CN102120139B - 一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域的一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝装置和方法。该装置包括炉膛、烟道、除尘器和烟囱,在烟囱前设置湿式脱除装置,在所述烟道上设置添加剂喷枪,该方法包括:在烟道内喷入添加剂,通过直接氧化和链式反应将NO氧化成NO2,在湿式脱除装置内SO2与NO2分别与碱性吸收剂反应,被固定在吸收剂浆液里,实现SO2与NOx的联合脱除。采用少量添加剂引发链式反应来高效氧化NO,系统简单,对锅炉改动小,成本低,便于操作。与常规的脱硝技术+湿法脱硫技术组合比,本发明具有效率高、成本低、改造小、便于操作的特点,对于电站锅炉和工业锅炉均适用,具有广阔的应用前景。

Description

一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝装置和方法
技术领域
[0001] 本发明属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域,特别涉及一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝装置和方法。将少量的添加剂在合适的温度区间喷入烟道,通过直接氧化和链式反应将不易被碱性溶液吸收的一氧化氮氧化成易被碱液吸收的二氧化氮,在低温区间采用碱液吸收SO2和NO2,实现二氧化硫、氮氧化物的联合脱除。
背景技术
[0002] 我国能源结构以煤为主,煤的主要利用方式是燃烧。燃煤锅炉排放的烟气中含有SO2, NO和颗粒物等大气污染物,已对我国大气环境造成了严重污染。我国针对电站锅炉和工业锅炉的S02、N0和颗粒物排放,已出台了相应的排放标准,“十五”至“十一五”期间的控制重点是SO2的排放,到2009年燃煤电站脱硫装置装机容量达470GW,采用的技术以湿法脱硫为主。SO2的排放控制部分缓解了我国的酸沉降问题,但未彻底解决,其重要原因就是由于氮氧化物的排放,我国的酸沉降已由硫酸型变为硫酸与硝酸的复合型,要解决酸沉降等问题,还需要有效控制氮氧化物的排放。“十二五”期间新出台的《锅炉大气污染物排放标准》将进一步降低各污染物的排放限值,这就意味着燃煤锅炉必须采取有效的脱硝措施。
[0003]目前,适用于燃煤锅炉的脱硝技术有:低NOx燃烧技术、选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术、选择性催化还原(SCR)脱硝技术等。
[0004] 低NOx燃烧技术通过合理地组织燃料和空气的混合与燃烧,分别形成氧化区和还原区,NOx在氧化区形成后随烟气进入还原区,在还原气氛下被还原为N2,从而减少了烟气中NOx的排放。这种技术成本低,便于改造,我国目前多数电站锅炉均已采用低NOx燃烧技术,可以部分降低NOx排放,但对NOx的减排效果有效,不能满足“十二五”期间NOx排放标准的要求。
[0005] SNCR脱硝技术是将氨基还原剂在850〜1100°C的温度区间内喷入炉膛或者烟道,氨基还原剂在高温下分解形成高还原性的基团,与NOx发生氧化还原反应,生成N2,从而减少了 NOx的排放。采用SNCR脱硝技术可以达到50%左右的脱硝效率。该技术系统较为简单,成本为SCR脱硝技术的1/3左右。
[0006] SCR脱硝技术是目前脱硝效率最高、应用最广也是成本最高的脱硝技术。在催化剂的作用下,在280〜430°C的温度范围内,喷入烟气中的氨作为还原剂可以将烟气中的NOx还原成N2。采用SCR脱硝技术可实现90%以上的脱硝效果,但是其投资成本高,现有技术的投资成本为50〜100美元/KW,并且SCR的催化剂寿命一般为2〜4年,需要定期更换,增加了运行成本。
[0007]为减少我国燃煤锅炉的污染物排放,需采取有针对性的控制技术,结合我国燃煤锅炉的运行管理水平,尤其需要开发低成本的、多种污染物联合脱除的技术。我国燃煤锅炉目前大部分已经安装了脱硫装置,主要是湿法脱硫技术,利用了 SO2与碱性脱硫剂的酸碱反应脱除SO2,烟气中氮氧化物主要以NO的形式存在,而NO呈弱酸性,很难被碱性溶液吸收,若能够将其氧化为易被吸收的NO2,则可以在湿法脱硫装置中实现SO2和NO2的同时脱除,本 发明专利就是在这样的背景下提出的。
发明内容
