CN103721551B - 锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，包括塔体，所述塔体上设有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口设于所述塔体的侧壁上，所述烟气出口设于塔体的顶部；所述烟气进口处设有烟气导流装置，所述烟气导流装置包括一端延伸至所述塔体外的烟气导流横管，所述烟气导流横管的另一端延伸至塔体内，并连接有开口向下的烟气导流竖管；所述烟气导流横管内的顶部设有脱汞脱硝液喷淋装置，所述烟气导流竖管内设有脱硫脱硝液喷淋装置。本发明的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，能够在一体化设备中对锅炉烟气进行脱硫、脱硝以及脱汞处理，投资小、占地面积小。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉烟气净化设备技术领域，具体地说，涉及一种锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备。
背景技术
在现代社会中，热电厂等单位都用到大型的锅炉，锅炉在运行过程中会产生大量的烟气，锅炉烟气中存在含硝、硫以及汞的有毒化合物，这些有毒化合物如果直接排放到大气中会对大气造成严重污染，影响大气环境，因此锅炉烟气的处理非常重要。
目前对于锅炉烟气的脱硫与脱硝分别采用单独的设备来进行。例如锅炉烟气脱硝设备常用的方法是选择性催化还原法（SOR），和非选择性催化还原法（SNCR），这两种脱硝方法中的还原剂一般采用含氨化合物，例如氨水、液氨或尿素，操作方法是将含氨化合物的溶解液在炉内喷淋。这两种脱硝方法存在以下缺点:1.脱除率低;2.氨的逃逸不好控制,产生异味造成二次污染;3.运行成本太高;4.液氨易爆炸。而目前国内脱硫常用的方法是单独建一座脱硫塔，用碱液喷淋，以对锅炉烟气进行脱硫处理。像目前这种将锅炉烟气脱硫和脱硝分开分别用单独的设备进行处理，投资大且净化效果不好。
另外，中国国家要求从2013年10月1日开始，对锅炉烟气要进行脱汞处理,并达到排放标准要求，但是目前的锅炉烟气处理设备都不进行脱汞处理，如果在单独的脱硫设备和脱硝设备后序再安装脱汞处理设备，去单独进行锅炉烟气脱汞处理，非常麻烦，而且费用高，占地面积大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够脱除锅炉烟气中的硫、硝以及汞的一体化净化设备，能够在一体化设备中对锅炉烟气进行脱硫、脱硝以及脱汞处理，投资小、占地面积小。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，包括塔体，所述塔体上设有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口设于所述塔体的侧壁上，所述烟气出口设于塔体的顶部；
所述烟气进口处设有烟气导流装置，所述烟气导流装置包括一端延伸至所述塔体外的烟气导流横管，所述烟气导流横管的另一端延伸至塔体内，并连接有开口向下的烟气导流竖管；
所述烟气导流横管内的顶部设有用于喷淋脱汞脱硝液的脱汞脱硝液喷淋装置，所述脱汞脱硝液喷淋装置包括脱汞脱硝液喷淋头，所述脱汞脱硝液喷淋头通过管道连接到盛装脱汞脱硝液池；所述烟气导流竖管内设有用于喷淋脱硫脱硝液的脱硫脱硝液喷淋装置所述脱硫脱硝液喷淋装置包括脱硫脱硝液喷淋头，所述脱硫脱硝液喷淋头通过管道连接到溶液循环池。
优选的，所述脱硫脱硝液喷淋装置包括若干排脱硫脱硝液喷淋头。
优选的，所述烟气导流竖管的下方设有集流装置。
优选的，所述集流装置包括呈漏斗状的集流罩，所述集流罩的底部连接有回流槽，所述回流槽通过管道连接到溶液循环池。
优选的，所述脱汞脱硝液为双氧水。
优选的，所述脱硫脱硝液为氧化镁溶液或氧化钙溶液或造纸白泥浆。
优选的，所述烟气导流横管的进口处设有轴流风机。
优选的，所述塔体为碳钢塔体或不锈钢塔体。
