CN105056722A - 一种一体化脱除燃煤锅炉多种烟气污染物的方法及其*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化脱除燃煤锅炉多种烟气污染物***及方法,该***主要包括烟气臭氧混合器、余热回收器、低温电除尘器、氨洗塔和湿式电除尘器,其中烟气臭氧混合器用于在低温段130℃~150℃使烟气与臭氧混合将部分物质氧化成高价化合物,余热回收器用于将烟气的温度降至80℃~110℃提高了通入低温电除尘器中的除尘的效果,氨洗塔用于脱除烟气中的氮氧化物和硫氧化物,湿式电除尘器则对处理后的烟气进行进一步净化。本发明的***能够很好的脱除烟气中的各种污染物,实现一体化,并且本发明的***具备占地面积小、流程简单、运行成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于燃煤锅炉烟气污染物控制领域,更具体地,涉及一种一体化脱除燃煤锅炉烟气污染物的方法及其***。
背景技术
当前国家对燃煤电厂烟气及烧结炉烟气污染物排放的标准越来越严格。现有的石灰石/石膏法烟气湿法脱硫***(WFGD)可以有效的脱除烟气中的SO2,脱除效率可达97%,该方法脱硫效率高,运行稳定,但存在耗水量大,投资和运行成本高等缺陷;选择性催化还原技术(SCR)是当前国际上控制NOx排放的最主要的技术,即通过向烟气中喷入氨等还原剂,在催化剂的作用下将NOx还原成N2和H2O,该方法脱硝效率高,运行稳定,但高灰布置情况下容易引起催化剂的磨损、堵塞甚至中毒,且投资和运行费用非常昂贵;重金属汞在烟气中的含量较小,属于痕量元素,但危害极大,且不易控制,目前国内外对烟气中汞的控制技术主要集中于在电除尘设备之前通过向烟道中喷入活性炭等颗粒状吸附剂的方法。细颗粒物,特别是超细颗粒物的脱除并未得到足够的重视。
虽然当前单一控制技术可以达到控制单一污染物排放的要求,但由于单一控制技术的串联结合占地面积大,投资和运行成本较高,特别是SCR催化剂和汞吸附剂的高额成本给火电厂带来了较大经济压力;另外,随着人们对电厂和烧结厂细颗粒物(PM2.5)和超细颗粒物(PM1.0)的排放越来越重视,国家必然会在不久的将来出台相关的限排政策,因此越来越多的研究人员集中于开发多种污染物一体化脱除的技术。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种一体化脱除燃煤锅炉多种烟气污染物的方法,其特征在于,该方法包括:
第1步、将烟气在130℃~150℃下与臭氧混合,使烟气污染物中的NO、单质汞和部分SO2被氧化成高价化合物;
第2步、将经过氧化后的烟气降温至80℃~110℃,然后在该温度下除去粉尘和颗粒态的汞;
第3步、将第2步处理后的烟气与氨水反应,使烟气中的氮氧化物和硫氧化物完全生成硫酸铵和硝酸铵;
第4步、脱除第3步处理后的烟气中的细颗粒物、超细颗粒物、酸雾以及气溶胶,最终获得洁净烟气。
优选地,在第1步中臭氧与烟气中的NO摩尔比为0.9-1.2。
优选地,在第3步中,氨水的添加量使得烟气中的氮氧化物和硫氧化物按计量比完全生成硫酸铵和硝酸铵。
本发明的另一方面提供了一种实现上述的一体化脱除燃煤锅炉内多种烟气污染物的方法的***,该***包括依次相连通的烟气臭氧混合器4、余热回收器5、低温电除尘器6、氨洗塔7和湿式电除尘器8;其中,所述烟气臭氧混合器4用于将烟气在130℃~150℃下与臭氧混合;所述余热回收器5用于使烟气降温至80℃~110℃,同时使该温度下的烟气进入所述低温除尘器6,从而除去烟气中的粉尘和颗粒态的汞;所述氨洗塔7中设置有氨水喷淋装置,喷出的氨水使烟气中的氮氧化物和硫氧化物完全生成硫酸铵和硝酸铵;所述湿式电除尘器8集成在所述氨洗塔7上部,用于除去烟气中的超细颗粒物、细颗粒物、酸雾以及气溶胶。
优选地,该***还包括臭氧发生器5和氧气源,所述的氧气源或空气源给所述臭氧发生器5提供氧气;其中所述氧气源选自制氧机10或空气压缩机11。
