CN102580509A - 一种两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除pm2.5洗涤塔 - Google Patents

一种两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除pm2.5洗涤塔 Download PDF

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刘东初
吕巍
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Abstract

本发明涉及一种两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2.5洗涤塔,洗涤塔设置一级吸收装置和二级吸收装置。一级吸收装置在雾化管下方设置回收器,通过管路将从外部储罐输出的塔外吸收剂回收,再由循环泵将吸收剂提升至一级吸收剂雾化管;二级吸收装置通过循环泵、文丘里管、二级吸收雾化管和塔内吸收剂建立一个循环,形成强烈的雾化作用,有效的增强烟气与吸收剂的接触面积。此外,本发明还在洗涤塔入口处设置空气分离器和臭氧发生器,可以实现大气量和高效率的脱硫脱硝脱汞的一体化。

Description

—种两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔

技术领域

[0001] 本发明属于烟气净化技术领域,具体的是涉及一种两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除 PM2. 5洗涤塔。

背景技术

[0002] 燃煤锅炉的烟气中含有S02、N0x和重金属(Hg和Ag)等污染物,已经日益成为大气和土壤污染的主要污染源。十二五规划中明确了 NOx的总量控制将在全国范围内实施,若没有烟气脱硝装置,则排大气的烟气中的NOx会超出国家标准的限制,影响生产的进行。因此, 现有烟气净化处理装置中增加NOx的净化装置,已经成为行业的必然趋势。目前,烟气或工业尾气的治理技术较多,其中比较成熟且具有代表性的脱硫技术有石灰石-石膏法、氨法、 双碱法等。脱硝技术有选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(SNCR)以及低氮燃烧法等。脱汞技术有沉淀法和氧化法等。PM2. 5是可吸入人体肺部的超细颗粒物,其粒径小, 比表面积大,极易吸附多种有毒、有害物质,且在大气中的停留时间长、输送距离远,对人体健康和大气环境质量影响很大,主要来源于日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物。目前对烟气中的PM2. 5相关的研究已经取得了许多进展,比如有研究提出利用蒸汽相变原理脱除PM2. 5,或者是依靠颗粒荷电被吸附而脱出的静电除尘法, 但是I μ m附近的颗粒物处在场荷电和扩散荷电混合区,其荷电能力很差,从而难以去除, 而且到目前为止对PM2. 5的工业脱除仍然缺乏有效的控制手段。

[0003]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、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,利用了二氧化硫与碱性脱硫剂的酸碱中和反应脱除二氧化硫,烟气中氮氧化合物中的有害物质多以NO的形式存在,根据NO自身的容易被氧化的性质,只要NO被氧化成NO2,贝U可以在湿法脱硫装置中实现SO2和NO2的同时脱除。烟气中的汞化合物易溶于水,用石灰或石灰石作为吸收剂可以脱除90%的汞,此外选择性催化还原可以将NOx转化为N2,可以有效的促进汞的脱除。

[0004] 现有技术中,脱硫,脱硝,脱汞都是作为独立的单元设置,这就导致建设费用高,占地面积大,脱除效率低,操作费用高等缺陷。而且传统的装置一般采用一级反应器布置,不但使得反应器设备空间高度增加,带来了安装和维护的困难,还使得吸收液整体浓度单一化,对设备的运行管理和系统运行成本带来了不利的因素,无法实现最佳经济运行效果。

发明内容

[0005] 为解决现有技术中存在的缺陷,本发明提供一种脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5的一体化装置,实现同一套设备对二氧化硫、氮氧化合物、重金属以及微颗粒进行集中高效地脱除。

[0006] 本发明提供了一种两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔,在洗涤塔的顶部设置烟气出口和侧下方设置烟气入口,使烟气在宏观上是自下而上的运动状态。吸收剂分别设置在塔内和塔外,可以根据烟气中污染物的浓度来确定吸收剂的组成和浓度。

[0007] 洗涤塔内部设置两级吸收装置:一级吸收装置通过一级吸收剂循环泵、文丘里管、 一级吸收剂雾化管和洗涤塔底部的塔内吸收剂建立一个回路。二级吸收装置在二级吸收剂雾化管下方设置回收器,通过管路将塔外吸收剂回收到外部储罐中,再由二级吸收剂循环泵将塔外吸收剂提升至二级吸收剂雾化管。二级吸收剂雾化管在洗涤塔的中部喷出液体, 以及吸收剂雾化管在洗涤塔的下部喷出液体。

