CN103990362A - 烟气脱硫脱硝脱汞的方法及装置 - Google Patents

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崔琳
王鹏
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Abstract

本发明涉及一种烟气脱硫脱硝脱汞的方法及装置，将烟气除尘后进入混合装置喷入二氧化氯气体气相氧化，然后烟气进入湿法脱硫装置以钙基脱硫浆液作为吸收剂脱除高价的氮氧化物、二氧化硫及HgCl2，洁净的烟气通过烟囱排入大气；或者将烟气直接喷入二氧化氯气体气相氧化，然后烟气进入半干法脱硫装置以钙基吸收剂和烟气中增湿后的飞灰作为吸收脱除剂脱除高价的氮氧化物、二氧化硫及HgCl2，洁净的烟气通过烟囱排入大气。本工艺是基于现有湿法脱硫装置或半干法脱硫装置，方便改造；无需提前除尘，也无需提前脱硫，可以减少设备，降低***的复杂性；另外还有明显的脱汞效果，真正体现出联合脱除的意义。

Description

烟气脱硫脱硝脱汞的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种烟气中多种污染物联合脱除的方法及装置，属于烟气净化技术领域。
背景技术
近年来，大气污染对于人体健康的危害和对生态环境的威胁越来越明显。我国对于烟气中SOx、NOx以及微量有毒金属元素尤其是汞的控制及减排问题越来越重视，排放标准不断严格，高效、经济的烟气净化工艺成为大势所趋。但现有技术中烟气污染物的脱除设备复杂、运行成本高，如何根据现有的脱硫设备安装情况，尤其是对于那些中小型的工业锅炉，开发低成本高效率的联合脱硫脱硝脱汞工艺具有重要意义。
烟气脱硫工艺包含湿法、干法和半干法三大类，其中湿法烟气脱硫是目前的主流工艺，其脱硫效率较高且性能稳定；半干法烟气脱硫无废水废酸排出，产物易于处理，其中循环流化床、新型一体化、气体悬浮吸收等半干法烟气脱硫工艺都较为成熟，单就脱硫效率而言，不及湿法脱硫理想；而干法烟气脱硫的脱硫效率较低且脱硫剂利用率较低，目前看来尚不足以面对日益严苛的脱硫任务。
烟气脱硝工艺大体上可以分为还原和氧化吸收两大类，前者是利用还原剂等将NOx还原为N2，包括SCR、SNCR、活性炭纤维吸附等工艺，后者是利用强氧化剂或者活性自由基将难溶的NO氧化为高价氮氧化物，从而后期与SOx同时脱除。相比而言，氧化吸收脱硝方法操作灵活且***较为简单，其中二氧化氯(ClO2)作为氧化剂的一种，研究的很少，且研究大都围绕着二氧化氯水溶液液相氧化NO，氧化产物经湿法吸收脱除的工艺。
例如CN1293933C、CN1304089C、CN101745305A、CN101385942B这四个专利，都是关于含有SOx和NOx的废气净化问题，均涉及到用二氧化氯水溶液氧化废气中的NO。此种工艺是利用液相氧化剂来氧化NO，然后利用碱液吸收高价态NOx。这种工艺需要设计装置预先脱除SO2，另外需要另加碱液来脱除NOx，这样一方面会使***更加复杂，另一方面也会增加运行成本，而且不具有联合脱汞性能。对于成本低廉的双氧水而言，其氧化性能是出于自由基的生成，这使得此种氧化工艺中，烟气需先经除尘，以避免烟气中的颗粒物对自由基存在寿命的影响。
据***环境规划署(UNEP)数据显示，全球每年向大气中排放汞污染物约5000吨，其中人为汞排放量约1930吨，燃煤是人为汞排放源的重要组成部分，约占45％。电厂作为燃煤大户，其汞排放问题日益受到人们关注。燃煤烟气中的汞主要包括三种形态：单质汞(Hg0)，氧化态汞(Hg2+)和颗粒态汞(Hgp)。颗粒态汞(Hgp)可以被静电除尘和布袋除尘等除尘设备脱除，氧化态汞(Hg2+)可以被烟气中飞灰吸附脱除或通过现有脱硫装置高效脱除。而单质汞(Hg0)由于具有较强的不溶性和稳定性难以脱除。因此，燃煤电厂烟气中汞的脱除效率极大地取决于汞的存在形态，利用二氧化氯气体将单质汞(Hg0)氧化为氧化态汞(Hg2+)，就可利用现有的湿法或半干法脱硫装置将汞高效脱除。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟气脱硫脱硝脱汞的方法及装置，利用二氧化氯气体气相直接氧化NO和单质汞(Hg0)，下游经湿法或者半干法脱硫装置协同脱除NOx、SOx和氧化态汞(Hg2+)，实现高效联合脱硫脱硝脱汞的工艺技术。
本发明采取的技术方案为：
一种烟气脱硫脱硝脱汞的方法：将烟气除尘后进入混合装置喷入二氧化氯气体气相氧化，然后烟气进入湿法脱硫装置以石灰石-石膏浆液作为吸收剂脱除高价的氮氧化物、二氧化硫及HgCl2，洁净的烟气通过烟囱排入大气；或者将烟气直接喷入二氧化氯气体气相氧化，然后烟气进入半干法脱硫装置以Ca(OH)2和烟气中增湿后的飞灰作为吸收脱除剂脱除高价的氮氧化物、二氧化硫及HgCl2，洁净的烟气通过烟囱排入大气。
