CN106237814A - 一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置及其工艺 - Google Patents

一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置及其工艺，包括塔体，所述塔体上设有烟气进口和烟气出口，烟气进口设于塔体的下部侧壁上，烟气出口设于塔体的顶部；从塔底向上依次包括浆液池、脱硫层、氧化层、脱硝层、湿式静电除尘。烟气由进气口进入塔体，依次经过下部喷淋层脱硫、中部氧化层、上部喷淋层脱硝、湿式静电除尘器除尘，可使出口的烟气达到烟气超净排放的标准。本发明采用ClO2作为氧化剂氧化NO，MgOH为脱硫脱硝剂，克服了传统脱硫脱硝装置结构复杂、脱除效果差的缺点，采用塔顶安装湿式静电除尘器的方式，实现了在同一个装置内先后依次脱除烟气中的微细颗粒，可有效防止“石膏雨”的形成，提高了对烟气的净化效率。

Description

一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置及其工艺
技术领域
本发明涉及烟气净化处理技术领域，尤其涉及一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置及其工艺。
背景技术
我国以煤炭为主要一次能源，目前我国煤炭的主要利用方式是直接燃烧，巨大的燃煤量使得SO2、NOx、粉尘等排放远远超过环境自净能力，导致我国很多地区呈严重的煤烟型大气污染。随着社会的发展，人们对这些燃煤污染物的排放控制日益重视，由除尘开始逐步增加到脱硫、脱硝。目前，煤电绿色发展新方向为“近零排放”、“超洁净排放”。
随着燃煤电厂大气污染控制技术由过去的除尘、脱硫、脱硝的单一式控制，逐步向常规污染物与脱除重金属及气溶胶等深度一体化协同控制技术发展，使大气污染物实现超净排放。针对“超净排放”，电厂主要采用高效协同脱除技术，对脱硝、脱硫、除尘***进一步提效改造，探索“超净排放”的优化方案：如采用双塔双循环、单塔双循环、塔内增设合金托盘等技术提升脱硫效率降低二氧化硫排放，通过低氮燃烧技术(LNB)、SCR、SNCR等多种技术减少氮氧化物排放，用低温除尘器、高效电源、脱硫尾部烟气深度净化装置、湿式电除尘器等技术减少烟尘排放。虽然这种技术脱除污染物的效果好，但是工艺复杂，控制条件苛刻，投资和运行费用昂贵，中高硫煤适应性差，因此，开展低能耗的多种污染物协同脱除技术，实现超净排放，有助于解决燃煤污染环境的问题。
目前，多种污染物协同脱除技术可以分为干法和湿法两大类，干法工艺主要有电子束法、活性炭法、脉冲电晕法和CuO法等。湿法工艺有氧化吸收法、络合吸收法、还原法等。干法工艺脱硝效率低，如果能在原有的湿法脱硫工艺的基础上进行改造，发展一种湿法同时脱硫脱硝的新工艺，将节约大量的工艺改造和治理成本，并且不存在催化剂中毒、失活等问题，对实现综合治理燃煤污染物具有重要的现实意义。
湿法同时脱硫脱硝的工艺以氧化吸收法为主，主要是将烟气先通过强氧化性环境，将NO氧化成NO2，再用碱液吸收，采用的氧化剂主要有HClO3(NaClO2)、O3、H2O2和KMnO4等，吸收液为NaOH、MgOH等。存在的主要问题是NOx的氧化效率低，或运行费用高，亟需解决的主要问题是设法提高NOx的氧化效率，降低***的运行费用。
发明(201510552281.6)公开了一种单塔氧化脱硫脱硝装置及其脱硫脱硝方法，该发明沿着烟气流向由下向上依次为吸收剂池、下部吸收***、氧化***、分隔***以及上部吸收***，脱除SO2后的烟气进入氧化***，进而脱除NOx。该发明采用臭氧作为氧化剂，一般情况下，原烟气的温度高于100℃，在此温度下，臭氧分解的半衰期很短，NOx的氧化效率很低，直接导致装置的脱硝效率较低。
另外，该***下部吸收***、氧化***、上部吸收***之间有分隔***增大了***的阻力，从而增大了风机、泵的动力消耗，使***运行成本增加。
发明(201310128263.6)公开了一种烟气除尘脱硫脱硝一体化装置，该发明包括烟气输入管道、电袋除尘器、脱硫脱硝塔、氨水供给泵及脱硝剂供给***等，采用该发明所述可以有效的对工业用煤***产生的烟气进行烟气电袋除尘、湿式氨法及脱硫剂氧化脱硝。本发明采用氧化气体氧化NO、氨水作为脱硫脱硝吸收剂，存在氧化效率低，脱硝效率低，运行费用高，氨逃逸大等技术问题。
