CN106076106A - 一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝***及方法，包括氧化装置、半干法净化塔、除尘器以及烟囱，氧化装置和生物质燃烧烟气源均与半干法净化器连通，氧化装置提供的氧化剂将烟气中的氮氧化物氧化后的二氧化氮和烟气中的二氧化硫被烟气中的生物质灰吸收，实现烟气的脱硫脱硝；所述除尘器位于半干法净化器的下游，将烟气中的生物质灰分离除去；烟囱位于除尘器的下游，将除尘后的烟气排放。本发明与传统脱硫脱硝技术相比，不需要购买氧化剂、不需要使用大量的喷淋碱水，具有脱除效率高、无二次污染、不消耗其他资源等优点。

Description

一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝***及方法
技术领域
本发明属于烟气污染治理领域，特别是涉及一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝***及方法。
背景技术
生物质是我国能源结构中不可或缺的重要环节。生物质直燃发电是生物质能规模化利用的重要途径，由于电能质量好、可靠性高、污染少等优点而受到大家的重视。生物质燃烧产生的污染物主要为SO2、NOx和尘，但由于生物质原料硫、氮含量低，烟气中SO2和NOx含量一般在100-250mg/Nm3。传统生物质电厂一般只安装除尘装置，不需要考虑SO2和NOx的控制。我国《火电厂大气污染物排放标准GB-13223-2011》中规定了生物质电厂的烟气排放限值，SO2排放限值为100mg/Nm3(原有机组200mg/Nm3)，NOx排放限值为100mg/Nm3。此外，重点地区逐渐执行烟气超净排放标准：SO2为35mg/Nm3，NOx为50mg/Nm3。这将导致生物质电厂SO2和NOx超标排放，生物质电厂需要进行脱硫脱硝技术改造。
传统污染物控制技术，主要通过碱性吸收剂(钙基、钠基、镁基)与烟气中SO2的反应实现SO2的脱除；采用低氮燃烧技术结合SNCR或SCR工艺实现NOx的脱除。这类脱硫脱硝工艺技术成熟，在燃煤电厂得到了大量推广和应用，但均需要消耗大量外来物质，同时产生废水和固体废弃物，而这些废水和固体废弃物还需要投入人力、物力、财力进行处理。
生物质灰中一般含有氧化钾、氧化钠、氧化钙以及氧化镁等碱性物质，根据其物理化学性质，这些碱性物质均能与烟气中的SO2、NO2发生反应而实现硫氧化物和氮氧化物的脱除。而现有的烟气脱硫脱硝方法中由于首先对烟气进行除尘处理，而除尘过程中已经将生物质燃烧生成的生物质灰除去，再进行脱硫脱硝时，不能有效利用烟气中的生物质灰，造成了能源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服传统烟气脱硫脱硝存在的缺陷，提出一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝***，该半干法脱硫脱硝***只需要对传统的脱硫脱硝的***进行调整后即可进行，无需进行大的调整，符合绿色环保的理念。
本发明的另一个目的是提供一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝方法，该方法将原先的首先对烟气进行除尘，然后进行脱硫脱硝，改为先利用烟气中的生物质灰进行脱硫脱硝，再对烟气进行除尘，通过简单的顺序上的改进，实现烟气中SO2和NOx的排放浓度控制，而且由于是半干法脱硫脱硝，不会生成废水，收集的灰尘还可以回收，参与脱硫脱硝反应。