一种烟气脱硫脱硝脱汞的装置，包括烟气进气管，烟气进气管通过除尘器及风机与气体混合装置相通，气体混合装置连有二氧化氯气体制备装置，气体混合装置出气口连接湿法脱硫装置，湿法脱硫装置与烟囱相接。
一种烟气脱硫脱硝脱汞的装置，包括烟气进气管，烟气进气管和二氧化氯气体制备装置均与气体混合装置相连，气体混合装置出气口连接半干法脱硫装置，半干法脱硫装置通过除尘器及风机与烟囱相连。
一定浓度的二氧化氯气体被喷入气体混合装置与烟气混合，其强氧化性即可在70℃～150℃的烟温下将NO高效氧化为高价态易脱除的氮氧化物，也可将单质汞(Hg0)氧化为易被脱除的氧化态汞，且因反应产物中的HCl而以HgCl2的形式存在于烟气中，通入的气体应满足二氧化氯与烟气中的NO的摩尔比[ClO2]:[NO]在0.47～1.57时，可实现NO的氧化效率在59％～100％之间。
若预氧化区下游结合湿法脱硫装置，则石灰石-石膏浆液作为吸收剂，高价的氮氧化物将与未反应的脱硫浆液反应生成硝酸钙从而被脱除，HgCl2可溶于脱硫浆液而被脱除，洁净的烟气通过烟囱排入大气。
若预氧化区下游结合半干法脱硫装置，则Ca(OH)2和烟气中增湿后的飞灰作为吸收脱除剂，其中Ca(OH)2是在预氧化区的下游以浆液形式喷入烟道，高价的氮氧化物将与未反应的脱硫剂反应生成硝酸钙，随着烟气热量的吸收而汽化干燥，进而脱除，大部分的HgCl2可被Ca(OH)2吸收脱除。烟气通过除尘装置可将烟气中的固态颗粒物分离出来，洁净的烟气通过烟囱排入大气。
本发明工艺是利用二氧化氯气体选择性将烟气中的NO和单质汞(Hg0)分别氧化为高价态的氮氧化物和氧化态易吸收的汞(Hg2+)，而二氧化氯气体几乎不与SO2反应，然后结合下游的湿法或半干法脱硫装置联合脱除氧化产物和SOx，形成真正意义上的烟气中主要气体污染物SOx、NOx和汞联合脱除的工艺。此种工艺的优势在于，基于现有湿法脱硫装置或半干法脱硫装置，方便改造；无需提前除尘，也无需提前脱硫，可以减少设备，降低***的复杂性；另外还有明显的脱汞效果，真正体现出联合脱除的意义。
附图说明
图1为本发明实施例1的烟气脱硫脱硝脱汞的装置结构示意图。
图2为本发明实施例2的烟气脱硫脱硝脱汞的装置结构示意图。
其中：1、二氧化氯气体制备装置；2、气体混合装置；3、湿法脱硫装置；4、除尘器；5、风机；6、烟囱；7、半干法脱硫装置。
具体实施方式
本发明基于现有湿法或半干法脱硫装置结合二氧化氯气体气相氧化实现烟气联合脱硫脱硝脱汞，以下结合实施例对此作进一步说明。
实施例1
如图1，一种烟气脱硫脱硝脱汞的装置，包括烟气进气管，烟气进气管通过除尘器4及风机5与气体混合装置2相通，气体混合装置2连有二氧化氯气体制备装置1，气体混合装置2出气口连接湿法脱硫装置3，湿法脱硫装置3与烟囱6相接。
在实施本实施例的工艺过程中，二氧化氯气体制备装置1制备出的二氧化氯气体喷入湿法脱硫装置3前部的气体混合装置2，在此实现经除尘器4除尘后的烟气中的NO和单质汞(Hg0)的预氧化，将烟气中的NO氧化为高价态氮氧化物，将单质汞(Hg0)氧化为氧化态汞(Hg2+)，以HgCl2的形式存在与烟气中，经预氧化后的烟气随后进入湿法脱硫装置3，石灰石-石膏浆液在脱除SOx的同时，将在预氧化区得到的高价态的氮氧化物吸收并将HgCl2溶解实现联合脱硫脱硝脱汞，脱硫、脱硝、脱汞产物均进入废液，净化后的洁净烟气经烟囱6排入大气。
实施例2
如图2，一种烟气脱硫脱硝脱汞的装置，包括烟气进气管，烟气进气管和二氧化氯气体制备装置1均与气体混合装置2相连，气体混合装置2出气口连接半干法脱硫装置7，半干法脱硫装置7通过除尘器4及风机5与烟囱6相连。
在实施本实施例的工艺过程中，将二氧化氯气体制备装置1制备出的二氧化氯气体喷入半干法脱硫装置7前部的气体混合装置2，在此实现烟气的预氧化，将烟气中的NO氧化为高价态氮氧化物，将单质汞(Hg0)氧化为氧化态汞(Hg2+)，以HgCl2的形式存在与烟气中，经预氧化后的烟气随后进入半干法脱硫装置7，烟气经过Ca(OH)2浆液的喷雾区，大量Ca(OH)2浆液与烟气充分接触，将烟气中的SOx、高价态的氮氧化物吸收脱除，同时浆液吸收烟气热量，经过汽化干燥，形成固态的脱硫、脱硝产物，颗粒物中的飞灰和Ca(OH)2等将高效吸附氧化态汞(Hg2+)，有关于氯元素对于汞脱除的研究表明，HgCl2可被Ca(OH)2高效吸收脱除，由此完成了烟气中SOx、NOx以及汞的联合脱除，净化后的烟气携带着颗粒物进入除尘器4除去颗粒物后，最终洁净烟气经烟囱6排到大气中。