发明(201410038192.5)公开了一种锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，该发明在烟气进口处设有烟气导流装置，其顶部设有脱汞脱硝液喷淋装置，脱汞脱硝液采用双氧水，喷淋脱硫脱硝液采用氧化镁溶液或氧化钙溶液或造纸白泥浆。该发明存在氧化效率低，脱硝效率低，运行费用高等技术问题。
总之，目前现有的脱硫脱硝技术存在以下问题：臭氧的发生过程能耗大、成本高，而且臭氧分解的半衰期很短，NOx的氧化产率很低，这抑制了臭氧氧化工艺的进一步推广应用；双氧水氧化湿法脱硫脱硝也存在氧化效率低、运行费用高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有占地面积小、投资和运行成本低、脱硫脱硝除尘效率高、结构简单、***简洁等优点的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置及其工艺，可以实现烟气超净排放：烟尘排放浓度≤5mg/m3，SO2排放浓度≤35mg/m3和NOx排放浓度≤50mg/m3。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，包括塔体，所述塔体上设有烟气进口和烟气出口，烟气进口设于塔体的下部侧壁上，烟气出口设于塔体的顶部；从塔底向上依次包括浆液池、脱硫层、氧化层、脱硝层、湿式静电除尘；烟气由进气口进入塔体，依次经过下部的脱硫层脱硫、中部的氧化层氧化、上部的脱硝层脱硝、湿式静电除尘器除尘，可使出口的烟气达到烟气超净排放的标准。
优选的，所述塔体为圆柱形结构的喷淋空塔，所述的塔体内壁防腐采用玻璃鳞片，内部水平设有两层喷淋层，其中位于下部的喷淋层为脱硫层，位于上部的喷淋层为脱销层。
优选的，所述的氧化层采用的是ClO2气体氧化，二氧化氯气体通过气体发生器进入塔体的中部。
优选的，所述的脱销层和脱硫层均采用的是MgOH溶液脱销或者脱硫，MgOH溶液通过泵打入到吸收塔底部浆液池内，再通过循环泵送至吸收塔喷淋装置进行喷淋吸收。
优选的，所述喷淋层上方设置除雾装置和反冲洗装置，除雾装置出口烟气湿度不大于75mg/Nm3(干基)。
优选的，所述的塔体底面的坡度不小于5％，沿坡向设有排水口。
优选的，所述喷淋层主要由喷淋循环泵，旋流喷嘴、循环管道以及阀门组成，所述的喷淋循环泵安装在浆液池内，其通过循环管道与安装在塔体内的旋流喷嘴相连，且在循环管道上安装有阀门。
一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置的工艺，包括以下步骤：
(1)烟气由烟道通过烟气进口进入塔内，首先经过布风装置进入下部脱硫层，烟气中SO2被MgOH溶液洗涤并与之发生反应，吸收其中的SO2后烟气进入氧化层；
(2)在氧化层气体发生器产生的ClO2与烟气充分接触，烟气中的NO被氧化成NO2，烟气进入上部脱硝层；
(3)烟气在上部喷淋层与喷淋的MgOH溶液进一步作用，脱除NO2，进入塔体上部；
(4)脱硝后的清洁烟气经除雾器除去雾滴后，进入塔顶部的湿式静电除尘装置除尘，烟气达到超净排放的标准后经烟囱排入大气。
优选的，所述步骤(2)、(4)中，所述脱硫脱硝吸收液为MgOH溶液，MgOH溶液的浓度为5～20％(质量比)，70％～90％(体积)的吸收液从塔底部抽出返回塔内，其余通过排出管直接排入主厂区。
优选的，根据pH值的变化，控制硫酸镁浆液、硝酸镁浆液的排出、氢氧化镁溶液的添加以及对除雾器清洗装置的控制。
本发明采用ClO2作为氧化剂氧化NO，MgOH为脱硫脱硝剂，克服了传统脱硫脱硝装置结构复杂、脱除效果差的缺点，采用塔顶安装湿式静电除尘器的方式，实现了脱硫脱硝除尘的一体化，使烟气达到超净排放的标准。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
(1)采用ClO2作为氧化剂，MgOH为脱硫脱硝剂，克服了氨法脱脱硝氨逃逸严重的问题，氧化高，脱除效果好；
(2)氧化***设置在上部喷淋***和下部喷淋***之间，而且层与层之间去掉了分隔***，既减少了ClO2的用量又提高了脱硝效率，又减小了***压降，降低了运行费用；
(3)塔顶安装湿式静电除尘器，有效防止“石膏雨”的形成，简化了工艺流程，实现了脱硫脱硝除尘一体化。
综上所述，本发明是具有占地面积小、投资和运行成本低、脱硫脱硝除尘效率高、结构简单、***简洁等优点的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置及其工艺，可以实现烟气超净排放。
