[發明專利]多變量控制的煙氣脫硫脫硝一體化設備及其控制方法

在審

• 申請號: 201610004941.1
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105498497A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 王學雷;吳小平
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;江西永源節能環保科技股份有限公司
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/60
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及燃燒煙氣脫硫脫硝領域，更具體地涉及一種多變量控制的 煙氣脫硫脫硝一體化設備及其控制方法。

背景技術

燃燒過程是提供熱能的主要手段，在工業生產中廣泛存在。然而燃燒 所產生的煙氣往往含有SO₂和氮氧化物NO_x，這些成分是重要的大氣污染 物，會導致酸雨、霧霾、化學煙霧，對人類、動物、植物和建筑、設施有 著長期的損害。

脫硫脫硝是燃燒煙氣處理、減少SO₂和氮氧化物NO_x排放的重要技術 手段。脫硫脫硝的工藝很多，濕式氨法強制湍流脫硫、強制氧化尿素脫硝 一體化工藝是其中一種(如圖1所示)。該方法所包含的設備包括：引風 機、余熱回收鍋爐、增壓風機、脫硫塔、脫硝塔、硫酸銨循環槽、固液分 離器、脫水干燥設備、尿素溶液儲槽以及管道和循環泵等輔助設備。該方 法涉及的外部輸入介質包括：(1)煙氣；(2)氨水；(3)臭氧；(4)除氧 水；(5)工藝水；(6)亞硫酸銨氧化用壓縮空氣。本方法涉及的輸出介質 包括：(1)符合環保要求的達標排放煙氣；(2)硫酸銨固體；(3)低壓蒸 汽。

煙氣經引風機送入余熱回收鍋爐，將煙氣溫度降至160℃左右，回收 煙氣余熱產出蒸汽；余熱回收后的煙氣經過增壓風機，經煙氣輸入管道， 在入脫硫塔之前與臭氧輸入管道匯合，煙氣中的NO(部分)與臭氧快速 反應，生成NO₂，煙氣與臭氧混合后送入脫硫塔濃縮段。

在濃縮段內，從硫酸銨循環槽經循環泵送來的含硫酸銨的溶液從濃縮 段頂部噴淋，與160℃左右的熱煙氣逆流接觸來蒸發噴淋液中的水分，實 現硫酸銨的濃縮，濃縮段底部液送至硫酸銨循環槽。經過反復的噴淋-蒸發 -濃縮，將硫酸銨儲槽中的硫酸銨固含量提高到5％以上，出料至固液分離， 并經過干燥脫水，產出硫酸銨固體，包裝外運。固液分離后得到的母液， 返回至脫硫塔儲液槽。每次完成出料后，從脫硫塔儲液槽將儲液送至硫酸 銨循環槽。經過濃縮段的煙氣溫度從160℃降至65℃左右，經氣體管路(如 氣帽)進入到脫硫塔的吸收段，與頂部噴淋的脫硫吸收液(有效成分是 (NH₄)₂SO₃)逆流接觸，在增壓風機形成的強烈湍流狀態下完成傳質脫硫， 脫硫的反應方程式：(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O＝2(NH₄)HSO₃，同時煙氣中的NO₂和NO與來自脫硝塔塔底的含尿素殘液逆流接觸，實現預脫硝，脫硝反應 方程式：CO(NH₂)₂+NO₂+NO＝CO₂+3N₂+2H₂O。吸收段底部的液槽液體 回流到脫硫塔底部的儲液槽。為了恢復吸收液的吸收能力，加入補充氨水 (含量10％左右)，反應方程式：(NH₄)HSO₃+(NH₄)OH＝(NH₄)₂SO₃+H₂O。 吸收液的pH值控制在5.5左右。脫硫塔頂部可噴淋工藝水，保持儲液槽 的液位在合理范圍內。儲液槽底部鼓入空氣，將儲液槽中的部分(NH₄)₂SO₃氧化為(NH₄)₂SO₄，反應方程式：2(NH₄)₂SO₃+O₂＝2(NH₄)SO₄。儲液槽與濃 縮段之間通過空氣管道將空氣導入的濃縮段，調節空氣量和空氣壓力，改 變氧化的程度。