CN105013303A - 一种烟气联合脱硫硝碳装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟气联合脱硫硝碳装置，包括烟气换热器、脉冲电晕反应器、喷淋吸收塔、氨水槽、水槽、循环槽、结晶槽和脱碳装置，烟气换热器通过管道与脉冲电晕反应器相连，脉冲电晕反应器通过管道与喷淋吸收塔侧底部相连，喷淋吸收塔顶部通过管道与脱碳装置相连，脱碳装置与烟气换热器相连，氨水槽和水槽分别同循环槽相连，循环槽与喷淋吸收塔的中部相通，通过输送泵将氨水输送到喷淋吸收塔的中部，喷淋吸收塔的底部设置有回路管道与循环槽相通，循环槽还设置有与结晶槽相通的管道；该装置不仅实现同时脱硫脱硝的目的，还可节省操作费用、降低投资成本并减少废物产生。

Description

一种烟气联合脱硫硝碳装置

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫硝碳装置。 

背景技术

随着我国的工业化步伐加快，大气污染也相应加重。研究表明，燃烧过程排放的二氧化碳是引起温室效应的主要物质，所排放的SO2、NOx以及飞灰颗粒又是造成大气污染的主要来源。如何消除这些污染是一个亟待解决的问题。目前烟道气脱硫、脱硝(氮)脱碳方法多种多样，但都侧重于单一功能的烟气处理，缺乏有效的***化的一站式处理***技术。 

近年来联合脱硫脱硝技术是烟气治理的发展方向。而烟道气中有害的SO2、NOx往往同时存在，由于脱SO2、脱NOx两个催化过程相互影响，特别是在脱NOx过程中，由于SO2的存在，往往使催化剂中毒。当前烟道气脱硫脱硝一体化技术还不够成熟，应用工业化还不能完全实现。 

在我国，84％左右的煤被直接燃烧，产生了大量的SO2、NOx和烟尘，这些污染物严重影响了人体、生态***和环境，因而对SO2和NOx污染的控制已经成为关系到国计民生的头等大事。我国早在04年就开始严格限制SO2和NOx的排放，大部分工业企业将面临着加强控制SO2和NOx排放问题。装设预留SCR脱硝装置会给锅炉各部件的设计带来许多麻烦，而单独使用脱硫脱硝技术，一次投资和运行费用高，占地面积大。因此，研发联合脱硫脱硝技术就显得尤为重要。 

目前全球能源中，绝大多数的化石燃料燃烧过程会排放含有SO2、氮氧化物 (NOx)等酸性气体，它们是大气污染的主要成分，也是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质。目前最有效且最常用的脱硫脱硝方法为燃烧后即烟气脱硫脱硝。国内燃煤电厂烟气脱硫技术种类繁多，具有代表性的有石灰石——石膏法、旋转喷雾干燥法、简易湿法、湿式氨法、电子束法等。而对脱硝，我国的燃煤电厂大多采用低NOx燃烧技术，国外则应用选择性催化还原(SCR)技术相对较多。目前采用的脱硫脱硝单独处理的技术存在不少问题，如石灰石———石膏法脱硫率只有90％，生成的大量硫酸盐难于处理；SCR法以NH3为还原气，存在运输困难、二次污染及工艺复杂等问题。因此，怎样保留甚至提升单一脱硫脱氮技术的优点并开发能同时脱硫脱硝的技术即脱硫脱硝一体化技术成为近年来研究的热点。脱硫脱硝一体化技术正受到各国的日益重视。 

一体化工艺将脱硫脱硝技术合并在同一套工艺流程中进行，不仅实现同时脱硫脱硝的目的，还可节省操作费用、降低投资成本并减少废物产生。迄今为止，达到工业应用规模一体化的技术主要有炭基材料法、臭氧氧化法、电子束照射法、脉中电晕法、金属氧化物催化法等。这些技术采用的方法是把气态污染物中的硫和氮经过一系列化学反应转化为较稳定形态，如硫酸盐和硝酸盐进而工业利用。而本技术所介绍的新型联合烟气脱硫脱硝脱碳***设计方案技术就是以脉冲电晕技术为前提，进行的全新***设计后得到的高效烟气处理技术。 

烟气脱硫脱硝一体化技术是在烟气脱硫技术基础上发展起来的。与单独的脱硫或脱硝工艺相比，在一个***内同时脱硫脱氮的工艺具有优越性，可以减少***复杂性、提高运行性能以及降低运行成本。 

