CN104028101B - 烟气脱硫脱汞一体化***及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气脱硫脱汞一体化***及工艺，燃烧后的热烟气首先在高速吸收区与喷入的含压缩空气的吸附剂浆液接触将所述烟气中的单质汞吸附和/或氧化成颗粒态汞以及氧化态汞进入塔底氧化槽中；然后，在低速吸收区吸收剂浆液与烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙以及亚硫酸钙并进入塔底氧化槽中。本发明所述的***结构简单，投资和运行成本低；脱汞脱硫效率高；对烟气的适应范围广；运行稳定、适应性强；无堵塞设计、不易结垢；操作简单，占地面积小；而且脱硫和脱汞效率均不低于90％。

Description

烟气脱硫脱汞一体化***及工艺
技术领域
本发明涉及烟气分离和净化的技术领域，具体的说本发明涉及一种用于燃煤锅炉、烧结机烟气脱硫脱汞一体化***及工艺。
背景技术
我国是一个工业锅炉生产和使用大国，目前我国在用工业锅炉超过50多万台，数量大，分布广，并且其中的80％以上是燃煤锅炉。目前，我国燃煤工业锅炉具有如下特点：(1)单台锅炉平均容量小，总体能耗水平高，节能减排管理水平低，能源浪费和环境污染严重；(2)锅炉用煤种多变、燃烧方式落后，以层燃锅炉为主，燃烧效率较低，污染物排放强度高；(3)锅炉烟囱低矮、排烟温度高、污染大；(4)在用锅炉量大面广，布局相当分散，污染治理减排难度大。目前我国燃煤工业锅炉燃煤排放二氧化硫超1000万吨、氮氧化合物约200万吨、粉尘约100万吨，是我国仅次于燃煤发电的第二大煤烟型污染源。
汞是目前主要的全球性污染物之一，在大气中停留时间长、毒性大，并且有生物累积作用，对人体健康构成很大威胁。燃煤电厂烟气中汞的存在形式，主要包括气态单质汞(Hg0)、氧化态汞(Hg2+)和固相颗粒态汞(HgP)，三者合称为总汞(HgT)。即：HgT＝Hg0+Hg2++HgP。Hg0-气态单质汞，存在于烟气中.难溶于水，它与烟气中的其它成分发生均相反应生成Hg2+，被飞灰颗粒吸附而成颗粒汞HgP。石灰石粉能吸附和促进Hg0的氧化作用。燃煤电厂烟气中80％以上的汞以Hg0形态存在。Hg2+-氧化态汞，易溶于水。HgP-颗粒态汞，它由固相HgCl2、Hg0、HgSO4、HgS组成。可用电除尘器或布袋除尘器、钎维过滤器脱除。在现有技术中，脱汞技术主要集中在三个方面：燃烧前燃料脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后烟气脱汞。燃烧前燃料脱汞：炉前加入溴化盐添加剂使其生成溴化汞，再用脱硫脱硝装置将其去除，可达到脱汞的目的。燃烧中脱汞：通过控制燃烧工况，燃烧时加入某种催化剂或添加剂可减少汞的排放。燃烧后烟气脱汞：燃烧后烟气脱汞的主要方法有：用静电除尘器、布袋除尘器、脱硫脱硝设施、飞灰再注入、注入活性炭吸附剂、钙吸附剂及其他吸附剂等可达到脱汞的目的。然而上述三种方法，脱汞效率均较低，一般最高也只能达到80％左右。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种烟烟气脱硫脱汞一体化***及工艺。
为了解决上述技术问题实现上述发明目的，本发明的第一方面提供了以下技术方案：
一种烟气脱硫脱汞一体化工艺，其特征在于：燃烧后的热烟气首先在高速吸收区与喷入的含压缩空气的吸附剂浆液接触将所述烟气中的单质汞吸附和/或氧化成颗粒态汞以及氧化态汞进入塔底氧化槽中；然后，在低速吸收区吸收剂浆液与烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙以及亚硫酸钙并进入塔底氧化槽中。
其中，所述吸附剂浆液由石灰石粉、粉煤灰和余量的水组成；所述石灰石粉和粉煤灰的粒度≤250目。
其中，所述吸收剂浆液由石灰石粉、活性焦和余量的水组成，并且其pH值为10～13。
其中，所述吸附剂浆液与烟气的比值为2-3L/m3；所述吸收剂浆液与烟气的比值为15-20L/m3。
