本技術(shù)涉及燃煤鍋爐煙氣處理技術(shù)的領(lǐng)域，尤其是涉及一種燃煤鍋爐煙氣處理系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速和能源需求的增長，燃煤鍋爐作為一種重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，在電力生產(chǎn)和工業(yè)供熱中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，然而，燃煤鍋爐在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，尤其是氮氧化物和硫氧化物，這些污染物對環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2、因此，在諸如發(fā)電廠、供熱廠等燃煤工廠中，于燃煤鍋爐尾部加裝一個(gè)煙氣處理系統(tǒng)，對煙氣中主要的氮氧化物、硫氧化物有害物質(zhì)進(jìn)行物理、化學(xué)轉(zhuǎn)化，使燃煤的煙氣符合大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

3、目前，大部分的燃煤工廠主要選擇選擇性催化還原(scr)與選擇性非催化還原(sncr)聯(lián)合脫硝技術(shù)，并選用氨水溶液作為還原劑，脫硫應(yīng)用最廣泛方法是石灰石/石膏法。sncr、scr結(jié)合的脫銷方法雖已較為成熟，但仍存在一些問題，如脫硝系統(tǒng)控制不當(dāng)導(dǎo)致的氨逃逸風(fēng)險(xiǎn)仍普遍存在，未參與反應(yīng)的氨氣隨煙氣排放到大氣中改變大氣的酸堿平衡，長時(shí)間排放將危害周圍環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)，如脫硝系統(tǒng)采用的催化劑價(jià)格昂貴，導(dǎo)致脫硝成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了降低燃煤鍋爐煙氣處理的成本，降低氨逃逸的風(fēng)險(xiǎn)，本技術(shù)提供一種燃煤鍋爐煙氣處理系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)。

2、一方面，本技術(shù)提供的一種燃煤鍋爐煙氣處理系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種燃煤鍋爐煙氣處理系統(tǒng)，包括相連通的第一鍋爐、第二鍋爐、脫硫塔，所述第一鍋爐內(nèi)發(fā)生sncr脫硝過程，所述第二鍋爐內(nèi)發(fā)生scr脫銷反應(yīng)，其特征在于，還包括：

4、緩存罐，連通所述第二鍋爐、所述脫硫塔，用于存儲(chǔ)從第二鍋爐輸送的煙氣；

5、酸罐，連通所述緩存罐，向所述緩存罐中提供酸溶液；

6、堿反應(yīng)池，設(shè)置于煙氣流向上所述緩存罐的后方，連通所述緩存罐、所述脫硫塔，用于向煙氣提供堿性溶液；

7、還原劑罐，連通所述第一鍋爐、所述第二鍋爐、所述脫硫塔，向所述第一鍋爐、第二鍋爐中提供還原劑。

8、通過采用上述技術(shù)方案，采用了傳統(tǒng)的scr、sncr脫硝技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)方案，并在傳統(tǒng)方案的技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)，加入了酸罐、堿罐等利用脫硝反應(yīng)生成物的相關(guān)裝置，通過對脫銷反應(yīng)生成物的利用減少投入成本，并對未利用的氨氣進(jìn)行提純、收集，在降低煙氣處理成本的同時(shí)，通過對純度提升后的氨氣的回收利用降低氨逃逸的風(fēng)險(xiǎn)；

