CN101310834A - 气液接触分级氧化法脱硫、脱硝、脱汞工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气处理工艺，其包括：通过使用石灰/石灰石－石膏湿法来进行第一级脱硫，来脱除原烟气中的大部分SO2，其中原烟气进入湿法脱硫吸收塔，在石灰/石灰石浆液的洗涤下，烟气中SO2被吸收，并被氧化空气中的氧气氧化，产生石膏；第二级脱硫/脱硝、脱汞，其中在二次脱硫/脱硝、脱汞吸收塔中，通过使用氧化剂水溶液以气液接触方式对经历了第一级脱硫的烟气进行洗涤，对烟气中未脱除的SO2以及NO和Hg进行氧化，将其分别氧化为可溶于水的SO3、NO2、Hg2+，从而将其从烟气中脱除。

Description

气液接触分级氧化法脱硫、脱硝、脱汞工艺
技术领域
本发明涉及一种烟气处理工艺，更具体地涉及通过气液接触分级氧化来对燃煤烟气进行处理以脱除其中所含的硫、氮氧化物(NO)以及汞的工艺。
背景技术
当前，在燃煤烟气污染物控制方面，有多种方法用来控制SO2和其它烟气污染物的排放，如采用含污染物成分低的煤或者通过机械或者化学方式在燃烧前脱除煤中的污染物。对于第二种方法，其主要缺点是处理费用高。因而，燃烧后烟气脱硫以及脱除其它污染物被广泛采用，目前已有多种方法脱除燃煤烟气中的SO2或者其它烟气污染物。
燃料燃烧前将碱性吸收剂混入燃料或者直接喷入燃烧烟气中，可以直接吸收或者氧化SO2和其它烟气污染物，但此种方法会导致受热面积灰、降低除尘效果。
石灰石-石膏湿法脱硫技术已被广泛应用于工业，然而，此种脱硫方法不能脱除烟气中的其它污染物，如NO和Hg。
脱硝技术有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)，这两种脱硝技术均采用还原的方法，通过往烟气中喷入NH3，在催化或者无催化的条件下将烟气中的NO还原为N2，然而这两种方法都存在NH3的逃逸进入烟气中以及运行成本高的缺点。
近年来，已有不少科研工作者提出了氧化法一体化脱硫、脱硝的工艺，即采用强氧化剂将SO2和NO氧化为SO3和NO2，而后采用吸收剂进行吸收反应。然而，此种污染物脱除方式，需要有大量的氧化剂来同时氧化SO2和NO，运行费用极高，不适宜推广应用。
发明内容
本发明提出一种燃煤烟气中SO2、NO、Hg联合脱除的工艺，采用气液接触分级氧化法脱除上述三种烟气污染物，即分两级脱除三种烟气污染物，第一级采用石灰/石灰石-石膏法脱除烟气中的SO2，第二级采用氧化法脱除烟气中剩余的SO2以及未脱除的NO和Hg。
附图说明
图1是本发明所述烟气处理工艺的流程图。
具体实施方式
本发明所述烟气处理工艺的具体过程如下：
第一级脱硫采用工业上广泛应用的石灰/石灰石-石膏湿法脱硫技术，如喷淋空塔或者喷射鼓泡塔气液接触方法，脱除原烟气中绝大部分SO2。原烟气进入湿法脱硫吸收塔，在吸收剂(石灰或石灰石)浆液的洗涤下，烟气中SO2被吸收，并被氧化空气中的氧气氧化，生产石膏，具体化学反应过程可表示为：
2SO2+2H2O+O2+2CaCO3→2CaSO4·2H2O+2CO2
湿法脱硫过程中排出的石膏浆液进行脱水，脱水石膏可以进行工业利用，滤液水充当氧化剂的溶剂，配制成一定浓度的氧化剂溶液进入二次脱硫/脱硝、脱汞吸收塔，采用气液接触方式(喷淋或者喷射鼓泡)对烟气进行洗涤。采用氧化剂的目的是用来将烟气中未脱除的SO2以及NO和Hg进行氧化，将其分别氧化为SO3、NO2、Hg2+。氧化剂可选用NaClO2、NaClO3、CaCl2O4、CaCl2O6、ClO2、KMnO4等具有强氧化性的可溶性物质。若采用NaClO2充当氧化剂，则第二级二次脱硫/脱硝、脱汞吸收塔中的化学反应如下：
