一种工业尾气污染物脱除系统及脱除方法

技术领域

本发明属于工业尾气净化技术领域，具体涉及一种工业尾气再循环处理系统与脱除工艺。

背景技术

目前冶金、焦炭、电力等行业的工业尾气中主要含有二氧化硫、氮氧化物等污染物，对人体健康和生态环境带来严重危害，国家和地方对各行业尾气排放的污染物含量都有严格的要求。现有的工业尾气污染物脱除技术一方面处理能力有限，污染物脱除率不高或者不能够完全被脱除，另一方面在脱除污染物的同时，需要加入新的脱除剂，比如选择性催化还原法和选择性非催化还原法脱硝技术中需要喷氨，为了保证氮氧化物脱除效果，过量投放氨气，与氮氧化物没完全反应的氨气，排放入大气后又造成了二次污染。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种工业尾气污染物脱除系统，在进一步提高污染物脱除效果的同时，也能有效避免过量投放脱除剂造成的二次污染。

为了达到上述目的，本发明提供了一种工业尾气污染物脱除系统，包括主烟气净化系统，其中主烟气净化系统包括脱硫塔、脱硝塔、其他污染物脱除装置，待净化的工业尾气依次通过脱硫塔、脱硝塔和其他污染物脱除装置后排出；本发明的工业尾气污染物脱除系统还包括：

外循环抽气系统，将经净化后拟排出的工业尾气抽取部分再次经主烟气净化系统循环净化；

其中，主烟气净化系统还包括：

入口烟气在线监测装置，进行入口工业尾气的检测；

烟气混合器，将检测后的入口工业尾气与外循环抽气系统抽取的工业尾气部分进行混合；

出口烟气在线监测装置，进行排出工业尾气的检测。

本发明通过设置入口烟气及出口烟气在线检测装置，对工业尾气进行检测，避免排放不达标的工业尾气，并通过外循环抽气系统的设置，实现工业尾气的再循环处理，有效实现了工业尾气的净化处理。同时外循环抽气系统将拟排放的部分工业尾气通过在主烟气净化系统中进行再循环处理，无需设置额外的污染物脱除装置，对现有系统的改造方便，降低了成本。

进一步的，外循环抽气系统包括通过外循环抽气管路依次相连的集气装置、入口阀门、循环风机、出口阀门、流量温度和压力检测仪表；集气装置设于其他污染物脱除装置和出口烟气在线监测装置之间，工业尾气经其他污染物脱除装置净化排出后一部分依次经集气装置、循环风机送入烟气混合器中；入口阀门、出口阀门分别设于集气装置和循环风机之间、循环风机和烟气混合器之间的外循环抽气系统管路上；流量温度和压力检测仪表设于出口阀门和烟气混合器之间的外循环抽气系统管路上。

利用集气装置和循环风机实现对工业尾气的再循环抽取，同时利用入口阀门、出口阀门对外循环抽气系统开闭进行调控，根据出口烟气在线检测装置的检测结果，通过循环风机的运行频率调节对再循环工业尾气的抽取量及工业尾气的排放量进行调控，避免对主烟气净化系统的调整，减轻了主烟气净化系统的除污负担与故障率，有效保证了主烟气净化系统的安全与稳定运行。

进一步的，出口烟气在线监测装置分别与循环风机、流量温度和压力检测仪表控制相连，有效实现工业尾气污染物脱除过程循环风机和烟气参数的联动调控。

进一步的，集气装置包括两端的直管段管路、锥段管路、与锥段管路相连通的过渡段管路，两端的直管段管路分别与其他污染物脱除装置、出口烟气在线监测装置相连通，过渡段管路通过外循环抽气管路与循环风机相连通；锥段管路内部为环形空腔，横截面为近轴线端宽，远轴线端窄，两边为斜线的梯形，由中间大口径平稳过渡到两端小口径；过渡段管路呈流线型。集气装置的设置减小了工业尾气进入外循环抽气系统的阻力，节约了循环风机的能耗，另外也有利于主烟气净化系统管路中的工业尾气均匀地流入外循环抽气系统。