9、其基本過程、原理為，煙氣流通方向上，第一鍋爐為煙氣處理系統(tǒng)的最前端，接通燃?xì)忮仩t，燃?xì)忮仩t燃燒后的含大量氮氧化物、硫氧化物的煙氣排放到第一鍋爐中，第一鍋爐提供900℃-1100℃的高溫，在第一鍋爐中進(jìn)行sncr脫硝反應(yīng)，而后煙氣沿管道從第一鍋爐輸送至第二鍋爐，第二鍋爐提供300℃-400℃的高溫，在第二鍋爐中進(jìn)行scr脫硝反應(yīng)，煙氣經(jīng)兩次脫硝反應(yīng)之后輸送至脫硫塔中進(jìn)行脫硫，脫硫塔提供80℃-170℃的反應(yīng)溫度，脫除煙氣中剩余的大量硫氧化物，煙氣經(jīng)脫銷，生成氮?dú)馀c水，煙氣經(jīng)脫硫，生成水，隨過濾后的煙氣排出系統(tǒng)外；上述脫硫過程采用石灰石/石膏法，即往脫硫塔中噴淋碳酸鈣水溶液，利用弱堿性的碳酸鈣水溶液接觸煙氣中的硫氧化物，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鈣與二氧化碳；因此，上述過程中在煙氣從第二鍋爐流出后，輸送到緩存罐中緩沖、堆積，至堆積足量后，酸罐向緩存罐中噴入酸性液體，酸性液體與煙氣中夾雜的、從還原劑揮發(fā)未發(fā)生脫硝反應(yīng)的氨氣發(fā)生反應(yīng)，生成銨鹽，酸性溶液優(yōu)選成本較低、較為常見的碳酸，若使用碳酸，則生成碳酸銨與碳酸氫銨的混合物，在一個(gè)反應(yīng)周期后，將含有碳酸銨、碳酸氫銨的溶液輸送到后續(xù)的堿反應(yīng)池中，技術(shù)人員向堿反應(yīng)池中加入堿溶液與碳酸銨、碳酸氫銨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，上述堿優(yōu)選熟石灰，即氫氧化鈣，請氧化硅與碳酸銨、碳酸氫銨發(fā)生鹽堿反應(yīng)，生成碳酸鈣、水、氨氣，其中，碳酸鈣為后續(xù)脫硫反應(yīng)的原材料，經(jīng)上述酸堿反應(yīng)、鹽堿反應(yīng)后生成的氨氣純度較第二鍋爐排出的氨氣純度高，不夾雜氣體雜質(zhì)，可收集并直接用于配比還原劑；進(jìn)一步的，脫硫反應(yīng)生成的二氧化碳可收集，用于制造碳酸；

10、綜上所述，在傳統(tǒng)的脫硫塔、用于發(fā)生scr脫硝反應(yīng)的第二鍋爐之間增設(shè)兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程，提純氨氣、并直接生成后續(xù)脫硫反應(yīng)需要的碳酸鈣溶液，簡單處理即可用于后續(xù)脫硫塔的碳酸鈣溶液噴淋，從后續(xù)脫氧塔輸出的氣體中包含氮?dú)?、氨氣、二氧化碳等，收集，分離可回收利用；

11、由于上述方案為脫硝系統(tǒng)的改進(jìn)，脫硝系統(tǒng)中應(yīng)用的scr、sncr脫銷技術(shù)及scr、sncr相結(jié)合的脫銷技術(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)，其反應(yīng)原理、反應(yīng)化學(xué)式均不做贅述。

12、可選的，還包括：

13、除塵器，設(shè)置于所述緩存罐、所述第一鍋爐之間，所述除塵器的煙氣入口連通所述第一鍋爐，所述除塵器的煙氣出口連通所述緩存罐、所述還原劑罐；

14、分離罐，連通所述還原劑罐、所述脫硫塔，收集、儲(chǔ)存所述脫硫塔排除的煙氣，將二氧化碳、氨氣分離。

15、通過采用上述技術(shù)方案，燃燒鍋爐所使用的煤炭中含有一定量的可燃無機(jī)礦物質(zhì)，這些無機(jī)礦物質(zhì)在燃燒中會(huì)形成灰分，而不可燃的無機(jī)礦物質(zhì)會(huì)形成固態(tài)殘留物，夾雜在煙氣中形成粉塵、飛灰等；上述方案中，考慮到第一鍋爐、第二鍋爐提供高溫也需要煤炭燃燒，因此將除塵器設(shè)置在煙氣流向上脫硝反應(yīng)之后的部分，一次性對第一鍋爐、第二鍋爐、燃燒鍋爐的煙氣雜質(zhì)進(jìn)行去除，避免；上述方案中除塵器采用電除塵器；