本发明的第三个目的是提供上述半干法脱硫脱硝方法在生物质燃烧烟气脱硫脱硝中的应用。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝***，包括氧化装置、半干法净化塔、除尘器以及烟囱，氧化装置和生物质燃烧烟气源均与半干法净化器连通，氧化装置提供的氧化剂将烟气中的氮氧化物氧化后的二氧化氮和烟气中的二氧化硫被烟气中的生物质灰吸收，实现烟气的脱硫脱硝；所述除尘器位于半干法净化器的下游，将烟气中的生物质灰分离除去，烟囱位于除尘器的下游，将除尘后的烟气排放。
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，生物质燃烧产生的烟气中含有大量的生物质灰，生物质灰具有碱性；本发明的工艺***中，在半干法净化塔中，氧化剂将烟气中的氮氧化物氧化为二氧化氮，二氧化氮和二氧化硫都是酸性气体，被碱性的生物质灰吸附除去，可以减少二氧化氮的歧化反应，提高了氮氧化物的去除效率。除尘器将烟气中的生物质灰分离，一方面净化了烟气，另一方面可以将部分生物质灰继续投入到半干法净化器中重复利用，提高了烟气中生物质灰的含量，使烟气脱硫脱硝的效果有了明显提高。
传统的脱硫脱硝方法是首先对烟气进行除尘，然后在脱硫脱硝塔中通入氧化剂和碱性水溶液，被氧化生成的二氧化氮和原有的二氧化硫与碱性水溶液反应，被吸收，二氧化氮在反应过程中会发生歧化反应，导致去除效率偏低。
本发明利用了烟气中自身携带的生物质灰，不需要另外加入碱性吸附剂，也不需要使用大量的水喷淋吸附，减少了脱硫脱硝过程中废水和固体废弃物的产生。
优选的，所述除尘器的气体入口端与半干法净化器的烟气出口端连通，除尘器的固体出口端与半干法净化器的内部连通。
对生物质灰进行回收利用，一方面可以减少固体废物的排放，另一方面可以增加半干法净化塔中的碱性物质的投入量，提高脱硫脱硝的效果。
优选的，所述除尘器的固体出口端的一个分支与储灰仓连通。
收集的多余的灰分可以进入储灰仓储存。
优选的，所述半干法净化塔内部设置有湿度调节喷头，湿度调节喷头通过水泵与水箱连通。
进一步优选的，所述湿度调节喷头设置于半干法净化塔的内部的下方，湿度调节喷头的水喷射方向朝上设置。
进一步优选的，所述湿度调节喷头为压力雾化喷头或双流体雾化喷头。
进一步优选的，所述水箱与工业废水源连通。可以利用工业废水，废物利用，绿色环保。
优选的，所述半干法净化器直接与生物质燃烧烟气源连通，氧化装置与半干法净化器内部连通，氧化装置直接将氧化剂投入半干法净化器中进行氧化反应。
进一步优选的，所述氧化装置为臭氧发生器、二氧化氯发生器、等离子体发生器或介质阻挡放电发生器。
优选的，所述氧化装置位于半干法净化器与生物质燃烧烟气源之间，烟气中的氮氧化物被氧化后，进入半干法净化器中进行脱硫脱硝反应。
该种方式可以使烟气中的氮氧化物氧化充分，提高氮氧化物的去除效率。
优选的，所述除尘器为布袋除尘器、颗粒层除尘器、静电除尘器、磁力除尘器、干式除尘器、半干式除尘器以及湿式除尘器。
一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝方法，包括如下步骤：
生物质燃烧烟气在氧化剂和设定的温度、湿度条件下，进行半干法脱硫脱硝，其中，烟气中的氮氧化物被氧化剂氧化成二氧化氮，二氧化氮和二氧化硫被烟气中的生物质灰吸附，实现脱硫脱硝。
优选的，所述半干法脱硫脱硝方法还包括将脱硫脱硝后的烟气进行除尘的步骤。
优选的，调节半干法净化器中的烟气的温度为80-160℃，水分含量为6-25％。
优选的，所述氧化的方式为臭氧氧化、二氧化氯氧化、等离子体氧化、介质阻挡放电氧化、固体氧化剂氧化或液体氧化剂氧化。
优选的，除尘过程中收集的灰分重新投入到半干法净化器内参与脱硫脱硝反应。
进一步优选的，半干法净化器中的烟气流动速度为3-5m/s。
优选的，半干法净化器中的湿度调节方式为压力雾化调节或双流体雾化调节。