发明内容

为了解决背景技术中存在的以上问题，本发明提供了一种烟气联合脱 硫硝碳装置，该装置将脱硫硝碳在一套装置中进行，不仅实现同时脱硫脱硝的目的，还可节省操作费用、降低投资成本并减少废物产生。与单独的脱硫或脱硝工艺相比，在一个***内同时脱硫脱氮的工艺具有优越性，可以减少***复杂性、提高运行性能以及降低运行成本。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种烟气联合脱硫硝碳装置，包括烟气换热器、脉冲电晕反应器、喷淋吸收塔、氨水槽、水槽、循环槽、结晶槽和脱碳装置，其特征在于， 

烟气换热器通过管道与脉冲电晕反应器相连，脉冲电晕反应器通过管道与喷淋吸收塔侧底部相连，喷淋吸收塔顶部通过管道与脱碳装置相连，脱碳装置与烟气换热器相连，氨水槽和水槽分别同循环槽相连，循环槽与喷淋吸收塔的中部相通，通过输送泵将氨水输送到喷淋吸收塔的中部，喷淋吸收塔的底部设置有回路管道与循环槽相通，循环槽还设置有与结晶槽相通的管道； 

所述脱碳装置包括直接接触冷却塔、二氧化碳吸收塔、液体储槽、二氧化碳再生塔、脱氨塔、氨气再生塔和二氧化碳压缩器，直接接触冷却塔通过管道与二氧化碳吸收塔相连，二氧化碳吸收塔的顶部与脱氨塔相连，脱氨塔底部通过冷却器与氨气再生塔底部相连，氨气再生塔顶部通过管道与二氧化碳吸收塔的侧上部相通，二氧化碳吸收塔的底部与液体储槽相连，液体储槽底部设置有管道分支，一支通过泵连接二氧化碳吸收塔，另一支与二氧化碳再生塔顶部相连，二氧化碳再生塔顶部通过冷却器及干燥器与二氧化碳压缩器相连，二氧化碳再生塔底部通过泵及冷却器与二氧化碳吸收塔相连。 

本发明的有益效果是： 

(1)采用脉冲电晕等离子体技术，该技术对烟气的适应性好，可以适用于不同组分的烟气，并可实现大型化。该技术具有应用合理、稳定持久、处理效 果好的特点。 

(2)采用氨法湿式洗涤吸收烟气中的SO₂和NO_x，氨水对SO₂和NO_x能达到很高的吸收率，尤其在氧化度(NO₂/NO_x)为50％～60％时能达到很高的NO_x脱除率；产物经进一步处理后可以得到具有经济效益的化肥。 

(3)采用冷冻氨法脱碳，全***吸收剂单一，便于运行管理。 

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明 

图1为本发明实施例1的结构示意图； 

图2为图1中的脱碳装置的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步描述： 

实施例1 

如图1所示，一种烟气联合脱硫硝碳装置包括烟气换热器GGH，脉冲电晕反应器，喷淋吸收塔，氨水槽，水槽，循环槽、结晶槽和脱碳装置，烟气换热器通过管道与脉冲电晕反应器相连，脉冲电晕反应器通过管道与喷淋吸收塔侧底部相连，喷淋吸收塔顶部通过管道与脱碳装置相连，脱碳装置与烟气换热器相连，氨水槽和水槽分别同循环槽相连，循环槽与喷淋吸收塔的中部相通，通过输送泵将氨水输送到喷淋吸收塔的中部，喷淋吸收塔的底部设置有回路管道与循环槽相通，循环槽还设置有与结晶槽相通的管道。 

如图2所示，所述脱碳装置包括，直接接触冷却塔DCC，二氧化碳吸收塔液 体储槽二氧化碳再生塔，脱氨塔、氨气再生器和二氧化碳压缩器，直接接触冷却塔通过管道与二氧化碳吸收塔相连，二氧化碳吸收塔的顶部与脱氨塔相连，脱氨塔底部通过冷却器与氨气再生塔底部相连，氨气再生塔顶部通过管道与二氧化碳吸收塔的侧上不相通，二氧化碳吸收塔的底部与液体储槽相连，液体储槽底部设置有管道分支，一支通过泵重新送入二氧化碳吸收塔，另一支进入与二氧化碳再生塔顶部相连，二氧化碳再生塔顶部通过冷却器及干燥器与二氧化碳压缩器相连，二氧化碳再生塔底部通过泵及冷却器与二氧化碳吸收塔相连。 

该装置脱硫硝碳的工艺为： 

来自除尘器的烟气，经冷却塔DCC后首先进入脉冲电晕反应器，烟气中的SO₂和NO_x被部分氧化；此后烟气进入喷淋吸收塔，在吸收塔中用氨和循环液吸收烟气中的SO₂和NO_x生成亚硫酸铵、亚硝酸铵和硝酸铵；脱硫脱硝后的烟气进入除雾段，除雾后使烟气中含水雾量小于75mg/m³；除雾后的烟气进入脱碳装置；脱硫脱硝后的吸收液进入循环槽，大部分液体经循环泵重新进入吸收塔与烟气接触反应，一部分液体经结晶泵送入产物生成车间。 