本发明的第二方面，还涉及一种烟气脱硫脱汞一体化***，其特征在于：所述***包括吸收塔，所述吸收塔包括塔底氧化槽、高速吸收区塔体和低速吸收区塔体，所述高速吸收区塔体上设置有烟气入口以及用于水平喷射吸附剂的喷射入口；所述低速吸收区塔体的中上部设置有由吸收剂浆液喷嘴组成的多个喷淋层以及除雾层；吸收剂浆液喷嘴与塔底氧化槽之间连接有循环管路，循环管路还设有浆液循环泵。
其中，所述的***中，还包括吸收剂配浆槽，吸收剂配浆槽上部设有工艺水进口，吸收剂配浆槽底部设有吸收剂浆液出口，浆液输送泵通过该浆液出口将吸收剂浆液输送至吸收塔的循环管路。
其中，所述的***中，吸收塔塔底氧化槽还设有氧化空气入口，氧化空气通过氧化风机输送进入塔底氧化槽。
其中，所述的***中，吸收塔塔底氧化槽的底部设有浆液排放口，塔底氧化槽的吸收剂浆液通过浆液排放口被浆液排放泵输送至旋流器；旋流器对吸收剂浆液进行浓缩分离，较稀的浆液溢流回吸收塔塔底氧化槽中，较浓的底流浆液流入沉淀池中，沉淀池上部的清液溢流至吸收剂配浆槽中。
其中，所述的***中，在输送烟气的烟道上设置有挡板门，以便于发生故障时旁路运行。
所述的***中，还包括电气仪表控制子***和工艺水***。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
(1)设备结构简单，投资和运行成本低；脱汞脱硫效率高；对烟气的适应范围广；运行稳定、适应性强；无堵塞设计、不易结垢；操作简单，占地面积小。
(2)脱硫效率不低于98％，脱汞效率不低于90％，保证烟气出口SO2含量≤50mg/m3，总汞排放量≤0.03mg/m3，达到国家排放标准。
附图说明
图1：本发明所述的烟气脱硫脱汞一体化工艺流程图。
图中附图标记所代表的含义分别为：1-尾气；2-压缩空气；3-氧化空气；4-工艺水；5-吸收剂配浆槽；6-吸收塔；7-烟囱；8-旋流器；9-沉淀池；61-高速吸收区塔体；62-低速吸收区塔体；63-塔底氧化槽；64-喷淋层、65-除雾器、66-吸附剂。
具体实施方式
下面将结合具体实施例以及附图对本发明的技术方案进行详细描述。
本发明所述的烟气脱硫脱汞一体化***，所述***包括吸收塔，所述吸收塔包括塔底氧化槽、高速吸收区塔体和低速吸收区塔体，所述高速吸收区塔体上设置有烟气入口以及用于水平喷射吸附剂的喷射入口；所述低速吸收区塔体的中上部设置有由吸收剂浆液喷嘴组成的多个喷淋层以及除雾层；吸收剂浆液喷嘴与塔底氧化槽之间连接有循环管路，循环管路还设有浆液循环泵。所述的***中，还包括吸收剂配浆槽，吸收剂配浆槽上部设有工艺水进口，吸收剂配浆槽底部设有吸收剂浆液出口，浆液输送泵通过该浆液出口将吸收剂浆液输送至吸收塔的循环管路。吸收塔塔底氧化槽还设有氧化空气入口，氧化空气通过氧化风机输送进入塔底氧化槽。吸收塔塔底氧化槽的底部设有浆液排放口，塔底氧化槽的吸收剂浆液通过浆液排放口被浆液排放泵输送至旋流器；旋流器对吸收剂浆液进行浓缩分离，较稀的浆液溢流回吸收塔塔底氧化槽中，较浓的底流浆液流入沉淀池中，沉淀池上部的清液溢流至吸收剂配浆槽中。此外，在所述的***中，输送烟气的烟道上设置有挡板门，以便于发生故障时旁路运行，而且还包括电气仪表控制子***和工艺水***。
实施例1
现以一锅炉(10t/h)为例，按照本发明所述的烟气脱硫脱汞一体化工艺进行脱硫脱汞处理。所述的吸附剂浆液由2.0wt％的石灰石、2.5wt％的粉煤灰以及余量的水组成；所述吸收浆液由2.0wt％的石灰石、1.0wt％的活性焦以及余量的水组成；所述吸附剂浆液与烟气的比值为3L/m3；所述吸收剂浆液与烟气的比值为20L/m3。其中，所述的粉煤灰为改性粉煤灰，其是利用1.2wt％的硼酸、2.0wt％的草酸和0.1wt％的氨基三亚甲基膦酸的混合水溶液对粉煤灰搅拌浸2.0～2.5h，然后在300℃下焙制得到的改性粉煤灰。
测试所得基础数据如下：烟气总流量：10000m3/h；烟气中SO2含量为3000-4000mg/m3，烟气出***SO2≤50mg/m3，脱硫效率达到98％以上。烟气中汞的含量为0.25-0.30mg/m3，总汞排放量≤0.03mg/m3。
