CN102188897B - 湿法烟气联合脱硫脱氮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及湿法烟气联合脱硫脱氮方法，在吸收塔内，脱硫剂石灰石浆液以喷淋的方式与烟气中的SO2反应，输入氧化空气，将塔底浆液中的CaSO3氧化成CaSO4，同时抽出部分塔底浆液返回塔内喷淋；将脱氮氧化剂高锰酸钾、双氧水或次氯酸钠和抑制剂氧化铈或五氧化二钒通入原烟道内随烟气通入吸收塔，同时以喷淋的方式向吸收塔内加入脱氮还原剂尿素或磷酸氢二胺和稳定剂乙二胺或磷酸铵；脱氮氧化剂和抑制剂的重量比为1∶0.01～0.1，脱氮还原剂和稳定剂的重量比为1∶0.0001～0.001。本方法很好地解决了脱氮与脱硫二者存在互相制约的问题，使烟气在同一装置中同时高效率地脱氮和脱硫，使烟气达标排放，避免了二氧化硫和氮氧化物对环境污染。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种湿法烟气联合脱硫脱氮方法，属燃煤烟气净化领域。
背景技术
我国是世界上最大的燃煤消耗国，其中60％以上燃煤由火电站和大中型燃煤锅炉所消耗，燃煤烟气所排放的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)是我国大气的主要污染源之一，其中电厂和工业锅炉炉窑约占总排放量的70％左右。近年来，随着我国国民经济的快速发展，烟气的排放污染呈持续增长趋势。因此，控制燃煤烟气的SO2和NOx的排放是保护大气环境的重要环节。
燃煤SO2、NOX污染物控制是我国大气环境质量改善的重点和难点。在燃煤污染物控制技术方面，二氧化硫的控制绝大部分采用湿法石灰石-石膏脱硫工艺。从“十一五”开始，我国新建的火电机组均建设了湿法脱硫装置。随着大气污染物排放标准GB13223-2003的实施，以前没有建设脱硫装置的机组，除了关停外，基本均加设了脱硫装置；在建的脱硫装置中，85％采用湿法石灰石/石膏脱硫工艺。随着湿法脱硫技术的日趋成熟，湿法脱硫装置的造价和运行费用大幅度下降。但氮氧化物的控制目前国内还是以引进技术为主，绝大部分采用Selective Catalytic Reduction(SCR)工艺。这种工艺***的初投资大，运行费用高。
为了节省***的投资费用和运行费用，当务之急是在湿法脱硫基础上开发出具有脱氮功能的烟气联合脱除技术。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种湿法烟气联合脱硫脱氮方法，实现在同一装置中同时实现脱硫和脱氮，提高脱硫效率、降低脱氮成本。
湿法烟气联合脱硫脱氮方法如下：在吸收塔内，用脱硫剂石灰石浆液以喷淋的方式与烟气中的SO2反应，反应生成物CaSO3随浆液降落至塔底，向塔底输入氧化空气，将降落至塔底的浆液中的CaSO3氧化成CaSO4，同时通过浆液循环泵抽出一部分塔底浆液返回塔内参与对烟气的喷淋；其特征是将脱氮氧化剂和抑制剂通入原烟道内，使其随烟气入吸收塔，同时以喷淋的方式向吸收塔内加入脱氮还原剂和稳定剂；所述脱氮氧化剂为高锰酸钾、双氧水或次氯酸钠，抑制剂是氧化铈或五氧化二钒；所述脱氮还原剂为尿素或磷酸氢二胺，稳定剂是乙二胺或磷酸铵；
脱氮氧化剂和抑制剂的重量比为1∶0.01～0.1，
