本實用新型涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于燃煤煙氣凈化的脫硝裝置，具體涉及一種實現(xiàn)近零排放的兩段式脫硝裝置。
背景技術(shù)：
2015年12月2日召開中華人民共和國國務(wù)院常務(wù)會議決定全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造，大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放。意味著我國燃煤火電廠排放煙氣中氮氧化物的濃度都將不超過50mg/Nm3。SCR脫硝技術(shù)是我國目前最為常用的脫硝技術(shù)，其原理是通過向煙氣中噴入氨氣作為還原劑，在脫硝催化劑的作用下，將煙氣中的氮氧化物還原為N2。根據(jù)SCR脫硝反應(yīng)特性，為了達到更高的脫硝效率，實現(xiàn)氮氧化物的深度脫除，需要向煙氣中噴入更大量的氨氣，以促進還原反應(yīng)的進行。當(dāng)噴入氨氣量過高時，容易導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)后部氨逃逸量大幅度增加，由于煙氣中存在一定濃度的SO3，在氨氣存在的情況下，會產(chǎn)生硫酸氫銨，導(dǎo)致煙氣下游設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕和堵塞。所以迫切需要解決SCR脫硝系統(tǒng)過高的脫硝效率與氨逃逸之間矛盾。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種實現(xiàn)近零排放的兩段式脫硝裝置，在SCR脫硝系統(tǒng)出口煙道中，布置臭氧格柵，通過向煙氣中噴入臭氧，將煙氣中經(jīng)過脫硝后剩余的氮氧化物氧化為易于被溶液吸收的高價氮氧化物。被氧化的氮氧化物隨煙氣進入脫硝塔內(nèi)進行吸收處理，經(jīng)過氧化后的氮氧化物幾乎全部被脫硝塔吸收。煙氣中的氮氧化物經(jīng)過還原實現(xiàn)第一階段消減，然后經(jīng)過氧化后吸收實現(xiàn)第二階段消減。最終實現(xiàn)氮氧化物達到零排放水平，大幅度降低燃煤火電向大氣中的氮氧化物排放水平。
為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：
一種實現(xiàn)近零排放的兩段式脫硝裝置，包括：
沿一煙氣流向依次布置的一級脫硝裝置和二級脫硝裝置；
所述一級脫硝裝置包括：依次連接的一入口煙道，設(shè)置于入口煙道內(nèi)的一噴氨格柵及與所述入口煙道連通的一脫硝反應(yīng)器；
所述二級脫硝裝置包括：與所述脫硝反應(yīng)器連通的一中間煙道，設(shè)置于所述中間煙道內(nèi) 的一臭氧格柵，與所述中間煙道連通的一塔體，設(shè)置于塔體內(nèi)的一脫硝噴淋層。
煙氣在經(jīng)過脫硝反應(yīng)器流經(jīng)中間煙道時，通過布置在中間煙道內(nèi)的臭氧格柵向煙氣中噴射臭氧。經(jīng)過臭氧氧化后的氮氧化物隨煙氣被送入脫硝吸收塔內(nèi)吸收脫除。煙氣中的氮氧化物經(jīng)過還原實現(xiàn)第一階段消減，然后經(jīng)過氧化后吸收實現(xiàn)第二階段消減。
進一步地，所述臭氧格柵的噴射方式為在中間煙道內(nèi)均勻噴射。
進一步地，所述脫硝反應(yīng)器與中間煙道的連通處設(shè)置有導(dǎo)流整流裝置。煙氣在經(jīng)過脫硝反應(yīng)器的不規(guī)則出口連接段后，首先經(jīng)過導(dǎo)流整流裝置對煙氣進行整流，臭氧格柵布置在整流后的中間煙道內(nèi)。
進一步地，所述臭氧格柵包括設(shè)置在中間煙道內(nèi)的多個噴嘴。
進一步地，所述臭氧格柵在中間煙道內(nèi)采取懸吊支撐或底座支撐的方式安裝。