比较例1
与实施例1相比，区别仅在于使用的改性粉煤灰不同，具体来说是利用1.2wt％的硼酸、2.0wt％的酒石酸和0.1wt％的氨基三亚甲基膦酸的混合水溶液对粉煤灰搅拌浸2.0～2.5h，然后在300℃下焙制得到的改性粉煤灰。
比较例2
与实施例1相比，区别仅在于使用的改性粉煤灰不同，具体来说是利用1.2wt％的硼酸、2.0wt％的柠檬酸和0.1wt％的氨基三亚甲基膦酸的混合水溶液对粉煤灰搅拌浸2.0～2.5h，然后在300℃下焙制得到的改性粉煤灰。
比较例3
与实施例1相比，区别在于使用的改性粉煤灰不同，具体来说是利用1.2wt％的硼酸和2.0wt％的酒石酸的混合水溶液对粉煤灰搅拌浸2.0～2.5h，在300℃下焙制得到的改性粉煤灰。
比较例4
与实施例1相比，区别仅在于使用的改性粉煤灰不同，具体来说是利用1.2wt％的硼酸、2.0wt％的盐酸和0.1wt％的氨基三亚甲基膦酸的混合水溶液对粉煤灰搅拌浸2.0～2.5h，然后在300℃下焙制得到的改性粉煤灰。
采用比较例的工艺，所述的总汞排放量均在0.12～0.18mg/m3之间。
本发明所述的湿法脱汞脱硫工艺***对中小型工业锅炉烟气的净化，具有极大的经济与社会效益，在我国经济建设过程中值得大力推广。
对于本领域的普通技术人员而言，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种烟气脱硫脱汞一体化工艺，所述工艺采用烟气脱硫脱汞一体化***，所述***包括吸收塔，所述吸收塔包括塔底氧化槽、高速吸收区塔体和低速吸收区塔体，所述高速吸收区塔体上设置有烟气入口以及用于水平喷射吸附剂的喷射入口；所述低速吸收区塔体的中上部设置有由吸收剂浆液喷嘴组成的多个喷淋层以及除雾层；吸收剂浆液喷嘴与塔底氧化槽之间连接有循环管路，循环管路还设有浆液循环泵，其特征在于：燃烧后的热烟气首先在吸收塔的高速吸收区与喷入的含压缩空气的吸附剂浆液接触将所述烟气中的单质汞吸附和/或氧化成颗粒态汞以及氧化态汞进入塔底氧化槽中；然后，在吸收塔的低速吸收区吸收剂浆液与烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙以及亚硫酸钙并进入塔底氧化槽中；所述吸附剂浆液由石灰石粉、粉煤灰和余量的水组成；所述石灰石粉和粉煤灰的粒度≤250目；所述吸收剂浆液由石灰石粉、活性焦和余量的水组成，并且其pH值为10～13。
2.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于：所述吸附剂浆液与烟气的比值为2-3L/m3；所述吸收剂浆液与烟气的比值为15-20L/m3。
3.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于：还包括吸收剂配浆槽，吸收剂配浆槽上部设有工艺水进口，吸收剂配浆槽底部设有吸收剂浆液出口，浆液输送泵通过该浆液出口将吸收剂浆液输送至吸收塔的循环管路。
4.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于：吸收塔塔底氧化槽还设有氧化空气入口，氧化空气通过氧化风机输送进入塔底氧化槽。
5.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于：吸收塔塔底氧化槽的底部设有浆液排放口，塔底氧化槽的吸收剂浆液通过浆液排放口被浆液排放泵输送至旋流器；旋流器对吸收剂浆液进行浓缩分离，较稀的浆液溢流回吸收塔塔底氧化槽中，较浓的底流浆液流入沉淀池中，沉淀池上部的清液溢流至吸收剂配浆槽中。
6.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于：在输送烟气的烟道上设置有挡板门。
7.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于：还包括电气仪表控制子***和工艺水***。
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