优选的，所述碳钢塔体内部设有防腐层。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于本发明的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备包括塔体，所述塔体上设有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口设于所述塔体的侧壁上，所述烟气出口设于塔体的顶部；所述烟气进口处设有烟气导流装置，所述烟气导流装置包括一端延伸至所述塔体外的烟气导流横管，所述烟气导流横管的另一端延伸至塔体内，并连接有开口向下的烟气导流竖管；所述烟气导流横管内的顶部设有脱汞脱硝液喷淋装置，所述烟气导流竖管内设有脱硫脱硝液喷淋装置。因此，本发明的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备在使用时，锅炉烟气从烟气导流横管远离烟气导流竖管的一端口进入，在烟气导流横管中，脱汞脱硝液喷淋装置喷淋脱汞脱硝液，脱汞脱硝液与汞反应，当脱汞脱硝液采用双氧水时，在塔体的烟气导流横管的进口处，锅炉烟气中的汞被喷淋的双氧水氧化，生成易溶于水的二价汞，同时，锅炉烟气中的一氧化氮与双氧水反应产生易溶于水的二氧化氮，二价汞以及二氧化氮易溶于水，二氧化氮溶于水形成硝酸，同时，锅炉烟气中的二氧化硫溶于水形成亚硫酸，脱硫脱硝液喷淋装置喷淋脱硫脱硝液，例如氧化镁溶液或氧化钙溶液或造纸白泥浆，氧化镁在水中生成氢氧化镁，氧化钙在水中生成氢氧化钙，造纸白泥浆中的碳酸钙，氢氧化镁、氢氧化钙或碳酸钙分别与硝酸或亚硫酸反应，生成硫酸镁、硝酸镁或者硫酸钙和硝酸钙结晶析出。随着喷淋下落，从烟气导流竖管下落，然后进入集流装置中的回流槽，通过回流槽排出塔体外，从而对锅炉烟气脱汞脱硫脱硝。
由于烟气导流横管的进口处设有轴流风机，轴流风机将含氧空气与烟气混合吹入烟道底部，此过程中，空气中的氧气与锅炉烟气中的一氧化氮进行氧化反应，部分一氧化氮转化成二氧化氮，在双氧水喷淋时，二氧化氮更容易溶与水，从而随着喷淋液被除去，达到锅炉烟气脱硝的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明的一种锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备的结构示意图；
图中：1、塔体；2、烟气进口；3、烟气出口；4、烟气导流横管；5、烟气导流竖管；6、脱汞脱硝液喷淋装置；61、脱汞脱硝液喷淋头；7、脱硫脱硝液喷淋装置；71、脱硫脱硝液喷淋头；8、集流装置；81、集流罩；82、回流槽。
具体实施方式
图1是本发明的一种锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备的结构示意图。
参照图1，本实施例的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，包括塔体1，塔体1上设有烟气进口2和烟气出口3，烟气进口2设于塔体1的侧壁上，烟气出口3设于塔体1的顶部；烟气进口2处设有烟气导流装置，烟气导流装置包括一端延伸至塔体1外的烟气导流横管4，烟气导流横管4的另一端延伸至塔体1内，并连接有开口向下的烟气导流竖管5；烟气导流横管4内的顶部设有用于喷淋脱汞脱硝液的脱汞脱硝液喷淋装置6，烟气导流竖管5内设有用于喷淋脱硫脱硝液的脱硫脱硝液喷淋装置7。烟气导流横管4的进口处设有轴流风机。
本实施例中，脱汞脱硝液喷淋装置6包括脱汞脱硝液喷淋头61，脱汞脱硝液喷淋头61通过管道连接到盛装脱汞脱硝液池；脱硫脱硝液喷淋装置7包括脱硫脱硝液喷淋头71，脱硫脱硝液喷淋头71通过管道连接到溶液循环池，其中，脱硫脱硝液喷淋装置7包括若干排脱硫脱硝液喷淋头71。
本实施例中，烟气导流竖管5的下方设有集流装置8。集流装置8包括呈漏斗状的集流罩81，集流罩81的底部连接有回流槽82，回流槽82通过管道连接到溶液循环池。
本实施例中，所述脱汞脱硝液为双氧水。所述脱硫脱硝液为氧化镁溶液或氧化钙溶液或造纸白泥浆。
本实施例的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，塔体1为碳钢塔体或不锈钢塔体或玻璃钢塔体或麻石塔体，当采用碳钢塔体时，碳钢塔体内部设有防腐层，例如采用玻璃鳞片或者其它的防腐层。