進一步地，所述二級脫硝裝置還包括，位于塔底的漿液池，位于脫硝噴淋層上方的一除霧器及與塔體頂壁或側(cè)壁連通的一出口煙道。
進一步地，所述中間煙道中還包括空氣預(yù)熱器和/或除塵器和/或風(fēng)機。
煙氣首先經(jīng)過SCR脫硝反應(yīng)器，在噴入氨氣作為還原劑后，在催化劑的作用下，實現(xiàn)第一階段脫硝。在第一階段脫硝中，控制SCR脫硝反應(yīng)系統(tǒng)出口氨逃逸濃度不超過3ppm。經(jīng)過第一階段脫硝后的煙氣，通過臭氧格柵在煙道中均勻噴入臭氧，實現(xiàn)煙氣中氮氧化物的氧化，氧化后的氮氧化物極易被溶液吸收。氧化后的氮氧化物隨煙氣進入脫硝塔，在吸收液的作用下，氮氧化物幾乎全部被吸收脫除，本實用新型充分發(fā)揮了SCR脫硝和臭氧氧化吸收脫硝的優(yōu)勢，實現(xiàn)真正意義的氮氧化物零排放。
附圖說明
圖1為本實用新型一實施例中實現(xiàn)近零排放的兩段式脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明：
1—入口煙道；2—噴氨格柵；3—脫硝反應(yīng)器；4—臭氧格柵；5—中間煙道；6—漿液池；7—脫硝噴淋層；8—除霧器；9—出口煙道；10—一級脫硝裝置；11—二級脫硝裝置。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。下面配合所附圖對本實用新型的特征和優(yōu)點 作詳細說明。
如圖1所示，一實施例中，提供一種實現(xiàn)近零排放的兩段式脫硝裝置，包括：一級脫硝裝置10和二級脫硝裝置11；如圖中虛線框所示。
一級脫硝裝置10包括：依次連接的入口煙道1，設(shè)置于入口煙道1內(nèi)的噴氨格柵2及與入口煙道1連通的脫硝反應(yīng)器3；
二級脫硝裝置11包括：與1脫硝反應(yīng)器3連通的中間煙道5，設(shè)置于中間煙道5內(nèi)的臭氧格柵4，與中間煙道5連通的塔體，設(shè)置于塔體內(nèi)的一脫硝噴淋層7。
煙氣在經(jīng)過脫硝反應(yīng)器3后流經(jīng)中間煙道5時，通過布置在中間煙道5內(nèi)的臭氧格柵4向煙氣中噴射臭氧。經(jīng)過臭氧氧化后的氮氧化物隨煙氣被送入脫硝吸收塔內(nèi)吸收脫除。煙氣中的氮氧化物經(jīng)過還原實現(xiàn)第一階段消減，然后經(jīng)過氧化后吸收實現(xiàn)第二階段消減。
具體地，臭氧格柵5的噴射方式為在中間煙道5內(nèi)均勻噴射。
脫硝反應(yīng)器3與中間煙道5的連通處設(shè)置有導(dǎo)流整流裝置(圖未示)。導(dǎo)流裝置可選用導(dǎo)流板、多孔托盤、導(dǎo)流格柵等。煙氣在經(jīng)過脫硝反應(yīng)器3的不規(guī)則出口連接段后，首先經(jīng)過導(dǎo)流整流裝置對煙氣進行整流，臭氧格柵4布置在整流后的中間煙道5內(nèi)。
臭氧格柵4包括設(shè)置在中間煙道5內(nèi)的多個噴嘴。具體結(jié)構(gòu)可參照煙氣凈化領(lǐng)域常用的噴氣格柵，其結(jié)構(gòu)和功能均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉，在此不再贅述。
臭氧格柵4在中間煙道5內(nèi)采取懸吊支撐或底座支撐的方式安裝。
二級脫硝裝置11還包括，位于塔底的漿液池6，位于脫硝噴淋層7上方的除霧器8及與塔體頂壁或側(cè)壁連通的出口煙道6。漿液池6向脫硝噴淋層7供漿，噴淋漿液進行二級脫硝后回到漿液池，形成漿液循環(huán)。
另外，根據(jù)需要中間煙道5中還可有選擇地設(shè)置空氣預(yù)熱器、除塵器及風(fēng)機等輔助設(shè)施。由于這些設(shè)施均為本領(lǐng)域常用輔助設(shè)置，其結(jié)構(gòu)和安裝方式在此不再贅述。
基于上述實施例中的裝置的實現(xiàn)近零排放的兩段式脫硝方法，包括以下步驟：
通過SCR法對煙氣進行一級脫硝；
