一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置及方法，在脫硝之前先進行預(yù)脫除三氧化硫，再進行低溫脫硝；所述裝置由管道、三氧化硫脫除塔、脫硝反應(yīng)塔、引風機、氨噴射裝置、工藝水噴頭、整流器以及煙氣檢測設(shè)備、閥門、流量計等組成；本發(fā)明的優(yōu)點是：在脫硝反應(yīng)塔前面加裝一個三氧化硫脫除塔，延長了催化劑的壽命，同時，該裝置還可達到部分除塵的效果，此外，取消了脫硝反應(yīng)塔內(nèi)的噴氨裝置，優(yōu)化了脫硝反應(yīng)塔結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)工況條件、催化劑的活性、用量進行脫硝反應(yīng)塔內(nèi)催化劑層數(shù)、種類和結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計；本裝置的脫硝效率達到90％以上，氨逃逸量小于3.8mg/m3，運行時間超過20個月時，仍然穩(wěn)定高效。
【專利說明】
一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域中氮氧化物的凈化處理，涉及工業(yè)爐窯中氮氧化物的凈化，具體涉及一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)爐窯生產(chǎn)過程中，燃料燃燒產(chǎn)生的污染物包括煙塵、S02、N0X、HC1以及HF及少量重金屬等。以玻璃爐窯為例，平板玻璃工業(yè)屬于基礎(chǔ)原材料行業(yè)，與國民經(jīng)濟的發(fā)展密切相關(guān)。2011年，我國平板玻璃的產(chǎn)量達到7.38億箱，占世界產(chǎn)量的一半左右。平板玻璃工業(yè)屬于高能耗、高排放的行業(yè)，是我國重點工業(yè)污染控制行業(yè)之一。2011年4月2日，環(huán)境保護部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》規(guī)定，自2014年I月I日起，現(xiàn)有玻璃企業(yè)按新建線標準執(zhí)行，S卩:玻璃熔窯顆粒物50mg/m3，二氧化硫400mg/m3，氯化氫30mg/m3，氟化物5mg/m3，氮氧化物700mg/m3。因此，對于煙氣量較小的工業(yè)爐窯來說，必須進一步優(yōu)化和改善減排技術(shù)。目前采用的煙氣治理技術(shù)主要有兩類:一類是先除塵和脫硫，再脫硝;另外一類是先脫硝，再除塵和脫硫。
[0003]對于第一類煙氣治理技術(shù)來說，經(jīng)過除塵和脫硫后的煙氣溫度一般低于200°C，而目前工業(yè)上應(yīng)用的釩基脫硝催化劑的最佳操作溫度窗口在300?400°C之間，所以必須研發(fā)出更加高效的低溫脫硝催化劑來滿足氮氧化物排放要求。但是，短期之內(nèi)開發(fā)出可以工業(yè)化的低溫脫硝催化劑難度較大。
[0004]對于第二類煙氣治理技術(shù)來說，主要的問題是進入脫硝催化劑之前的煙氣中含有一定量的三氧化硫，而三氧化硫容易與還原劑氨反應(yīng)生成白色粘稠狀的硫酸氫銨，使得脫硝催化劑很快中毒失活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置及方法，在進入脫硝反應(yīng)塔之前，預(yù)先脫除煙氣中的三氧化硫，可延長催化劑的壽命，同時，還可達到部分除塵的效果，此外，取消了脫硝反應(yīng)塔內(nèi)的噴氨裝置，優(yōu)化了脫硝反應(yīng)塔結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)工況條件、催化劑的活性、用量進行脫硝反應(yīng)塔內(nèi)催化劑層數(shù)、種類和結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計;本裝置的脫硝效率達到90%以上，氨逃逸量小于3.8mg/m3，運行時間超過20個月時，仍然穩(wěn)定高效。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，包括脫硝反應(yīng)塔和三氧化硫脫除塔，三氧化硫脫除塔底部設(shè)置有用于噴送氨的噴槍6以及與工業(yè)爐窯煙氣連接的煙氣進口，三氧化硫脫除塔的頂部設(shè)置有與脫硝反應(yīng)塔頂部煙氣進口通過管道連接的煙氣出口，脫硝反應(yīng)塔底部的煙氣出口與除塵脫硫裝置連接。
[0008]所述三氧化硫脫除塔內(nèi)安裝有若干斜置的擋流板9，可以使得煙氣和氨混合更加均勻，在擋流板9的上方安裝一層填料層8，可使得氨和三氧化硫充分反應(yīng)。填料層8可采用泡沫陶瓷填料，規(guī)整布置，厚度一般在20?60cm之間，孔隙率90%-92%左右。
[0009]所述三氧化硫脫除塔內(nèi)的頂部安裝有工藝水噴頭7，以清洗附著在三氧化硫脫除塔內(nèi)部的硫酸氫銨，清洗的廢水由三氧化硫脫除塔底部排出。