2SO2+NaClO2+2H2O→2H2SO4+NaCl
4NO+3NaClO2+2H2O→4HNO3+3NaCl
2Hg+4NaClO2+2H2O→2HgCl2+4NaOH+3O2
溶液中的强氧化剂将烟气中的气态污染物SO2、NO和Hg氧化吸收，进入溶液中，达到污染物的脱除目的。无论使用哪一种氧化剂，SO2和NO氧化后都会形成H2SO4和HNO3，因而，为了达到动态平衡，氧化剂溶液不断地进入吸收塔，同时，反应后的溶液也不断地排出吸收塔，排出后的溶液中含有大量的H2SO4和HNO3，因而，这部分溶液可直接制取铵肥，当然，也可以浓缩制取H2SO4和HNO3。
在脱硫、脱硝、脱汞过程中，石灰/石灰石浆液质量浓度为5-25％，湿法脱硫吸收塔内浆液pH值控制在5-6的范围内，钙硫摩尔比控制在1～1.1范围内，二次脱硫/脱硝、脱汞吸收塔内溶液pH值控制在4-5范围内，氧化剂与进入二次脱硫/脱硝、脱汞吸收塔内烟气中SO2、NO和Hg的化学当量比控制在1～1.2范围内。为节约运行成本，湿法脱硫吸收塔内的脱硫效率要求不低于80％。
本发明具有如下优点：
1、本发明提出的气液接触分级氧化法脱硫、脱硝、脱汞工艺，将烟气中SO2和NO、Hg的脱除结合起来，工艺流程简单，占地面积小；
2、本发明提出的气液接触分级氧化法脱硫、脱硝、脱汞工艺，分段脱除烟气中的SO2和NO、Hg，氧化剂利用率高，污染物脱除效率高。
实施例1：
烟气流量为5000Nm3/h，烟气中SO2浓度为2800mg/Nm3，NO浓度为600mg/Nm3，Hg浓度为20μg/Nm3。一级脱硫采用喷淋空塔，喷淋浆液体积与烟气体积比为17，脱硫剂为石灰石，钙硫摩尔比为1.05，浆液pH值为5.2；二次脱硫\脱硝、脱汞吸收塔采用喷射鼓泡塔，喷射鼓泡管浸液深度为200mm，烟气喷射速度20m/s，氧化剂采用NaClO2，氧化剂的加入量与烟气中剩余污染物的化学当量比为1.1，吸收液pH值为4.5。在上述条件下，一级脱硫效率可达95％，二级脱硫效率可达99％，二级脱硝效率可达81％，二级脱汞效率可达62％。
实施例2：
烟气流量为5000Nm3/h，烟气中SO2浓度为2800mg/Nm3，NO浓度为600mg/Nm3，Hg浓度为20μg/Nm3。一级脱硫采用喷淋空塔，喷淋浆液体积与烟气体积比为17，脱硫剂为石灰石，钙硫摩尔比为1.05，浆液pH值为5.2；二次脱硫\脱硝、脱汞吸收塔采用喷射鼓泡塔，喷射鼓泡管浸液深度为200mm，烟气喷射速度20m/s，氧化剂采用ClO2，氧化剂的加入量与烟气中剩余污染物的化学当量比为1.1，吸收液pH值为4.5。在上述条件下，一级脱硫效率可达95％，二级脱硫效率可达99％，二级脱硝效率可达85％，二级脱汞效率可达64％。
实施例3：
烟气流量为5000Nm3/h，烟气中SO2浓度为2800mg/Nm3，NO浓度为600mg/Nm3，Hg浓度为20μg/Nm3。一级脱硫采用喷淋空塔，喷淋浆液体积与烟气体积比为17，脱硫剂为石灰石，钙硫摩尔比为1.05，浆液pH值为5.2；二次脱硫\脱硝、脱汞吸收塔采用喷射鼓泡塔，喷射鼓泡管浸液深度为200mm，烟气喷射速度20m/s，氧化剂采用KMnO4，氧化剂的加入量与烟气中剩余污染物的化学当量比为1.1，吸收液pH值为4.5。在上述条件下，一级脱硫效率可达95％，二级脱硫效率可达99％，二级脱硝效率可达63％，二级脱汞效率可达95％。
实施例4：