16、分離罐接收上述從脫硫塔中排出的煙氣，利用氨氣極易溶于水的物理特性往分離罐中注水將氨氣、二氧化碳分離，并將氨水輸送到還原劑罐中簡單配比作為新的還原劑溶液，二氧化碳則是回收利用作為碳酸的制備原料。

17、可選的，所述第一鍋爐分為相獨(dú)立、不連通的兩個(gè)部分，為第一脫硝部、第二脫硝部；

18、所述第一脫硝部、所述第二脫硝部均連接所述還原劑罐，所述第一脫硝部連接燃?xì)忮仩t、所述第二鍋爐，所述第二脫硝部連接所述第二鍋爐、所述除塵器。

19、通過采用上述技術(shù)方案，將第一鍋爐分為第一脫硝部與第二脫硝部，上述還原劑罐向兩個(gè)部分均提供還原劑；第一脫硝部為上述方案中煙氣脫硝系統(tǒng)的前端，第二脫硝部連通第二鍋爐、除塵器，在煙氣流向上位于第二鍋爐之后；

20、煙氣流向?yàn)榈谝诲仩t的第一脫硝部→第二鍋爐→第一鍋爐的第二脫硝部→除塵器，使從第二鍋爐完成scr脫硝反應(yīng)的煙氣回流至第一鍋爐中，再經(jīng)sncr脫硝反應(yīng)，提高脫硝率；

21、煙氣回流的技術(shù)方案非必經(jīng)過程，當(dāng)scr由于故障或其他偶然因素導(dǎo)致脫硝率不足時(shí)，即監(jiān)測到scr出口附近氮氧化物濃度過高時(shí)，技術(shù)人員可切換煙氣流通方向使煙氣回流，保證煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝率。

22、可選的，所述第二脫硝部于煙氣流通方向的兩相對側(cè)內(nèi)壁上成型有擋流板，且相鄰的所述擋流板成型于不同側(cè)，以組成煙氣流通通道。

23、通過采用上述技術(shù)方案，在煙氣回流的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，間隔設(shè)置擋流板延長煙氣的流通通道，同時(shí)擋流板的作用下減緩煙氣的流通速度，保證煙氣回流時(shí)煙氣的脫硝率。

24、可選的，所述第二脫硝部、所述除塵器之間的管道由熱敏材料制成，或，所述第二鍋爐、所述除塵器之間的管道由熱敏材料制成，用于冷卻所述第二脫硝部流出的煙氣。

25、通過采用上述技術(shù)方案，脫硝完成后，煙氣需要進(jìn)一步脫硫，以去除煙氣中夾雜的硫氧化物，由于硫氧化物去除的化學(xué)反應(yīng)最適溫度區(qū)間為80℃-170℃，而經(jīng)過第二脫硝部的脫硝后，煙氣溫度在900℃左右，若直接對高溫?zé)煔膺M(jìn)行降溫，煙氣溫度的快速下降容易導(dǎo)致煙氣中冷凝水的形成，增加煙氣的濕度，冷凝水與煙氣內(nèi)部的硫氧化物形成酸性硫溶液腐蝕管道，損壞設(shè)備，且容易導(dǎo)致冷凝水夾雜粉塵、飛灰附著在設(shè)備內(nèi)壁上，影響設(shè)備運(yùn)作；所以溫度的冷卻不宜過快；

26、實(shí)際應(yīng)用中可采取上述方案，適當(dāng)延長第二脫硝部、除塵器之間的管道長度，并在管道表面僅設(shè)置一層保護(hù)層，無需設(shè)置保溫層，在煙氣沿管道流通時(shí)能夠與外界進(jìn)行有效的熱交換，將熱量散失至外界；

