一种烟气脱硫脱硝除尘一体化装置及其处理工艺的制作方法

1.本发明一般涉及大气污染控制工程领域，具体地，涉及一种烟气脱硫脱硝除尘一体化装置及处理工艺。


背景技术：

2.近年来，国家对钢铁行业的污染物尤其是nox排放实行了更为严格的限制，然而传统火电厂烟气脱硫脱硝工艺并不适用于处理钢铁企业排放的烟气。如何进一步控制和削减烟气中so2、nox和烟尘等污染物的排放成为钢铁企业大气污染防治工作的重要环节，迫使钢铁企业设计开发或引进满足烟气排放要求的先进污染物控制技术。当前我国的烟气脱硫脱硝技术仍存在许多问题与不足，因此如何进一步控制和削减烟气中so2和烟尘等污染物的排放是大气污染防治工作中的关键环节。
3.针对我国越来越严格的烟气排放标准，研究出具有污染物脱除效率高、适应性强、操作简单、运行稳定的烟气脱硫脱硝除尘一体化技术是现阶段我国烟气治理技术发展的重要方向。
4.现阶段脱硫脱硝一体化技术中存在的污染物脱除效率低，成本高，脱硫脱硝反应过程复杂，设备占地面积大，成本高，适应性差等缺点。现有脱硝除尘一体化装置多因烟气湿度大、烟尘堵塞等原因产生中毒，烟气与脱硝催化剂的反应时间不足而导致脱硝效率差，从而影响装个装置的经济效益。


技术实现要素：

5.本发明是为了解决现有脱硝除尘一体化装置的不足，提供了一种烟气脱硫脱硝除尘一体化装置及其处理工艺，本发明将脱硫脱硝与除尘技术相结合，简化脱硫脱硝设备单元，从而实现了脱硫脱硝除尘一体化装置的设计，该装置占地面积小、反应装置少、一次性经济投入少。
6.在本发明的第一方面，提供了一种烟气脱硫脱硝除尘一体化装置。该装置包括自烟气进口方向向烟气出口方向依次设置的脱硫剂发生单元、脱硫管道、反应塔、引风机；其中，
7.所述脱硫剂发生单元包括气溶胶发生器和空气压缩机，所述气溶胶发生器的给料斗下端与脱硫管道中的第一烟气管道相通；
8.所述脱硫管道包括第一烟气管道、文丘里管和第二烟气管道；所述文丘里管的进气口与所述第一烟气管道的出气口密封连接，所述文丘里管的出气口与所述第二烟气管道的进气口密封连接；
9.所述反应塔包括：设置在下部侧方的进气口，上部侧方的出气口，内部中上方的花板；所述反应塔进气口与所述的第二烟气管道的出气口连接；所述反应塔出气口与所述引风机管道连接；
10.所述花板上设有安装部，用于活动安装布袋除尘器。
11.进一步的，所述文丘里管包括依次设置的收缩管、喉管和扩张管。
12.进一步的，所述布袋除尘器包括滤袋、滤笼；其中，
13.所述滤笼包括卡槽和滤体；所述滤体与所述卡槽连接；所述滤体为负载脱硝催化剂的泡沫金属材料；所述滤袋为折叠褶皱滤袋，套设于所述滤笼的外侧；所述滤袋通过所述滤袋袋口的弹性胀圈固定在所述滤笼顶部的卡槽内；所述布袋除尘器通过带有所述弹性胀圈的所述卡槽活动安装在所述花板的安装部上。
14.折叠褶皱滤袋增加了滤袋的过滤面积，降低过滤风速，能够增加反应时间，起到高效阻挡烟尘的作用，而且在其表面形成含大量脱硫剂和烟尘等物质的过滤层。
15.采用泡沫金属材料替代原有滤体，泡沫金属材料材质轻强度高，在满足对滤袋的支撑作用的前提下减轻了装置的整体重量。泡沫金属是由金属基体骨架连续相和气孔分散相或连续相组成的两相复合材料，具有透气性高、孔隙比表面积大等优点，可在其负载大量催化剂来达到催化作用，能克服传统催化剂笨重、易碎、易堵塞等问题。泡沫金属材料还具有强度高、稳定性强的优势，可通过反复清洗，多次负载催化剂而实现重复利用降低经济成本的目的。
16.进一步的，所述滤袋的过滤方式为外滤式。
17.进一步的，所述滤体与所述卡槽焊接或活动连接。
18.进一步的，所述花板上设置有一个或多个所述安装部，用于安装一个或多个所述布袋除尘器。所述布袋除尘器活动安装在所述花板的安装部上。花板起到固定支撑布袋除尘器的作用。布袋除尘器与花板吻合安装无空隙，使反应塔形成两个完全隔离的空间，避免了洁净气体再污染的现象。
