一种一体化烟气处理系统的制作方法

1.本实用新型属于烟气处理技术领域，涉及一种一体化烟气处理系统。


背景技术：

2.随着煤电行业烟气超低排放在“十三五”期间的成功实施，当前烟气治理超低排放从电力行业逐步向其他非电行业延伸，各地政府也已陆续出台相关标准，不断提升污染物排放浓度限值。非电行业如钢铁、焦化、有色、碳素、电解铝等烟气具有如下特点：1)主要污染物如so2、nox含量不大，脱除效率要求不高；2)烟气组成复杂，除so2、nox、粉尘外，往往含有so3、hcl、hf、炭黑等其他污染物；
3.脱硫技术领域，湿法脱硫具有工艺成熟，应用范围广，脱硫效率高，但仍存在如下问题：1)湿法脱硫需配置相应的浆液制备、储存、输送系统、湿法塔、废水处理设备等，投资成本高；2)所需泵设备较多，另外为避免冒白烟以及后端可能存在scr脱硝需求，通常需配置大量换热设备等，系统造价较高，用电量及用水量亦较高；3)有大量废水产生，需要进一步处理。相比湿法，半干法烟气脱硫技术具有脱硫效率高、无废水产生，排放烟气无白色烟羽，系统副产物可再利用，且系统简单、运行可靠、能耗低等优点，同时兼具一定的脱氟、除尘等效果。
4.脱硝技术领域，scr技术脱硝效率高，能满足绝大多数企业要求，但依然存在如下问题：1)脱硝催化剂费用通常占整个脱硝系统初期投资的30-50％，且后续每隔2-3年需要更换，运行成本较高；2)针对高温、中温、低温催化剂，scr脱硝系统需在相适应的温度区间运行；为此，对于低温烟气采用高温催化剂等情况，系统需要配置相应的换热设备，造成系统运行能耗大、不经济。
5.因此，本领域技术人员有必要提供一种满足脱硫脱硝效率，且结构紧凑、成本降低、耗能小，同时具有协同脱so3、脱氟、除尘效果的一体化烟气处理系统。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种满足脱硫脱硝效率，且结构紧凑、成本降低、耗能小，同时具有协同脱so3、脱氟、除尘效果的一体化烟气处理系统。
7.本实用新型提供的技术方案如下：
8.一种一体化烟气处理系统，其特征在于：
9.包括烟道单元、臭氧脱硝单元、旋转喷雾干燥吸收单元；
10.所述旋转喷雾干燥吸收单元，包括吸收塔及设在吸收塔上部的旋转雾化器；
11.所述烟道单元包括吸收塔入口烟道、吸收塔出口烟道，所述吸收塔入口烟道内设置有臭氧投加分布区，用于实现烟气在臭氧投加分布区内与臭氧的均匀混合；并且，所述吸收塔出口烟道连接有除尘及输灰单元；
12.所述臭氧脱硝单元包括臭氧发生装置，所述臭氧发生装置的臭氧出口连接至臭氧
投加分布区。
13.优选的，所述臭氧发生装置包括依次连接的液氧罐、汽化器、臭氧发生器，所述臭氧发生器的臭氧出口通过臭氧投加分布区连接至所述吸收塔入口烟道。
14.进一步的，所述臭氧投加分布区包括在吸收塔入口烟道内沿烟气流动方向依次设置的第一混合器、臭氧投加分布器、第二混合器；其中，所述臭氧投加分布器位于沿垂直于烟气流动方向的烟道断面上。
15.进一步的，所述臭氧投加分布器的喷嘴沿烟气流向设置。
16.进一步的，所述吸收塔入口烟道内在臭氧投加分布区的下游还设置有氧化反应区。
17.优选的，所述吸收塔上设有烟气分配器，所述吸收塔出口烟道通过烟气分布器与所述吸收塔连通。
18.优选的，该系统还包括吸收剂制备和供应单元，所述吸收剂制备和供应单元包括石灰粉仓，依次连接于石灰粉仓下游的石灰消化罐、消石灰浆液箱，所述消石灰浆液箱通过带消石灰浆液泵的吸收剂管道连接至所述吸收塔；其中石灰消化罐内设置有搅拌器，所述消石灰浆液箱内设置有搅拌器。
