CN102886203B - 一种烟气脱硫脱汞的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的烟气脱硫脱汞方法将含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置对原烟气进行净化,含氯离子的水在循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置内参与脱硫脱汞反应,净化的含尘烟气经过布袋除尘器得到净化的烟气,通过用该方法净化的烟气具有较高的脱硫脱汞效率;本发明还提供了一种用于上述技术方案所述的方法的烟气脱硫脱汞装置,包括储水箱;与所述储水箱的出口相通的雾化器;与所述雾化器的出口相通的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置;此外,该方法工艺流程简单、投资及运行成本较低、易于工业化,且装置占地面积小、运行维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染控制技术领域,尤其涉及一种烟气脱硫脱汞的方法。
背景技术
煤炭作为目前主要的能源物质,其在通过燃烧提供热源和电力资源的同时,也产生了大量的二氧化硫(SO2)和重金属汞(Hg)等污染物,严重污染大气环境,危害人类的身体健康。其中,燃煤汞的排放尤为严重,占汞污染物总排放的1/3以上,因此控制二氧化硫和重金属汞的排放至关重要。
研究表明,原煤中汞的含量为0.1~5.5μg/g,平均汞含量为0.22μg/g,因此,燃煤烟气脱汞的方式主要有燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞三种。由于燃烧前脱汞和燃烧中脱汞的技术对燃煤中汞的去除能力有限,故燃烧后脱汞技术仍是最主要的控制途径。燃煤烟气中的汞主要以气态单质汞(Hg0)、气态二价离子汞(Hg2+)和颗粒态汞(Hgp)三种形式存在,其中,气态单质汞(Hg0)约占烟气总汞含量的30%~80%。单质汞(Hg0)不溶于水,且挥发性极强,除尘或脱硫设备很难捕获,几乎全部释放到大气中;而二价离子汞(Hg2+)易溶于水,也易被烟气中的颗粒物吸附,所以二价离子汞(Hg2+)易被除尘设备分离;颗粒态汞(Hgp)也易被除尘设备分离。目前,国内外烟气脱汞技术主要是采用活性炭吸附或氧化剂对燃烧后燃煤烟气进行脱汞,运行成本均相对较高。
如赵毅等在申请号为200310103954.7的专利中公开了一种烟气脱硫脱汞净化方法,通过在循环流化床反应塔内喷入一种高活性吸收剂达到同时脱硫脱汞的目的,该高活性吸收剂包括30%~60%的粉煤灰、38%~80%消石灰和1%~2.5%添加剂,其中添加剂为高锰酸钾、次氯酸钙、过硫酸铵和过氧乙酸中的一种或多种,该方法能同时达到90%以上的脱硫效率和50%以上的脱汞率,但是,该方法所采用的高活性吸收剂的制备方法繁琐,其中的添加剂在较高温度和放置较长时间后容易失效,因此难以实现工业化。美国NETL开发的烟气脱硫脱汞技术采用烟气脱硫(FGD)与活性炭烟气喷射技术(ACI)相结合的方法进行同步脱硫脱汞,该方法脱汞率高达90%左右,但是使用大量活性炭运行成本高,且容易产生二次污染。
发明内容
有鉴于此,本发明所要解决的技术问题在于提供一种烟气脱硫脱汞的方法,本发明提供的方法具有较高的脱汞脱硫效率、运行成本低、易于工业化。
本发明提供了一种烟气脱硫脱汞的方法,包括以下步骤:
将含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置,对原烟气进行处理后得到净化烟气,所述含氯离子的水中氯离子含量为0.05~0.5mg/L,所述循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中的吸收剂为钙基吸收剂。
优选的,所述含氯离子的水中氯离子含量为0.1~0.3mg/L。
优选的,所述含氯离子的水为高盐水和工业用水的混合水。
优选的,所述高盐水中的氯离子含量在3000mg/L以上。
优选的,所述高盐水的氯离子含量为4000~8000mg/L。
优选的,所述钙基吸收剂为氧化钙和氢氧化钙的混合物。
优选的,所述净化烟气温度为70~90℃。
本发明还提供了一种用于上述技术方案所述的方法的烟气脱硫脱汞装置,其特征在于,包括:
储水箱;
与所述储水箱的出口相通的雾化器;
与所述雾化器的出口相通的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置。
优选的,还包括分别与所述储水箱入口相连接的高盐水水箱和工业用水水箱。