[0008] 本发明涉及一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝装置和方法,其脱硫效率可达95%以上,脱硝效率可达70%以上。其特点在于利用添加剂将NO氧化与湿法脱除相结合来达到联合脱硫脱硝的目的,对锅炉的改动小、不影响锅炉燃烧效率和燃烧区内温度分布。
[0009] 一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝装置,包括炉膛、烟道、除尘器和烟囱,其特征在于:在烟®前设置湿式脱除装置,在所述烟道上设置添加剂喷枪,添加剂储罐和变频泵串联后与空气压缩机并联、再与所述添加剂喷枪相连。
[0010] 上述装置中,可在烟气流动的沿程布置多级添加剂喷枪,随负荷变化,各喷射点的温度分布发生变化,可根据温度的变化调整添加剂的喷射位置。
[0011] 一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝方法,其特征在于该方法包括:在烟道内喷入添加剂,通过直接氧化和链式反应将NO氧化成NO2,在湿式脱除装置内SO2与NO2分别与碱性吸收剂反应,被固定在吸收剂浆液里,实现SO2与NOx的联合脱除。
[0012] 所述添加剂由布置在烟道上的喷枪雾化后喷入烟道内。添加剂喷枪将添加剂雾化后喷入烟道内,添加剂与烟气充分混合,在该温度下添加剂发生分解或者脱氢反应,与烟气中的其他成分作用,形成具有强氧化性的自由基团,将NO氧化成N02。
[0013] 烟气通过烟道后经除尘器除尘后进入湿式脱除装置。在湿式脱除装置内SO2与NO2与碱性吸收剂反应,分别生成亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐。
[0014] 上述方法中,采用的添加剂包括=H2O2、含碳数5以下的碳氢化合物或者硝酸,可以使用单一添加剂,或者多种添加剂联合使用。
[0015] 上述方法中,添加剂的添加位置为对流烟道。添加剂在350〜650°C的温度区间内喷入烟道。
[0016] 上述方法中,所述添加剂的喷入量与烟气中NO的摩尔比范围为0.2〜3。
[0017] 上述方法中,湿式脱除装置采用湿式脱除塔(塔型包括喷淋塔、液柱塔、鼓泡塔),吸收剂为碱性浆液。
[0018] 上述方法中,在浆液池里通入氧化空气,将脱除反应的产物亚硫酸盐、亚硝酸盐强制氧化成稳定的硫酸盐、硝酸盐,提高脱除产物的稳定性,进一步进行资源化利用。
[0019] 本发明与现有的脱硫、脱硝技术比较所具有的优点为:
[0020] 1、利用添加剂将NO氧化成NO2,在湿式脱除装置内SO2与NO2分别与碱性吸收剂反应,被固定在吸收浆液里,实现了 SO2与NOx的联合脱除。
[0021] 2、采用少量添加剂引发链式反应来高效氧化NO,系统简单,对锅炉改动小,成本低,便于操作。
[0022] 3、目前燃煤锅炉普遍采用的湿法脱硫塔可直接作为本发明中的湿式脱除装置,结合添加剂氧化工艺,即可实现低成本、高效率的联合脱硫脱硝效果。
[0023] 与常规的脱硝技术+湿法脱硫技术组合比,本发明具有效率高、成本低、改造小、便于操作的特点,对于电站锅炉和工业锅炉均适用,具有广阔的应用前景。
附图说明[0024] 图1是一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝装置示意图。
[0025] 图中标号:1-炉膛;2_烟道;3_喷枪;4_添加剂储罐;5_变频泵;6_空气压缩机;7-除尘器;8_湿式脱除装置;9_烟囱。
具体实施方式
[0026] 下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明,但不以任何方式限制本发明。
[0027] 具体实施例1
[0028] 一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝装置,如图1所示包括炉膛1、烟道2、除尘器7和烟囱9,在烟囱9前设置湿式脱除装置8,在所述烟道2上设置添加剂喷枪3,添加剂储罐4和变频泵5串联后与空气压缩机6并联、再与所述添加剂喷枪3相连。
[0029] 具体实施例2
