CN209271192U - 一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置，该装置包括双氧水储罐，双氧水储罐出口连接双氧水喷射泵入口，促进剂罐出口连接促进剂计量泵入口，双氧水喷射泵出口与促进剂计量泵出口管路汇合后连接双氧水高温水冷雾化喷枪入口，喷枪***锅炉尾部烟道中，烟气经除尘器进入吸收塔底部，浆液循环泵逆流喷淋含催化剂的吸收液洗涤烟气，吸收塔底部连接一二级旋流器，二级旋流器底部出口连接亚硝酸盐处理罐入口，亚硝酸盐处理罐出口连接石膏处理***；本实用新型实现了单塔联合脱硫脱硝脱汞，工艺简单，脱除效率高，运行成本低廉，催化剂的损耗少；可应用于燃煤电站锅炉、工业锅炉、垃圾焚烧炉等，特别适用于改造已建成的中小型燃煤锅炉，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于燃煤电厂烟气净化技术领域，具体涉及一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置。
背景技术
燃煤机组运行过程中排放大量的烟尘、SO2、NOx和Hg等大气污染物，带来了严重的环境问题，影响了人们的身心健康和经济社会的可持续发展，因此，开发高效的污染物控制与净化技术具有重要意义。
目前，燃煤机组排放污染物主要控制对象是SO2、NOx和粉尘。
此外，随着环保要求的不断提高，燃煤烟气脱除重金属汞势在必行，我国在2011年新实施的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)中明确规定汞的排放限值是0.03mg/m3。常见电厂污染物控制方法是石灰石石膏法脱硫、SCR脱硝、静电除尘。由于每种污染物控制手段主要是针对单一污染物脱除，导致各环保设备的初投资较大，***复杂，厂用地多，运行成本过高。目前还没有成熟的烟气脱汞技术，现有的环保设备对重金属汞的脱除能力也有限。湿法多污染物联合脱除技术可在单塔中实现多种污染物的同时脱除，具有工艺简单、运行成本低等优点，是未来污染物治理技术的发展方向。其中，前置氧化与高效吸收相结合实现湿法多污染物联合脱除更是近几年来电力环保领域研究的热点。
中国发明专利(CN103463978B)公开了基于过氧化氢催化氧化烟气同时脱硫脱硝的装置及方法，在该专利中双氧水通过喷射在催化剂表面催化产生活性物质；中国发明专利(CN104923049B)公开了一种光辐射臭氧/双氧水同时脱硫脱硝脱汞方法，该专利中双氧水在紫外光辐射下产生氧化性羟基自由基；中国实用新型专利(CN1239235C)公开了同时脱硫脱硝的干法烟气洁净工艺及其***，在该专利中未说明具体的双氧水喷射工艺，污染物吸收采用单独的干法脱硫与干法脱硝工艺。中国发明专利(CN100496675C)公开了同时脱硫脱硝的湿式氨法烟气洁净工艺及其***，在该专利中双氧水喷射在除尘器之后烟气中，并未提及脱汞效果，且以氨水作为脱硫脱硝剂，反应产物设置氧化风机进行强制氧化。
发明内容
本实用新型针对现有污染物联合脱除技术存在的问题，提供一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置，采用烟道高效前置氧化技术，结合石灰石石膏法脱硫，加上有机催化剂的作用，实现SO2、NOx和Hg的联合脱除，本实用新型可应用于燃煤电站锅炉、工业锅炉、垃圾焚烧炉等，特别适用于改造已建成的中小型燃煤锅炉，具有广阔的市场应用前景。
为了实现上述的实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置，包括双氧水储罐1，双氧水储罐1出口连接双氧水喷射泵3入口，还包括促进剂储罐2，促进剂储罐2出口连接促进剂计量泵4入口，双氧水喷射泵3出口与促进剂计量泵4出口管路汇合后连接双氧水高温水冷雾化喷枪5入口，双氧水高温水冷雾化喷枪5***锅炉13尾部烟道中，尾部烟道经除尘器12连通吸收塔6，烟气经除尘器12进入吸收塔6底部，浆液循环泵7连通吸收塔6底部吸收液和顶部喷淋层，逆流喷淋吸收塔6底部含有机催化剂的吸收液洗涤烟气，吸收塔6底部连接一级旋流器8顶部入口，一级旋流器8中部浆液出口连接吸收塔6底部，一级旋流器8底部出口连接二级旋流器9顶部入口，二级旋流器9中部浆液出口连接吸收塔6底部，二级旋流器9底部出口连接亚硝酸盐处理罐10入口，亚硝酸盐处理罐10出口连接石膏处理***11。
所述双氧水高温水冷雾化喷枪5的锥形喷嘴14上下对称，等间隔安装在双氧水高温水冷雾化喷枪上，锥形喷嘴14窄头作为溶液射流入口与双氧水溶液管路连通，双氧水溶液管路连通双氧水入口管15，双氧水溶液管路布置在双氧水高温水冷雾化喷枪最内层；喷枪射流空气管路16布置在双氧水溶液管路外层，射流空气从锥形喷嘴14侧面进入，携带双氧水溶液从锥形喷嘴14宽口位置雾化喷出；喷枪水冷内管路连通喷枪水冷管入口17包裹在喷枪射流空气管路16外层，喷枪水冷外管路连通喷枪水冷管出口18处于双氧水高温水冷雾化喷枪最外层布置。