与现有技术相比,本发明提供的烟气脱硫脱汞方法将含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置对原烟气进行净化,含氯离子的水在循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置内参与脱硫脱汞反应,一方面,所述氯离子与循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中的钙基吸收剂中的Ca2+结合形成CaCl2形式的钙盐,CaCl2的强吸潮性使得钙基吸收剂颗粒上的部分游离水分转化为结合水分,降低了液相的水蒸汽分压,减小了从固相到气相传质的推动力,进而减慢钙基吸收剂物料水分蒸发速率,延长二氧化硫(SO2)和钙基吸收剂的离子化反应时间,提高脱硫效率;同时,所述含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置遇到高温原烟气,使得所述含氯离子的水中的部分氯离子以氯化氢(HCl)形式在蒸发过程中释放出来,氯化氢通过与钙基吸收剂发生反应提供活性位来加强对单质汞(Hg0)的吸附,进而提高脱汞效率;实验结果表明,本发明提供的烟气脱硫脱汞方法脱硫效率为90%~99%,脱汞效率88%~99%。此外,该方法工艺流程简单、投资及运行成本较低、易于工业化,且装置占地面积小、运行维护方便。
附图说明
图1为本发明烟气脱硫脱汞装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种烟气脱硫脱汞的方法,包括以下步骤:
将含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置,对原烟气进行处理后得到净化烟气,所述含氯离子的水中氯离子含量为0.05~0.5mg/L,所述循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中的吸收剂为钙基吸收剂。
本发明是在采用循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置对原烟气进行脱硫脱汞除尘的基础上,将含氯离子的水喷入所述装置对原烟气进行降温、增湿并参与原烟气的脱硫脱汞,从而提高脱硫脱汞效果。
本发明对所述循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置没有特殊限制,本领域技术人员熟知的即可,如包括吸收剂、流化床、除尘器等部件的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置。在本发明中,所述循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中的吸收剂为钙基吸收剂,优选为氧化钙和氢氧化钙的混合物。
在向循环流化床脱硫脱汞除尘装置中通入需要净化的原烟气的同时,将含氯离子的水喷入装置中,对所述原烟气进行降温、增湿并参与原烟气的脱硫脱汞。
本发明对需要净化的原烟气没有特殊要求,可以为燃煤电厂、烧结机厂、石油化工厂及各种工业窑炉的原烟气。
本发明中所述含氯离子的水喷入所述循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置对原烟气进行降温、增湿的同时还参与原烟气的脱硫脱汞,含氯离子的水在循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置内参与脱硫脱汞反应,一方面,所述氯离子与循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中的钙基吸收剂中的Ca2+结合形成CaCl2形式的钙盐,CaCl2的强吸潮性使得钙基吸收剂颗粒上的部分游离水分转化为结合水分,降低了液相的水蒸汽分压,减小了从固相到气相传质的推动力,进而减慢钙基吸收剂物料水分蒸发速率,延长二氧化硫(SO2)和钙基吸收剂的离子化反应时间,提高脱硫效率;同时,所述含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置遇到高温原烟气,使得所述含氯离子的水中的部分氯离子以氯化氢(HCl)形式在蒸发过程中释放出来,氯化氢通过与钙基吸收剂发生反应提供活性位来加强对单质汞(Hg0)的吸附,进而提高脱汞效率。
本发明所述含氯离子的水中的氯离子含量为0.05~0.5mg/L,优选为0.1~0.3mg/L;本发明对含氯离子的水没有特殊限制,优选为高盐水和工业用水的混合水;本发明对所述高盐水的来源没有特殊要求,主要为含氯离子较高的工业废水,例如可以为电厂锅炉离子交换树脂再生时产生的废水或钢铁烧结厂的焦化废水;所述高盐水中的氯离子含量优选为3000mg/L以上,更优选4000~8000mg/L,本发明以含氯离子较高的工业废水对原烟气进行脱硫脱汞,使得整个过程不产生二次污染,实现了以废治废以及资源的综合利用。
经过含氯离子的水在循环流化床脱硫脱汞除尘装置中对原烟气处理后,得到含尘的净化烟气,所述含尘的净化烟气的温度优选为70~90℃。
将所述含尘的净化烟气经过循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置所配套的布袋除尘器除尘,得到净化烟气。其中,所述布袋除尘器能够捕集0.1μm以上的尘粒,对5μm以上尘粒的捕集效率可达99%以上,当含尘气体进入布袋除尘器,颗粒大、比重大的粉尘,由于重力作用沉降下来,落入灰斗,含有较细小粉尘的气体在通过滤料时,粉尘被阻留,使气体得到净化;所述净化烟气的温度优选为70~90℃。
本发明还提供了一种用于上述技术方案所述的方法的烟气脱硫脱汞装置,包括储水箱;与所述储水箱的出口相通的雾化器;与所述雾化器的出口相通的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置。