[0030] 一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝方法,在锅炉炉膛I内煤燃烧生成的烟气中含有400mg/Nm3N0、5000mg/Nm3S02,烟气向上流动进入烟道2,烟道内布置有对流换热面。省煤器入口烟气的温度范围为500〜600°C,在省煤器前的烟道四壁布置上下两层共8支喷枪,添加剂为30%浓度的双氧水溶液,双氧水的喷入量与烟气中NO的摩尔比为0.5〜I。变频泵5将添加剂储罐4中的双氧水溶液泵出,在空气压缩机6供给的压缩空气携带下经添加剂喷枪3将双氧水溶液喷入烟道后,双氧水溶液迅速蒸发,并与烟气混合流经省煤器,省煤器对气流的扰动促进了双氧水与烟气的进一步混合。双氧水分解引发链式反应,将NO氧化成NO2,氧化率超过90%。烟气流经烟道内换热面、除尘器7后,进入湿式脱除装置8。湿式脱除装置为喷淋塔,结构同湿法脱硫装置,吸收剂为石灰石浆液。入口烟气包含552mg/Nm3NO2、40mg/Nm3N0、5000mg/Nm3S02。流经湿式脱除装置后烟气中NOx浓度降至110mg/Nm3,SO2浓度降至450mg/Nm3。与原始烟气比较,脱硝率达到72.5%,脱硫率达到91%。
[0031] 具体实施例3
[0032] 一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝方法,在锅炉炉膛I内煤燃烧生成的烟气中含有350mg/Nm3N0、4000mg/Nm3S02,烟气向上流动进入烟道2,烟道内布置有对流换热面。两级省煤器间的烟气温度范围为350〜450°C,在省煤器前的烟道四壁布置上下两层共8支喷枪,添加剂为正丁烷气体,正丁烷的喷入量与烟气中NO的摩尔比为0.2〜0.5。变频泵5将添加剂储罐4中的正丁烷泵出,在空气压缩机6供给的压缩空气稀释混合经添加剂喷枪3喷入烟道,与烟气混合流经省煤器,省煤器对气流的扰动促进了正丁烷与烟气的进一步混合。正丁烷引发链式反应,将NO氧化成NO2,氧化率超过90%。烟气流经烟道内换热面、除尘器7后,进入湿式脱除装置8。湿式脱除装置为喷淋塔,结构同湿法脱硫装置,吸收剂为石灰石浆液。入口烟气包含483mg/Nm3N02、35mg/Nm3N0、4000mg/Nm3S02。流经湿式脱除装置后烟气中NOx浓度降至90mg/Nm3,SO2浓度降至380mg/Nm3。与原始烟气比较,脱硝率达到74.3%,脱硫率达到90.5%0
[0033] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝方法,在锅炉炉膛(I)内煤燃烧生成的烟气中含有400 mg/Nm3 NO,5000 mg/Nm3 SO2,烟气向上流动进入烟道(2),烟道内布置有对流换热面,省煤器入口烟气的温度范围为500〜600°C,在省煤器前的烟道四壁布置上下两层共8支喷枪,添加剂为30%浓度的双氧水溶液,双氧水的喷入量与烟气中NO的摩尔比为0.5〜I,变频泵(5 )将添加剂储罐(4 )中的双氧水溶液泵出,在空气压缩机(6 )供给的压缩空气携带下经添加剂喷枪(3 )将双氧水溶液喷入烟道后,双氧水溶液迅速蒸发,并与烟气混合流经省煤器,省煤器对气流的扰动促进了双氧水与烟气的进一步混合,双氧水分解引发链式反应,将NO氧化成NO2,氧化率超过90%,烟气流经烟道内换热面、除尘器(7 )后,进入湿式脱除装置(8),湿式脱除装置为喷淋塔,结构同湿法脱硫装置,吸收剂为石灰石浆液,入口烟气包含552 mg/Nm3 NO2,40 mg/Nm3 NO,5000 mg/Nm3 S02,流经湿式脱除装置后烟气中NOx浓度降至110 mg/Nm3, SO2浓度降至450 mg/Nm3,与原始烟气比较,脱硝率达到72.5%,脱硫率达到91%。
2.一种用于燃煤锅炉的湿式联合脱硫脱硝方法,在锅炉炉膛(I)内煤燃烧生成的烟气中含有350 mg/Nm3 N0.4000 mg/Nm3 SO2,烟气向上流动进入烟道(2),烟道内布置有对流换热面,两级省煤器间的烟气温度范围为350〜450°C,在省煤器前的烟道四壁布置上下两层共8支喷枪,添加剂为正丁烷气体,正丁烷的喷入量与烟气中NO的摩尔比为0.2〜0.5,变频泵(5)将添加剂储罐(4)中的正丁烷泵出,在空气压缩机(6)供给的压缩空气稀释混合经添加剂喷枪(3)喷入烟道,与烟气混合流经省煤器,省煤器对气流的扰动促进了正丁烷与烟气的进一步混合,正丁烷引发链式反应,将NO氧化成NO2,氧化率超过90%,烟气流经烟道内换热面、除尘器(7)后,进入湿式脱除装置(8),湿式脱除装置为喷淋塔,结构同湿法脱硫装置,吸收剂为石灰石浆液,入口烟气包含483 mg/Nm3 NO2,35 mg/Nm3 NO,4000 mg/Nm3 SO2,流经湿式脱除装置后烟气中NOx浓度降至90 mg/Nm3,SO2浓度降至380 mg/Nm3,与原始烟气比较,脱硝率达到74.3%,脱硫率达到90.5%。
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