[0008] 二级吸收装置内设填料层,以进一步提高烟气的脱除效率。

[0009] 本发明在烟气入口处设置空气分离器和臭氧发生器,空气进入空气分离器后,被分离出的氧气通过三通分别输送至臭氧发生器和文丘里管。臭氧发生器连通烟气入口,生成的臭氧用于氧化烟气中的NO;另一路氧气和塔内吸收剂在文丘里管处汇合,发生强烈的雾化作用,产生的汽液合物经一级吸收剂雾化管喷出,纯氧与塔内吸收剂的混合物,可以有效增强烟气与吸收剂的接触,促进烟气与吸收剂的反应效率,从而提高脱除效率。

[0010] 洗涤塔的二级吸收装置设有回收器,用于将塔外吸收剂收集至外部储罐中,防止塔外吸收剂与塔内吸收剂发生混合,形成相对独立的两级吸收装置,便于在外部储罐和塔内装入不同的吸收剂混合物。为了让烟气顺利通过回收器,本发明在回收器的收集斗上设置豁口,倾斜挡板将豁口遮挡,既不影响烟气通过,塔外吸收剂又不至于滴落至洗涤塔内部。

[0011] 本发明中一级回路的吸收剂在一个内置的洗涤塔底部的浆液池和布置在洗涤塔较低位置的一级吸收剂雾化管之间循环。二级回路的吸收剂在独立的外置式外部储罐和布置在洗涤塔较高位置的二级吸收剂雾化管之间循环。此外,也可以在一级吸收剂雾化管间处设立填料以提闻脱除效率。

[0012] 利用本发明可以在烟气中加入改性的MnO2,可以直接夹带在烟气中,也可以混合在空气中喷射进洗涤塔中。利用氧化锰的强氧化性去除部分的二氧化硫,氧化氮和汞,同时改性的MnO2有利于微小灰颗粒的团聚,使PM2. 5长大成较大的颗粒,从而降低PM2. 5的排放。此外,通过在洗涤塔内产生的雾化作用,可以有效提高PM2. 5的脱除效率。实验结果得出,PM2. 5的脱除效率随液气比的增大而提高,特别是数量浓度的脱除效率;颗粒的脱除效率随塔内烟气过饱和度的增大而提高,而且脱硫效率几乎不受塔内过饱和度的影响。

[0013] 本发明具有以下的优点:

1) 本发明属于烟气脱硫、脱硝、脱汞、脱除PM2. 5的集成装置,结构紧凑,占地面积小,一次性投资成本低,运行成本低,且综合效率高,无二次污染;

2)本发明采用双回路吸收装置,在达到较高的脱硫效率下,可以保持较低的脱硫效率对液气比(L/G),通过两级吸收装置可以实现大气量和高效率的烟气脱除,此外使得反应器内烟气的分布更加均匀,有利于反应器内的汽液或气气相的化学反应;

3)本发明特别适用于原烟气中S02,NO2, NO和汞的浓度较高的情况,针对S02,NO2, NO 和汞在烟气中不同浓度的情况下,可以用不同比例的混合液,可以使脱除效率与运行成本达到最佳的经济效果;

4)本发明集脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5于一体,脱硫效率大于95%,脱硝效率大于85%, 脱汞效率大于90%。附图说明

[0014] 图I是两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔的外形图;

其中:1.洗涤塔;2.烟气出口 ;3.喷淋净化器;4.除雾器;5. 二级吸收剂雾化管;

6.填料层;7.回收器;71.倾斜挡板;72.收集斗;73.豁口 ;8. —级吸收剂雾化管;9. 二级吸收剂循环泵;10.外部储罐;11.塔内吸收剂;12. —级吸收剂循环泵;13.臭氧发生器;14.三通;15.文丘里管;16.空气分离器;17.空气入口 ;18.烟气入口 ;19.净化器进液 □。

[0015] 图2是回收器的立体图;

图3是回收器的俯视图;