上述半干法脱硫脱硝方法在生物质燃烧烟气脱硫脱硝中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明利用生物质灰中的碱性物质实现SO2和NO2的高效脱除，且无废水、废气和固体废弃物的排放，反应产物以固体的形态进入生物质灰中，不影响生物质灰的利用。与传统脱硫脱硝技术相比，不需要购买氧化剂、不需要使用大量的喷淋碱水，具有脱除效率高、无二次污染、不消耗其他资源等优点，应用前景非常广阔。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的实施例2的结构示意图。
其中，1、氧化装置，2、半干法净化塔，3、除尘器，4、烟囱，5、储灰仓，6、水箱，7、水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1所示，一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝***，包括氧化装置1、半干法净化塔2、除尘器3以及烟囱4，氧化装置1与半干法净化器2连通，用于提供对氮氧化物进行氧化的氧化物，半干法净化塔2与烟气源连通，用于对烟气进行半干法脱硫脱硝，所述除尘器3位于半干法净化器2的下游，用于对脱硫脱硝后的烟气除尘，烟囱4位于除尘器3的下游，用于将净化后的烟气排放。
所述氧化装置1位于半干法净化器2与烟气源之间，烟气中的一氧化氮被氧化后，进入半干法净化器2中进行脱硫脱硝反应。
氧化装置内的氧化方式为臭氧氧化。
除尘器3的气体入口端与半干法净化器2的烟气出口端连通，除尘器3的固体出口端与半干法净化器2内部连通。
所述除尘器3的固体出口端还与储灰仓5连通。收集的多余的灰分可以进入储灰仓5储存。
半干法净化塔2内部设置有湿度调节喷头，湿度调节喷头通过水泵7与水箱6连通。
所述湿度调节喷头设置于半干法净化塔2的内部的下方，湿度调节喷头的水喷射方向朝上设置。湿度调节喷头为压力雾化喷头或双流体雾化喷头。通过对水箱6中的水进行雾化，喷射到半干法净化塔2的内部，对半干法净化塔2内部的烟气进行湿度调节，使反应更好地进行。
所述水箱6可以与工业废水源连通。将工业废水重新利用，一方面减少了废水的排放，另一方面减少了净水的浪费。
所述除尘器3为布袋除尘器、颗粒层除尘器、静电除尘器、磁力除尘器、干式除尘器、半干式除尘器以及湿式除尘器。
含有生物质灰的烟气进入氧化装置1，借助物质的氧化性实现烟气中NO的氧化；随后烟气进入半干法净化塔2，来自水箱6的水用泵7送入塔内，喷入烟气中，对烟气的温度和湿度进行调整；在半干法净化塔内2，合适的温度和湿度条件下，烟气中的SO2、NO2与生物质灰中的碱性物质反应而实现硫氧化物和氮氧化物的脱除；烟气、生物质灰和反应产物的混合物流出半干法净化塔2后进入除尘器3，实现烟气与生物质灰、反应产物的分离，分离后的物料一部分送入半干法净化塔2中参与循环，一部分送入储灰仓5中进行储存；净化后的烟气进入烟囱4排放。
调节半干法净化器2中的烟气的温度为100℃，水份含量为20％。
半干法净化器中的烟气流动速度为4m/s。
半干法净化器中的湿度调节方式为压力雾化调节。
净化后的烟气中氮氧化物的浓度降至50mg/Nm3，二氧化硫的浓度降至35mg/Nm3，***运行1小时收集的灰分的量为4.0t。
对比例1
脱硫脱硝的方法是：首先将生物质燃烧烟气经过除尘器进行除尘，然后将除尘后的烟气通入脱硫脱硝塔，往脱硫脱硝塔中通入臭氧，并开启喷淋***，喷淋水为碱性水，碱性物质为氢氧化钠，喷淋水的喷淋速度为10m3/h。脱硫脱硝塔中的烟气的流动速度为4m/s，经过脱硫脱硝后的烟气排放。
净化后的烟气中氮氧化物的浓度为50mg/Nm3，二氧化硫的浓度为35mg/Nm3。***运行1小时收集的灰分的量为4.1t，无废水产生，使用的碱性物质的质量为0.1t。
实施例2