煙氣與臭氧混合，將煙氣中經(jīng)過一級脫硝后剩余的氮氧化物氧化為高價氮氧化物；
煙氣與與霧化后的脫硝吸收劑逆向接觸進行二級脫硝。
其中，通過SCR法進行一級脫硝時，噴入的氨氣量保證氨氮比小于1。
臭氧通入煙氣的濃度比例為30-100ppm。
堿性吸收劑可以是鈉堿，如氫氧化鈉、碳酸鈉等，也可以是鈣堿，如氧化鈣、氫氧化鈣等，還可以是其他本領(lǐng)域內(nèi)常用的工業(yè)堿性藥劑。針對不同的工藝調(diào)整堿性吸收劑的pH值， 為了便于工藝操作，可在一級脫硝、一級脫硫的出口分別設(shè)置煙氣成分測量裝置，以便針對性地調(diào)節(jié)堿性吸收劑濃度和pH值，具體調(diào)節(jié)思路可參照下文工程實例脫硝脫硫過程中的煙氣在各階段的各成分濃度，本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本實用新型公開的內(nèi)容的基礎(chǔ)上，當(dāng)可知曉如何將堿性吸收劑調(diào)節(jié)至適合的濃度和pH值，在此不再贅述。
本實用新型所述用于煙氣氮氧化物零排放的脫硝裝置，針對我國最新燃煤煙氣氮氧化物排放控制要求下，SCR脫硝系統(tǒng)面臨的高脫硝效率與氨逃逸加大和硫酸氫銨導(dǎo)致的煙氣下游設(shè)備腐蝕和堵塞風(fēng)險，利用SCR實現(xiàn)控制氨逃逸下的第一階段脫硝，然后利用向煙氣中噴入臭氧氧化氮氧化物，利用氧化后的氮氧化物易于被溶液吸收的特點，實現(xiàn)二級深度脫硝，在提高設(shè)備運行安全性的同時，實現(xiàn)燃煤煙氣氮氧化物的零排放。
采用本實用新型的裝置，無需噴入過量氨氣，將一級脫硝裝置出口位置的氨逃逸量控制在不超過3ppm水平即可，對于熟悉脫硝工藝的本領(lǐng)域技術(shù)人員，了解本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)和方法的流程后，當(dāng)可通過對相關(guān)調(diào)整設(shè)置SCR脫硝控制邏輯實現(xiàn)對氨逃逸量進行相應(yīng)控制，在此不再贅述。
以一實際脫硝工程為例，600MW的燃煤發(fā)電機組，其排放煙氣風(fēng)量為2000000Nm3/h，氮氧化物含量為400mg/Nm3，采用常規(guī)SCR法進行處理，要達到NOx排放濃度低于25mg/Nm3，脫硝效率要達到94％，SCR系統(tǒng)運行期間實際氨氮比要超過1，經(jīng)過SCR脫硝系統(tǒng)后，將形成不低于30-50ppm，將導(dǎo)致大量硫酸氫銨的生成，脫硝系統(tǒng)運行2周以后，將出現(xiàn)脫硝系統(tǒng)下游設(shè)備造成腐蝕及阻塞的情況。
采用本實用新型實施例中所述的裝置，對同樣的煙氣進行處理，由于增加了二級臭氧脫硝環(huán)節(jié)，對SCR脫硝系統(tǒng)的NOx減排水平要求大大降低，可以控制SCR脫硝出口NOx水平在80-100mg/Nm3，SCR脫硝系統(tǒng)脫硝效率僅需要達到80％左右，根據(jù)SCR脫硝系統(tǒng)特性，氨氮比控制在0.8即可，SCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸水平大幅度降低，可以嚴(yán)格控制在不超過3ppm左右，下游設(shè)備腐蝕及阻塞的情況大大改善。而且氧化后的高價NOx幾乎可以完全被吸收液吸收，NOx排放濃度可以達到近零排放。
本實用新型為提高系統(tǒng)運行可靠性，噴氨格柵和臭氧格柵均采用耐磨金屬材質(zhì)。為保證第一階段還原脫硝和第二階段的臭氧氧化都有較高的效率，在噴氨格柵和臭氧格柵上游均采取導(dǎo)流板對煙氣進行整流，并對格柵在煙道內(nèi)部采取多噴頭布置方式，提高反應(yīng)成分的均勻性。可以根據(jù)系統(tǒng)需要，在進出口煙道布置附加設(shè)備，滿足本實用新型的應(yīng)用范圍。