19.进一步的，所述一体化装置还包括氨气通入孔，位于所述反应塔的进气口处。
20.在本发明的第二方面，提供了一种烟气脱硫脱硝除尘的处理工艺。该处理工艺包括：
21.1)脱硫剂处理：以压缩空气作为载气，将脱硫剂在喷嘴中细化分散而形成气溶胶后喷射到烟气管道中；首先要将脱硫剂倒入所述气溶胶发生器的给料斗中，压缩空气在喷嘴处形成高速气流来分散湍流气体的剪切力，从而将脱硫剂在喷嘴中形成气溶胶；
22.2)管道脱硫处理：脱硫剂和烟尘跟随烟气在烟气管道内高速流动脱硫，经过文丘里管的喉管后，加速脱硫反应，实现初步脱硫处理；脱硫剂和烟尘跟随烟气进入文丘里管的收缩管之后，在喉管处气流的速度最大，脱硫剂、烟尘和so2气体在文丘里管内部处于湍流状态，充分混合并发生一系列的气固非催化反应，起到加速脱硫反应；
23.3)除尘脱硫处理：脱硫剂、烟尘和烟气等物质进入反应塔后，在布袋除尘器的滤袋表面进行过滤除尘，在滤袋表面形成的过滤层中进行脱硫反应，实现深度脱硫处理；此处氨气参与反应，辅助进行脱硫反应；烟气在反应塔底部的气体流速较低，在滤袋过滤过程中烟气在滤袋表面停留时间较长，从而滤袋起到高效阻挡烟尘等物质的作用，同时烟气中so2和nox等物质有充足的时间与滤袋表面沉积的脱硫剂和烟尘等物质进行脱硫反应，达到深度脱硫处理；有效过滤掉烟尘和水分等物质，避免烟尘和水分等物质进入滤体后与脱硝催化剂反应引起脱硝催化剂中毒现象的产生；
24.4)脱硝处理：经过除尘脱硫处理后的烟气，在布袋除尘器的滤体处与负载脱硝催化剂的泡沫金属反应，达到脱硝作用，得到净烟气。
25.进一步的，所述脱硫剂采用碳酸氢钠、碳酸钙和氢氧化钙中的一种或几种的组合，其粒径范围为1
‑
25μm。
26.进一步的，所述过滤层由脱硫剂、烟尘和硫酸盐等物质在滤袋表面沉积组成。
27.进一步的，所述烟气的进气温度为130～200℃，适用于干法中低温烟气脱硫脱硝除尘技术。
28.采用本发明的技术方案，可以达到以下技术效果：
29.文丘里管的增加，提高了干法脱硫技术的效率，为烟气脱硫脱硝除尘一体化的实现奠定了基础；通过将布袋除尘器中的普通滤袋和滤体更换为折叠褶皱滤袋和负载脱硝催化剂的泡沫金属材料的设计，有效过滤掉烟尘和水分等物质，避免烟尘和水分等物质进入滤体后与脱硝催化剂反应引起脱硝催化剂中毒现象的产生，折叠褶皱滤袋大大增加了过滤面积，能够降低过滤风速，从而能够增加烟气与脱硝催化剂的反应时间，最终提高脱硝催化剂的脱硝效率，且脱硝滤体强度高、稳定性强，可反复清洗，多次负载脱硝催化剂从而实现重复利用降低经济成本；该技术将脱硫脱硝与除尘技术相结合，简化脱硫脱硝设备单元，从而实现了脱硫脱硝除尘一体化装置的设计。该装置还具有占地面积小、反应装置少、一次性经济投入少的优势。
30.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
31.结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
32.图1示出了本发明的实施例提供的烟气脱硫脱硝除尘一体化装置的结构示意图；
33.图2为图1中的文丘里管的结构示意图；
34.图3为图1中的布袋除尘器的结构示意图；
35.图4为图1中的布袋除尘器的污染物脱除过程图；
36.其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
37.1气溶胶发生器，2文丘里管，21收缩管，22喉管，23扩张管，3氨气通入孔，4反应塔，41弹性胀圈，42花板，43滤袋，44滤体。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
40.本发明是为了解决现有脱硝除尘一体化装置的不足，公开了一种烟气脱硫脱硝除