进一步的，烟气混合器包括壳体、进气管和喷嘴；壳体一端通过管路与入口烟气在线监测装置密封相连，另一端通过管路与所述脱硫塔密封相连；进气管一端穿过壳体与外循环抽气管路相连，另一端位于壳体内与喷嘴相连通；喷嘴的气体喷出方向朝向入口烟气在线监测装置的方向(即与主烟气净化系统入口烟气流动方向相反)。

进一步的，烟气混合器的壳体呈喇叭口状，朝向入口烟气在线监测装置的一端口径大。

进一步的，喷嘴呈流线型、扁平状。

利用烟气混合器和喷嘴的设计，有利于外循环抽气系统的再循环工业尾气在主烟气净化系统中的扩散和混合均匀。

进一步的，烟气混合器的进气管通过法兰与壳体相连。采用法兰的连接方式，便于喷嘴检修。

循环风机采用变频风机。

本发明还提供了采用上述工业尾气污染物脱除系统进行工业尾气污染物的脱除方法，该方法通过所述出口烟气在线监测装置对排出工业尾气进行检测，对外循环抽气系统的工业尾气流量进行调节：在主烟气净化系统单独长时间运行排放能达标时，关闭外循环抽气系统；否则，当测得污染物含量低时，减少外循环抽气系统抽取的工业尾气流量；当测得污染物含量高时，增加外循环抽气系统抽取的工业尾气流量。

进一步的，本发明方法通过所述出口烟气在线监测装置对排出工业尾气进行检测，对外循环抽气系统的工业尾气流量进行调节：当测得污染物含量低时，降低循环风机的频率，减少外循环抽气系统抽取的工业尾气流量；当测得污染物含量高时，升高循环风机的频率，增加外循环抽气系统抽取的工业尾气流量。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明通过设置外循环抽气系统，利用主烟气净化系统对工业尾气进行再循环净化，在避免设置额外的污染物脱除装置的同时，进一步增强了二氧化硫、氮氧化物等污染物的脱除效果；

2、降低了脱除剂的逃逸率，减少了二次污染，提高了脱除剂的使用率，减小了污染物控制成本；

3、通过循环风机实现外循环抽气系统的工业尾气流量调节，由此控制污染物排放量，避免了主烟气净化系统的调整，减轻了主烟气净化系统的除污负担与故障率，保证了主烟气净化系统的安全与稳定运行；

4、同时在烟气出口处污染物含量降低时，通过减小外循环抽气系统流量，或者关闭外循环抽气系统，依靠主烟气净化系统脱除污染物，在保证了污染物排放要求的同时，也减少了外循环抽气系统的能耗。

5、本发明在对工业尾气扩散及均匀混合时对烟气混合器及集气装置进行设计，利用喇叭状的烟气混合器及流线型、扁平状的喷嘴，减小了工业尾气循环的阻力，节约了循环风机的能耗，且利于入口的工业尾气和再循环工业尾气的均匀混合，同时喷嘴逆向于主烟气净化系统烟气的流向喷出气体，利于外循环抽气系统中再循环工业尾气的扩散与均布。

6、本发明工业尾气污染物脱除系统结构简单，可行性高，资金投入低，既可在新建工业尾气污染物处理系统中使用，也可对已建工业尾气污染物处理系统进行改造。

附图说明

图1为本发明工业尾气污染物脱除系统的结构示意图；

图2为图1中烟气混合器的结构示意图；

图3为图1中进气管与喷嘴的结构示意图；

图4为图1中集气装置的结构示意图。

图中，1-入口烟气在线监测装置，2-烟气混合器，3-脱硫塔，4-脱硝塔，5-其他污染物脱除装置，6-出口烟气在线监测装置，7-集气装置，8-入口阀门，9-循环风机，10-出口阀门，11-流量温度和和压力检测仪表，12-进气管，13-喷嘴，14-壳体，15-烟囱，16-直管段管路，17-锥段管路，18-过渡段管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明工业尾气污染物脱除系统进行详细介绍。

如图1所示，本发明工业尾气污染物脱除系统包括了主烟气净化系统和外循环抽气系统。主烟气净化系统按照烟气的流动方向分别布置了入口烟气在线监测装置1、烟气混合器2、脱硫塔3、脱硝塔4、其他污染物脱除装置5、出口烟气在线监测装置6、烟囱15。