[0010]所述三氧化硫脫除塔的煙氣進口為水平進口，所述噴槍6位于煙氣進口的上方。
[0011]所述脫硝反應(yīng)塔內(nèi)的頂部設(shè)置有用于對進入煙氣進行氣流分布的整流器11，煙氣由頂部豎直向下流動，在整流器11的下方設(shè)置催化劑床層12。催化劑床層12可設(shè)置有多個，相鄰催化劑床層12之間設(shè)置吹灰器10進行定期清灰。
[0012]脫硝反應(yīng)塔中，可根據(jù)工業(yè)煙氣溫度選擇釩基或者鈰基氧化物催化劑，催化劑采用模塊化設(shè)計以減少更換催化劑的時間，成型的催化劑為蜂窩狀，可根據(jù)工業(yè)煙氣飛灰的特性合理選擇催化劑孔徑大小，以確保催化劑不堵灰，同時，催化劑設(shè)計盡可能的降低壓力損失。催化劑各層模塊規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性。
[0013]所述工業(yè)爐窯煙氣同時與三氧化硫脫除塔的煙氣進口、脫硝反應(yīng)塔的煙氣進口以及除塵脫硫裝置連接，并在各連接管道上設(shè)置溫度探頭及表1、流量計2、N0X及O2傳感器3以及閥門5。
[0014]本發(fā)明一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝方法，先利用氨去除煙氣中的三氧化硫，然后將煙氣進行脫硝，最后再進行除塵并脫除煙氣中的其它類型硫。具體地，在脫硝反應(yīng)器前面加裝一個三氧化硫脫除塔，煙氣經(jīng)過其中時，通過噴射氨氣，使煙氣中的三氧化硫與氨反應(yīng)生成硫酸氫銨，而粘性的硫酸氫銨會附著在擋流板或者填料層上，這樣就會消除煙氣中三氧化硫。當煙氣到達脫硝反應(yīng)塔時，由于其中不含有三氧化硫，脫硝催化劑上生成硫酸氫銨的量會大大降低，從而減少了催化劑中毒的機率，延長了脫硝催化劑的壽命。此夕卜，根據(jù)工況條件、催化劑的活性、用量進行脫硝反應(yīng)塔內(nèi)催化劑層數(shù)、種類和結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1、在脫硝反應(yīng)塔前面加裝一個三氧化硫脫除塔，通過預(yù)先脫除煙氣中的三氧化硫，減少硫酸氫銨在脫硝反應(yīng)塔內(nèi)的生成量，從而降低脫硝催化劑的中毒機率，最終延長了催化劑的壽命;2、三氧化硫脫除塔內(nèi)生成的硫酸氫銨粘性較大，可吸附煙氣中的灰塵，這樣起到部分除塵的效果;3、三氧化硫脫除塔內(nèi)的噴氨量是過量的，未與三氧化硫反應(yīng)的氨隨煙氣進入脫硝反應(yīng)塔內(nèi)，最終在催化劑的表面與氮氧化物生成N2,這樣就可以不用再在脫硝反應(yīng)塔內(nèi)安裝噴氨裝置，優(yōu)化了脫硝反應(yīng)塔結(jié)構(gòu)設(shè)計;4、可根據(jù)工況條件、催化劑的活性、用量進行脫硝反應(yīng)塔內(nèi)催化劑層數(shù)、種類和結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中各標記為:1、溫度探頭及表;2、流量計；3、NOx及O2傳感器;4、檢測口；5、閥門；
6、噴槍;7、工藝水噴頭;8、填料層;9、擋流板;10、吹灰器;11、整流器；12、催化劑床層；13、引風機。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，包括脫硝反應(yīng)塔和三氧化硫脫除塔，三氧化硫脫除塔底部設(shè)置有用于噴送氨的噴槍6以及與工業(yè)爐窯煙氣連接的煙氣進口，三氧化硫脫除塔的頂部設(shè)置有與脫硝反應(yīng)塔頂部煙氣進口通過管道連接的煙氣出口，脫硝反應(yīng)塔底部的煙氣出口與除塵脫硫裝置連接。
[0021]在三氧化硫脫除塔中，工業(yè)爐窯煙氣由反應(yīng)塔底部進入，同時，脫除三氧化硫用的氨由噴槍6從反應(yīng)塔底部噴出。為了使兩種氣體混合更加均勻，首先在三氧化硫脫除塔下部安裝一定量的擋流板9。此外，為了使氨和三氧化硫充分反應(yīng)，在擋流板的上方安裝一層填料層8。為了定期清洗附著在三氧化硫脫除塔內(nèi)部的硫酸氫銨，在反應(yīng)塔的頂部安裝了一個工藝水噴頭7，清洗的廢水由反應(yīng)塔底部排出。隨后，脫除了三氧化硫的煙氣由管道進入脫硝反應(yīng)塔。在脫硝反應(yīng)塔中，進入的煙氣首先通過整流器11進行氣流均布。脫硝反應(yīng)塔中的催化劑有三個床層12，兩個床層之間安裝了吹灰器10進行定期清灰。最后，凈化后的煙氣由引風機13進入除塵脫硫裝置后排放。
[0022]以下給出采用圖1所述的裝置和方法的實施例。
[0023](I)煙氣來源:工業(yè)爐窯。燃料:重油或焦炭粉。處理工業(yè)煙氣量:1000mVh ；NOx濃度:2000-4000mg/m3 ； SO2 濃度:2000-5000mg/m3 ；顆粒物:500-2000mg/m3 ；煙氣溫度:180 °C_270 °C；氯化氫:163.57mg/m3 ；氟化物(以總 F計):26.09mg/m3。