所述烟气脱硫脱汞装置参见图1,图1为本发明烟气脱硫脱汞装置的结构示意图,其中,1是储水箱,2是雾化器,3是循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置。
在所述烟气脱硫脱汞装置中,储水箱1的作用是存储含氯离子的水,雾化器2的作用是将含氯离子的水雾化并喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置3,雾化器2与储水箱1的出口相通,循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置3是原烟气进行净化的场所,循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置3与雾化器2的出口相通。
本发明所述的烟气脱硫脱汞装置还包括连接在储水箱1出口与雾化器2之间的高压泵8。
本发明所述的烟气脱硫脱汞装置还包括连接在雾化器2与储水箱1进口之间的回流水调节阀9。
本发明提供的烟气脱硫脱汞装置还包括分别与所述储水箱1入口相连接的高盐水水箱4和工业用水水箱5,其中,高盐水水箱4和储水箱1之间还设有立式管道泵6和高盐水流量计10,工业用水水箱与储水箱1之间还设有工业用水流量计7。
本发明提供的烟气脱硫脱汞装置的工作原理为:
首先向循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置3中通入原烟气,同时,将存储在储水箱1中的含氯离子的水通过高压泵8输送到雾化器2,雾化器2将含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置3中,在所述装置3中,含氯离子的水对原烟气进行降温、增湿并与所述装置3中的钙基吸收剂共同作用对原烟气进行脱硫脱汞,经过脱硫脱汞的含尘烟气经过循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置3所配套的布袋除尘器除尘,得到净化烟气;其中,所述储水箱1中含氯离子的水优选为高盐水与工业用水的混合水;所述混合水是由高盐水箱4的高盐水经高盐水流量计10计量后,由立式管道泵6输送进入储水箱1,同时工业用水由工业用水水箱5经工业用水流量计7输送至储水箱1,然后高盐水与工业用水混合得到。
本发明提供的烟气脱硫脱汞方法将含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置对原烟气进行净化,含氯离子的水在循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置内参与脱硫脱汞反应,一方面,所述氯离子与循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中的钙基吸收剂中的Ca2+结合形成CaCl2形式的钙盐,CaCl2的强吸潮性使得钙基吸收剂颗粒上的部分游离水分转化为结合水分,降低了液相的水蒸汽分压,减小了从固相到气相传质的推动力,进而减慢钙基吸收剂物料水分蒸发速率,延长二氧化硫(SO2)和钙基吸收剂的离子化反应时间,提高脱硫效率;同时,所述含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置遇到高温原烟气,使得所述含氯离子的水中的部分氯离子以氯化氢(HCl)形式在蒸发过程中释放出来,氯化氢通过与钙基吸收剂发生反应提供活性位来加强对单质汞(Hg0)的吸附,进而提高脱汞效率;此外,该方法工艺流程简单、投资及运行成本较低、易于工业化,且装置占地面积小、运行维护方便。
为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的烟气脱硫脱汞方法进行详细描述。
实施例1
发电容量为300MW的电厂发电机组提供原烟气,原烟气中二氧化硫(SO2)浓度为1500mg/Nm3,重金属汞(Hg)的浓度为3×10-3mg/m3,原烟气温度130℃;将电厂锅炉离子交换树脂再生时产生的废水与工业用水混合得到含氯离子的水,所述含氯离子的水中的氯离子浓度为0.1mg/L;向以氧化钙和氢氧化钙混合物作为吸收剂的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中以2030000m3/h的速度通入上述原烟气,同时,以39t/h的速度喷入上述混合水进行处理,处理完毕后,得到出口温度为72℃左右的净化烟气。
对所述净化烟气进行检测,净化烟气的二氧化硫(SO2)浓度为98mg/Nm3,脱硫效率达93.6%;重金属汞(Hg)浓度为3.5×10-4mg/m3,脱汞效率达88.3%。
实施例2
发电容量为300MW的电厂发电机组提供原烟气,原烟气中二氧化硫(SO2)浓度为1500mg/Nm3,重金属汞(Hg)的浓度为3×10-3mg/m3,原烟气温度130℃;将电厂锅炉离子交换树脂再生时产生的废水与工业用水混合得到含氯离子的水,所述含氯离子的水中的氯离子浓度为0.2mg/L;向以氧化钙和氢氧化钙混合物作为吸收剂的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中以2030000m3/h的速度通入上述原烟气,同时,以39t/h的速度喷入上述混合水进行处理,处理完毕后,得到出口温度为72℃左右的净化烟气。