19.进一步的，所述吸收塔上的上部还设置给料槽，所述消石灰浆液箱通过吸收剂管道连接至所述给料槽；
20.所述消石灰浆液箱和所述给料槽上还分别连接有工艺水管道。
21.进一步的，所述旋转雾化器设于所述给料槽的出口处。
22.优选的，该系统还包括除尘及输灰单元，所述除尘及输灰单元包括设于所述吸收塔底部的灰斗、除尘器及皮带输送机；
23.所述吸收塔底部灰斗的上部设置吸收塔出口烟道，所述吸收塔出口烟道连接设有除尘器的烟道；
24.所述吸收塔底部灰斗、除尘器底部灰斗的底部通过旋转卸灰阀连接至皮带输送机。
25.本实用新型的有益效果体现在：
26.(1)本实用新型的整体装置集成了臭氧氧化与sda半干法脱硫的功能，整体结构紧凑，设备占地面积小，臭氧氧化过程在烟道内部进行，并借助喷雾干燥吸收塔对臭氧氧化处理后烟气中的污染物进行再度反应吸收，因此投资成本低、工艺简单。
27.(2)本实用新型中采用臭氧脱硝单元的设置，可以实施臭氧氧化脱硝工艺，由于臭氧脱硝对烟气温度要求低，可在低温下完成脱硝，从而避免了scr脱硝催化剂对烟温要求高而增设换热设备带来的弊端；并且，臭氧氧化脱硝单元中不使用催化剂，避免了scr脱硝催化剂中毒、更换的问题；同时不需要专门的反应器，不存在增加系统的压力损失，因此运行费用低。
28.(3)本实用新型利用喷雾干燥吸收塔实施sda半干法脱酸，可实现so2、so3、hcl、hf等酸性气体，以及粉尘、前端臭氧氧化生成的高价态氮氧化物的协同脱除，进一步提升对烟气的处理效果。
29.(4)利用本实用新型装置进行烟气处理，无脱酸废水产生，干态排烟无需消白，进一步降低运行费用。并且，利用本实用新型的装置，针对不同烟气负荷和烟气成分，可以通
过调整臭氧的供给量、消石灰浆液的喷浆量和工艺水供给量实现高灵活性适配，提高装置的适用性。
附图说明
30.图1为本实用新型一体化烟气处理系统的结构示意图。
31.图2为本实用新型中臭氧投加分布区的结构简示图。
32.其中标注符号的含义如下：
33.1-烟气进料单元，10-吸收塔入口烟道，11-增压风机；
34.2-臭氧脱硝单元，20-臭氧投加分布区，21-液氧罐，22-汽化器，23-臭氧发生器；200-臭氧投加分布器，201-第一混合器，202-第二混合器，s-烟气流动方向；
35.3-旋转喷雾干燥吸收单元，30-吸收塔，31-旋转雾化器；300-烟气分配器；
36.4-吸收剂制备和供应单元，40-石灰粉仓，41-石灰消化罐，42-消石灰浆液箱，420-浆液输送泵，43-工艺水箱；
37.5-除尘与输灰单元，50-灰斗，501/506-旋转卸灰阀，502/507-皮带输送机，503-吸收塔出口烟道，504-除尘器，505-烟道,508-公共皮带输送机，509-斗提机，510-灰库。
具体实施方式
38.下面将结合具体实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
39.根据本实用新型提供的一种实施例，结合图1所示，为一种一体化烟气处理系统，包括烟道单元1、臭氧脱硝单元2、旋转喷雾干燥吸收单元3；
40.所述旋转喷雾干燥吸收单元3，包括吸收塔30及设在吸收塔30上部的旋转雾化器31，用于将吸收剂雾化后喷至吸收塔30内，对进入吸收塔30内的烟气进行净化处理；
41.所述烟道单元1包括带增压风机11的吸收塔入口烟道10、吸收塔出口烟道503，所述吸收塔入口烟道10内设置有臭氧投加分布区20，用于实现烟气在臭氧投加分布区20内与臭氧的均匀混合；所述吸收塔出口烟道503连接有除尘及输灰单元5；
