CN102500208A - 一种湿法烟气脱硫废水的利用方法和装置 - Google Patents

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董勇
喻敏
张其龙
张梦泽
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王鹏
马春元
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山东大学
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Abstract

本发明涉及一种湿法烟气脱硫废水的利用方法和装置,该方法将湿法烟气脱硫废水送至燃煤锅炉的输煤区,雾化后喷在煤上,控制废水流量使煤中氯的质量百分含量不超过0.3%,然后将煤送入制粉系统,制粉后送入锅炉炉膛燃烧,废水加到煤里的氯以及煤里自身的氯和汞随着煤的燃烧释放到烟气中,氯在烟气中促进Hg0向易于被脱除的Hg2+以及HgP转化,从而提高脱汞性能。本发明无需经过复杂的化学处理,而提供了一种系统简单、成本低廉、操作易行的处理脱硫废水工艺,同时也是一种零成本提高脱汞效率的工艺,既克服了脱硫废水处理成本高等困难,又实现汞的高脱除效率,都具有很高的环保效益,具有很好的应用前景。

Description

一种湿法烟气脱硫废水的利用方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种湿法烟气脱硫废水的利用方法和装置,特别涉及一种将石灰石-石膏湿法脱硫工艺的脱硫废水用于燃煤中以促进燃煤中汞的形态转化、提高汞的脱除性能的新型工艺,属于环境保护技术领域。
背景技术
[0002] 汞污染近年来引起国内学者的广泛关注,燃煤电厂是主要的人为汞排放污染源。 如果不采取控制措施,大部分的汞都会释放到大气,会引起一系列健康问题。我国最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)已对汞的排放进行了限制。
[0003] 燃煤烟气中汞的形态包括单质汞形态(Hg°)、氧化态汞(Hg2+)以及颗粒态汞(Hgp)。 Hg2+和Hgp都容易被常规污染物控制设备或活性炭等吸附剂脱除,而Hg°却很难脱除而释放到大气中,成为全球性循环污染元素。烟气中汞的形态分布对汞的脱除效率直接相关。研究发现,烟气中氯元素的含量与汞的脱除效率有正相关关系,因此提高烟气中氯的含量,不失为一种有效提高汞的脱除性能的方法。而烟气中的氯来自煤,煤中氯含量直接影响汞的脱除性能。我国的煤中氯含量相对很低,因此影响了脱汞效果。国内外已有学者往燃煤中添加含氯物质,取得较好的脱汞效果;或者向烟气中喷入氧化剂,但操作的速度压力等不易控制。
[0004] 石灰石-石膏湿法脱硫是绝大部分电厂采用的脱硫技术,其产生的脱硫废水中氯离子浓度约18-22g/L,一般以20g/L计,需要经过复杂化学处理后达到排放标准才能排放。 常规的脱硫废水处理工艺存在系统复杂、成本高昂等问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种湿法烟气脱硫废水的利用方法和装置,既解决脱硫废水处理工艺复杂、成本高等难题,同时提高燃煤烟气中氯的含量以提高汞的脱除性能。
[0006] 本发明通过以下技术方案实现上述目的:
[0007] —种湿法烟气脱硫废水的利用方法,将湿法烟气脱硫废水送至燃煤锅炉的输煤区,雾化后喷在煤上,控制废水流量使煤中氯质量百分含量不超过0. 3 %,然后将煤送入制粉系统,制粉后送入锅炉炉膛燃烧,废水加到煤里的氯以及煤里自身的氯、汞随着煤的燃烧释放到烟气中,氯在烟气中促进Hg°向易于被脱除的Hg2+以及Hgp转化。
[0008] 所述的湿法烟气脱硫废水中氯的含量为18-22g/L,每吨煤喷入0. 068〜0. 163m3 废水,优选每吨煤喷入0. 075-0. 15m3废水。
[0009] 所述的湿法烟气脱硫废水加入到每吨煤里的量相对较少,而且废水经过制粉系统中的干燥作用,水分蒸发而氯元素则留在煤里,对制粉系统和锅炉不会造成影响,炉膛燃烧温度和常规一样,低于2000°C。
[0010] 一种湿法烟气脱硫废水的利用装置,包括废水储箱,废水储箱通过管道、浆液泵及流量计与喷嘴相通,喷嘴设在输煤区输煤皮带上方,输煤皮带与煤制粉系统相连,煤制粉系统连接锅炉。
[0011] 本发明脱硫废水里的氯加入煤里,随着煤的燃烧而进入烟气。燃煤烟气中氯含量的增加有利于不易被常规污染物控制设备除去的Hg°向易于被脱除的Hg2+和Hgp转化,从而提高汞的脱除性能。氯释放到高温烟气中,一般以HCl的形式存在。研究认为,HCl并不是简单地直接与汞元素发生反应,而是经过中间反应1)、2)、3)产生中间产物C1、C12、H0C1后再与Hg反应,如式4)-11),研究表明Cl、C12、HC1对汞的氧化关系为=Cl > Cl2 > HCl,HOCl 也是氧化汞单质重要的中间介质。HCl的存在会对氧气氧化汞起催化作用,SCR系统中存在少量HCl气体时,汞的氧化率会大幅提高。
[0012] l)4HCl+02 = C12+H20 (430-475°C )
[0013] 2)HCl+0 = 0H+C1
[0014] 3)C12+0H = C1+H0C1