所述双氧水高温水冷雾化喷喷枪5***锅炉13尾部烟道的温度段为300～500℃，双氧水高温水冷雾化喷枪5中双氧水溶液的压力范围是0.1～0.3MPa，喷枪射流空气的压力范围是0.6MPa～0.8MPa，喷枪水冷管出口18温度控制在30～50℃。
所述双氧水储罐1中双氧水溶液浓度为20％～50wt％，双氧水的喷射量为H2O2/NO的摩尔比＝1.05～2；所述的促进剂储罐2中的促进剂为过硫酸钠、碳酸氢钠、盐酸羟胺、抗坏血酸和亚硫酸钠其中的一种或者多种，与双氧水溶液混合后浓度范围为0.01％至2％。
所述吸收塔6中的吸收液中含有的有机催化剂是一种带有脂肪烃的有机物，脂肪烃包括甲基、乙基、丙基、丁基等中的任一种，有机催化剂的添加浓度为0.1％～5％；
所述一级旋流器8的催化剂回收率大于95％，二级旋流器9的催化剂回收率大于90％。
所述吸收塔6底部不设置氧化风机。
所述的一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置的的联合脱硫脱硝脱汞方法，双氧水与促进剂混合后通过双氧水高温水冷雾化喷枪5喷入锅炉13尾部高温烟道内，瞬间定向产生强氧化性自由基·OH将烟气中的NO和Hg0氧化为NO2和Hg2+，吸收塔6中的吸收液含有有机催化剂，通过喷淋层逆流喷淋吸收SO2、NO2和Hg2+，实现联合脱硫脱硝脱汞，吸收液中的有机催化剂通过一级旋流器8和二级旋流器9回收再利用；吸收塔底部的浆液先进入一级旋流器8，由于有机催化剂不溶于水，旋流后上层浆液中含有大量的有机催化剂，被抽出后泵送回吸收塔6，下层浆液中含有大量石膏的浆液进入二级旋流器9；二级旋流器9继续分离催化剂，将上层含有少量的催化剂的浆液，进一步打回吸收塔，保证催化剂的回收率，二级旋流器9下层浆液经亚硝酸盐处理罐10处理后进入石膏处理***11，亚硝酸根最终反应生成氮气，二氧化硫和零价汞生成石膏和二价汞排出***。
联合脱除反应原理如下：
Hg+4·OH→Hg2++2H2O+O2
NO+·OH→NO2+·H
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+催化剂→催化剂·H2SO3
催化剂·H2SO3+2NO2+H2O→2HNO2+H2SO4+催化剂
Ca(OH)2+H2SO4→CaSO4↓+2H2O
Ca(OH)2+HNO2→Ca(NO2)2+2H2O
吸收塔内二氧化硫溶于水生成的亚硫酸根，与有机催化剂结合成较稳定的络合物，此络合物与NO2接触发生氧化还原反应生成亚硝酸，有机催化剂络合的亚硫酸根发生反应后，有机催化剂可以继续络合H2SO3完成循环，吸收液中一定的有机催化剂含量即可保证吸收液中一定量亚硫酸根，保证NO2的脱除效率。
吸收塔底部不设置氧化风机，依靠NO2与没有被催化剂络合的亚硫酸根进行自由基链式反应生成硫酸根，反应速度极快，不需设置氧化风机即可保证石膏的结晶生成，反应原理如下：
本实用新型具有如下特点：
1)氧化效率高，双氧水损耗量少：本实用新型选择双氧水在高温烟气中雾化，瞬间激发强氧化性自由基团，氧化NO和Hg0，氧化效率高；双氧水雾化之前，通过添加自由基捕捉剂、降低雾化压力和增加喷枪冷却效果等手段，减少双氧水的无效自分解，双氧水损耗量少。
2)工艺简单，应用广泛：本实用新型在不改变电厂现有设备的基础上仅仅增加双氧水喷射***和催化剂回收装置，添加少量有机催化剂，即可实现高效的联合脱硫脱硝脱汞，工艺简单，运行成本低廉，广泛适用于现有的石灰石石膏法吸收塔改造。
3)污染物不产生二次污染：该方法将烟气中硫氧化物最终反映生成石膏，氮氧化物最终反应生成氮气，二价汞最终随石膏排出，含量极低不产生二次污染。
附图说明
图1是本实用新型一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞的方法及其装置***示意图。
图2是本实用新型双氧水高温水冷雾化喷嘴的示意图。
图中，1是双氧水储罐，2是促进剂储罐，3是双氧水喷射泵，4是促进剂计量泵，5是双氧水高温水冷雾化喷枪，6是吸收塔，7是浆液循环泵，8是一级旋流器，9是二级旋流器，10是亚硝酸盐处理罐，11是石膏处理***，12是除尘器，13是锅炉，14是锥形喷嘴，15是双氧水入口管，16是喷枪射流空气管路，17喷枪水冷管入口，18喷枪水冷管出口。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。
实施例1：
本实施例一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞方法，工艺流程如图1所示，选择尾部烟道烟温在350℃处安装双氧水高温水冷雾化喷喷枪5，双氧水溶液的浓度为27.5wt％，双氧水与NO和Hg0的喷射摩尔比为1.1:1，实现氮氧化物和零价汞的氧化率大于98％。
作为本实用新型的优选实施方式，促进剂储罐中的促进剂是过硫酸钠，添加浓度为0.1％。
作为本实用新型的优选实施方式，双氧高温水冷雾化喷枪中射流压缩空气的压力为0.8MPa，泵送双氧水溶液的压力为0.2MPa，调整喷枪中冷却压缩空气的流量，控制双氧水入口管路中温度低于40℃。
