CN101785965A - 一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺及装置，依次包括以下步骤：烟气预调质、碱性络合剂吸收、半干法吸附吸收、除尘器除尘、循环灰调质。装置包括U形反应器、除尘器、调质器，U形反应器包括烟气调质部、循环半干法反应吸收装置、设在烟气调质部与循环半干法反应吸收装置之间的引流装置、设在循环半干法反应吸收装置与除尘器之间的导流板，调质器上设有粉仓、碱液进口、与除尘器连接的粉尘进口，调质器的输出口连接到循环半干法反应吸收装置，烟气调质部内设有工艺水喷淋装置和碱性络合剂喷淋装置。实现了脱硫和脱硝的一体化，降低了投资和运行成本，提高了脱硫脱硝效率，特别适用于中小型锅炉烟气的治理工程。

Description

一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺及装置

【技术领域】

本发明涉及环境保护技术领域，具体的说，是一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺及装置。

【背景技术】

化石燃料燃烧过程中产生的大量硫氧化物和氮氧化物造成了我国大气环境污染日益严重，目前，国内烟气脱硫脱硝治理工程多采用国外引进技术。

脱硫技术大体可以分为三类：干法、半干法和湿法，其中湿法如石灰石-石膏烟气脱硫工艺多被应用在火电厂等大型燃煤锅炉烟气脱硫工程上，国内90％以上的火电厂烟气脱硫都采用该法，而干法和半干法多被用在中小型锅炉的烟气脱硫工程上，由于半干法烟气脱硫技术有着湿法工艺和干法工艺的双重优点，特别是在中小型锅炉烟气治理中，越来越受重视。

氮氧化物的控制技术主要分为两类：炉内燃烧脱硝和烟气脱硝。前者是通过燃烧技术来控制NO_X的生成和排放，这种技术一般脱硝效率在30％～50％，但它易造成炉内的燃烧稳定性下降，燃烧器区域容易形成局部还原性气氛，致使灰熔点下降，引起水冷壁的粘污结渣现象，影响了锅炉的正常安全运行，随着NO_X排放标准的严格，该技术很难达到环保要求。对于后者烟气脱硝技术，欧美、德国和日本等发达国家多采用选择性催化还原技术(SCR)，该技术脱硝效率高，运行稳定，是目前世界上应用最多、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术，存在的问题是，催化剂失活、还原剂如氨水等易泄露造成二次污染，SCR的高温高尘布置容易引起催化剂磨损和堵塞等问题且运行费用非常昂贵。

烟气脱硫脱硝工艺，国外的多采用技术成熟且效率高的选择性催化还原脱硝技术(SCR)和石灰石-石膏湿法脱硫技术组合，即在锅炉之后的省煤器和空预器之间布置SCR装置进行脱硝，脱硝后的烟气经除尘后，再进行石灰石-石膏湿法脱硫，该法脱硫脱硝效率很高，绝对能满足日益严格的硫氧化物和氮氧化物排放的环保标准。但是该法的装置体积庞大、占地面积大、投资昂贵、施工周期长、运行管理困难且费用昂贵，对于火电厂等大型锅炉的烟气治理，勉强可以接受，但对于工业企业的中小型锅炉烟气治理，该法基本无法实施。因此，研究开发用于我国工业锅炉和窑炉的中小型锅炉烟气脱硫脱硝一体化工艺技术和设备，使其产业化并形成生产规模，是推动我国烟气治理的迫切需求。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺及装置，能够大大降低投资和运行成本，并减小占地面积、提高运行效率。

为实现上述目的，本发明提出了一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，依次包括以下步骤：烟气预调质、碱性络合剂吸收、半干法吸附吸收、除尘器除尘、循环灰调质。

作为优选，烟气预调质：采用工艺水喷淋装置直接将工艺水逆向喷淋在高温烟气上，烟气得到增湿降温，烟气中20～40％的SO₂被工艺水吸收，生产成SO₃ ^2-或SO₄ ^2-进入水雾液相中；

碱性络合剂吸收：采用碱性络合剂喷淋装置将碱性络合剂逆向喷淋在经过烟气预调质步骤的烟气上，碱性络合剂由碱液与络合吸收剂Fe^II(EDTA)配比而成，烟气中NO被Fe^II(EDTA)络合生成Fe^II(EDTA)(NO)，使NO由气相进入液相被喷淋的碱液吸收，同时烟气中60～80％的SO₂也被碱液吸收，生成的SO₃ ^2-可以还原被O₂氧化的Fe^II，使Fe^II(EDTA)具有较好的抗氧化能力；

半干法吸附吸收：烟气经碱性络合剂吸收步骤后，通过引流装置进入循环半干法反应吸收装置，烟气与调质的碱性循环灰充分混合，液相中的硫或氮的盐类、酸性气体和粉尘都被碱性循环灰吸附或吸收，由液相或气相进入固相；

除尘器除尘：经过半干法吸附吸收步骤脱硫脱硝后，烟气携带碱性循环灰进入除尘器，经除尘后，净化的烟气由烟囱排放，捕集下来的粉尘一部分进入调质器循环使用，另一部分通过气力输送仓泵排出；