如图2所示，所述半干法净化器2直接与烟气源连通，氧化装置1与半干法净化器2内部连通，氧化装置1直接将氧化剂投入半干法净化器2中进行氧化反应。
所述氧化装置1可以为臭氧发生器。
一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝方法，包括如下步骤：
来自烟气源的烟气首先进入半干法净化器2中，并向半干法净化器2中通入臭氧，调节半干法净化器2中的烟气的温度和湿度，进行脱硫脱硝反应；脱硫脱硝后的烟气从半干法净化器2的上端出口流出，除尘后，排放。
调节半干法净化器2中的烟气的温度为160℃，水份含量为20％。
半干法净化器中的烟气流动速度为5m/s。
净化后的烟气中氮氧化物的浓度降至50mg/Nm3，二氧化硫的浓度降至35mg/Nm3，***运行1小时收集的灰分的量为4.0t。。
对比例2
脱硫脱硝的方法是：首先将生物质燃烧烟气经过除尘器进行除尘，然后将除尘后的烟气通入脱硫脱硝塔，往脱硫脱硝塔中通入臭氧，并开启喷淋***，喷淋水为碱性水，碱性物质为氢氧化钠，喷淋水的喷淋速度为10m3/h。脱硫脱硝塔中的烟气的流动速度为5m/s，经过脱硫脱硝后的烟气排放。
净化后的烟气中氮氧化物的浓度为50mg/Nm3，二氧化硫的浓度为35mg/Nm3，***运行1小时收集的灰分的量为4.1t，无废水产生，使用的碱性物质的质量为0.1t/h。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝***，其特征在于：包括氧化装置、半干法净化塔、除尘器以及烟囱，氧化装置和生物质燃烧烟气源均与半干法净化器连通，氧化装置提供的氧化剂将烟气中的氮氧化物氧化后的二氧化氮和烟气中的二氧化硫被烟气中的生物质灰吸收，实现烟气的脱硫脱硝；所述除尘器位于半干法净化器的下游，将烟气中的生物质灰分离除去；烟囱位于除尘器的下游，将除尘后的烟气排放。
2.根据权利要求1所述的半干法脱硫脱硝***，其特征在于：所述除尘器的气体入口端与半干法净化器的烟气出口端连通，除尘器的固体出口端与半干法净化器的内部连通。
3.根据权利要求1所述的半干法脱硫脱硝***，其特征在于：所述除尘器的固体出口端的一个分支与储灰仓连通。
4.根据权利要求1所述的半干法脱硫脱硝***，其特征在于：所述半干法净化塔内部设置有湿度调节喷头，湿度调节喷头通过水泵与水箱连通；
优选的，所述湿度调节喷头设置于半干法净化塔的内部的下方，湿度调节喷头的水喷射方向朝上设置；
优选的，所述湿度调节喷头为压力雾化喷头或双流体雾化喷头；
优选的，所述水箱与工业废水源连通。
5.根据权利要求1所述的半干法脱硫脱硝***，其特征在于：所述半干法净化器直接与生物质燃烧烟气源连通，氧化装置与半干法净化器内部连通；
或，所述氧化装置位于半干法净化器与生物质燃烧烟气源之间。
6.根据权利要求1所述的半干法脱硫脱硝***，其特征在于：所述除尘器为布袋除尘器、颗粒层除尘器、静电除尘器、磁力除尘器、干式除尘器、半干式除尘器或湿式除尘器。
7.一种基于生物质灰的半干法脱硫脱硝方法，其特征在于：包括如下步骤：
生物质燃烧烟气在氧化剂和设定的温度、湿度条件下，进行半干法脱硫脱硝，其中，烟气中的氮氧化物被氧化剂氧化成二氧化氮，二氧化氮和二氧化硫被烟气中的生物质灰吸附，实现脱硫脱硝。
8.根据权利要求7所述的半干法脱硫脱硝方法，其特征在于：还包括将脱硫脱硝后的烟气进行除尘的步骤。
9.根据权利要求8所述的半干法脱硫脱硝方法，其特征在于：还包括将除尘过程中收集的灰分重新投入到半干法净化器内参与脱硫脱硝反应的步骤。
10.权利要求7-9任一所述半干法脱硫脱硝方法在生物质燃烧烟气脱硫脱硝中的应用。
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