42.所述臭氧脱硝单元2包括臭氧发生装置，所述臭氧发生装置的臭氧出口连接至臭氧投加分布区20。
43.根据本实施例的设置，烟气进入吸收塔入口烟道10内，流经臭氧投加分布区20，对吸收塔入口烟道10引入的烟气的臭氧氧化过程在烟道内部进行，并借助喷雾干燥吸收塔对臭氧氧化处理后烟气中的污染物进行再度反应吸收，从而集成了臭氧氧化与sda半干法脱硫的功能，整体结构紧凑，设备占地面积小，因此投资成本低、工艺简单。
44.作为优选的实施例，所述臭氧发生装置包括依次连接的液氧罐21、汽化器22、臭氧发生器23，所述臭氧发生器23的臭氧出口连接至臭氧投加分布区20。
45.更优的，结合图2所示，所述臭氧投加分布区20包括在吸收塔入口烟道10内沿烟气流动方向依次设置的第一混合器201、臭氧投加分布器200、第二混合器202；其中，所述臭氧投加分布器200位于沿垂直于烟气流动方向s的烟道断面上。在实际应用中，对臭氧投加分布区进行烟气流速、烟气中氮氧化物浓度、含氧量、烟气温度、烟尘含量、烟道外形及烟气流
态等因素的综合考量，通过截取一定长度的烟道作为臭氧投加分布区，并在烟道断面安装臭氧投加分布器，在臭氧投加分布器前后，增设两组圆盘混合器，确保在烟道中烟气和投加的臭氧充分混合，提高气相传质效率，减少臭氧的损耗。为避免堵塞，所述臭氧投加分布器的喷嘴沿烟气流向设置，使臭氧的喷射方向与烟气流向一致。其中，第一混合器、第二混合器均可处采用圆盘混合器。
46.此外，所述吸收塔入口烟道10内在臭氧投加分布区20下游还设置氧化反应区，用于使氮氧化物被充分氧化。从而，通过在臭氧投加分布区20的下游选取一定的长度区间作为氧化反应区，在此区段烟道内，氮氧化物被充分氧化。
47.据此，在臭氧投加分布区20，经过增压风机11后的烟气经第一组圆盘混合器湍流状态增强，与臭氧分布器喷嘴喷射的臭氧进行混合，再经第二组圆盘混合器进一步的扰流作用，确保臭氧与烟气充分混合，并在氧化反应区将氮氧化物氧化成高价态的氮氧化物。
48.作为优选的另一实施例，所述吸收塔30上设有烟气分配器300，所述吸收塔出口烟道通过烟气分布器300与所述吸收塔30连通。具体的，臭氧氧化后的烟气经吸收塔30顶部蜗壳内的烟气分配器300进入吸收塔30。
49.在上述实施例的基础上，进一步的，该系统还包括吸收剂制备和供应单元4，所述吸收剂制备和供应单元4包括石灰粉仓40，依次连接于石灰粉仓40下游的石灰消化罐41、消石灰浆液箱42，所述消石灰浆液箱42通过带消石灰浆液泵420的吸收剂管道连接至所述吸收塔30；其中石灰消化罐41内设置有搅拌器，所述消石灰浆液箱42内设置有搅拌器。
50.所述吸收塔30的上部还设置给料槽40，所述给料槽40通过带浆液泵的吸收剂管道连接有消石灰浆液箱42；所述消石灰浆液箱42和所述给料槽40上还分别连接有工艺水管道。
51.从而，石灰粉经石灰粉仓40底部的手动插板门400、螺旋给料机401送入石灰消化罐41；在石灰消化罐41内，石灰粉与来自工艺水箱的工艺水混合后，经搅拌器搅拌消化，制成消石灰浆液；消化完成之后进入消石灰浆液箱42。制备好的消石灰浆液经浆液输送泵420送到吸收塔30顶部的给料槽40。给料槽40接收消石灰浆液和工艺水，其中消石灰浆液来自消石灰浆液箱42，用来吸收烟气中的酸性气体，消石灰浆液的输入量根据烟气中污染物浓度调节；工艺水来自工艺水箱43，用来调节吸收塔出口烟气温度，通过工艺水输入量的调节确保出口烟温始终保持在酸露点之上。