本发明的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备在使用时，锅炉烟气从烟气导流横管远离烟气导流竖管的一端口进入，在烟气导流横管中，脱汞脱硝液喷淋装置喷淋脱汞脱硝液，脱汞脱硝液与汞反应，当脱汞脱硝液采用双氧水时，在塔体的烟气导流横管的进口处，锅炉烟气中的汞被喷淋的双氧水氧化，生成易溶于水的二价汞，同时，锅炉烟气中的一氧化氮与双氧水反应产生易溶于水的二氧化氮，二价汞以及二氧化氮易溶于水，二氧化氮溶于水形成硝酸，同时，锅炉烟气中的二氧化硫溶于水形成亚硫酸，脱硫脱硝液喷淋装置喷淋脱硫脱硝液，例如氧化镁溶液或氧化钙溶液或造纸白泥浆，氧化镁在水中生成氢氧化镁，氧化钙在水中生成氢氧化钙，造纸白泥浆中的碳酸钙，氢氧化镁、氢氧化钙或碳酸钙分别与硝酸或亚硫酸反应，生成硫酸镁、硝酸镁或者硫酸钙和硝酸钙结晶析出。随着喷淋下落，从烟气导流竖管下落，然后进入集流装置中的回流槽，通过回流槽排出塔体外，从而对锅炉烟气脱汞脱硫脱硝。
由于烟气导流横管的进口处设有轴流风机，轴流风机将含氧空气与烟气混合吹入烟道底部，此过程中，空气中的氧气与锅炉烟气中的一氧化氮进行氧化反应，部分一氧化氮转化成二氧化氮，在双氧水喷淋时，二氧化氮更容易溶与水，从而随着喷淋液被除去，达到锅炉烟气脱硝的目的。
其中，氧化镁脱硫工艺的反应机理为：
吸收：SO2（g）→SO2（1）+H2O→H++HSO3-→H++SO32-
溶解：Mg（OH）2（s）→Mg2++2OH-
MgSO3（s）→Mg2++SO32-
中和：OH-+H+→H2O
OH-+HSO3-→SO32-+H2O
氧化：HSO3-+1/2O2→SO42-+H+
SO32-+1/2O2→SO42-
结晶：Mg2++SO32-+1/2H2O→MgSO3·1/2H2O（s）
Mg2++SO42-+2H2O→MgSO4·2H2O（s）
氧化镁脱硝工艺的反应机理为：
1）轴流风机充氧一次氧化
轴流风机将含氧空气与烟气混合吹入入口烟道底部，此过程中氧气与烟气中NO进行氧化反应，部分NO被氧化成NO2。
O2与NO反应式为
2NO+O2→2NO2
2）过氧化氢（H2O2）喷淋二次氧化
双氧水经螺旋喷嘴以喷淋的形式将烟气中NO氧化，锥形实心雾状的H2O2溶液能与NO充分接触。主要反应式为：
NO+H2O2→NO2+H2O
2NO+3H2O2→2HNO3+2H2O
2NO2+H2O2→2HNO3
3）氧化镁法脱硫浆液吸收与洗涤
燃烧后的烟气经一次氧化和二次氧化，NO被氧化成NO2。少量NO与NO2和H2O反应生成HNO2，HNO3与Mg（OH）2溶液反应生成Mg(NO3)2。Mg(NO3)2易溶于水，132℃以下不会分解。
NO+NO2+H2O→2HNO2
2NO2 -+O2→2NO3 -
2HNO3+Mg(OH)2→Mg(NO3)2+2H2O
造纸白泥脱硫工艺
（1）在脱硫吸收塔内，烟气中的SO2首先被浆液中的水吸收，形成亚硫酸并部分电离：
SO2＋H2O→H2SO3→H＋＋HSO3 －→2H＋＋SO3 2－
（2）白泥中的主要成份CaCO3细颗粒与SO3 2－反应生成CaSO3：
CaCO3＋2H＋＋SO3 2－→CaSO3＋CO2↑＋H2O
（3）浆液中的CaSO3被氧化成为CaSO4：
CaSO3＋O2→CaSO4
上述反应中第一步是较关键的一步，即SO2被浆液中的水吸收。根据SO2的化学特性，SO2在水中能发生电离反应，易于被水吸收，只要有足够的水，就能将烟气中绝大部分SO2吸收下来。但随着浆液中HSO3 －和SO3 2－离子数量的增加，浆液的吸收能力不断下降，直至完全消失。因此要保证系统良好的吸收效率，不仅要有充分的浆液量和充分的气液接触面积，还要保证浆液的充分新鲜。要控制吸收浆液的PH值，促进吸收反应的连续顺利进行。同时通入空气氧化亚硫酸钙，生成稳定的硫酸钙，也有利于脱硫反应的进行。
造纸白泥脱硝工艺
1）轴流风机充氧一次氧化
轴流风机将含氧空气与烟气混合吹入入口烟道底部，此过程中氧气与烟气中NO进行氧化反应，部分NO被氧化成NO2。