烟气脱硫硝后，经过直接接触散热器(DCC)将其温度冷却至25℃左右，低温水从塔顶喷洒，烟气由塔底进入，与低温水接触，烟气被冷却，并且凝结的烟气流中的大部分水。冷凝水收集于DCC的底部，冷却后通过循环泵回到DCC塔顶部。由于少量的水分通过蒸发被烟气挟带而损耗，因此在DCC中添加水以弥补这方面的清洗损耗。在进入吸收塔之前，从DCC排出的烟气需被冷却至7℃。 

氨溶液吸收CO₂：氨溶液吸收CO₂主要生成了碳酸氢铵。冷却后的烟气从二氧化碳吸收塔底部进入，而冷却后的氨溶液和碳酸氨溶液从塔顶进入。吸收液(贫液)的二氧化碳吸收量介于0.33和0.67。更低的贫液负载率和更高的吸收效率是决定吸收液的吸收效率的重要两个因素。然而，降低贫液中二氧化碳负 载量，会导致气体中的氨气平衡分压增加，从而增加了吸收液中氨气的挥发。至关重要的是，通过冷凝器对吸收液进行冷却，控制温度不超过10℃。在吸收塔冷负荷有两个来源：二氧化碳与氨的反应是放热反应，因此，反应放出的热量需要被转移，以提供一个低温吸收环境；碳酸氢铵结晶沉淀的是一个放热反应，放出的热量也需要被转移。 

经过CO₂吸收塔的吸收后，富液由吸收塔底部排出，净化后的烟气由顶部排出并进入脱氨塔洗脱挥发的氨气。富液由输送泵在30atm下输送至一个热交换器。脱去烟气中的氨气：从吸收塔顶部排出的烟气中氨气浓度为500～3000ppmv，因此不可以直接排放于大气中。同时氨气的挥发也增加成本。因此在吸收塔后面需要增加一个脱氨塔。 

二氧化碳解吸：二氧化碳吸收液(富液)由吸收塔底部被送到储液槽中，再由泵送入交叉热交换器。在交叉热交换器中，富液被从再生塔中解吸CO₂后溶液(贫液)加热。在某些情况下，并非所有的固体碳酸氢铵都在交叉热交换器溶解。在这种情况下，富液会被送到另一个换热器，将所有的富液固体溶解后送入再生塔。 

富液由塔顶进了再生塔中，由上往下流动，被再沸器的蒸气加热，导致CO₂的释出。再生的CO₂吸收液经冷却机冷却至10℃以下后循环回吸收塔的顶部。高CO₂浓度的烟气经过脱水后进入压缩机进行处理。在此之前的步骤，可能需要有一个水洗塔去除烟气中的氨气。二氧化碳压缩：从再生塔出来的气体，压力为30atm，然后用二级或者三级压缩器进行压缩。 

本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的保护范围的前提下，可以对上述实施方式进行各种修改、变化和组合，并且认为这种修改、变化和组合是在独创性思想的范围之内的。 

Claims (1)

1.一种烟气联合脱硫硝碳装置，包括烟气换热器、脉冲电晕反应器、喷淋吸收塔、氨水槽、水槽、循环槽、结晶槽和脱碳装置，其特征在于，

烟气换热器通过管道与脉冲电晕反应器相连，脉冲电晕反应器通过管道与喷淋吸收塔侧底部相连，喷淋吸收塔顶部通过管道与脱碳装置相连，脱碳装置与烟气换热器相连，氨水槽和水槽分别同循环槽相连，循环槽与喷淋吸收塔的中部相通，通过输送泵将氨水输送到喷淋吸收塔的中部，喷淋吸收塔的底部设置有回路管道与循环槽相通，循环槽还设置有与结晶槽相通的管道；

所述脱碳装置包括直接接触冷却塔、二氧化碳吸收塔、液体储槽、二氧化碳再生塔、脱氨塔、氨气再生塔和二氧化碳压缩器，直接接触冷却塔通过管道与二氧化碳吸收塔相连，二氧化碳吸收塔的顶部与脱氨塔相连，脱氨塔底部通过冷却器与氨气再生塔底部相连，氨气再生塔顶部通过管道与二氧化碳吸收塔的侧上部相通，二氧化碳吸收塔的底部与液体储槽相连，液体储槽底部设置有管道分支，一支通过泵连接二氧化碳吸收塔，另一支与二氧化碳再生塔顶部相连，二氧化碳再生塔顶部通过冷却器及干燥器与二氧化碳压缩器相连，二氧化碳再生塔底部通过泵及冷却器与二氧化碳吸收塔相连。