52.更优的，所述旋转雾化器31设于给料槽40的出口处。由于旋转雾化器31具有很高的转速，使进入给料槽40的吸收剂浆液在离心力作用下喷出，形成细小的均匀的雾滴，与经过烟气分配器300均匀分配进入吸收塔30内的烟气进行充分气液接触，在sda吸收塔内完成对烟气中的酸性成份如so2、hf、hcl等吸收反应，协同吸收前端臭氧氧化生成的高价态氮氧化物。
53.此外，该系统还包括除尘和输灰单元5，所述除尘及输灰单元5包括设于所述吸收塔30的底部设置灰斗50；所述灰斗50的底部通过旋转卸灰阀501连接至皮带输送机502，所述灰斗50的上部设置吸收塔出口烟道503，所述吸收塔出口烟道503连接设有除尘器504的烟道505。其中，除尘器504选用市售的袋式除尘器。
54.从而，反应生成含水量极低的固态副产物，一部分经吸收塔30底部的灰斗50排出，一部分经灰斗50上的吸收塔出口烟道503随烟气进入下游的烟道505。由于这些脱硫产物未
完全干燥，在烟道505和除尘器504内烟气中的so2将与其中未反应的cao继续反应，进一步提高系统的脱硫效率。其中，除尘器504底部灰斗的底部通过旋转卸灰阀506连接至皮带输送机507，与灰斗50排出的灰汇集到公共皮带输送机508上，经斗提机509送入灰库510储存，灰库510飞灰经稳定化处理后外运综合利用。
55.根据上述实施例提供的一体化烟气处理系统，其具体运行过程如下：
56.(1)原烟气经增压风机11送入sda吸收塔3顶部蜗壳；
57.(2)液氧罐21存储的液氧在汽化器中经加热汽化后，送入臭氧发生器23，在中频高压放电作用下变成臭氧气体，臭氧满足条件后由臭氧发生器23出口排出，送入吸收塔入口烟道10中位于臭氧投加分布区20内的臭氧投加分布器；
58.(3)在臭氧投加分布区20，经过增压风机11后的烟气经第一混合器后湍流状态增强，与臭氧投加分布器喷嘴喷射的臭氧进行混合，再经第二混合器进一步的扰流作用，确保臭氧与烟气充分混合，并在氧化反应区将氮氧化物氧化成高价态的氮氧化物；
59.(4)石灰粉经石灰粉仓40底部的手动插板门400、螺旋给料机401送入石灰消化罐41；在石灰消化罐41内，石灰粉与来自工艺水箱43的工艺水混合后，经搅拌器搅拌消化，制成消石灰浆液；消化完成之后进入消石灰浆液箱42。制备好的消石灰浆液经浆液输送泵420送到与吸收塔30顶部的旋转雾化器31连通的给料槽40；
60.(5)臭氧氧化后的烟气经sda吸收塔顶部蜗壳内的烟气分配器300进入吸收塔，消石灰浆液在高速旋转雾化器离心作用下形成50-80um小液滴，烟气与液滴充分混合接触，在吸收塔内完成对烟气中的酸性成份如so2、hf、hcl等吸收反应，协同吸收前端臭氧氧化生成的高价态氮氧化物；
61.(6)sda吸收塔内反应后的烟气，经吸收塔的吸收塔出口烟道503排出，进入袋式除尘器，在sda吸收塔的吸收塔出口烟道503与袋式除尘器之间的烟道内，烟气中的so2将与其中未反应的cao继续反应；经袋式除尘器过滤除尘后的净烟气排入烟囱；
62.吸收塔内反应生成的固态副产物，一部分经吸收塔底部的灰斗50从旋转卸灰阀501排出，进入吸收塔灰斗下部的皮带输送机502；另一部分经吸收塔出口烟道503随烟气进入下游的烟道505，经袋式除尘器收集后，进入袋式除尘器灰斗下方的皮带输送机507；上述皮带输送机502/507的灰汇集到公共皮带输送机508上，经斗提机509提升送至灰库510储存，灰库510飞灰经稳定化处理后外运综合利用。
63.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。