CN106064016A - 废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，吸收除尘塔包括同步脱硫脱硝区和除尘区，废气进口连接氧化反应器、氧化反应器连接还原反应器、还原反应器连接吸收除尘塔，吸收除尘塔的侧面设有碱液区，循环液处理区设置在吸收除尘塔的下部，循环液处理区上方设有同步脱硫脱硝区，除尘区设置在同步脱硫脱硝区的上方，除尘区设有静电除尘器，除尘区上方设有废气出口。本发明优点在于：实现了脱硫脱硝超净除尘一体化，占地少；造价少；运行费用低；使用范围广，既适应于新建项目，也适用于现有项目提标改造，尤其是用地紧张的项目优势明显。

Description

废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置
技术领域
本发明涉及一种脱硫脱硝及净化除尘装置，尤其涉及一种废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，属于燃烧生成物处理领域。
背景技术
废气PM2.5是大气雾霾的主要原因。氮氧化物是造成化学烟雾的主要原因，也是酸雨的重要原因。二氧化硫是酸雨的主要原因。废气超净除尘、脱硫和脱硝是废气治理的三项重要任务。
废气除尘方法主要有旋风除尘、陶瓷管除尘、水浴除尘、布袋除尘、干式静电除尘和湿式静电除尘。旋风除尘利用离心力除尘，只能去除大颗粒粉尘，出口颗粒物浓度通常只能达到500-800mg/Nm3。陶瓷管除尘是物理除尘，水浴除尘将废气中的颗粒物转移到水中，陶瓷管和水浴除尘只能去除PM50，出口颗粒物浓度只能达到200-300mg/Nm3。布袋除尘利用布袋的过滤作用除尘，主要去除PM10和PM2.5，出口颗粒物浓度通常控制在30-50mg/Nm3。干式静电除尘利用干废气中颗粒物的带电性能，通过高压静电场驱动在阳极富集除尘，主要去除PM10，出口颗粒物浓度通常控制在50-100mg/Nm3。PM2.5是超细颗粒物，荷电能力差，颗粒不大于2.5μm。湿式静电除尘首先对废气进行喷水加湿，使废气中的水蒸气达到过饱和状态，大大增加超细颗粒物的荷电性能，然后通过高压静电场去除超细颗粒物，主要去除PM2.5，出口颗粒物浓度可以达到5mg/Nm3以下。理论上布袋和干式静电除尘出口颗粒物浓度都可以达到5mg/Nm3以下，但是设备负荷率成倍降低，压降过大，电耗过高，运行成本过高。颗粒物要求达到超净排放时通常采用组合技术，利用陶瓷管除尘、水浴除尘等去除大颗粒物，利用干式静电除尘、布袋除尘去除PM10，利用湿式静电除尘去除PM2.5。湿式静电除尘是超净除尘的通常工艺和最后的保障。
废气脱硫方法主要有干式、半干式和湿式脱硫。干式脱硫投加石灰石、氧化镁等干粉脱硫剂，直接与废气在的二氧化硫反应生成亚硫酸钙、亚硫酸镁等干产物，然后除尘。半干式脱硫投加石灰、氧化镁、氢氧化钠等脱硫剂浆液，直接与废气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙、亚硫酸镁等干产物，然后除尘。干式、半干式脱硫的优点是不需要水，不存在渣水分离和水的循环利用问题；缺点是反应不彻底，效率低，脱硫前后都需要除尘，重复建设严重，压降大，运行费用高。湿式脱硫首先用脱硫液喷淋废气，将废气中的二氧化硫转移到水中形成亚硫酸，然后投加石灰、氧化镁、氢氧化钠等中和酸性脱硫液，经过渣液分离后脱硫液循环使用。湿式脱硫的优点是二氧化硫转移速度快，效率高，效果好；缺点是消耗水，脱硫液需要渣液分离和循环利用。目前通常采用湿式脱硫，很少采用干式和半干式脱硫。
主流脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)。其他技术主要有电子束法(EBA)、活性焦吸附、常温氧化还原法等。SCR法技术是在催化剂作用下，还原剂NH3(液氨、氨水、尿素等)与烟气中的NOX反应，将烟气中的NOX还原为氮气和水。其反应器设置于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，反应温度一般在320℃-400℃之间。SNCR法技术用NH3、尿素等还原剂喷入炉内温度为850～1100℃的区域，还原剂与烟气中的NOx进行选择性反应，NOx被还原为氮气和水。SCR和SNCR技术都需要特定的反应温度条件和严格的自动控制，还原剂不足反应不彻底，过量产生氨逃逸反倒增加氮氧化物，都导致处理效果降低。电子束法利用电子加速器产生的高能粒子照射烟气，使其SO2和NOx氧化生成硫酸和硝酸，再与添加的氨反应生成硫酸氨和硝酸氨。