对所述净化烟气进行检测,净化烟气的二氧化硫(SO2)浓度为65mg/Nm3,脱硫效率达95.6%;重金属汞(Hg)浓度为1.9×10-4mg/m3,脱汞效率达93.7%。
实施例3
发电容量为300MW的电厂发电机组提供原烟气,原烟气中二氧化硫(SO2)浓度为1500mg/Nm3,重金属汞(Hg)的浓度为3×10-3mg/m3,原烟气温度130℃;将电厂锅炉离子交换树脂再生时产生的废水与工业用水混合得到含氯离子的水,所述含氯离子的水中的氯离子浓度为0.3mg/L;向以氧化钙和氢氧化钙混合物作为吸收剂的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中以2030000m3/h的速度通入上述原烟气,同时,以39t/h的速度喷入上述混合水进行处理,处理完毕后,得到出口温度为72℃左右的净化烟气。
对所述净化烟气进行检测,净化烟气的二氧化硫(SO2)浓度为32mg/Nm3,脱硫效率达97.8%;重金属汞(Hg)浓度为1.3×10-4mg/m3,脱汞效率达95.7%。
比较例1
发电容量为300MW的电厂发电机组提供原烟气,原烟气中二氧化硫(SO2)浓度为1500mg/Nm3,重金属汞(Hg)的浓度为3×10-3mg/m3,原烟气温度130℃;将工业用水向以氧化钙和氢氧化钙混合物作为吸收剂的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中以2030000m3/h的速度通入上述原烟气,同时,以43t/h的速度喷入上述混合水进行处理,处理完毕后,得到出口温度为72℃左右的净化烟气。
对所述净化烟气进行检测,净化烟气的脱硫效率为92%,脱汞效率为70%。
通过对实施例和比较例的比较,可以得出由本发明提供的烟气脱硫脱汞方法具有较高的脱汞、脱硫效率。
实施例4
面积为400m2的钢铁厂烧结机提供原烟气,原烟气中二氧化硫(SO2)浓度为1200mg/Nm3,重金属汞(Hg)的浓度为6×10-3mg/m3,原烟气入口温度为140℃;将电厂锅炉离子交换树脂再生时产生的废水与工业用水混合得到混含氯离子的水,所述含氯离子的水中的氯离子浓度为0.1mg/L;向以氧化钙和氢氧化钙混合物作为吸收剂的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中以2060000m3/h的速度通入上述原烟气,同时,以42t/h的速度喷入上述混合水进行处理,处理完毕后,得到出口温度为72℃左右的净化烟气。
对所述净化烟气进行检测,净化烟气的二氧化硫(SO2)浓度为68mg/Nm3,脱硫效率达94.3%;重金属汞(Hg)浓度为5×10-4mg/m3,脱汞效率达91.7%。
比较例2
面积为400m2的钢铁厂烧结机提供原烟气,原烟气中二氧化硫(SO2)浓度为1200mg/Nm3,重金属汞(Hg)的浓度为6×10-3mg/m3,原烟气入口温度为140℃;将工业用水向以氧化钙和氢氧化钙混合物作为吸收剂的循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中以2060000m3/h的速度通入上述原烟气,同时,以46t/h的速度喷入上述混合水进行处理,处理完毕后,得到出口温度为72℃左右的净化烟气。
通过对出口的净化烟气进行检测,净化烟气的脱硫效率为92%,脱汞效率为77%。
通过对实施例和比较例的比较,可以得出由本发明提供的烟气脱硫脱汞方法具有较高的脱汞、脱硫效率。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种烟气脱硫脱汞的方法,包括以下步骤:
将含氯离子的水喷入循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置,对原烟气进行处理后得到净化烟气,所述含氯离子的水中氯离子含量为0.05~0.5mg/L,所述循环流化床干法脱硫脱汞除尘装置中的吸收剂为钙基吸收剂;
所述含氯离子的水为高盐水和工业用水的混合水;
所述钙基吸收剂为氧化钙和氢氧化钙的混合物;
所述原烟气为燃煤电厂、烧结机厂、石油化工厂及各种工业窑炉的原烟气。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述含氯离子的水中氯离子含量为0.1~0.3mg/L。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高盐水中的氯离子含量在3000mg/L以上。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高盐水的氯离子含量为4000~8000mg/L。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述净化烟气温度为70~90℃。
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