烟气流量为5000Nm3/h，烟气中SO2浓度为2800mg/Nm3，NO浓度为600mg/Nm3，Hg浓度为20μg/Nm3。一级脱硫采用喷淋空塔，喷淋浆液体积与烟气体积比为17，脱硫剂为石灰石，钙硫摩尔比为1.05，浆液pH值为5.2；二次脱硫\脱硝、脱汞吸收塔也采用喷淋空塔，喷淋氧化液体积与烟气体积比为17，氧化剂采用NaClO2，氧化剂的加入量与烟气中剩余污染物的化学当量比为1.1，吸收液pH值为4.5。在上述条件下，一级脱硫效率可达95％，二级脱硫效率可达80％，二级脱硝效率可达69％，二级脱汞效率可达52％。
实施例5：
烟气流量为5000Nm3/h，烟气中SO2浓度为2800mg/Nm3，NO浓度为600mg/Nm3，Hg浓度为20μg/Nm3。一级脱硫采用喷淋空塔，喷淋浆液体积与烟气体积比为17，脱硫剂为石灰石，钙硫摩尔比为1.05，浆液pH值为5.2；二次脱硫\脱硝、脱汞吸收塔也采用喷淋空塔，喷淋氧化液体积与烟气体积比为17，氧化剂采用ClO2，氧化剂的加入量与烟气中剩余污染物的化学当量比为1.1，吸收液pH值为4.5。在上述条件下，一级脱硫效率可达95％，二级脱硫效率可达84％，二级脱硝效率可达72％，二级脱汞效率可达56％。
实施例6：
烟气流量为5000Nm3/h，烟气中SO2浓度为2800mg/Nm3，NO浓度为600mg/Nm3，Hg浓度为20μg/Nm3。一级脱硫采用喷淋空塔，喷淋浆液体积与烟气体积比为17，脱硫剂为石灰石，钙硫摩尔比为1.05，浆液pH值为5.2；二次脱硫\脱硝、脱汞吸收塔也采用喷淋空塔，喷淋氧化液体积与烟气体积比为17，氧化剂采用KMnO4，氧化剂的加入量与烟气中剩余污染物的化学当量比为1.1，吸收液pH值为4.5。在上述条件下，一级脱硫效率可达95％，二级脱硫效率可达90％，二级脱硝效率可达51％，二级脱汞效率可达90％。

Claims (9)

1.一种烟气处理工艺，其包括如下步骤：
通过使用石灰/石灰石-石膏湿法来进行第一级脱硫，来脱除原烟气中的大部分SO2，其中原烟气进入湿法脱硫吸收塔，在石灰/石灰石浆液的洗涤下，烟气中SO2被吸收，并被氧化空气中的氧气氧化，产生石膏；
第二级脱硫/脱硝、脱汞，其中在二次脱硫/脱硝、脱汞吸收塔中，通过使用氧化剂水溶液以气液接触方式对经历了第一级脱硫的烟气进行洗涤，对烟气中未脱除的SO2以及NO和Hg进行氧化，将其分别氧化为可溶于水的SO3、NO2、Hg2+，从而将其从烟气中脱除。
2.权利要求1所述的工艺，其中所述第一级脱硫是在喷淋空塔或者喷射鼓泡塔中通过气液接触方法而进行的。
3.权利要求1所述的工艺，其中在所述第二级脱硫/脱硝、脱汞中是以喷淋或者喷射鼓泡的方式进行气液接触的。
4.权利要求1所述的工艺，其中所述氧化剂选自于NaClO2、NaClO3、CaCl2O4、CaCl2O6、ClO2和KMnO4。
5.权利要求4所述的工艺，其中所述氧化剂是NaClO2。
6.权利要求1所述的工艺，其中在所述第一级脱硫过程中，石灰/石灰石浆液的质量浓度为5-25％，浆液pH值为5-6，钙硫摩尔比为1～1.1范围内。
7.权利要求1所述的工艺，其中在二次脱硫/脱硝、脱汞吸收塔内氧化剂水溶液的pH值为4-5，氧化剂与进入二次脱硫/脱硝、脱汞吸收塔内烟气中SO2、NO和Hg的化学当量比为1～1.2范围内。
8.权利要求1所述的工艺，其中在所述第一级脱硫过程中，湿法脱硫吸收塔内的脱硫效率要求不低于80％。
9.权利要求1所述的工艺，其中对所述第一级脱硫过程中排出的石膏浆液进行脱水，滤液水充当第二级脱硫/脱硝、脱汞过程中氧化剂的溶剂。
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