作为本实用新型的优选实施方式，选择吸收塔中催化剂的浓度为0.1％，保证吸收塔内脱硫效率大于99％，脱硝效率大于95％，脱汞效率大于90％。
作为本实用新型的优选实施方式，为保证有机催化剂的回收效率，选取一级旋流器的旋流速度大于二级旋流器，一级旋流器的催化剂回收率不低于95％，二级旋流器中催化剂的回收率不低于90％，可保证催化剂的损耗率较小。
实施例2：
本实施例选择尾部烟道烟温在500℃处安装双氧水高温水冷雾化喷喷枪5，双氧水溶液的浓度50％，添加促进剂为过硫酸钠和碳酸氢钠，浓度为0.5％，双氧水与NO和Hg0的摩尔比为1.05:1，双氧水高温水冷雾化喷喷枪5的压缩空气压力为0.6MPa，泵送双氧水溶液压力为0.3MPa，使得双氧水入口管路中温度低于50℃，可以实现氮氧化物和零价汞氧化效率不低于98％，吸收塔中添加催化剂1％，实现脱硫效率大于99％，脱硝效率大于95％，脱汞效率大于95％。
实施例3：
本实施例选择尾部烟道烟温在400℃处安装双氧水高温水冷雾化喷喷枪5，双氧水溶液的浓度35％，添加促进剂为抗坏血酸和亚硫酸钠，浓度为1％，双氧水与NO和Hg0的摩尔比为1.1:1，双氧水高温水冷雾化喷喷枪5的压缩空气压力为0.7MPa，泵送双氧水溶液压力为0.25MPa，使得双氧水入口管路中温度低于30℃，可以实现氮氧化物和零价汞氧化效率不低于99％，吸收塔中添加催化剂3％，实现脱硫效率大于99％，脱硝效率大于95％，脱汞效率大于98％。
Claims (3)
1.一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于，包括双氧水储罐(1)，双氧水储罐(1)出口连接双氧水喷射泵(3)入口，还包括促进剂储罐(2)，促进剂储罐(2)出口连接促进剂计量泵(4)入口，双氧水喷射泵(3)出口与促进剂计量泵(4)出口管路汇合后连接双氧水高温水冷雾化喷枪(5)入口，双氧水高温水冷雾化喷枪(5)***锅炉(13)尾部烟道中，尾部烟道经除尘器(12)连通吸收塔(6)，烟气经除尘器(12)进入吸收塔(6)底部，浆液循环泵(7)连通吸收塔(6)底部吸收液和顶部喷淋层，逆流喷淋吸收塔(6)底部含有机催化剂的吸收液洗涤烟气，吸收塔(6)底部连接一级旋流器(8)顶部入口，一级旋流器(8)中部浆液出口连接吸收塔(6)底部，一级旋流器(8)底部出口连接二级旋流器(9)顶部入口，二级旋流器(9)中部浆液出口连接吸收塔(6)底部，二级旋流器(9)底部出口连接亚硝酸盐处理罐(10)入口，亚硝酸盐处理罐(10)出口连接石膏处理***(11)。
2.如权利要求1所述的一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述双氧水高温水冷雾化喷枪(5)的锥形喷嘴(14)上下对称，等间隔安装在双氧水高温水冷雾化喷枪上，锥形喷嘴(14)窄头作为溶液射流入口与双氧水溶液管路连通，双氧水溶液管路连通双氧水入口管(15)，双氧水溶液管路布置在双氧水高温水冷雾化喷枪最内层；喷枪射流空气管路(16)布置在双氧水溶液管路外层，射流空气从锥形喷嘴(14)侧面进入，携带双氧水溶液从锥形喷嘴(14)宽口位置雾化喷出；喷枪水冷内管路连通喷枪水冷管入口(17)包裹在喷枪射流空气管路(16)外层，喷枪水冷外管路连通喷枪水冷管出口(18)处于双氧水高温水冷雾化喷枪最外层布置。
3.如权利要求1所述的一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述吸收塔(6)底部不设置氧化风机。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821834874.7U CN209271192U (zh) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201821834874.7U CN209271192U (zh) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞装置 |
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ID=67600647
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109173718A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-11 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种基于钙法的联合脱硫脱硝脱汞的方法及其装置 |
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2018
- 2018-11-08 CN CN201821834874.7U patent/CN209271192U/zh active Active
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