尘一体化装置及其处理工艺，本发明将脱硫脱硝与除尘技术相结合，简化脱硫脱硝设备单元，从而实现了脱硫脱硝除尘一体化装置的设计，该装置占地面积小、反应装置少、一次性经济投入少。
41.下面参照图1至图3来描述本发明的第一方面，提供了一种烟气脱硫脱硝除尘一体化装置。
42.参照图1，该装置包括自烟气进口方向向烟气出口方向依次设置的脱硫剂发生单元、脱硫管道、反应塔4、引风机；其中，
43.所述脱硫剂发生单元包括气溶胶发生器1和空气压缩机，所述气溶胶发生器1的给料斗下端与脱硫管道中的第一烟气管道相通；
44.所述脱硫管道包括第一烟气管道、文丘里管2和第二烟气管道；所述文丘里管2的进气口与所述第一烟气管道的出气口密封连接，所述文丘里管2的出气口与所述第二烟气管道的进气口密封连接；
45.所述反应塔4包括：设置在下部侧方的进气口，上部侧方的出气口，内部中上方的花板；所述反应塔4进气口与所述的第二烟气管道的出气口连接；所述反应塔4出气口与所述引风机管道连接；
46.所述花板上设有安装部，用于活动安装布袋除尘器。
47.在另一实施例中，参照图2，所述文丘里管2包括依次设置的收缩管21、喉管22和扩张管23。根据本技术的一体化装置具体选择合适的文丘里管，其具体的选择要求如下：所述喉管22直径d0小于所述收缩管21的入口端直径d1和所述扩张管23的出口端直径d2；所述收缩管21的长度l1小于所述扩张管23的长度l2。所述收缩管21的入口端直径d1和所述扩张管23的出口端直径d2等于所述烟气管道的直径d。所述收缩管21的收缩角度a1为10
‑
20
°
，优选a1为15
°
，所述收缩管21的长度l1为所述扩张管23的扩张角度a2为10
‑
12
°
，优选a2为7
°
，所述扩张管23的长度l2为式中，d为烟气管道直径，单位为m；d0为喉管直径，单位为m。所述喉管21直径的计算方式为式中，d0为喉管直径，单位为m；q为烟气流量，单位为m3/h；v0为喉管设计风速，单位为m/s；所述喉管21长度l0/喉管21直径d0的值为0.8
‑
1.5。通过选用合适的文丘里管可以起到加速脱硫反应作用，从而提高装置的脱硫效率。
48.在另一实施例中，参照图3，所述布袋除尘器包括滤袋43、滤笼；其中，所述滤笼包括卡槽和滤体44；所述滤体44与所述卡槽连接；所述滤体44为负载脱硝催化剂的泡沫金属材料；所述滤袋43为折叠褶皱滤袋，套设于所述滤笼的外侧；所述滤袋43通过所述滤袋43袋口的弹性胀圈41固定在所述滤笼顶部的卡槽内；所述布袋除尘器通过带有所述弹性胀圈41的所述卡槽活动安装在所述花板42上。
49.折叠褶皱滤袋增加了滤袋的过滤面积，降低过滤风速，能够增加反应时间，起到高效阻挡烟尘的作用，而且在其表面形成含大量脱硫剂和烟尘等物质的过滤层。
50.采用泡沫金属材料替代原有滤体，泡沫金属材料材质轻强度高，在满足对滤袋的支撑作用的前提下减轻了装置的整体重量。泡沫金属是由金属基体骨架连续相和气孔分散
相或连续相组成的两相复合材料，具有透气性高、孔隙比表面积大等优点，可在其负载大量催化剂来达到催化作用，能克服传统催化剂笨重、易碎、易堵塞等问题。泡沫金属材料还具有强度高、稳定性强的优势，可通过反复清洗，多次负载催化剂而实现重复利用降低经济成本的目的。
51.在另一实施例中，所述滤袋43的过滤方式为外滤式。
52.在另一实施例中，所述滤体44与所述卡槽焊接或活动连接。
53.在另一实施例中，所述花板上设置有一个或多个所述安装部，用于安装一个或多个所述布袋除尘器。所述布袋除尘器活动安装在所述花板的安装部上。花板起到固定支撑布袋除尘器的作用。布袋除尘器与花板吻合安装无空隙，使反应塔4形成两个完全隔离的空间，避免了洁净气体再污染的现象。
54.进一步的，所述一体化装置还包括氨气通入孔3，位于所述反应塔4的进气口处。