图4是图3中A-A处的剖视图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0017] 如图I,一种两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔I,包括设置在洗涤塔I顶部的烟气出口 2和侧下方的烟气入口 18,洗涤塔I内部设置两级吸收装置:一级吸收装置包括驱动塔内吸收剂11向上流动的一级吸收剂循环泵12,喷出液体的一级吸收剂雾化管8,以及设置在一级吸收剂循环泵12和一级吸收剂雾化管8之间的文丘里管15。二级吸收装置包括回收器7,通过管路与回收器7连接的外部储罐10,驱动塔外吸收剂向上部流动的二级吸收剂循环泵9,以及在洗涤塔I内的中部喷出液体的二级吸收剂雾化管5。一级吸收装置通过一级吸收剂循环泵12、文丘里管15、一级吸收剂雾化管8和洗涤塔I底部的塔内吸收剂11建立一个循环;二级吸收装置在二级吸收剂雾化管5下方设置回收器7,通过管路将塔外吸收剂回收到外部储罐10中,再由二级吸收剂循环泵9将塔外吸收剂提升至二级吸收剂雾化管5。

[0018] 二级吸收装置内设填料层6,以提高烟气的脱除效率。

[0019] 一级吸收装置中的文丘里管15连接由空气分离器16和臭氧发生器13组成的臭氧发生装置。空气经空气入口 17进入空气分离器16后,被分离出的氧气经过三通14分别接通至臭氧发生器13和文丘里管15。臭氧发生器13连通烟气入口 18,生成的臭氧用于氧化烟气中的NO ;塔内吸收剂11和氧气在文丘里管15处汇合,发生强烈的雾化作用,产生的汽液合物经一级吸收剂雾化管8喷出。

[0020] 如图1,洗涤塔I的二级吸收装置设有回收器7,用于将塔外吸收剂收集至外部储罐10中,防止塔外吸收剂与塔内吸收剂11混合。

[0021] 为了让烟气顺利通过回收器7,特将其设计成如下形式:图2是回收器7的立体图。如图所示,吸收器7由倾斜挡板71和收集斗72组成,收集斗72上的豁口 73即为烟气通过的通道,倾斜挡板71将豁口 73遮挡,既不影响烟气通过,塔外吸收剂又不至于滴落至洗涤塔I内部,详见图2和图3。

[0022] 二级吸收剂雾化管5与烟气出口 2之间设置除雾器4,烟气经除雾器4脱水后,从烟气出口 2排出。本发明中除雾器5设置为两层,每层上下均有喷淋净化器3,工艺水从净化器进液口 19进入,可以实现对除雾器5的定期清洗,保证其良好的除雾效果。

[0023] 以上所示,只是对本发明做出的较佳实施例,并非对本发明做出的任何限制,任何基于本发明的实质做出的修改,结构变化,仍然属于本结构的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔,其特征在于:所述的洗涤塔设置一级吸收装置和二级吸收装置,二级吸收装置上方设置除雾器,一级吸收装置外接一个臭氧发生装置;所述的洗涤塔内设置填料层。
2.根据权利要求I所述的两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔,其特征在于:所述的二级吸收装置包括回收器,通过管路与回收器连接的外部储罐,驱动塔外吸收剂向上部流动的二级吸收剂循环泵,以及在洗涤塔内的中部喷出液体的二级吸收剂雾化管。
3.根据权利要求I所述的两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔,其特征在于:所述的一级吸收装置包括驱动塔内吸收剂向上流动的一级吸收剂循环泵,喷出液体的一级吸收剂雾化管,以及设置在一级吸收剂循环泵和一级吸收剂雾化管之间的文丘里管。
4.根据权利要求I所述的两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔,其特征在于:所述的文丘里管连接臭氧发生装置。
5.根据权利要求4所述的两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔,其特征在于:所述的臭氧发生装置包括空气分离器和与烟气入口相连的臭氧发生器。
6.根据权利要求2所述的两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔,其特征在于:所述的回收器上设置收集斗,供烟气通过的豁口,以及阻挡塔外吸收剂从豁口通过的倾斜挡板。
7.根据权利要求I所述的两级吸收脱硫脱硝脱汞脱除PM2. 5洗涤塔,其特征在于:所述的除雾器的数目为两层。
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