[0015] 4) Hg°+Cl+M = HgCl+M
[0016] 5)HgCl+Cl+M = HgCl2+M
[0017] 6)HgO+Cl2 = HgCl+Cl
[0018] 7)HgCl+Cl2 = HgCl2+Cl
[0019] 8)Hg°+HCl = HgCl+H
[0020] 9)HgCl+HCl = HgCl2+H
[0021] 10)Hg°+H0Cl = HgCl+OH
[0022] ll)HgCl+H0Cl = HgCl2+0H
[0023] 这样形成的HgCl2在600°C以下是汞的稳定存在形态,易溶于水且更易吸附于飞灰、活性炭等颗粒上形式颗粒态汞(Hgp),所以更容易被活性炭吸附以及被常规污染物设备除去,最终提高汞的脱除性能。
[0024] 按此工艺,汞的脱除效率能在常规效率上提高2_50%。
[0025] 本发明无需经过复杂的化学处理,而提供了一种系统简单、成本低廉、操作易行的处理脱硫废水工艺,同时也是一种零成本提高脱汞效率的工艺,既克服了脱硫废水处理成本高等困难,又实现汞的高脱除效率,都具有很高的环保效益,具有很好的应用前景。
附图说明
[0026] 图1为本发明湿法烟气脱硫废水的利用的工艺流程图;
[0027] 图2为本发明湿法烟气脱硫废水的利用装置结构图;
[0028] 其中:1.输煤皮带,2.废水储箱,3.管道,4.阀门,5.浆液泵,6.流量计,7.喷嘴, 8.锅炉,9.煤制粉系统。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0030] 如图2所示,一种湿法烟气脱硫废水的利用装置,包括废水储箱2,废水储箱2通过管道3、浆液泵5及流量计6与喷嘴7相通,喷嘴7设在输煤区输煤皮带1上方,输煤皮带1 与煤制粉系统9相连,煤制粉系统9连接锅炉8。[0031] 实施例1
[0032] 一种湿法烟气脱硫废水的利用方法:湿法脱硫系统出来的少量脱硫废水无须经过复杂的化学处理而先在脱硫废水储箱2中储存,废水储箱2与管道3直接相连,管道中有浆液泵5提供动力,水泵两端有阀门4,流量计6控制其流量,通过喷嘴7将脱硫废水雾化后均勻喷洒到锅炉制粉系统的输煤皮带输送的煤上。根据燃煤中氯含量一般0. 005% -0. 15%, 而超过0.3%时烟气中氯含量过高会引起锅炉等设备的腐蚀,脱硫废水中氯含量以20g/L 计算,则根据每个电厂所用煤种的氯含量的不同,每吨煤喷入废水量也各不相同,加入每吨煤中的脱硫废水0. 075〜0. 15m3/t范围内。之后将煤制粉后送入锅炉炉膛燃烧,废水加到煤里的氯以及煤里自身的氯和汞随着煤的燃烧释放到烟气中,氯在烟气中促进Hg°向易于被脱除的Hg2+以及Hgp转化。
[0033] 实施例2
[0034] 一种湿法烟气脱硫废水的利用方法:湿法脱硫系统出来的少量脱硫废水无须经过复杂的化学处理而先在脱硫废水储箱2中储存,废水储箱2与管道3直接相连,管道中有浆液泵5提供动力,水泵两端有阀门4,流量计6控制其流量,通过喷嘴7将脱硫废水雾化后均勻喷洒到锅炉制粉系统的输煤皮带输送的煤上。根据燃煤中氯含量一般0. 005% -0. 15%, 而超过0.3%时烟气中氯含量过高会引起锅炉等设备的腐蚀,脱硫废水中氯含量以22g/L 计算,则根据每个电厂所用煤种的氯含量的不同,每吨煤喷入废水量也各不相同,加入每吨煤中的脱硫废水量在0. 068〜0. 134m3/t范围内。然后将煤制粉后送入锅炉炉膛燃烧,废水加到煤里的氯以及煤里自身的氯和汞随着煤的燃烧释放到烟气中,氯在烟气中促进Hg°向易于被脱除的Hg2+以及Hgp转化。
[0035] 实施例3
[0036] 一种湿法烟气脱硫废水的利用方法:湿法脱硫系统出来的少量脱硫废水无须经过复杂的化学处理而先在脱硫废水储箱2中储存,废水储箱2与管道3直接相连,管道中有浆液泵5提供动力,水泵两端有阀门4,流量计6控制其流量,通过喷嘴7将脱硫废水雾化后均勻喷洒到锅炉制粉系统的输煤皮带输送的煤上。脱硫废水中氯含量以18g/L计算,同理根据每个电厂所用煤种的氯含量的不同,每吨煤喷入废水量也各不相同,加入每吨煤中的脱硫废水量在0. 083〜0. 163m3/t范围内。然后将煤制粉后送入锅炉炉膛燃烧,废水加到煤里的氯以及煤里自身的氯和汞随着煤的燃烧释放到烟气中,氯在烟气中促进Hg°向易于被脱除的Hg2+以及Hgp转化。
[0037] 上述虽然结合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 (3)

1. 一种湿法烟气脱硫废水的利用方法,其特征是,将湿法烟气脱硫废水送至燃煤锅炉的输煤区,雾化后喷在煤上,控制废水流量使煤中氯质量百分含量不超过0. 3 %,然后将煤送入制粉系统,制粉后送入锅炉炉膛燃烧,产生的烟气中氯与单质汞反应实现脱汞。
2.根据权利要求1所述的一种湿法烟气脱硫废水的利用方法,其特征是,所述的湿法烟气脱硫废水中氯的含量为18-22g/L,每吨煤喷入0. 068〜0. 163m3废水。
3. —种湿法烟气脱硫废水的利用装置,其特征是,包括废水储箱,废水储箱通过管道、 浆液泵及流量计与喷嘴相通,喷嘴设在输煤区输煤皮带上方,输煤皮带与煤制粉系统相连, 煤制粉系统连接锅炉。
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