27、進(jìn)一步地，為提高散熱效果，該段管道的可采用熱敏材料制造，比如，碳化硅、氮化硅等陶瓷材料，鐵基合金、鎳基合金等高溫合金材料等，也可以選用在管道壁上設(shè)置半導(dǎo)體散熱片，更好地利用管道內(nèi)煙氣與環(huán)境溫度的差異，加快散熱；

28、上述兩種技術(shù)方案均可采用，以更高性價(jià)比實(shí)現(xiàn)有效散熱為基礎(chǔ)。

29、可選的，所述脫硫塔塔體內(nèi)壁設(shè)置有熱氣倉，所述熱氣倉連通所述第二脫硝部、所述除塵器。

30、通過采用上述技術(shù)方案，利用煙氣自帶熱量，將脫硫塔塔體部分設(shè)置在第一鍋爐附近，利用第一鍋爐排出的熱氣加熱脫硫塔內(nèi)部環(huán)境，使脫硫塔溫度符合要求；

31、具體結(jié)構(gòu)可設(shè)置包括在熱脫硫塔塔體內(nèi)設(shè)置熱氣倉，使脫硫塔塔壁呈雙層設(shè)置，將從第一鍋爐的第二脫硝部排出的高溫?zé)煔鈱?dǎo)入到熱氣倉中，以熱傳遞的方式通過脫硫塔塔壁加熱脫硫塔內(nèi)部空氣，而后從脫硫塔的熱氣倉出口處排回至除塵器、第二脫硝部之間的管道中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)熱能的回收利用，減小了脫硫塔的加熱成本。

32、另一方面，本技術(shù)提供的一種燃煤鍋爐煙氣處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

33、一種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的一種燃煤鍋爐煙氣處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于：包括中心控制模塊、系統(tǒng)監(jiān)測模塊、系統(tǒng)控制模塊；

34、所述系統(tǒng)監(jiān)測模塊用于檢測排入所述第一鍋爐的煙氣溫度，并實(shí)時(shí)監(jiān)測所述第一鍋爐、所述第二鍋爐、所述脫硫塔內(nèi)部的環(huán)境溫度，將溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至所述中心控制模塊中；所述系統(tǒng)監(jiān)測模塊用于檢測所述酸罐、所述堿反應(yīng)池、所述緩存罐中的溶液的ph值，將ph值監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至所述中心控制模塊中；所述系統(tǒng)監(jiān)測模塊用于監(jiān)測所述還原劑罐中的還原劑濃度、所述緩存罐中的氨氣濃度，將濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至所述中心控制模塊中；

35、所述中心控制模塊實(shí)時(shí)接收、調(diào)取所述系統(tǒng)監(jiān)測模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析、處理、計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果生成相應(yīng)指令，向所述系統(tǒng)控制模塊發(fā)送，所述系統(tǒng)控制模塊根據(jù)所述指令運(yùn)作。

36、可選的，所述系統(tǒng)控制模塊接收所述中心控制模塊的相關(guān)指令，調(diào)整所述酸罐中酸溶液輸入流量、所述還原劑罐中還原劑的輸入流量、所述堿反應(yīng)池中堿液的投入量，使酸溶液、還原劑、堿液適配實(shí)時(shí)濃度下的氨氣。

37、通過采用上述技術(shù)方案，中心控制模塊、系統(tǒng)監(jiān)測模塊、系統(tǒng)控制模塊組成了煙氣脫硝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)核心部分，實(shí)際應(yīng)用中，煙氣脫硝系統(tǒng)占用體積較大，因此中心控制系統(tǒng)一般設(shè)置在單獨(dú)的控制室中，具體地，中心控制系統(tǒng)可為一個(gè)單片機(jī)，也可為多個(gè)計(jì)算機(jī)組成的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，其規(guī)模由煙氣脫硝系統(tǒng)具體的規(guī)模決定；