优选地,所述臭氧发生器3为水冷式臭氧发生器,采用介质阻挡放电技术产生臭氧气体,能拆卸;产生的臭氧的浓度为2%~10%。
优选地,所述余热回收器5和所述低温电除尘器6分开设计安装或一体安装。
优选地,所述氨洗塔7中设置多个氨水喷淋装置,多个氨水喷淋装置之间用分层托盘13隔开;所述湿式电除尘器8采用两级或三级管式结构。
优选地,还包括锅炉1和烟囱9;其中,所述锅炉1与烟气臭氧混合器4相连,所述烟囱9与所述湿式电除尘器8相连,用于将洁净的烟气排出。
优选地,烟气经过所述***后达到90%以上的脱硝率、98%以上的脱硫率、90%的脱汞率、99.99%的除尘率,其中细颗粒物和超细颗粒物的脱除率达到95%以上。
总体而言,本发明所设计的技术方案与现有技术相比,主要具备以下技术优点:
1、本发明提供的烟气污染物一体化脱除***及方法,可以达到90%的脱硝率、98%以上的脱硫率、90%的脱汞率以及99.99%的除尘率,其中细颗粒物和超细颗粒物的脱除率达到95%以上。经过估算,该***投资成本和运行成本比传统SCR+ESP+WFGD技术路线分别低28%和25%左右。
2、本发明对烟气臭氧混合器、余热回收器、低温电除尘器、氨洗塔等的特定设置方式进行研究设计,能够确保烟气在整个脱除过程中与各部件之间充分接触和反应,能够更加有效地脱除烟气中的各种污染物,不存在二次污染的问题。
3、该***一体化脱除***结构紧凑,污染物脱除效率高,流程简单,成本低,占地面积小,不产生废水废渣,副产品硫酸铵-硝酸铵为高效复合肥。
附图说明
附图1为本发明实施例1提供的燃煤锅炉烟气多污染物一体化脱除***的结构示意图。
附图2为本发明实施例2提供的燃煤锅炉烟气多污染物一体化脱除***的结构示意图。
图中:锅炉1、臭氧发生器3、烟气臭氧混合器4、余热回收器5、低温电除尘器6、氨洗塔7、湿式电除尘器8、烟囱9、制氧机10、空气压缩机11、喷淋装置12、分层托盘13。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。
如图1、2所示,一种燃煤锅炉烟气高级氧化多污染物一体化脱除***,依次包括臭氧喷射***、低温除尘***和吸收塔***三个部分。其中臭氧喷射***包括氧气源2(具体为制氧机10/空气压缩机11)、臭氧发生器3和烟气臭氧混合器4;低温除尘***包括余热回收器5和低温电除尘器6;吸收塔***包括氨洗塔7和湿式电除尘器8。
本发明提供的燃煤锅炉烟气多污染物一体化脱除***,依次包括氧气源2(具体为制氧机10/空气压缩机11)、臭氧发生器3、烟气臭氧混合器4、余热回收器5、低温电除尘器6、氨洗塔7和湿式电除尘器8;所述臭氧发生器3元件采用水冷式介质阻挡放电,可定期拆卸清洗或更换;所述烟气臭氧混合器4处于低温段(130℃~150℃)烟道;所述湿式电除尘器8在氨洗塔7上部,可以将来自湿式电除尘器8的水和颗粒物与氨洗塔7的洗涤液结合起来处理,使用同一水槽和排污***,湿式电除尘器8可以根据实际情况选择采用两级或者三级管式结构;所述氨洗塔7中设有喷淋装置,洗涤液可以循环利用,其中浓度高的洗涤液被引出,经过过滤浓缩结晶后可以制得硫酸铵-硝酸铵复合肥。
其中,将所述湿式电除尘器8集成在氨洗塔7上部,将两者集成在一个塔中,节约了场地和成本。
本发明提供的燃煤锅炉烟气多污染物一体化脱除***及方法,其步骤包括:
1)从空气预热器出来的烟气在低温段130℃~150℃处与喷入的臭氧混合,喷入的臭氧与烟气中的NO摩尔比为0.9~1.2,烟气中的NO、单质汞和部分SO2被氧化成高价化合物。其中,臭氧的摩尔浓度为2%~10%。混合器中发生的主要反应有:
NO+O3→NO2+O2
NO+1/2O2→NO2
Hg+1/2O2→HgO
SO2+O3→SO3+O2
SO2+1/2O2→SO3
SO3+H2O→H2SO4