附图说明
图1是本发明具体实施例的结构示意图。
其中，1.塔体，2.除雾器，3.湿式静电除尘器，4.上部喷淋层，5.中部氧化层，6.下部喷淋层，7.浆液池，8.烟气进口，9.烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
目前，湿法同时脱硫脱硝的工艺以氧化吸收法为主，主要是将烟气先通过强氧化性环境，将NO氧化成NO2，再用碱液吸收，采用的氧化剂主要有HClO3(NaClO2)、O3、H2O2和KMnO4等，吸收液为NaOH、MgOH等；而本发明为了解决NOx的氧化效率低，或运行费用高的问题，将二氧化氯(ClO2)最为本发明的氧化剂，具体如下：
二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色到橙黄色的气体，是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂，具有很强的氧化性，它的主要用途是杀菌、漂白、除臭、消毒、保鲜。二氧化氯是以氯酸钠、浓硫酸为原料，双氧水或甲醇为还原剂制得，需现用现制。由于化学性质不稳定须现用现配，抑制了其用于脱硫脱硝工业上的应用。由于科技的进步，二氧化氯发生器解决了其运输难的问题，但是目前在烟气脱硫脱硝领域尚未发现采用二氧化氯(ClO2)作为氧化剂的技术，本发明创新性的将二氧化氯(ClO2)应用在了脱硫脱硝的工艺中，具体如下：
本发明提出的烟气脱硫硝工艺采用的***如下：
在图1中，烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，包括塔体1，所述塔体1上设有烟气进口8和烟气出口9，烟气进口8设于塔体1的下部侧壁上，烟气出口9设于塔体1的顶部；从塔底向上依次包括浆液池7、下部喷淋层6(脱硫层)、中部氧化层5、上部喷淋层4(脱硝层)、湿式静电除尘3。烟气由进气口8进入塔体1，依次经过下部喷淋层6(脱硫层)脱硫、中部氧化层5、上部喷淋层4(脱硝层)脱硝、湿式静电除尘器3除尘，使出口的烟气达到烟气超净排放的标准。
氧化***设置在上部喷淋***和下部喷淋***之间，而且层与层之间去掉了分隔***，既减少了ClO2的用量又提高了脱硝效率，又减小了***压降，降低了运行费用；
塔顶安装湿式静电除尘器，有效防止“石膏雨”的形成，简化了工艺流程，实现了脱硫脱硝除尘一体化。
塔体1为喷淋空塔，柱形结构，吸收塔内壁防腐采用玻璃鳞片，内设两层喷淋层，分为上下两个喷淋区。在塔下层喷淋区6，烟气中SO2被MgOH溶液洗涤并与之发生反应，在中部氧化层烟气中的NO被氧化剂ClO2氧化，在上层喷淋区烟气中的NO2被MgOH溶液洗涤并与之发生反应，反应生成的硫酸镁、硝酸镁，留到塔底部浆液池7，通过排出管直接排入主厂区，其下部的浆液池7与塔体1为整体结构；吸收塔底面设计能完全排空浆液，塔底坡度不小于5％，坡向排水口。
上述氧化层的氧化剂为二氧化氯将一氧化氮氧化成二氧化氮，脱硫脱硝吸收剂为氢氧化镁碱液，二氧化氯气体通过气体发生器进入塔体的中部，吸收剂碱液通过泵打入到吸收塔底部浆液池内，再通过循环泵送至吸收塔喷淋装置进行喷淋吸收。采用ClO2作为氧化剂，MgOH为脱硫脱硝剂，克服了氨法脱脱硝氨逃逸严重的问题，氧化高，脱除效果好；
喷淋层主要由喷淋循环泵，旋流喷嘴、循环管道以及阀门组成，循环泵为离心叶轮泵(无堵塞离心式)，所述浆液池上设置侧进式搅拌器，作用是使浆液保持流动状态，从而使其中的脱硫脱硝有效物质保持均匀悬浮状态，保证浆液对SO2、NOx的反应、吸收能力；循环管道采用优质FRP玻璃钢管道，由内衬层、结构层及外保护层三部分组成，内衬层采用乙烯基树脂，内衬层和外保护层均加有耐磨填料，降低管件在工作时的磨损，保证喷淋管内部不结垢。
所述塔体喷淋层上方设置除雾装置和反冲洗装置，除雾装置出口烟气湿度不大于75mg/Nm3(干基)。
所述静电除尘器主要由电晕线(阴极)、沉淀极(阳极)、绝缘箱和供电电源组成。
一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置的工艺，包括以下步骤：
(1)烟气由烟道通过烟气进口进入塔内，首先经过布风装置进入下部喷淋层(脱硫层)，烟气中SO2被MgOH溶液洗涤并与之发生反应，吸收其中的SO2后烟气进入氧化层；
(2)在氧化层气体发生器产生的ClO2与烟气充分接触，烟气中的NO被氧化成NO2，烟气进入上部喷淋层(脱硝层)；