循环灰调质：进入调质器的粉尘再加入干粉吸收剂和碱液，混合为调质的碱性循环灰重复使用。

作为优选，所述烟气预调质步骤中烟气温度控制在90-110℃。

作为优选，所述碱性络合剂吸收步骤中碱性络合剂的pH为6.0～7.8，其中Fe^II(EDTA)的浓度为0.05～0.50mol/L。

作为优选，所述循环灰调质步骤中调质的粉尘湿度为1～4％。

作为优选，所述循环灰调质步骤中干粉吸收剂为CaO、CaCO₃、Ca(OH)₂、MgO的一种或几种。

作为优选，所述循环灰调质步骤中碱液为氢氧化钾、氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钙或氨水的一种或多种。

为实现上述目的，本发明还提出了一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化装置，包括U形反应器、除尘器、调质器，所述U形反应器包括烟气调质部、循环半干法反应吸收装置、设在烟气调质部与循环半干法反应吸收装置之间的引流装置、设在循环半干法反应吸收装置与除尘器之间的导流板，所述调质器上设有粉仓、碱液进口、与除尘器连接的粉尘进口，所述调质器的输出口连接到循环半干法反应吸收装置，所述烟气调质部内设有工艺水喷淋装置和碱性络合剂喷淋装置。

作为优选，所述循环半干法反应吸收装置(106)的底部设有螺旋装置(117)，所述调质器(114)与循环半干法反应吸收装置(106)之间设有导料板(116)。

作为优选，所述除尘器(108)的粉尘出口连接有气力输送仓泵(118)，烟气出口连接有引风机(109)和烟囱(110)。

本发明的有益效果：本发明充分利用了循环半干法(NID)技术的现有设备，在原来脱硫的基础上通过络合吸收剂对氮氧化物的吸收，使其从气相进入液相，再从液相进入固相，实现了脱硫和脱硝的一体化，降低了投资和运行成本，提高了脱硫脱硝效率，特别适用于中小型锅炉烟气的治理工程。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1为发明工艺流程图；

图2为本发明装置的结构示意图。

【具体实施方式】

参阅图1为本发明工艺流程图，一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，烟气由上而下进入脱硫脱硝一体化装置后，包括以下步骤：A.烟气预调质1：采用喷淋装置直接将工艺水逆向喷淋在高温烟气上，烟气得到增湿，温度降至90～110℃，烟气中20～40％的SO₂被工艺水吸收，生产成SO₃ ^2-或SO₄ ^2-进入水雾液相中；B.碱性络合剂吸收2：碱性络合剂由碱液与络合吸收剂Fe^II(EDTA)(乙二胺四乙酸亚铁)配比而成，将其逆向喷淋在经过烟气预调质1步骤的烟气上，烟气中NO被Fe^II(EDTA)络合生成Fe^II(EDTA)(NO)，使NO由气相进入液相被喷淋的碱液吸收，同时烟气中60～80％的SO₂也被碱液吸收，生成的SO₃ ^2-可以还原被O₂氧化的Fe^II，使Fe^II(EDTA)具有较好的抗氧化能力；C.半干法吸附吸收3：烟气经碱性络合剂吸收2步骤后，通过引流装置进入循环半干法反应吸收装置，烟气与调质的碱性循环灰充分混合，液相中的硫或氮的盐类、其他酸性气体和粉尘等都被循环灰吸附或吸收，各种污染物由液相或气相进入固相；D.除尘器除尘4：经过半干法吸附吸收2步骤脱硫脱硝后，烟气携带循环灰进入除尘器，经除尘后，净化的烟气由烟囱6排放，捕集下来的粉尘的一部分排出系统；E.循环灰调质5：捕集下来的粉尘的另一部分再加入干粉吸收剂和碱液，混合为调质的循环灰重复使用。

参阅图2为本发明工艺使用的装置结构示意图，含二氧化硫、氮氧化物和烟尘的高温烟气，通过预除尘后，烟气自上而下进入脱硫脱硝一体化装置的U形反应器101的烟气调质部102，迎面与工艺水喷淋装置103喷淋的工艺水逆向接触，烟气得到降温增湿，温度降为90～110℃，烟气中20～40％的SO₂被工艺水吸收，生成了SO₃ ^2-或SO₄ ^2-进入水雾中的液相中，经过初步的降温增湿后，烟气与碱性络合剂喷淋装置104喷淋的络合剂Fe^II(EDTA)逆向接触，烟气中的难溶的NO被络合剂Fe^II(EDTA)络合生成Fe^II(EDTA)(NO)，使酸性气体NO由气相进入液相并被碱液吸收，同时烟气中60～80％的SO₂也被碱液吸收生成盐，生成的SO₃ ^2-可以使氧化的Fe^II得到还原，增加了Fe^II(EDTA)的抗氧化能力，为保证较高的吸收效率，作为优选的碱性络合剂的pH为6.0～7.8，Fe^II(EDTA)的浓度为0.05～0.50mol/L，通过工艺水和碱性络合剂吸收调质后，烟气中的SO_X和NO_X由气相进入到液相，然后通过U形反应器101的引流装置105的进入循环半干法反应吸收装置106，烟气与调质的碱性循环灰充分接触混合，并进行传质和传热，在烟气调质部102中生成的盐类物质，从水蒸汽中的液相转移到循环灰的固相，同时湿度为1～4％的循环灰表面的水分被蒸发，烟气温度降为50～70℃，烟气携带大量粉尘由导流板107进入除尘器108，粉尘得到捕集，除尘后的洁净烟气通过引风机109由烟囱110排放。

