煤器6內有儀表測量儀22。
脫硫塔8內嵌有兩第一循環噴淋層9、收集碗25及兩第二循環噴淋層10，第一循環噴淋層9、收集碗25及第二循環噴淋層10從下而上依次安裝。
脫硫塔8的上部(處于第二循環噴淋層10之上)內裝有除霧器11。
脫硫塔8的底部(處于第一循環噴淋層9之下)內裝有漿液池13，漿液池13內裝有密度計20。
脫硫塔外漿液池16上部設有溢流管23，溢流管23與脫硫塔8連通。
脫硫塔8上安裝有第一循環泵14，收集碗25的出口與脫硫塔外漿液池16相連通，脫硫塔內漿液池13通過第一循環泵14與第一循環噴淋層9相連通。
脫硫塔外漿液池16上安裝第二循環噴淋泵15，其通過第二循環噴淋泵15與第二循環噴淋層10相連通。
脫硫塔8的底部設有石膏漿排出泵12。正常運行時，循環漿液池深度為6800mm，用來氧化亞硫酸鹽，使其成為硫酸鹽，溶解石灰石，溶解的石灰石與硫酸鹽反應生成石膏，通過石膏漿排出泵12排出。
脫硫塔外漿液池16底部設有石膏漿排出泵17。煙氣經過第一循環噴淋層吸收后，未被吸收的酸性組分在第二循環噴淋層區段內被吸收并溶解于漿液的水中，通過漿液收集碗進入脫硫塔外漿池液池，使吸收物變成亞硫酸鹽，進而氧化成硫酸鹽，隨后與石灰石變成石膏，通過石膏漿排出泵17排出。
本實施例鍋爐煙氣處理裝置通過燃料裝置1進入鍋爐2燃燒，燃燒后煙氣通過鍋爐2內嵌的SNCR一區、SNCR二區，再經過SNCR三區凈化后進入省煤器5內凈化處理，通過省煤器5內的儀器側量儀測試氨水濃度，通過省煤器內SNCR四區補充氨水，煙氣經過省煤器5后，進入下一省煤器6，通過SCR區，再次進行凈化，以達到脫硝的目的，省煤器6內設有兩個SCR區，其中一個為備用區。從省煤器6出來的煙氣經過空氣預熱器后進入布袋除塵器。
從布袋除塵器出來的煙氣進入脫硫塔，漿液通過第一循環噴淋泵打到第一循環噴淋層，煙氣通過第一循環噴淋層后，進入第二循環噴淋層，第二循環噴淋層經過脫硫塔外漿液池通過第二循環噴淋泵完成，漿液通過收集碗回到脫硫塔外漿液池，完成雙循環脫硫。
煙氣經過兩次脫硫后經過除霧器后進入濕電除塵器后，然后進入煙囪放空，以達到環保效果。
本發明利用單塔雙循環脫硫及SNCR+SCR混合脫銷技術，其根據不同煤種工況的適用性，來降低能耗、節約成本，并延長催化劑的使用壽命，同時實現了節能減排和凈化空氣的目的。
本發明還公開了一種基于上述實施例鍋爐煙氣處理裝置的處理方法，如圖1所示，此鍋爐煙氣處理方法的步驟為：
a、脫銷處理：由燃料裝置1供給鍋爐燃燒后產生的煙氣，進入鍋爐2，在不采用催化劑的情況下，在鍋爐2循環硫化床分離器入口SNCR一區3-1處煙氣溫度850～1100℃，氨基還原劑經過模塊分配至每個噴槍，通過氨基還原劑溶液的噴槍噴入，采用少量壓縮空氣對氨水溶液進行霧化，采用壓縮空氣管網提供的一定壓力和流量的空氣作為包裹攜帶風將霧化后的氨基還原劑噴入爐膛，在爐中迅速分解，與煙氣中的NOX反應生成N2和HO2，出來的煙氣混合氣經過SNCR二區3-2、SNCR三區3-3和SNCR四區3-4進行多次脫銷處理后，進入省煤器6內的24SCR區，SNCR區逃逸的氨氣與煙氣中的NOX在省煤器6中SCR反應區催化劑作用下，通過氨基還原劑進行脫銷，隨后經煙道進入空氣預熱器4和布袋除塵器7后再進入脫硫工序。
b、脫硫處理：來自脫銷工序的煙氣進入脫硫塔8，由下向上，與來自第一循環噴淋層9的漿液逆向接觸，吸收煙氣中的部分SO2，煙氣繼續上升，與來自脫硫塔外的漿液池第二循環噴淋層10的漿液接觸，吸收煙氣中剩余的部分SO2，噴淋層按兩級(2+2)設置，脫硫塔設2臺漿液循環噴淋泵14對應兩極氧化噴淋，脫硫塔外的漿液池16設2臺漿液循環泵15對應二級吸收噴淋，為脫硫塔提供大量的吸收劑，保證氣液兩相充分接觸。
