一种生物质锅炉烟气多污染物协同超低排放控制系统的制作方法

本发明涉及一种超低排放控制系统，具体涉及一种生物质锅炉烟气多污染物协同超低排放控制系统。

背景技术：

生物质锅炉内温度差别大，生物质锅炉主要有炉排炉和循环流化床锅炉，不同炉型又分为中温中压炉、次高温次高压炉、高温高压炉，炉膛温度分别为700～760℃、800～950℃、850～1100℃。生物质锅炉烟气含湿量高，因生物质中氢元素含量较高，烟气中湿含量高达15％～30％左右；而燃煤锅炉烟气湿含量不会超过10％。生物质锅炉烟气烟尘浓度不高，烟尘中碱金属含量高，可达8％以上。烟气中原始二氧化硫、氮氧化物浓度不高、但波动大，燃烧纯生物质时氮氧化物含量在150～350mg/m³之间波动，如燃料中掺杂模板、木材、树皮等，烟气中二氧化硫含量会300～800mg/m³之间波动，瞬时也可达800mg/m³以上。

因此根据生物质锅炉及烟气污染物排放特性，实现超低排放技术难度较大。生物质锅炉烟气飞灰中存在k、na等碱金属、水分、hcl含量较高，生物质灰熔点较低，容易使选择性催化还原脱硝催化剂堵塞中毒。生物质炉膛温度都较低，循环流化床锅炉炉膛温度＜750℃，炉排炉锅炉炉膛温度＜850℃，仅采选择性非催化还原脱硝技术，炉膛内温度不稳定，不能实现超低。选择性非催化还原脱硝易产生硫酸氢氨，造成换热器低温段腐蚀和积灰，影响锅炉长周期稳定运行。生物质锅炉燃烧不稳定，容易造成飞灰携带火星，锅炉出口直接应用布袋除尘器容易造成滤袋烧损。生物质锅炉烟气中hcl含量较高，采用湿法烟气脱硫系统复杂，后续存在脱硫废水处理和烟羽治理问题，因此需要综合研究经济合理的超低排放控制技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种生物质锅炉烟气多污染物协同超低排放控制系统，该系统能够实现生物质锅炉多种烟气污染物超低排放，经济性较好，且能够保证系统安全稳定高效运行。

为达到上述目的，本发明所述的生物质锅炉烟气多污染物协同超低排放控制系统包括选择性非催化还原脱硝装置、生物质锅炉、尾部烟道、旋风除尘器、旋转喷雾脱酸装置、布袋除尘器及固态高分子复合脱硝脱酸装置；

选择性非催化还原脱硝装置和固态高分子复合脱硝脱酸装置出口分别设置在生物质锅炉内部不同温度窗口位置，生物质锅炉的出口与尾部烟道的入口相连通，尾部烟道的出口与旋风除尘器的入口相连通，旋风除尘器的出口经旋转喷雾脱酸装置及布袋除尘器与烟囱的入口相连通。

旋风除尘器、旋转喷雾脱酸装置、布袋除尘器整体布置，出口经引风机与烟囱相连通。

尾部烟道内沿烟气流动方向依次设置有省煤器及空预器。

选择性非催化还原脱硝装置喷出的选择性非催化还原脱硝进入到生物质锅炉中进行一次脱硝处理，固态高分子复合脱硝脱酸装置输出的高分子有机活性氨基化合物脱硝脱硫剂经喷头喷入生物质锅炉的出口处，实现烟气的二次脱硝及一次脱硫处理，生物质锅炉输出的烟气经省煤器及空预器换热降温后进入到旋风除尘器中进行初步除尘，然后进入旋转喷雾脱酸装置中进行二次脱硫处理，随后经布袋除尘器进行二次除尘，最后通过引风机及烟囱排出，实现烟尘颗粒物超低排放。

高分子有机活性氨基化合物脱硝脱硫剂由炭粉、二脲、碳酰胺、三聚氰酸、三聚氰胺、催化剂及稳定剂中的几种混合固化制成。

高分子有机活性氨基化合物为白色或黄色粉末固体，粒径范围为80～150目，与烟气反应温度窗口为600℃～850℃，反应时间为1s～4s，脱硝效率大于80％，脱硫效率大于50％。

根据生物质锅炉的负荷及污染物浓度调节固态高分子复合脱硝脱酸装置及旋转喷雾脱酸装置的喷入量，实现生物质锅炉炉内炉外联合脱硫。

通过旋风除尘器与布袋除尘器协同运行，实现烟尘颗粒物超低排放。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的生物质锅炉烟气多污染物协同超低排放控制系统在具体操作时，通过选择性非催化还原脱硝装置及固态高分子复合脱硝脱酸装置实现锅炉内烟气脱硝和部分脱酸过处理，实现nox超低排放，烟气然后进入到旋风除尘器中烟气初步除尘，将烟气中大部分草木灰去除并单独回收利用，然后进入旋转喷雾脱酸装置中进一步烟气脱酸，实现so2超低排放，再通过布袋除尘器实现烟尘颗粒物超低排放，烟气通过烟囱最终排放，整套系统占地面积小，投资及运行维护成本低，比其他系统降低运行费用30％以上，经济性较好。经实践，本发明排放的烟气长期稳定实现nox≤50mg/m³，sox≤35mg/m³，烟尘≤2mg/m³，有效去除hcl、hf、碱金属、重金属等其他污染物。另外，整个污染物脱除过程没有废水排放，副产物为干态，无需废水处理系统。同时系统排放干烟气，烟气温度90℃左右，无需对烟囱进行防腐，无视觉污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为生物质锅炉、2为选择性非催化还原脱硝装置、3为固态高分子复合脱硝脱酸装置、4为省煤器、5为空预器、6为旋风除尘器、7为旋转喷雾脱酸装置、8为布袋除尘器、9为引风机、10为烟囱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的生物质锅炉烟气多污染物协同超低排放控制系统包括生物质锅炉1、选择性非催化还原脱硝装置2、固态高分子复合脱硝脱酸装置3、尾部烟道、旋风除尘器6、旋转喷雾脱酸装置7、布袋除尘器8；