55.结合图1至图4，来描述本发明的第二方面，提供了一种烟气脱硫脱硝除尘的处理工艺。该处理工艺包括：
56.1)脱硫剂处理：以压缩空气作为载气，将脱硫剂在喷嘴中细化分散而形成气溶胶后喷射到烟气管道中；首先要将脱硫剂倒入所述气溶胶发生器的给料斗中，压缩空气在喷嘴处形成高速气流来分散湍流气体的剪切力，从而将脱硫剂在喷嘴中形成气溶胶；
57.2)管道脱硫处理：脱硫剂跟随烟气在烟气管道内高速流动脱硫，经过文丘里管的喉管后，加速脱硫反应，实现初步脱硫处理；脱硫剂和烟尘跟随烟气通过管道进入文丘里管的收缩管之后，气流速度随着横截面积的减小而增大，在喉管处横截面积最小，气流的速度最大，气流的压力能逐渐转化为动能，即喉管处的动能最大，静压降到最低值。当烟气经过喉管流向扩张段时，气流速度又随着横截面积的增大而减小，烟气速度逐渐恢复。气体经过喉管时速度最高，一般可达到40m/s
‑
180m/s。此时文丘里管内部处于湍流状态时，沿气体运动方向，文丘里管扩张管压力逐渐降低，大量脱硫剂和烟气被吸入，并随气流一起进入喉管内开始充分混合并发生一系列的气固非催化反应，脱硫剂和烟尘进入文丘里管中会发生碰撞效应，碰撞主要表现为颗粒与颗粒之间的碰撞和颗粒与管壁的碰撞，增加颗粒与烟气之间的接触，起到加速脱硫反应，从而提高脱硫效率。
58.3)除尘脱硫处理：参考图4，脱硫剂、烟尘和烟气等物质，进入反应塔后，在布袋除尘器的滤袋表面进行过滤除尘，在滤袋表面形成的过滤层中进行脱硫反应，实现深度脱硫处理；此处氨气参与反应，辅助进行脱硫反应；烟气在反应塔底部的气体流速较低，在滤袋过滤过程中烟气在滤袋表面停留时间较长，从而起到高效阻挡烟尘等物质的作用，同时烟气中so2和nox等物质有充足的时间与滤袋表面沉积的脱硫剂和烟尘等物质进行脱硫反应，达到深度脱硫处理；有效过滤掉烟尘和水分等物质，避免烟尘和水分等物质进入滤体后与脱硝催化剂反应引起脱硝催化剂中毒现象的产生；
59.4)脱硝处理：参考图4，经过除尘脱硫处理后的烟气，在布袋除尘器的滤体处与负载脱硝催化剂的泡沫金属反应，达到脱硝作用，得到净烟气，经引风机达标外排。
60.在另一实施例中，所述脱硫剂采用碳酸氢钠、碳酸钙和氢氧化钙中的一种或几种的组合，其粒径范围为1
‑
25μm。
61.在另一实施例中，所述过滤层由脱硫剂、烟尘和硫酸盐等物质在滤袋表面沉积组成。布袋除尘器在滤袋表面设有自动/手动清灰系统，达到压损负荷时会自动清灰以防止滤
袋的堵塞。此处的布袋除尘器压损负荷为850
‑
950pa。
62.在另一实施例中，所述烟气的进气温度为130～200℃。适用于干法中低温烟气脱硫脱硝除尘技术。
63.根据本发明的实施例，可以达到以下技术效果：
64.文丘里管的增加，提高了干法脱硫技术的效率，为烟气脱硫脱硝除尘一体化的实现奠定了基础；通过将布袋除尘器中的普通滤袋和滤体更换为折叠褶皱滤袋和负载脱硝催化剂的泡沫金属材料的设计，有效过滤掉烟尘和水分等物质，避免烟尘和水分等物质进入滤体后与脱硝催化剂反应引起脱硝催化剂中毒现象的产生，折叠褶皱滤袋大大增加了过滤面积，能够降低过滤风速，从而能够增加烟气与脱硝催化剂的反应时间，最终提高脱硝催化剂的脱硝效率，且脱硝滤体强度高、稳定性强，可反复清洗，多次负载脱硝催化剂从而实现重复利用降低经济成本；该技术将脱硫脱硝与除尘技术相结合，简化脱硫脱硝设备单元，从而实现了脱硫脱硝除尘一体化装置的设计。该装置还具有占地面积小、反应装置少、一次性经济投入少的优势。
65.在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
66.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
67.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。