在脫硫塔噴淋層的上方設有除霧器11，分離煙氣向上流動夾帶的漿液液滴，分離出的液滴靠重力下降，最終通過脫硫塔內二級漿液噴淋層下方的漿液收集碗25進入脫硫塔外漿液池16。從脫硫塔出來的氣體經過濕電除塵器18后進入煙囪19排入大氣。
圖1中，儀表測量儀21、22設有足夠的測點接觸座，便于試運行和運行中溫度測量和采樣，安裝足夠多的管座用于監控系統啟動，管座的布置方式滿足運行和試驗測量要求，同時安裝有差壓變送器、溫度計和NOX、O2、NH3分析儀等用于運行和觀察的儀表。
圖1中，3SNCR區通過噴槍采用噴淋模式，其中：
SNCR三區3-3在較高位置，噴槍數量為14支。
SNCR二區3-2在26000mm位置，噴槍數量為6支。
SNCR二區3-1在22385mm位置，噴槍數量為16支。
SNCR四區3-4在SCR部分區域，噴槍數量為6支。
通常鍋爐在較高負荷時，三區投運；較低負荷時，一區投運；中間負荷段為兩區結合同時投運，分區投運根據最終調試結果進行調整。
具體投運根據最終調試結果進行調整，不同負荷段下氨基還原劑溶液量，分區投運的情況根據現場調試時鍋爐出口NOX濃度，氨逃逸等參數進行修正和優化。
當脫銷后排放濃度大于100mg/Nm3時，投放SNCR四區。
圖1中，24SCR區催化劑采用板式催化劑，由約0.7mm厚，間距約6mm的催化劑元件組成，催化劑元件包含支撐絲網，在其上涂有活性催化劑成分載體，煙氣平行通過催化劑，使壓損最小化，多塊板元件組裝成催化劑單元，將這些單元裝配成易于安裝的催化劑模塊。
催化劑模塊采用鋼結構框架，并便于運輸、裝置、起吊。
催化劑單層布置為6*6。
催化劑尺寸：1880(長)*950(寬)*1755(高)
催化劑重量：1393kg/塊。
脫硫塔8分為五個區段：
塔內循環漿液池：指循環塔底板至循環漿液面之間的部分，正常運行時，循環漿液池深度為6800mm，用來氧化亞硫酸鹽，使其成為硫酸鹽，溶解石灰石，溶解的石灰石與硫酸鹽反應生成石膏，通過石膏漿排出泵12排出。
為了防止循環漿液沉積，脫硫塔下部設有3臺側進式攪拌裝置20，當一臺發生故障時，能夠保持漿池不發生沉積現象。
第一循環噴淋層：脫硫塔第一循環噴淋層是指從循環漿液池液面至漿液收集碗下表面之間的部分，在本區段內原煙氣中約75％的酸性組分，主要是SO2，SO3被吸收并溶解于漿液的水中，使吸收物變成亞硫酸鹽，進而氧化成硫酸鹽，隨后與石灰石變成石膏。
漿液收集碗：指位于第一循環噴淋層上方、第二循環噴淋層下方的碗，環形裝置，主要是將來自脫硫塔外漿液池16的第二循環噴淋液收集后輸送回脫硫塔外漿池液池。
第二循環噴淋層：是指從漿液收集碗以上至屋脊式除霧器下表面之間的部分。煙氣經過第一循環噴淋層吸收后，未被吸收的酸性組分在本區段內被吸收并溶解于漿液的水中，通過漿液收集碗進入脫硫塔外漿池液池，使吸收物變成亞硫酸鹽，進而氧化成硫酸鹽，隨后與石灰石變成石膏，通過石膏漿排出泵17排出。
煙氣區：在脫硫塔的上部，煙氣直接通過一臺管式除霧器和兩臺水平安裝的屋脊除霧器，使小霧滴減少到最低限度，清除除霧器的沖洗水量約等于脫硫塔需補水量。
脫硫塔內循環漿液池和脫硫塔外漿液池配有氧化羅茨氧化風機，內部裝設氧化噴槍，將氧化空氣注入到循環漿液池內，側進攪拌器作為輔助氧氣空氣分散器，氧化空氣通過攪拌器前面的噴槍打入到漿液池，攪拌器將氣泡均勻擴散到整個漿池內，送入的氧化空氣很好地分配在漿液中，以便將亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽。