选择性非催化还原脱硝装置2和固态高分子复合脱硝脱酸装置3的出口设置在生物质锅炉1的不同温度位置，生物质锅炉1的出口处设置有若干喷枪，其中，固态高分子复合脱硝脱酸装置3的出口与各喷枪的入口相连通。生物质锅炉1的出口与尾部烟道的入口相连通，尾部烟道的出口与旋风除尘器6的入口相连通，旋风除尘器6的出口经旋转喷雾脱酸装置7及布袋除尘器8与烟囱10的入口相连通。

布袋除尘器8的出口经引风机9与烟囱10相连通。尾部烟道内沿烟气流动方向依次设置有省煤器4及空预器5。

在工作时，首先选择性非催化还原脱硝装置2喷出的还原剂进入到生物质锅炉1中进行一次脱硝处理，固态高分子复合脱硝脱酸装置3输出的高分子有机活性氨基化合物脱硝脱硫剂经喷枪喷入生物质锅炉1的合适位置，实现烟气的二次脱硝及一次脱硫处理，生物质锅炉1输出的烟气经省煤器4及空预器5换热降温后进入到旋风除尘器6中进行初步除尘，然后进入旋转喷雾脱酸装置7中进行二次脱硫处理，随后经布袋除尘器8进行二次除尘，最后通过引风机9及烟囱10排出，实现烟尘颗粒物超低排放。

高分子有机活性氨基化合物脱硝脱硫剂由炭粉、二脲、碳酰胺、三聚氰酸、三聚氰胺、催化剂及稳定剂中的几种混合固化制成，高分子有机活性氨基化合物为白色或黄色粉末固体，粒径范围为80～150目，与烟气反应温度窗口为600℃～850℃，反应时间为1s～4s，脱硝效率大于80％，脱硫效率大于50％。

根据生物质锅炉1的负荷及污染物浓度调节固态高分子复合脱硝脱酸装置3及旋转喷雾脱酸装置7的喷入量，实现生物质锅炉1炉内炉外联合脱硫。

通过旋风除尘器6，对烟气中大量草木灰进行收集及利用，避免锅炉燃烧不充分造成飞灰火星携带，旋风除尘器6与布袋除尘器8协同高效运行，实现烟尘颗粒物超低排放。

选择性非催化还原脱硝装置2将尿素等还原剂喷入炉内与nox进行选择性反应，不需用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂，还原剂喷入点处的最佳温度为850～1150℃的区域，尿素等氨基还原剂迅速热分解成nh3并与烟气中的nox进行反应生成n2，该过程在炉膛内完成。nh3的反应最佳温度区为850～1050℃。选择性非催化还原脱硝装置2包括尿素溶液储存溶解系统、尿素溶液输送系统、炉前喷射系统、压缩空气系统及在线监测系统。输送喷枪采用气液双相流体喷射系统，输送喷枪由喷嘴、喷枪杆、保护套管、冷却套管及连接件组成。喷嘴、喷枪杆的外套管、安装套管及快速接头等采用310s材质制造，输送内杆采用316l材质制造。

固态高分子复合脱硫脱酸剂适合的反应温度区间在600～850℃，还原剂喷入炉膛反应区域，还原剂在其活性成分的作用下迅速与烟气中的nox进行反应生成n2，该技术同样是以炉膛为反应器，固态高分子复合脱硝脱酸装置3包括氨基还原剂的储存系统、输送气源系统、还原剂输送系统、炉前喷射系统及在线监测系统。采用气固输送系统粉体喷枪喷入炉膛，喷枪数量根据具体情况设置，喷枪由喷枪杆、窥视镜及连接件组成。喷枪杆采用310s材质制造，窥视镜采用316l+有机玻璃材质制造，在粉体输送过程中可以通过窥视镜观察到物料输送状态。

锅炉烟气nox浓度为350mg/m³，选择性非催化还原脱硝装置2的脱硝效率在50％，固态高分子复合脱硝脱酸装置3的脱硝效率大于80％，两者协同运行可实现nox超低排放小于50mg/m³。

生物质锅炉1烟气so2正常运行浓度均小于500mg/m³，最大浓度800mg/m³，固态高分子复合脱硝脱酸装置3的脱酸效率大于60％，炉外旋转喷雾脱酸装置7的脱酸效率大于90％，两者协同运行可以控制so2超低排放35mg/m³以下。

生物质锅炉1烟气烟尘正常运行烟尘浓度均小于10g/m³，最大烟尘浓度20g/m³以内，旋风除尘器6的除尘效率大于70％，布袋除尘器8的除尘效率大于99.9％，两者协同运行可以控制烟尘超低排放2mg/m³。

在实际运行时，通过选择性非催化还原脱硝装置2、固态高分子复合脱硝脱酸装置3及旋转喷雾脱酸装置7联控，通过经济技术指标核算后，在线实时调整运行方式，实现多种污染物协同控制。

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