该技术没有废水，不需要催化剂，对烟气条件变化适应性强，但耗电量大，还不适合用于大规模应用。活性焦吸附法用活性焦进行烟气的同时脱硫和脱氮。SO2通过活性焦吸附，通过热再生，产物转换成硫磺、硫酸、化肥等副产品。NOX是在加氨的条件下，经活性焦的催化作用生成水和氮气再排入大气。该技术没有废水，不需要催化剂，对烟气条件变化适应性强，但操作较复杂，副产品产生复杂，碳消耗大，塔压降大。常温氧化还原法先将NO氧化成NO2，然后将NO2转移到水中变成HNO3，最后利用H2SO3将HNO3还原成N2排放。该技术工艺过程与脱硫类似，不需要还原剂，对烟气条件变化适应性强，还能同时氧化二噁英等有毒物质和去除重金属等，运行成本低，难点在于氧化和还原的控制。
由于工艺限制，SCR、SNCR、活性焦吸附等脱硝不可能与脱硫同步进行，两者只能作为独立单元，无法实现工艺和装置的一体化，占地面积大，投资多，运行费用高。仅有的几例常温氧化还原脱硝实例也都是在脱硫之后独立脱硝，存在同样的问题。电子束法脱硝需要利用电子加速器产生高能粒子，能耗非常大，很难用于工业生产。
湿式脱硫和常温氧化还原脱硝工艺采用喷淋吸收液的方式将废气中的二氧化硫和氧化产物二氧化氮转移到水中形成亚硫酸和硝酸，采用石灰、氧化镁、氢氧化钠等中和酸性吸收液，喷淋过程中产生大量水雾，水雾中含有大量亚硫酸盐、硫酸盐、硝酸盐等生成物，需要进一步处理。通常采用折板除雾器进行处理。这种除雾器效率低，效果差，废气中水滴浓度仍然达到70-100mg/Nm3，颗粒物浓度仍然达到30-100mg/Nm3，难以达到超净排放标准。
为了达到超净排放标准，通常在湿式脱硫和常温氧化还原脱硝之后设置湿式静电除尘。由于工艺的限制，湿式脱硫和常温氧化还原脱硝的废气只能自下向上流动。在湿式静电除尘中，阳极含颗粒物的水膜依靠重力自上向下流动；为了保证水膜的流动顺畅，气流方向通常设计成向下或水平。由于湿式脱硫与湿式静电除尘的气流方向不同，两者只能作为独立单元，无法实现工艺和装置的一体化，占地面积大，投资多，压降大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中不足之处，而提供一种湿式脱硫技术、常温氧化还原脱硝技术和湿式静电除尘技术相结合,形成了废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，废气脱硫、脱硝、超净除尘、有毒有害污染物处理等在一套装置进行，大大提高了废气脱硫、脱硝、超净除尘、有毒有害污染物处理的效果和效率，大大减少了投资、运行费用和占地面积。
这种废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，吸收除尘塔包括同步脱硫脱硝区和除尘区，废气进口连接氧化反应器、氧化反应器连接还原反应器、还原反应器连接吸收除尘塔，吸收除尘塔的侧面设有碱液区，循环液处理区设置在吸收除尘塔的下部，循环液处理区上方设有同步脱硫脱硝区，除尘区设置在同步脱硫脱硝区的上方，除尘区上方设有废气出口。
所述的静电除尘器由高压直流电源、极线、极板和导流板组成，两两极板之间设有极线，极线连接高压直流电源，导流板设置在除尘区的上部，及废气出口的下部。
所述的循环液处理区侧面设有浓液提升泵，循环液处理区与同步脱硫脱硝区的上方之间设有循环泵，碱液区与同步脱硫脱硝区下方之间设有加药泵。
所述的还原反应器中还加入强酸。
本发明优点在于：
1.一体化，一氧化氮氧化、二氧化硫吸收、二氧化氮吸收、二氧化氮吸收产物还原、有毒有害污染物氧化和废气颗粒物超净除尘、酸碱中、渣液分离和水的循环利用等在一套设施中完成，实现了脱硫脱硝超净除尘一体化。
2.占地少，脱硫脱硝超净除尘一体化，节省占地面积50-60％；
3.造价少，节省造价25-30％；
4.运行费用低，节省运行费用20-25％；
5.使用范围广，既适应于新建项目，也适用于现有项目提标改造，尤其是用地紧张的项目优势明显。
附图说明
图1为废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置的结构示意图。
图中标记：：1-氧化反应器、2-还原反应器、3-高压直流电源、4-极线、5-极板、6-导流板、7-吸收除尘塔、8-加药泵、9-循环泵、10-浓液提升泵、11-废气出口、12-循环液处理区、13-碱液区、14-同步脱硫脱硝区、15-除尘区、16-废气出口。
具体实施方式