脫硫塔內設有4層噴淋層，每個噴淋層有56只噴嘴，在循環漿泵的作用下，循環漿液可以通過噴嘴充分霧化，達到設計要求的粒徑。噴淋層的布置能夠保證漿液顆粒與煙氣充分接觸，完成脫硫工序。
煙囪19材質為鈦鋼復合板，煙道系統采用無旁路運行方案，原煙道系統與布袋除塵器后的引風機出口相連，煙氣脫硫裝置的煙道系統包括：
原煙氣煙道，由引風機出口到脫硫塔進口，在引風機出口分支煙道設有雙層擋板，擋板密封系統將向這些擋板供送密封氣，實現零泄露
凈煙氣煙道，該煙道由脫硫塔凈煙氣出口開始，至煙囪內筒，引風機出口支煙道至匯總煙道系統采用高溫磷片防腐蝕裝置保護。
下面對本發明方法的具體實施例作詳細說明，各實施例包括相應參數以及最終獲取的實驗數據。
實施例1
將滿負荷的燃料送到鍋爐燃燒，在鍋爐爐膛內產生煙氣，煙氣量為46200Nm3/hr,煙氣溫度850℃～1100℃，經過SNCR一區處，還原劑采用氨，氨水濃度為20％，預期流量1022.1kg/Hr,將氨還原劑經過模塊分配至每個噴槍，通過一種專門用于氨還原劑溶液的特制噴槍噴入，采用少量壓縮空氣對氨水溶液進行霧化，采用壓縮空氣管網提供的一定壓力和流量的空氣作為包裹攜帶風將霧化后的氨還原劑噴入爐膛，與煙氣中的NOX反應生成N2和HO2，出來的煙氣混合氣經過SNCR二區、SNCR三區進行多次脫銷處理后，進入省煤器內的SCR區，SNCR區逃逸的氨氣與煙氣中的NOX在省煤器中SCR反應區催化劑作用下，通過氨基還原劑進行脫銷，隨后經煙道進入空氣預熱器和布袋除塵器后再進入脫硫工序。
煙氣自脫硫塔由下向上，與來自第一循環噴淋層的漿液逆向接觸，吸收煙氣中的部分SO2，煙氣繼續上升，與來自脫硫塔外的漿液池第二循環噴淋層的漿液接觸，吸收煙氣中剩余的部分SO2，然后煙氣經過除霧器后再經濕電除塵器進入煙囪排入大氣。
經測定SO2排放濃度為38mg/Nm3，脫除率為98.5％，處理的NOX基線濃度為80mg/Nm3，脫除率為81％。
實施例2
工藝過程與實施例1相同，各工藝參數為：
氨基還原劑選擇氨水
煙氣量：46200Nm3/hr
煙氣溫度為850℃～894℃
分離器入口煙氣溫度為850℃～901℃
分離器出口煙氣溫度為710℃～888℃
氨水濃度為20％
預期流量900.1kg/Hr
脫硫塔入口煙氣溫度0℃～350℃
經測定SO2排放濃度為40mg/Nm3，脫除率為98.1％，處理的NOX基線濃度為84mg/Nm3，脫除率為80％。
實施例3
工藝過程與實施例1相同，各工藝參數為：
氨基還原劑選擇尿素
煙氣量：46200Nm3/hr
煙氣溫度為900℃～1150℃
分離器入口煙氣溫度為900℃～1150℃
分離器出口煙氣溫度為810℃～1000℃
氨水濃度為20％
預期流量1000.1kg/Hr
脫硫塔入口煙氣溫度0℃～350℃
經測定SO2排放濃度為48mg/Nm3，脫除率為98％，處理的NOX基線濃度為90mg/Nm3，脫除率為79％。
在本發明中，脫硫漿液是現有技術。例如，漿液可以主要由各種鹽的混合物(MgSO4，CaCl2),石膏粒子，石灰石粒子，CaF2和灰渣粒子組成。
當然，上述鍋爐煙氣處理方法也可以基于其他裝置或系統來實現，不限于上述鍋爐煙氣處理裝置。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
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