2)经上一步处理过的烟气进入余热回收器5降温至80℃~110℃,然后通入低温电除尘器6脱除粉尘和颗粒态的汞,将烟气降温至80℃~110℃主要是为了提高低温电除尘器的除尘效率,同时有助于对汞的脱除。这是由于烟气温度降低到这个区间时,飞灰的比电阻也随之下降到一个合适的范围,使得飞灰更容易被捕获,同时飞灰上吸附的汞也随着飞灰一起被捕获。
3)将经过前两步处理的烟气通入氨洗塔7,在氨洗塔7中,氮氧化物和硫氧化物被脱除,氨水的补给量按使氮氧化物和硫氧化物完全反应生成硫酸铵和硝酸铵来确定,更优选地按如下比例确定:脱硝所需要的氨水与氮氧化物的摩尔比约为1.2:1;脱硫所需要的氨水与硫氧化物的摩尔比约为2.2:1,氨洗塔中发生的主要反应有:
2NH3·H2O+SO2→(NH4)2SO3+H2O
2(NH4)2SO3+NO2→2(NH4)2SO4+1/2N2
2NH3·H2O+2NO2→NH4NO3+NH4NO2+H2O
(NH4)2SO3+1/2O2→(NH4)2SO4
NH4NO2+1/2O2→NH4NO3
之后烟气进入集成在氨洗塔7上方的湿式电除尘器8被脱除细颗粒物和超细颗粒物、酸雾以及气溶胶,最终获得洁净烟气。
本发明提供的燃煤锅炉烟气多污染物一体化脱除***及方法中,氧气源2(具体为制氧机10/空气压缩机11)可以用过滤干燥吸附装置现场制取,也可以用罐装氧气,也可以用压缩空气;余热回收器5和低温电除尘器6可以分开设计安装,也可以设计成一体安装;氨洗塔7中可以设置两个洗涤液循环回路,也可以设置一个洗涤液循环回路,根据设计效率和其他实际情况选取;其中,当氨洗塔7中有两个洗涤液循环回路时,两个回路间设置有分层托盘13。
本发明提供的燃烧锅炉烟气污染物一体化脱除***及方法,可以达到90%的脱硝率,优选93%的脱硝率,98%以上的脱硫率,优选99%以上的脱硫率,90%的脱汞率以及99.99%的除尘率,其中细颗粒物和超细颗粒物的脱除率达到95%以上。同时,经过估算,该***投资成本和运行成本比传统SCR+ESP+WFGD技术路线分别低28%和25%左右。
为了使本发明的目的和技术方案更加清楚明白,以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施例中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1:
燃煤锅炉烟气多污染物一体化脱除***布置图如图1所示。
臭氧发生器3以过滤干燥吸附制氧机10现场制得的纯度在90%以上的纯氧作为氧气源制取臭氧,臭氧摩尔浓度为6%~10%;烟气臭氧混合器4设在空预器后的低温段(130℃~150℃)烟道,使烟气与臭氧充分混合;
与臭氧混合后的烟气经余热回收器5降温至80℃~110℃,然后通入低温电除尘器6脱除粉尘和颗粒态的汞,将烟气降温至80℃~110℃主要是为了提高低温电除尘器的除尘效率,同时有助于对汞的脱除;
经前两步处理的烟气进入氨洗塔7,并与喷淋的氨水充分混合,烟气中的氮氧化物和硫氧化物被脱除;氨洗塔7中有两个氨水喷淋循环回路,回路之间设置分层托盘13,可以分别控制喷淋量、氨水浓度和PH值,氨水的补给量按如下比例确定:脱硝所需要的氨水与氮氧化物的摩尔比约为1.2:1;脱硫所需要的氨水与硫氧化物的摩尔比约为2.2:1,其中浓度高的洗涤液被引出,经过过滤浓缩结晶后可以制得硫酸铵-硝酸铵复合肥,之后烟气进入集成在氨洗塔7上方的湿式电除尘器8被脱除细颗粒物和超细颗粒物、酸雾以及气溶胶,最终得到净化烟气。结果表明,该实施例***可以达到93%的脱硝率、99%以上的脱硫率、90%的脱汞率以及99.99%的除尘率,其中细颗粒物的脱除率达到95%以上。
实施例2:
燃煤锅炉烟气多污染物一体化脱除***布置图如图2所示。
臭氧发生器3直接以空气压缩机11中的空气作为氧气源制取臭氧,臭氧摩尔浓度为2%~3%;烟气臭氧混合器4设在空预器后的低温段(130℃~150℃)烟道,使烟气与臭氧充分混合;
与臭氧混合后的烟气经余热回收器5降温至80℃~110℃,然后通入低温电除尘器6脱除粉尘和颗粒态的汞,将烟气降温至80℃~110℃主要是为了提高低温电除尘器的除尘效率,同时有助于对汞的脱除;