O2与NO反应式为
2NO+O2——2NO2（红棕色）
2）过氧化氢（H2O2）喷淋二次氧化
双氧水经螺旋喷嘴以喷淋的形式将烟气中NO氧化，锥形实心雾状的H2O2溶液能与NO充分接触。主要反应式为：
NO+H2O2→NO2+H2O
2NO+3H2O2→2HNO3+2H2O
2NO2+H2O2→2HNO3
3）白泥浆液的吸收与洗涤
燃烧后的烟气经一次氧化和二次氧化，NO被氧化成NO2。少量NO与NO2和H2O反应生成HNO2，HNO3与CaCO3溶液反应生成Ca(NO3)2。Ca(NO3)2易溶于水，132℃以下不会分解。
NO+NO2+H2O→2HNO2
2NO2 -+O2→2NO3 -
2HNO3+CaCO3→Ca(NO3)2+H2O+CO2
造纸白泥脱汞工艺
通过向吸收塔底部亚硫酸钙氧化池中加入微量的轻柴油作为捕收剂，加入微量仲辛醇作为起泡剂，使疏水性的与气泡互相碰撞并附着，并由气泡携带到液体上层，与脱硫石膏分离，可提高石膏品位。
Hg0(g)+Cl0→Hg2++Cl-
由于脱硫副产物分离后的黑色胶状物中氯的含量较高，利用分享后的黑色胶状物作为汞氧化剂，在900℃的高温燃烧条件下利用产生的氯将烟气中的汞氧化，产生可溶于水的二价汞，最后通过后续的湿法脱硫去除。使用造纸白泥浆对锅炉烟气脱硫脱硝的同时，进一步去除锅炉烟气中的汞。
综上，本发明的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，，能够在一体化设备中对锅炉烟气进行脱硫、脱硝以及脱汞处理，投资小、占地面积小。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，其特征在于：包括塔体，所述塔体上设有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口设于所述塔体的侧壁上，所述烟气出口设于塔体的顶部；
所述烟气进口处设有烟气导流装置，所述烟气导流装置包括一端延伸至所述塔体外的烟气导流横管，所述烟气导流横管的另一端延伸至塔体内，并连接有开口向下的烟气导流竖管；
所述塔体的外部在所述烟气导流横管内的顶部设有用于喷淋脱汞脱硝液的脱汞脱硝液喷淋装置，所述脱汞脱硝液喷淋装置包括脱汞脱硝液喷淋头，所述脱汞脱硝液喷淋头通过管道连接到盛装脱汞脱硝液池；所述烟气导流竖管内设有用于喷淋脱硫脱硝液的脱硫脱硝液喷淋装置，所述脱硫脱硝液喷淋装置包括脱硫脱硝液喷淋头，所述脱硫脱硝液喷淋头通过管道连接到溶液循环池。
2.如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，其特征在于：所述烟气导流横管的进口处设有轴流风机。
3.如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，其特征在于：所述脱硫脱硝液喷淋装置包括若干排脱硫脱硝液喷淋头。
4.如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，其特征在于：所述烟气导流竖管的下方设有集流装置。
5.如权利要求4所述的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，其特征在于：所述集流装置包括呈漏斗状的集流罩，所述集流罩的底部连接有回流槽，所述回流槽通过管道连接到溶液循环池。
6.如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，其特征在于：所述脱汞脱硝液为双氧水，所述脱硫脱硝液为氧化镁溶液或氧化钙溶液或造纸白泥浆。
7.如权利要求1至6任一项所述的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，其特征在于：所述塔体为碳钢塔体或不锈钢塔体或玻璃钢塔体或麻石塔体。
8.如权利要求7所述的锅炉烟气脱硫、脱硝、脱汞一体化净化设备，其特征在于：所述碳钢塔体内部设有防腐层。
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