捕集下来的部分粉尘和粉仓111中的干粉吸收剂分别通过计量给料机112和计量给料机113进入调质器114，在调质器114中固相吸收剂和由碱液进口115进入的碱液充分混合调质，调质后湿度为1～4％循环灰，通过导料板116送入U形反应器101的循环灰半干法反应吸收装置106与烟气继续反应吸收，在循环灰半干法反应吸收装置106中落入底部的少量循环灰通过螺旋装置117排出系统，捕集下来而没有进入循环反应的另一部分粉尘通过气力输送仓泵118排出装置。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于：依次包括以下步骤：烟气预调质(1)、碱性络合剂吸收(2)、半干法吸附吸收(3)、除尘器除尘(4)、循环灰调质(5)。

2.如权利要求1所述的一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于：

烟气预调质(1)：采用工艺水喷淋装置(103)直接将工艺水逆向喷淋在高温烟气上，烟气得到增湿降温，烟气中20～40％的SO₂被工艺水吸收，生成SO₃ ^2-或SO₄ ^2-进入水雾液相中；

碱性络合剂吸收(2)：采用碱性络合剂喷淋装置(104)将碱性络合剂逆向喷淋在经过烟气预调质(1)步骤的烟气上，碱性络合剂由碱液与络合吸收剂Fe^II(EDTA)配比而成，烟气中NO被Fe^II(EDTA)络合生成Fe^II(EDTA)(NO)，使NO由气相进入液相被喷淋的碱液吸收，同时烟气中60～80％的SO₂也被碱液吸收，生成的SO₃ ^2-可以还原被O₂氧化的Fe^II，使Fe^II(EDTA)具有较好的抗氧化能力；

半干法吸附吸收(3)：烟气经碱性络合剂吸收(2)步骤后，通过引流装置(105)进入循环半干法反应吸收装置(106)，烟气与调质的碱性循环灰充分混合，液相中的硫或氮的盐类、酸性气体和粉尘都被碱性循环灰吸附或吸收，由液相或气相进入固相；

除尘器除尘(4)：经过半干法吸附吸收(3)步骤脱硫脱硝后，烟气携带碱性循环灰进入除尘器(108)，经除尘后，净化的烟气由烟囱(110)排放，捕集下来的粉尘一部分进入调质器(114)循环使用，另一部分通过气力输送仓泵(118)排出；

循环灰调质(5)：进入调质器(114)的粉尘再加入干粉吸收剂和碱液，混合为调质的碱性循环灰重复使用。

3.如权利要求2所述的一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于：所述烟气预调质(1)步骤中烟气温度控制在90～110℃。

4.如权利要求2所述的一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于：所述碱性络合剂吸收(2)步骤中碱性络合剂的pH为6.0～7.8，其中Fe^II(EDTA)的浓度为0.05～0.50mol/L。

5.如权利要求2至4中任一项所述的一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于：所述循环灰调质(5)步骤中调质的粉尘湿度为1～4％。

6.如权利要求2至4中任一项所述的一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于：所述循环灰调质(5)步骤中干粉吸收剂为CaO、CaCO₃、Ca(OH)₂、MgO的一种或几种。

7.如权利要求2至4中任一项所述的一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化工艺，其特征在于：所述循环灰调质(5)步骤中碱液为氢氧化钾、氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钙或氨水的一种或多种。

8.一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化装置，其特征在于：包括U形反应器(101)、除尘器(108)、调质器(114)，所述U形反应器(101)包括烟气调质部(102)、循环半干法反应吸收装置(106)、设在烟气调质部(102)与循环半干法反应吸收装置(106)之间的引流装置(105)、设在循环半干法反应吸收装置(106)与除尘器(108)之间的导流板(107)，所述调质器(114)上设有粉仓(111)、碱液进口(115)、与除尘器(108)连接的粉尘进口，所述调质器(114)的输出口连接到循环半干法反应吸收装置(106)，所述烟气调质部(102)内设有工艺水喷淋装置(103)和碱性络合剂喷淋装置(104)。

9.如权利要求8所述的一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化装置，其特征在于：所述循环半干法反应吸收装置(106)的底部设有螺旋装置(117)，所述调质器(114)与循环半干法反应吸收装置(106)之间设有导料板(116)。

10.如权利要求8或9所述的一种络合吸收循环半干法脱硫脱硝一体化装置，其特征在于：所述除尘器(108)的粉尘出口连接有气力输送仓泵(118)，烟气出口连接有引风机(109)和烟囱(110)。

Images