[0024](2)脫硝反應(yīng)器內(nèi)部的催化劑，采用稀土鈰改性的低釩催化劑。催化劑設(shè)置為3層，2用I備。根據(jù)工況條件、催化劑的活性、用量進行SCR反應(yīng)器內(nèi)催化劑層數(shù)、種類和結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計，使其在任何工況條件下將氨的逃逸率控制在5ppm以內(nèi)。根據(jù)玻璃煙氣飛灰的特性合理選擇孔徑大小并設(shè)計有防堵灰措施，以確保催化劑不堵灰，同時，催化劑設(shè)計盡可能的降低壓力損失。催化劑模塊設(shè)計有效防止煙氣短路的密封系統(tǒng)，密封裝置的壽命不低于催化劑的壽命。催化劑各層模塊規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性。催化劑設(shè)計考慮工業(yè)爐窯煙氣中含有的任何微量元素可能導致的催化劑中毒。在加裝新的催化劑之前，催化劑體積滿足性能保證中關(guān)于脫硝效率和氨的逃逸率等的要求。同時，全面考慮預(yù)留加裝催化劑的空間。催化劑采用模塊化設(shè)計以減少更換催化劑的時間。催化劑模塊采用鋼結(jié)構(gòu)框架，并便于運輸、安裝、起吊。
[0025](3)煙氣中NOx及O2的濃度通過傳感器3進行實時監(jiān)測。
[0026](4)煙氣是否通過三氧化硫預(yù)除塔及脫硝反應(yīng)塔可通過閥門5進行控制。
[0027](5)最后一級除塵脫硫裝置中，脫硫采用的是常規(guī)的石灰石-石膏濕法脫硫法，除塵采用的是常規(guī)的濕式電除塵法。
[0028](6)凈化后的煙氣:脫硝效率92%，氨逃逸3.31mg/m3。本裝置運行時間超過20個月，仍然穩(wěn)定高效。
[0029]
【申請人】聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明裝置各種附件的等效替換及添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，包括脫硝反應(yīng)塔和三氧化硫脫除塔，三氧化硫脫除塔底部設(shè)置有用于噴送氨的噴槍(6)以及與工業(yè)爐窯煙氣連接的煙氣進口，三氧化硫脫除塔的頂部設(shè)置有與脫硝反應(yīng)塔頂部煙氣進口通過管道連接的煙氣出口，脫硝反應(yīng)塔底部的煙氣出口與除塵脫硫裝置連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，所述三氧化硫脫除塔內(nèi)安裝有若干斜置的擋流板(9)，在擋流板(9)的上方安裝一層填料層(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，所述填料層(8)采用泡沫陶瓷填料，厚度在20?60cm之間，孔隙率90%-92%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，所述三氧化硫脫除塔內(nèi)的頂部安裝有工藝水噴頭(7)，以清洗附著在三氧化硫脫除塔內(nèi)部的硫酸氫銨，清洗的廢水由三氧化硫脫除塔底部排出。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，所述三氧化硫脫除塔的煙氣進口為水平進口，所述噴槍(6)位于煙氣進口的上方。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，所述脫硝反應(yīng)塔內(nèi)的頂部設(shè)置有用于對進入煙氣進行氣流分布的整流器(U)，煙氣由頂部豎直向下流動，在整流器(11)的下方設(shè)置催化劑床層(12)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，所述催化劑床層(12)有多個，相鄰催化劑床層(12)之間設(shè)置吹灰器(10)進行定期清灰。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，脫硝反應(yīng)塔中，根據(jù)工業(yè)煙氣溫度選擇釩基或者鈰基氧化物催化劑，催化劑采用模塊化設(shè)計以減少更換催化劑的時間，成型的催化劑為蜂窩狀，各層模塊規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝裝置，其特征在于，所述工業(yè)爐窯煙氣同時與三氧化硫脫除塔的煙氣進口、脫硝反應(yīng)塔的煙氣進口以及除塵脫硫裝置連接，并在各連接管道上設(shè)置溫度探頭及表(I)、流量計(2)、NOx及O2傳感器(3)以及閥門(5)。10.—種工業(yè)爐窯預(yù)脫除三氧化硫和脫硝方法，其特征在于，先利用氨去除煙氣中的三氧化硫，然后將煙氣進行脫硝，最后再進行除塵并脫除煙氣中的其它類型硫。
【文檔編號】B01D53/50GK105854537SQ201610304776
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】李俊華, 張濤, 邱楓
【申請人】清華大學