下面结合附图对废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置进行进一步说明。
这种废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，吸收除尘塔7包括同步脱硫脱硝区14和除尘区15，废气进口11连接氧化反应器1、氧化反应器1连接还原反应器2、还原反应器2连接吸收除尘塔7，吸收除尘塔7的侧面设有碱液区13，循环液处理区12设置在吸收除尘塔7的下部，循环液处理区12上方设有同步脱硫脱硝区14，除尘区15设置在同步脱硫脱硝区14的上方，除尘区15设有静电除尘器，除尘区15上方设有废气出口16。所述的静电除尘器由高压直流电源3、极线4、极板5和导流板6组成，两两极板5之间设有极线4，极线4连接高压直流电源3，导流板6设置在除尘区15的上部，及废气出口16的下部。
所述的循环液处理区12侧面设有浓液提升泵10，循环液处理区12与同步脱硫脱硝区14的上方之间设有循环泵9，碱液区13与同步脱硫脱硝区14下方之间设有加药泵8。
所述的还原反应器2中还加入强酸。
具体是湿式脱硫技术、常温氧化还原脱硝技术和湿式静电除尘技术相结合,形成了废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，废气脱硫、脱硝、超净除尘、有毒有害污染物处理等在一套装置进行，大大提高了废气脱硫、脱硝、超净除尘、有毒有害污染物处理的效果和效率，大大减少了投资、运行费用和占地面积。
废气首先通过废气进口11进入氧化反应器1将惰性一氧化氮氧化成活性产物，然后进入还原反应器2将一氧化氮活性产物还原成氮气，废气接着进入吸收除尘塔7，加药泵8将碱液均匀喷淋到吸收除尘塔7的下部进行酸碱中和，循环泵9将循环液均匀喷淋到吸收除尘塔7的上部吸收可溶气体，废气经过吸收除尘塔7的同步脱硫脱硝区14后继续上升到除尘区15，高压直流电源3高压直流电源配送到极线4，极线4放电推动水雾和颗粒物移动到极板5形成水膜，水膜沿极板5花落到同步脱硫脱硝区14，水雾和颗粒物被去除，净化废气排放；循环液落入循环液处理区12，循环液处理区12上清液继续循环使用，循环液处理区12浓液由浓液提升泵10送往脱水处理设施。
一氧化氮氧化、二氧化硫吸收、二氧化氮吸收、二氧化氮吸收产物还原、有毒有害污染物氧化和废气颗粒物超净除尘、酸碱中、渣液分离和水的循环利用等在一套设施中完成。
本实施例废气流量350000Nm3/h，反应塔直径6.4m，高26.8m；进口废气二氧化硫浓度600-700mg/Nm3，氮氧化物浓度200-300mg/Nm3，颗粒物浓度50-120mg/Nm3，出口废气二氧化硫浓度15-20mg/Nm3，氮氧化物浓度20-30mg/Nm3，颗粒物浓度1-3mg/Nm3，都达到超净排放标准。

Claims (4)

1.一种废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，吸收除尘塔(7)包括同步脱硫脱硝区(14)和除尘区(15)，其特征在于：废气进口(11)连接氧化反应器(1)、氧化反应器(1)连接还原反应器(2)、还原反应器(2)连接吸收除尘塔(7)，吸收除尘塔(7)的侧面设有碱液区(13)，循环液处理区(12)设置在吸收除尘塔(7)的下部，循环液处理区(12)上方设有同步脱硫脱硝区(14)，除尘区(15)设置在同步脱硫脱硝区(14)的上方，除尘区(15)设有静电除尘器，除尘区(15)上方设有废气出口(16)。
2.根据权利要求1所述的废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，其特征在于：所述的静电除尘器(13)由高压直流电源(5)、极线(6)、极板(7)和导流板(8)组成，两两极板(7)之间设有极线(6)，极线(6)连接高压直流电源(5)，导流板(8)设置在除尘区(12)的上部，及废气出口(14)的下部。
3.根据权利要求1所述的废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，其特征在于：所述的循环液处理区(9)侧面设有浓液提升泵(4)，循环液处理区(9)与同步脱硫脱硝区(11)的上方之间设有循环泵(3)，碱液区(10)与同步脱硫脱硝区(11)下方之间设有加药泵(5)。
4.根据权利要求1所述的废气脱硫脱硝超净除尘一体化装置，其特征在于：所述的还原反应器(2)中还加入强酸。
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