(3)烟气在上部喷淋层与喷淋的MgOH溶液进一步作用，脱除NO2，进入塔体上部；
(4)脱硝后的清洁烟气经除雾器除去雾滴后，进入塔顶部的湿式静电除尘装置除尘，烟气达到超净排放的标准后经烟囱排入大气。
所述步骤(2)、(4)中，所述脱硫脱硝吸收液为MgOH，MgOH溶液的浓度为5～20％(质量比)，70％～90％(体积)的吸收液从塔底部抽出返回塔内，其余通过排出管直接排入主厂区。
根据pH值的变化，控制硫酸镁浆液、硝酸镁浆液的排出、氢氧化镁溶液的添加以及对除雾器清洗装置的控制。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本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以内。

Claims (10)

1.一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，其特征在于，包括塔体，所述塔体上设有烟气进口和烟气出口，烟气进口设于塔体的下部侧壁上，烟气出口设于塔体的顶部；从塔底向上依次包括浆液池、脱硫层、氧化层、脱硝层、湿式静电除尘；烟气由进气口进入塔体，依次经过下部的脱硫层脱硫、中部的氧化层氧化、上部的脱硝层脱硝、湿式静电除尘器除尘，可使出口的烟气达到烟气超净排放的标准。
2.如权利要求1所述的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述塔体为圆柱形结构的喷淋空塔，所述的塔体内壁防腐采用玻璃鳞片，内部水平设有两层喷淋层，其中位于下部的喷淋层为脱硫层，位于上部的喷淋层为脱销层。
3.如权利要求1或2所述的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述的氧化层采用的是ClO2气体氧化，二氧化氯气体通过气体发生器进入塔体的中部。
4.如权利要求3所述的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述的脱销层和脱硫层均采用的是MgOH溶液脱销或者脱硫，MgOH溶液通过泵打入到吸收塔底部浆液池内，再通过循环泵送至吸收塔喷淋装置进行喷淋吸收。
5.如权利要求4所述的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述喷淋层上方设置除雾装置和反冲洗装置，除雾装置出口烟气湿度不大于75mg/Nm3(干基)。
6.如权利要求1所述的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述的塔体底面的坡度不小于5％，沿坡向设有排水口。
7.如权利要求1所述的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述喷淋层主要由喷淋循环泵，旋流喷嘴、循环管道以及阀门组成，所述的喷淋循环泵安装在浆液池内，其通过循环管道与安装在塔体内的旋流喷嘴相连，且在循环管道上安装有阀门。
8.一种烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)烟气由烟道通过烟气进口进入塔内，首先经过布风装置进入下部脱硫层，烟气中SO2被MgOH溶液洗涤并与之发生反应，吸收其中的SO2后烟气进入氧化层；
(2)在氧化层气体发生器产生的ClO2与烟气充分接触，烟气中的NO被氧化成NO2，烟气进入上部脱硝层；
(3)烟气在上部喷淋层与喷淋的MgOH溶液进一步作用，脱除NO2，进入塔体上部；
(4)脱硝后的清洁烟气经除雾器除去雾滴后，进入塔顶部的湿式静电除尘装置除尘，烟气达到超净排放的标准后经烟囱排入大气。
9.如权利要求8所述的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置的工艺，其特征在于，所述步骤(2)、(4)中，所述脱硫脱硝吸收液为MgOH溶液，MgOH溶液的浓度为5～20％(质量比)，70％～90％(体积)的吸收液从塔底部抽出返回塔内，其余通过排出管直接排入主厂区。
10.如权利要求8所述的烟气超净排放脱硫脱硝除尘一体化装置的工艺，其特征在于，根据pH值的变化，控制硫酸镁浆液、硝酸镁浆液的排出、氢氧化镁溶液的添加以及对除雾器清洗装置的控制。
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