入口烟气在线监测装置1和出口烟气在线监测装置6可实施监测入口烟气和出口烟气(即工业尾气)中二氧化硫、氮氧化物、氨气、氧气、水分、二氧化碳等烟气组成的含量及烟气的温度、压力及流量等数据。

如图2所示，烟气混合器2由壳体14、法兰、进气管12、喷嘴13组成。烟气混合器2的壳体外形为喇叭状，入口大，出口小，有利于主烟气净化系统和外循环抽气系统二者气体的均匀混合。进气管12和喷嘴13通过法兰与壳体14连接，便于喷嘴检修。如图3所示，喷嘴13设计为流线型、扁平状，减小了烟气混合器中气体阻力，喷嘴13逆向于主烟气净化系统的气流方向喷出气体(即喷嘴13的气体喷出方向朝向入口烟气在线监测装置1)，利于外循环抽气系统中气体的扩散与均布。

外循环抽气系统按照烟气循环的方向分别布置了集气装置7、入口阀门8、循环风机9、出口阀门10、流量温度和压力检测仪表11，循环风机9为变频风机。

集气装置7通过两端的直管段管路16与主烟气净化系统的管路联结，中间部位为锥段管路17，该锥段管路17内部为一斜壁环形空腔，再由流线型的过渡段管路18连接锥段管路17的环形空腔和外循环抽气系统的管路，这种进气结构减小了烟气进入外循环抽气系统的阻力，节约了循环风机的能耗，另外也有利于主烟气净化系统管路中的烟气均匀的流入外循环抽气系统。

系统运行工艺：当外循环抽气系统关闭时，烟气在主烟气系统中，经过入口烟气在线监测装置1、烟气混合器2、脱硫塔3、脱硝塔4、其他污染物脱除装置5、出口烟气在线监测装置6后，经由烟囱15排放入大气中，当外循环抽气系统开启时，主烟气系统中的烟气在流出其他污染物脱除装置5之后、流入出口烟气在线监测装置6之前，有一部分烟气由外循环抽气系统的集气装置7的直管段管路16进入锥段管路17，再由过渡段管路18流入入口阀门8、循环风机9、出口阀门10，进入烟气混合器2的进气管12，经喷嘴13进入壳体14，与主烟气净化系统的入口烟气混合，流量温度和压力检测仪表11监测出口阀门10流出的烟气在进入进入烟气混合器2之前的流量、温度和压力数据。其中循环风机9为变频风机，与出口烟气在线监测装置6联动。

当出口烟气在线监测装置6测得的污染物含量降低时，通过降低循环风机9的频率，减少外循环抽气系统中再循环烟气的流量；当出口烟气在线监测系统6测得的污染物含量升高时，通过升高循环风机9的频率，提高外循环抽气系统中再循环烟气的流量。

对外循环系统开启及循环风机变频的具体调控方式如下：

检测到出口烟气中污染物SO

(1)当a

循环风机的流量Q

循环风机的运行频率N在已知流量Q

循环风机的压头P由循环风机的特性曲线推导，应保证P>P

(2)当a

本发明在避免设置额外的污染物脱除装置的同时，进一步增强了二氧化硫、氮氧化物等污染物的脱除效果；降低了脱除剂的逃逸率，减少了二次污染，提高了脱除剂的使用率，减小了污染物控制成本。

在烟气出口处污染物含量升高时，通过提高外循环抽气系统流量来控制污染物排放量，避免了主烟气净化系统的调整，减轻了主烟气净化系统的除污负担与故障率，保证了主烟气净化系统的安全与稳定运行。

在烟气出口处污染物含量降低时，通过减小外循环抽气系统流量，或者关闭外循环抽气系统，在保证了污染物排放要求的同时，也减少或避免了外循环抽气系统的能耗。

本发明工业尾气污染物脱除系统结构简单，可行性高，资金投入低，既可在新建工业尾气污染物处理系统中使用，也可对已建工业尾气污染物处理系统进行改造。