CN102688680A - 一种燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮方法，即充分利用海水的天然碱性，在一套装置中实现海水联合脱硫脱氮的功能，满足大气污染物排放要求；该方法工艺简单，流程合理，充分利用现有的海水资源，达到污染物联合脱除的目的，系统操作方便、无二次污染，经济环境效益好。该方法包括以下步骤：原烟气经入口烟道与喷入的脱氮剂接触一起进入吸收塔，在吸收塔内经过吸收塔填料，与逆流喷淋的海水接触，洗涤后烟气从吸收塔出口经烟囱排出，洗涤后的海水自流到海水恢复系统，脱硫效率90%以上、脱氮效率60%以上；其中所述脱氮剂由氧化剂与抑制剂按重量比为1/0.01-0.1配成，氧化剂为双氧水，抑制剂为氧化铈或五氧化二钒。

Description

一种燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮的方法

 

技术领域

本发明涉及一种燃煤电站烟气脱硫脱氮控制技术，具体为一种燃煤烟气海水联合脱硫脱氮的方法，属于烟气多污染物协调控制领域。

背景技术

我国以煤炭为主的能源结构将在今后的很长一段时间不会改变，导致二氧化硫和氮氧化物排放总量居高不下。燃煤烟气中的二氧化硫和氮氧化物是空气污染物的主要来源，不但给生态环境造成了严重的影响，还是酸雨形成的主要“元凶”。随着《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-2011)出台实施，控制燃煤烟气中SO₂、NOx仍将是“十二五”期间燃煤电站锅炉节能减排的重点。而同时脱除SO₂和NOx具有设备简单，管理操作方便、占地面小、投资运行费用低等特点，是一项符合我国国情的燃煤污染治理技术，有良好的发展前景。

海水因具有很强的缓冲能力，具有天然的燃煤烟气污染物脱除作用，在沿海燃煤机组上广泛采用来脱除二氧化硫，起到净化空气的作用。但是，由于经过高温后烟气中氮氧化物的性质比较稳定，海水脱硫技术对脱氮效果有限，海水法烟气脱硫装置一般无脱氮功能。开发燃煤烟气海水联合脱硫脱氮方法，以满足大气排放要求，成了当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃煤电站锅炉烟气海水联合脱硫脱氮的方法，即在同一套装置采用天然海水作为吸收剂，添加必要的脱氮剂，实现烟气中的二氧化硫和氮氧化物同时脱除的目的，满足大气污染物排放的要求。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮方法，该方法包括以下步骤：

原烟气经入口烟道与喷入的脱氮剂接触一起进入吸收塔，在吸收塔内与喷淋的海水接触，洗涤后烟气从吸收塔出口经烟囱排出，洗涤后的海水回收至海水恢复系统；其中所述脱氮剂由氧化剂与抑制剂按重量比为1/0.01-0.1配成，氧化剂为双氧水，抑制剂为氧化铈或五氧化二钒。

氧化剂与抑制剂先分别加水配制成溶液，两种溶液混合后再由入口烟道喷入；其中氧化剂：抑制剂：水三者的重量比为1：0.01-0.1：0.9-0.99。

脱氮剂通过喷雾装置喷入，喷雾装置布置在原烟道上，该装置可保证烟气进入吸收塔前先与脱氮剂充分混合。

吸收塔采用填料塔，本发明采用填料塔可使烟气与海水充分接触，利于烟气的充分洗涤。

海水恢复系统回收洗涤后海水，与新鲜海水混合并鼓入空气，调节pH至6.5以上排入大海。海水恢复处理比较容易，成本低，而湿法脱硫洗涤水回收较复杂，成本高。

本发明相比现有技术具有如下优点：

海水具有很强的缓冲能力，是天然的燃煤烟气二氧化硫的吸收剂，脱硫效率90%以上；但海水的脱氮效果有限，约为3-5%，其主要原因是燃煤烟气的90-95%的NO很难被空气中的氧气氧化，不能形成易于洗涤的NO₂，现有技术脱氮效果较差。

本发明为了攻克现有技术的难点，有针对性地试验研究，开发出NO氧化剂，提高了燃煤烟气中NO的氧化，同时添加抑制剂，抑制SO₂的氧化，提高了海水脱硫脱氮的效率，形成了一种燃煤烟气海水联合脱硫脱氮的方法，脱硫率90%以上、脱氮效率60%以上。

本发明脱硫脱氮的具体反应机理如下：

（1）NO的氧化反应

NO(g)                                                

NO₂ (g)                                               （1）

SO₂(g)

SO₃(g)                                （2）

NO在双氧水的作用下氧化成NO₂，发生反应（1）；

SO₂在双氧水的作用下氧化成SO₃，发生反应（2）。由于SO₃脱除效果有限，添加抑制剂抑制反应（2）的发生。

（2）海水的脱硫脱氮反应：

SO₂(g)

SO₂ (aq)                               （3）

NO₂(g)