38、其中系統(tǒng)監(jiān)測模塊設(shè)置在煙氣脫硝內(nèi)部，具體分布在第一鍋爐中內(nèi)部、第二鍋爐內(nèi)部、脫硫塔內(nèi)部，實(shí)時(shí)采集反應(yīng)溫度，并采集流入第一鍋爐、第二鍋爐內(nèi)部的氮氧化物濃度、流入脫氧塔內(nèi)部的硫化物濃度與ph值，根據(jù)當(dāng)前濃度、溫度、酸堿值，中心控制模塊預(yù)估第一、第二鍋爐內(nèi)部脫硝反應(yīng)效率，以及脫硫塔內(nèi)的脫硫反應(yīng)效率，擬合效率-時(shí)間曲線，向觀察人員直觀展示脫硝、脫硫率，中心控制模塊中由技術(shù)人員預(yù)先寫入最佳效率值，最佳效率以直線形式展示，中心控制模塊將最佳效率直線、實(shí)時(shí)效率曲線同步顯示，并計(jì)算差值；

39、綜上，系統(tǒng)檢測模塊以反應(yīng)效率為主，監(jiān)測與脫硝、脫硫效率相關(guān)所有重要的數(shù)值信息，將監(jiān)測結(jié)果相中心控制模塊發(fā)送后，中心控制模塊對系統(tǒng)控制模塊下達(dá)具體的控制指令做出調(diào)節(jié)，比如，當(dāng)?shù)谝诲仩t內(nèi)部還原劑噴入量過多，不適配當(dāng)前的氮氧化物濃度，繼續(xù)保持當(dāng)前的還原劑噴入量將導(dǎo)致氨逃逸問題，上述系統(tǒng)控制模塊可通過控制還原劑輸送的泵機(jī)，減小還原劑的噴入量；再如，當(dāng)脫硫塔內(nèi)部環(huán)境溫度過高，系統(tǒng)控制模塊可切斷第二脫硝部流入脫硫塔內(nèi)熱氣倉的流通途徑，即關(guān)閉第二脫硝部與熱氣倉之間的閥門，使煙氣直接從第二脫硝部流入脫硫塔中，當(dāng)脫硫塔內(nèi)部環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)溫度值后，重新開啟第二脫硝部與脫硫塔之間的煙氣流通途徑。

40、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一項(xiàng)有益技術(shù)效果：

41、1、整合sncr與scr兩種脫硝技術(shù)，外加第一鍋爐的分區(qū)設(shè)計(jì)、擋流板的使用，提高了脫硝效率和煙氣處理的靈活性，更加高效地降低煙氣中的氮氧化物排放，提高了環(huán)境治理的效果；

42、2、引入緩存罐、酸罐、堿反應(yīng)池等組件，提純氨氣并生成脫硫反應(yīng)必須的碳酸鈣溶液，也形成了可用于制備碳酸的二氧化碳，比較傳統(tǒng)的利用生石灰溶于酸生成的碳酸鈣溶液，本發(fā)明減少了成本的使用；

43、3、采用熱敏材料和散熱片對煙氣進(jìn)行及時(shí)冷卻，提升了能源利用效率，還降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，為后續(xù)的脫硫處理創(chuàng)造了有利條件；

44、4、本發(fā)明通過對酸、還原劑和堿液輸入流量的精細(xì)調(diào)整，使其在適配實(shí)時(shí)濃度下的氨氣，不僅優(yōu)化了處理過程，還大大降低了物料消耗和運(yùn)行成本，為煙氣處理行業(yè)帶來了更具經(jīng)濟(jì)效益的解決方案；

45、5、通過中心控制模塊、系統(tǒng)監(jiān)測模塊和系統(tǒng)控制模塊的協(xié)同作用，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)煙氣處理流程的全程監(jiān)控和智能管理，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化水平，為工廠運(yùn)營提供了更加便捷和高效的工具。