Claims (5)

1.一种烟气脱硫脱硝脱汞的方法，其特征是，将烟气除尘后进入混合装置喷入二氧化氯气体气相氧化，然后烟气进入湿法脱硫装置以石灰石-石膏浆液作为吸收剂脱除高价的氮氧化物、二氧化硫及HgCl2，洁净的烟气通过烟囱排入大气；或者将烟气直接喷入二氧化氯气体气相氧化，然后烟气进入半干法脱硫装置以Ca(OH)2和烟气中增湿后的飞灰作为吸收脱除剂脱除高价的氮氧化物、二氧化硫及HgCl2，洁净的烟气通过烟囱排入大气。
2.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝脱汞的方法，其特征是，所述的二氧化氯气体喷入量应满足二氧化氯与烟气中NO的摩尔比[ClO2]:[NO]为0.47～1.57：1。
3.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝脱汞的方法，其特征是，所述的二氧化氯气体喷入位置的烟气温度在70～150℃。
4.一种烟气脱硫脱硝脱汞的装置，包括烟气进气管，其特征是，烟气进气管通过除尘器及风机与气体混合装置相通，气体混合装置连有二氧化氯气体制备装置，气体混合装置出气口连接湿法脱硫装置，湿法脱硫装置与烟囱相接。
5.一种烟气脱硫脱硝脱汞的装置，包括烟气进气管，其特征是，烟气进气管和二氧化氯气体制备装置均与气体混合装置相连，气体混合装置出气口连接半干法脱硫装置，半干法脱硫装置通过除尘器及风机与烟囱相连。
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