NO₂ (aq)                              （4）

SO₂(aq)+ NO₂ (aq) +4H₂O

HSO₃ ^-+ HNO₃ ^-+2H₃O⁺   （5）

HNO₃ ^-+HSO₃ ^-+H₂O

SO₃ ^2-+NO₃ ^-+H₃O⁺             (6)

海水的缓冲能力主要是由H₂CO₃和它的相应酸根之间的平衡(CO₂／H₂CO₃／HCO₃ ^-／CO₃ ^2-)而引起：

CO₂+H₂O

H₂CO₃                                 (7)

H₂CO₃+H₂O

HCO₃ ^-+H₃O⁺                         (8)

HCO₃ ^-+H₂O

CO₃ ^2-+H₃O⁺                          (9)

海水中含量较低的磷酸盐、硼酸盐等亦有上述类似反应。在对洗涤后烟气的海水进行还原恢复时，进行曝气氧化发生以下反应：

SO₂+ NO₂ +H₂O+1/2O₂→SO₄ ^2-+ NO₃ ^-+2H⁺           (10)

HCO₃ ^-+H₂O

CO₂↑+H₂O                          (11)

本发明方法添加了脱氮剂，从而提高了NO的氧化度，大部分NO被氧化为NO₂ ，大大提高了脱氮效率，脱氮效率60%以上。

本发明还充分利用海水对SO₂/NO₂的天然吸收能力，以海水作为吸收剂，有效地脱除了烟气中的二氧化硫和氮氧化物。同时为防止脱氮氧化剂将SO₂氧化成SO₃，还填加了抑制剂，脱硫效率达到90%以上。

本发明工艺简单、操作管理方便，无二次污染、环境和经济效益好，对沿海燃煤机组具有极大的发展应用前景。作为吸收剂的海水，天然易得，成本较低，经济适用。

 

本发明适于对原有脱硫设备进行改造，改造时在入口烟道增设储罐和喷入装置即可，经济实用，不需要重新建塔，运行费用低。

附图说明

附图1是燃煤电站锅炉烟气海水联合脱硫脱氮方法工艺流程示意图。

图中：1-吸收塔；2-填料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

本发明方法采用的装置如图1所示，包括吸收塔、脱氮剂储罐、脱氮剂喷雾装置、海水供应系统、海水恢复系统等。吸收塔内装有填料，喷淋层。

本发明脱氮剂中氧化剂采用H₂O₂，抑制剂采用五氧化二钒（也可采用氧化铈），喷入前氧化剂和抑制剂先分别加水形成溶液，再将两种溶液混合配成脱氮剂溶液，其中：H₂O₂：五氧化二钒：水的重量比为1：0.01-0.1：0.9-0.99均可。

打开储罐控制阀，上述配好的脱氮剂溶液由烟道入口喷入，原烟气经入口烟道去往吸收塔，与喷入的脱氮剂充分接触，经膨胀节后一起送入吸收塔。

在吸收塔内烟气与逆流喷淋的海水接触，经填料中完成二氧化硫和氮氧化物的脱除，洗涤后的净烟气从吸收塔出口经烟囱排出，洗涤后的海水自流到海水恢复系统。喷淋的海水由泵输送至塔顶，经喷淋层喷淋。海水恢复系统收集洗涤后海水，与新鲜海水混合并鼓入空气，调节pH至6.5以上，海水达标后排入大海。

 

应用实例1：

以下为本发明燃煤烟气海水联合脱硫脱氮的方法在秦皇岛某电厂100MW机组中的运行实例，具体参数参见表1。

表1

应用实例2：

以下为本发明燃煤烟气海水联合脱硫脱氮的方法在江苏沿海某电厂300MW机组中的运行实例，具体参数参见表2。

    表2

Claims (6)

1.一种燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮方法，该方法包括以下步骤：

原烟气经入口烟道与喷入的脱氮剂接触一起进入吸收塔，在吸收塔内与喷淋的海水接触，洗涤后烟气从吸收塔出口经烟囱排出，洗涤后的海水回收至海水恢复系统；其中所述脱氮剂由氧化剂与抑制剂按重量比为1/0.01-0.1配成，氧化剂为双氧水，抑制剂为氧化铈或五氧化二钒。

2.根据权利要求1所述的燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮方法，其中，所述化剂与抑制剂喷入前先分别加水配制成溶液，混合后再由入口烟道喷入；其中氧化剂：抑制剂：水三者的重量比为1：0.01-0.1：0.9-0.99。

3.根据权利要求2所述的燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮方法，其中，上述方法脱硫效率90%以上、脱氮效率60%以上。

4.根据权利要求1所述的燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮方法，其中，所述脱氮剂通过喷雾装置喷入，喷雾装置布置在原烟道上。

5.根据权利要求1所述的燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮方法，其中，所述吸收塔采用填料塔。

6.根据权利要求1所述的燃煤电站烟气海水联合脱硫脱氮方法，其中，所述海水恢复系统回收洗涤后海水，与新鲜海水混合并鼓入空气，调节pH至6.5以上，达标后排入大海。

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