脱氮还原剂和稳定剂的重量比为1∶0.0001～0.001。
所述的脱氮氧化剂高锰酸钾或次氯酸钠与抑制剂按比例混合后加1～10倍重量水搅拌溶解成溶液，所述脱氮还原剂与稳定剂按比例混合后加1～15倍重量水搅拌成溶液。
所述脱氮还原剂和稳定剂加入至塔底浆液循环泵的入口前管路中，与抽出的塔底浆液一并送入吸收塔内，参与对烟气的喷淋。
本发明针对NO微溶于水，不与水发生反应而较难脱除的特点，在烟气入塔之前加入脱氮氧化剂高锰酸钾、次氯酸钠或双氧水，将烟气中的NO氧化成能溶于水或碱性溶液的NO2(如式1-1)，使之易于脱除。但因脱氮氧化剂有很强的氧化能力，在氧化NO的同时，还可能将烟气中的SO2氧化成SO3(见式1-2)；而SO3在烟气中容易形成“气溶胶”，从而会造成脱硫效率的降低。本发明在脱氮氧化剂中加入抑剂氧化铈或五氧化二钒，可抑制SO2氧化成SO3的反应，即抑制反应式1-2发生，从而避免形成“气溶胶”而影响吸收塔内的脱硫效果。然后，NO2随烟气一同进入吸收塔，入塔烟气在上升过程中被脱硫吸收剂石灰石浆液及来自塔底的循环浆液的喷淋，使其中的SO2与石灰水反应生成CaSO3，CaSO3下降至塔底氧化池，被氧化空气氧化成CaSO4浆液(石膏浆液)。与此同时，NO2在塔内与水反应生成HNO2(如式1-4)。本方法将脱氮还原剂和稳定剂通过浆液循环泵与石灰石浆液一同向塔内烟气喷淋，脱氮还原剂无论是尿素、磷酸氢二胺或磷酸氢二胺，均以氨基为主，其向塔内喷淋时，可将HNO2还原生成对环境无害的N2(见式1-5)。然而，脱氮还原剂是碱性溶液，它能与SO2反应而生成铵盐(式1-6)，此反应会消耗脱氮还原剂，使脱氮还原剂的浓度急剧下降，影响脱氮效果。本发明采用在脱氮还原剂中加入稳定剂乙二胺或磷酸铵的方案，抑制反应式1-6发生，稳定还原剂的浓度，在不影响脱硫效率的前提下，可稳定氮氧化物的还原能力，减少还原剂的用量。
2NO2+H2O→HNO2+HNO3 (1-3)
HNO3→2HNO2+O2 (1-4)
综上所述，本发明很好地解决了脱氮与脱硫二者存在互相制约的问题，无需另设专用的脱氮装置，可在原有的湿法脱硫装置上使烟气在脱氮的同时仍有较高的脱硫效率，同时高效率地脱除氮和硫，增加较小的成本，即可实现联合脱硫脱氮，大大降低了***的投资；另外，本发明与SCR脱氮技术结合，可减小SCR的设计容量，降低***阻力，同时减少了催化剂用量，降低SCR***运行费用。
附图说明
图1是湿法烟气联合脱硫脱氮装置示意图。
图中，1-原烟气，2-原烟道，3-膨胀节，4-吸收塔，5-喷嘴，6-喷淋层，7-多孔板环，8-除雾器，9-净烟气，10-搅拌器，11-氧化空气管，12-浆液循环泵，13-氧化槽，14-脱硫吸收剂储存供应装置，15-成品石灰石浆液，16-副产物，17-副产物处理装置，18-脱氮氧化剂储存供应***，19-成品脱氮氧化剂，20-脱氮还原剂储存供应装置，21-成品脱氮还原剂。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明湿法烟气联合脱硫脱氮方法的实施过程。
以高锰酸钾、次氯酸钠为脱氮氧化剂与抑制剂氧化铈或五氧化二钒按重量比1∶(0.01～0.1)混合，加入1～10倍重量水搅拌溶解得成品脱氮氧化剂，或用双氧水为脱氮氧化剂，直接与抑制剂氧化铈或五氧化二钒按重量比1∶(0.01～0.1)混合、溶解，得成品脱氮氧化剂19。
以尿素、磷酸氢二胺为脱氮还原剂，以乙二胺或磷酸铵为稳定剂，二者按重量比1∶(0.0001～0.001)混合，加入1～15倍重量水搅拌成溶液得成品脱氮还原剂21。
以石灰石为脱硫吸收剂，将石灰石粉与工业水混合而成品石灰石浆液15。
如图1所示，原烟道2通过膨胀节3与吸收塔4的烟气入口相连接。吸收塔4内设有喷淋层6、多孔板环7，各喷淋层6上分别喷嘴5(本例中，喷嘴5在相邻喷淋层间互为反向设置)，塔顶设有除雾器8，塔底部是氧化槽13。氧化槽13与喷淋层6之间连有浆液循环管，各循环管装有浆液循环泵12。氧化槽13内设有氧化空气管11和搅拌器10。
将成品脱氮氧化剂19输入原烟道2，将原烟气1中的部分NO氧化成NO2，同时，其中的抑制剂抑制烟气中的SO2被氧化成SO3。随后含有NO、NO2、SO2的烟气经过膨胀节3进入吸收塔4，并不断向塔顶方向上升。
脱硫吸收剂石灰石浆液15和成品还原剂21通过浆液循环泵12输入喷淋层6，由喷嘴5向塔4内喷淋，浆液与上升的烟气接触，SO2与石灰石反应生成CaSO3浆液，CaSO3浆液与部分未反应的石灰石浆液一同重力下降至塔底氧化槽13，在搅拌器10搅拌下，CaSO3被氧化空气管11通入的空气氧化为CaSO4(石膏)，石膏浆液16，进入副产品处理装置17后，获得副产品石膏。另一方面，氧化槽13内部分浆液被浆液循环泵12抽出并与输入的脱硫吸收剂石灰石浆液15和成品还原剂21汇合，通过循环管路返回塔内喷淋层6参与对上升烟气的喷淋，NO2在与水反应生成HNO2，脱氮还原剂将HNO2还原生成对环境无害的N2，它可随净化后的烟气9经除雾器8，从烟道出口经烟囱排入大气；其中的稳定剂则防止脱氮还原剂与SO2反应生成铵盐，起到稳定还原剂浓度的作用。
实施例1
实施本发明方法的湿法烟气联合脱硫脱氮装置在江苏某自备电厂3×25MW机组中运行，有关参数列于表1。
表1
实施例2
实施本发明方法的湿法烟气联合脱硫脱氮装置在国电西北某发电公司2×300MW机组中运行，有关参数列于表2。
表2
Claims (3)
1.湿法烟气联合脱硫脱氮方法，在吸收塔内，脱硫剂石灰石浆液以喷淋的方式与烟气中的SO2反应，向塔底输入氧化空气，将降落至塔底的浆液中的CaSO3氧化成CaSO4，同时通过浆液循环泵抽出一部分塔底浆液返回塔内参与对烟气的喷淋；其特征是将脱氮氧化剂和抑制剂通入原烟道内，使其随烟气入吸收塔，同时以喷淋的方式向吸收塔内加入脱氮还原剂和稳定剂；所述脱氮氧化剂为高锰酸钾、双氧水或次氯酸钠，抑制剂是氧化铈或五氧化二钒；所述脱氮还原剂为尿素或磷酸氢二胺，稳定剂是乙二铵或磷酸铵；其中：
脱氮氧化剂和抑制剂的重量比为1∶0.01～0.1，
脱氮还原剂和稳定剂的重量比为1∶0.0001～0.001。
2.根据权利要求1所述的湿法烟气联合脱硫脱氮方法，其特征是所述的脱氮氧化剂高锰酸钾或次氯酸钠与抑制剂按比例混合后加1～10倍重量水搅拌溶解成溶液，所述脱氮还原剂与稳定剂按比例混合后加1～15倍重量水搅拌溶解成溶液。
3.根据权利要求1或2所述的湿法烟气联合脱硫脱氮方法，其特征是所述脱氮还原剂和稳定剂加入至塔底浆液循环泵的入口前管路中，与抽出的塔底浆液一并送入吸收塔内，参与对烟气的喷淋。
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