经前两步处理的烟气进入氨洗塔7,并与喷淋的氨水充分混合,烟气中的氮氧化物和硫氧化物被脱除;氨洗塔7中有一个氨水喷淋循环回路,设置两层氨水喷淋装置12,氨水的补给量按如下比例确定:脱硝所需要的氨水与氮氧化物的摩尔比约为1.2:1;脱硫所需要的氨水与硫氧化物的摩尔比约为2.2:1,其中浓度高的洗涤液被引出,经过过滤浓缩结晶后可以制得硫酸铵-硝酸铵复合肥,之后烟气进入集成在氨洗塔7上方的湿式电除尘器8被脱除细颗粒物和超细颗粒物、酸雾以及气溶胶,最终得到净化烟气。结果表明,该实施例***可以达到90%的脱硝率、98%以上的脱硫率、80%~90%的脱汞率以及99.99%的除尘率,其中细颗粒物的脱除率达到95%以上。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一体化脱除燃煤锅炉多种烟气污染物的方法,其特征在于,该方法包括:
第1步、将烟气在130℃~150℃下与臭氧混合,使烟气污染物中的NO、单质汞和部分SO2被氧化成高价化合物;
第2步、将经过氧化后的烟气降温至80℃~110℃,然后在该温度下除去粉尘和颗粒态的汞;
第3步、将第2步处理后的烟气与氨水反应,使烟气中的氮氧化物和硫氧化物完全生成硫酸铵和硝酸铵;
第4步、脱除第3步处理后的烟气中的细颗粒物、超细颗粒物、酸雾以及气溶胶,最终获得洁净烟气。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在第1步中臭氧与烟气中的NO摩尔比为0.9-1.2。
3.如权利要1所述的方法,其特征在于,在第3步中,氨水的添加量使得烟气中的氮氧化物和硫氧化物按计量比完全生成硫酸铵和硝酸铵。
4.一种实现权利要求1所述的一体化脱除燃煤锅炉内多种烟气污染物的方法的***,其特征在于:该***包括依次相连通的烟气臭氧混合器(4)、余热回收器(5)、低温电除尘器(6)、氨洗塔(7)和湿式电除尘器(8);其中,所述烟气臭氧混合器(4)用于将烟气在130℃~150℃下与臭氧混合;所述余热回收器(5)用于使烟气降温至80℃~110℃,同时使该温度下的烟气进入所述低温除尘器(6),从而除去烟气中的粉尘和颗粒态的汞;所述氨洗塔(7)中设置有氨水喷淋装置,喷出的氨水使烟气中的氮氧化物和硫氧化物完全生成硫酸铵和硝酸铵;所述湿式电除尘器(8)集成在所述氨洗塔(7)上部,用于除去烟气中的超细颗粒物、细颗粒物、酸雾以及气溶胶。
5.如权利要求4所述的***,其特征在于,还包括臭氧发生器(5)和氧气源,所述的氧气源或空气源给所述臭氧发生器(5)提供氧气;其中所述氧气源选自制氧机(10)或空气压缩机(11)。
6.如权利要求5所述的***,其特征在于,所述臭氧发生器(3)为水冷式臭氧发生器,采用介质阻挡放电技术产生臭氧气体,能拆卸;产生的臭氧的浓度为2%~10%。
7.如权利要求4所述的***,其特征在于,所述余热回收器(5)和所述低温电除尘器(6)分开设计安装或一体安装。
8.如权利要求4所述的***,其特征在于,所述氨洗塔(7)中设置多个氨水喷淋装置,多个氨水喷淋装置之间用分层托盘(13)隔开;所述湿式电除尘器(8)采用两级或三级管式结构。
9.如权利要求4所述的***,其特征在于,还包括锅炉(1)和烟囱(9);其中,所述锅炉炉膛(1)与烟气臭氧混合器(4)相连,所述烟囱(9)与所述湿式电除尘器(8)相连,用于将洁净的烟气排出。
10.如权利要求4所述的***,其特征在于,烟气经过所述***后达到90%以上的脱硝率、98%以上的脱硫率、90%的脱汞率、99.99%的除尘率,其中细颗粒物和超细颗粒物的脱除率达到95%以上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151118 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |