CN104190223A

CN104190223A - 一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置

Info

Publication number: CN104190223A
Application number: CN201410485392.5A
Authority: CN
Inventors: 黄盛珠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明涉及一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，包含多级吸收塔、脱硝循环箱、碱液循环箱，其特征在于：所述的多级吸收塔沿着烟气流程设有烟气入口管、预洗涤浆液喷雾管道和喷嘴、预洗涤气体导管除雾器、脱硝浆液喷雾管道和喷嘴、脱硝气体导管除雾器、碱液吸收浆液喷雾管道和喷嘴、末级除雾器、烟气出口管；多级吸收塔可设有塔底浆液池；预洗涤气体导管除雾器和脱硝气体导管除雾器，其每个气体导管出口中心线都与假想圆相切。本发明实现了吸收塔内烟气流场达到最优化、上下级浆液分离更彻底、吸收塔高度降低，在同样的脱除效率下，大幅降低了投资费用和运行费用，特别适合于玻璃窑炉等场合。

Description

一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置

技术领域

本发明涉及烟气治理技术领域，特别涉及一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置。

背景技术

随着我国工业经济的迅速发展，能源消费的增长也日益加快，伴随而来的是氮氧化物排放量急速上升，需要进行有效控制。脱除烟气中氮氧化物的方法有选择性非催化还原法（SNCR）、选择性催化还原法（SCR）、氧化吸收法等。

SNCR采用高温反应方式，还原剂喷入炉膛中，在高温下还原剂与NO和NO₂发生反应，产生无害的氮气和水。但SNCR方法脱除效率低、氨逃逸浪费比较严重，同时由于受炉膛内烟气温度、停留时间、烟气流场等条件的影响，SNCR技术用于某些行业、某些炉型的氮氧化物脱除处理有一定的局限性。

SCR是在催化剂作用下，向温度280～420℃的烟气中喷氨，将NO 还原成无害的氮气和水。但对于燃煤锅炉，SCR装置产生的硫酸氢铵会加剧对空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀。同时，可能存在的砷中毒、堵塞、水溶性Na与K中毒、热力烧结、冲蚀、积灰等原因，催化剂需要定期再生、更换，使得总体的运行费用升高，建设单位难以接受。在玻璃窑炉中，更加复杂的情况使得常规的SCR方法更难以稳定运行。

大部分燃烧系统所排放的烟气，其中的氮氧化物主要是以NO与NO₂两种物质为主，其中的NO最高可占95%以上，因此，氮氧化物脱除设备所需处理的主要污染物是烟气中的NO。但由于NO的低溶解度和稳定的化学特性，在传统的湿法洗涤装置中难以脱除。通过选取合适的氧化剂，设法将NO氧化，就能采用目前成熟的湿法洗涤工艺及装置达到所需的脱硝效率。

氧化吸收法属于脱硫脱硝一体化脱除装置，是通过氧化剂将NO氧化成可溶于水生成HNO₂和HNO₃的NO₂、N₂O₃、N₂O₅等高价态氮氧化物，然后采用碱性浆液进行吸收。常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、次氯酸钠、二氧化氯等。

申请号为201210067173.6的专利“一种液相氧化多级吸收的烟气脱硫脱硝工艺及装置”，提出了一种包括预脱硫、液相氧化、吸收反应的多级吸收方法，集脱硫脱硝于一体，简化了工艺流程、减小了设备的占地面积，降低了投资费用。该工艺通过设置预脱硫可以减少氧化剂和二氧化硫的副反应，从而降低氧化剂的耗量。但该发明存在作为隔板的多层变径圆环所占塔体高度较大、烟气流场状况不良、筛板层可能容易结垢等不足。同时，烟气经过隔板时其中的液滴无法分离，所以为了防止上下级的浆液严重混合，只能采用普通喷淋塔或填料塔，影响该工艺的推广应用。

申请号为201420088330.6的专利“一种基于钙基及二氧化氯的三段式烟气同时脱硫脱硝系统”，选用二氧化氯作为液相氧化剂，采用较低的液气比即可达到良好的氧化效果，降低了烟气处理系统的能耗，而且氧化剂成本低。但该发明存在升气集液装置所占塔体高度较大、烟气流场状况不良、烟气经过时其中的液滴无法分离等不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，使得吸收塔内烟气流场达到最优化、上下级浆液分离更彻底、吸收塔高度降低，因而在同样的脱除效率下，整体装置的投资费用和运行费用大幅降低。

本发明一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，包含多级吸收塔、脱硝循环箱、碱液循环箱；所述的多级吸收塔沿着烟气流程设有烟气入口管、预洗涤浆液喷雾管道和喷嘴、预洗涤气体导管除雾器、脱硝浆液喷雾管道和喷嘴、脱硝气体导管除雾器、碱液吸收浆液喷雾管道和喷嘴、末级除雾器、烟气出口管；所述的多级吸收塔设有塔底浆液池。

所述的一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，其工作过程是：

（1）第一级为预洗涤，主要通过预洗涤浆液循环泵抽取塔底浆液池浆液，进行浆液喷雾降低烟气温度、吸收烟气中粉尘、NO₂、大部分SO₂、氯离子、氟离子等污染物。避免大量SO₂进入下一级，从而减少氧化剂和二氧化硫的副反应、降低氧化剂的耗量。

（2）中间级为脱硝氧化，通过浆液喷雾使氧化剂浆液和烟气充分接触，对烟气中的NO进行氧化。浆液喷嘴喷出的浆液通过吸收塔内部倾斜隔板收集，回到脱硝循环箱，并通过独立控制脱硝浆液氧化剂浓度、脱硝循环泵流量等参数，调整所需的脱硝氧化效率。

（3）第三级为碱液吸收，通过浆液喷雾使碱性浆液和烟气充分接触，吸收NO氧化产物和剩余的二氧化硫，最终形成硫酸盐、硝酸盐或亚硝酸盐。浆液喷嘴喷出的碱性浆液通过吸收塔内部倾斜隔板收集，回到碱液循环箱，并通过独立控制碱性浆液PH值、碱液吸收循环泵流量等参数，调整所需的脱硫脱硝总效率。

所述的气体导管除雾器，能分离烟气向上流动夹带的浆液液滴，分离出的液滴形成液流直接返回上一级，而气体导管除雾器隔板上的下级浆液收集后通过塔体侧面管道引出，实现上下级浆液分离得更彻底，大大提高氧化剂的利用率，因而减少了运行费用。

所述的末级除雾器，可以采用气体导管除雾器、折流板除雾器其中的一种。除雾器冲洗水作为系统的补水，穿过末级除雾器后流入碱液循环箱，保持整个脱硫脱硝系统的水平衡。

第一级和中间级出口的气体导管除雾器，每个气体导管出口中心线都与吸收塔同轴的一定直径的假想圆相切，烟气形成螺旋上升的最优化烟气流场，大幅提高了烟气停留时间，在较低的吸收塔高度情况下，增强了气液接触和反应效果。假想圆直径选取为吸收塔直径的20～50%。

步骤（3）中所述的碱液，可以是氨水、海水、氢氧化钠、氢氧化镁或者氢氧化钙。根据烟气中的污染物浓度、建设单位的碱性吸收剂来源、副产物处理的要求等具体情况，选取合适的碱性吸收剂，然后选取合适的浆液PH值和液气比。

所述的浆液喷雾管道和喷嘴，可以是布置于吸收塔内部的浆液喷淋层，也可以是通过塔外浆液盘管形成的圆周布置于吸收塔竖直壁面上、进行水平或近似水平喷雾的喷嘴组。

本发明的有益效果是：

（1）实现了烟气脱硫脱硝一体化，并通过气体导管除雾器的应用，配合高效喷雾，比常规的脱硫脱硝吸收塔高度降低30～40%。

（2）气体导管除雾器的应用，实现上下级浆液的独立循环，提高了氧化剂的利用率。在同样的烟气状况和排放要求下，比常规的脱硫脱硝吸收装置运行费用降低20%以上。

（3）通过气体导管除雾器和高效喷雾的应用，吸收塔内不设喷淋管，烟气阻力大幅降低，并可适应烟气的各种工况变化，可靠性极高，完全能够适用于玻璃窑炉等的烟气脱硫脱硝要求。

（4）使用单一碱性吸收剂，简化了工艺流程，降低了吸收装置投资费用。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置的结构示意图。

图2是本发明实施例1的多级吸收塔结构示意图。

图中：1、烟气入口管；2、多级吸收塔；3、塔底浆液池；4、塔底浆液池搅拌器；5-1、预洗涤浆液循环泵；5-2、预洗涤浆液喷雾管道和喷嘴；6-1、预洗涤气体导管除雾器隔板；6-2、预洗涤气体导管除雾器导管；7、脱硝循环箱；8-1、脱硝浆液循环泵；8-2、脱硝浆液喷雾管道和喷嘴；9-1、脱硝气体导管除雾器隔板；9-2、脱硝气体导管除雾器导管；10、碱液循环箱；11、碱液循环箱搅拌器；12-1、碱液吸收循环泵；12-2、碱液吸收浆液喷雾管道和喷嘴；13-1、末级气体导管除雾器隔板；13-2、末级气体导管除雾器导管；14、烟气出口管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。

本发明一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，包含多级吸收塔2、脱硝循环箱7、碱液循环箱10；所述的多级吸收塔2沿着烟气流程设有烟气入口管1、预洗涤浆液喷雾管道和喷嘴5-2、预洗涤气体导管除雾器6、脱硝浆液喷雾管道和喷嘴8-2、脱硝气体导管除雾器9、碱液吸收浆液喷雾管道和喷嘴12-2、末级除雾器13、烟气出口管14；所述的多级吸收塔2设有塔底浆液池3。

塔底浆液池3设置搅拌器4，预洗涤浆液循环泵5-1抽取塔底浆液池3的浆液，通过预洗涤浆液喷雾管道和喷嘴5-2形成塔内的浆液喷雾，随之浆液落回塔底浆液池3；氧化剂根据工艺需要加入脱硝循环箱7；脱硝浆液循环泵8-1抽取脱硝循环箱7的浆液，通过脱硝浆液喷雾管道和喷嘴8-2形成塔内的浆液喷雾，随之浆液通过预洗涤气体导管除雾器隔板6-1收集，返回脱硝循环箱7，并形成液封防止烟气泄漏；碱性吸收剂根据工艺需要加入碱液循环箱10；碱液循环箱10设置顶置搅拌器11；碱液吸收循环泵12-1抽取碱液循环箱10的浆液，通过碱液吸收浆液喷雾管道和喷嘴12-2形成塔内的浆液喷雾，随之浆液通过脱硝气体导管除雾器隔板9-1收集，返回碱液循环箱10，并形成液封防止烟气泄漏；末级除雾器13冲洗水通过末级气体导管除雾器隔板13-1收集，穿过末级气体导管除雾器导管13-2，流入碱液循环箱10。

实施例1：如图1、图2所示，某700T/d玻璃窑炉烟气参数：标况烟气量140000Nm³/h，入口烟气温度150℃左右，干基含氧量12%，SO₂浓度3000mg/Nm³，NO浓度1500mg/Nm³，NO₂浓度700mg/Nm³。

选取吸收塔表观烟气流速为2m/s，设计吸收塔直径6m，吸收塔下部设置单个矩形烟气入口管，顶部一个圆形烟气出口管。考虑烟气中较高的SO₂和NOx浓度，本工程采用三级吸收塔。各级出口均采用气体导管除雾器，截面为500×500mm，每套除雾器含有16个导管。采用次氯酸钠为氧化剂，氢氧化钠为碱性吸收剂。要求脱硫效率92%以上，脱硝氧化效率85%以上。经现场测定，满足排放要求。

实施例2：与实施例1基本相同，不同的是，本实施例末级除雾器采用增强聚丙烯折流板除雾器。

实施例3：某64MW高温水链条锅炉烟气参数：标况烟气量125000Nm³/h，入口烟气温度120℃左右，干基含氧量9.13%，SO₂浓度1500mg/Nm³，NO浓度400mg/Nm³，NO₂浓度20mg/Nm³。

选取吸收塔表观烟气流速为2.67m/s，设计吸收塔直径4.8m，吸收塔下部设置单个矩形烟气入口管，顶部一个圆形烟气出口管。考虑烟气中较低的SO₂和NOx浓度，本工程采用两级吸收塔。第一级为预洗涤，第二级为脱硝氧化，末级除雾器的冲洗水作为系统补水流入脱硝循环箱，碱性吸收剂直接加入塔底浆液池。各级出口均采用气体导管除雾器，截面为500×500mm，每套除雾器含有12个导管。采用二氧化氯为氧化剂，生石灰粉为碱性吸收剂。要求脱硫效率94%以上，脱硝氧化效率75%以上。经现场测定，满足排放要求。

Claims

1.一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，包含多级吸收塔、脱硝循环箱，其特征在于：所述的多级吸收塔沿着烟气流程设有烟气入口管、预洗涤浆液喷雾管道和喷嘴、预洗涤气体导管除雾器、脱硝浆液喷雾管道和喷嘴、脱硝气体导管除雾器、烟气出口管；所述多级吸收塔设有塔底浆液池。

2.根据权利要求1所述的一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，其特征在于：还包含碱液循环箱，所述的多级吸收塔沿着烟气流程设有烟气入口管、预洗涤浆液喷雾管道和喷嘴、预洗涤气体导管除雾器、脱硝浆液喷雾管道和喷嘴、脱硝气体导管除雾器、碱液吸收浆液喷雾管道和喷嘴、末级除雾器、烟气出口管。

3.根据权利要求2所述的一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，其特征在于：所述塔底浆液池设置搅拌器，预洗涤浆液循环泵抽取塔底浆液池的浆液，通过预洗涤浆液喷雾管道和喷嘴形成塔内的浆液喷雾，随之浆液落回塔底浆液池；氧化剂根据工艺需要加入脱硝循环箱；脱硝浆液循环泵抽取脱硝循环箱的浆液，通过脱硝浆液喷雾管道和喷嘴形成塔内的浆液喷雾，随之浆液通过预洗涤气体导管除雾器隔板收集，返回脱硝循环箱，并形成液封防止烟气泄漏；碱性吸收剂根据工艺需要加入碱液循环箱；碱液循环箱设置顶置搅拌器；碱液吸收循环泵抽取碱液循环箱的浆液，通过碱液吸收浆液喷雾管道和喷嘴形成塔内的浆液喷雾，随之浆液通过脱硝气体导管除雾器隔板收集，返回碱液循环箱，并形成液封防止烟气泄漏；末级除雾器冲洗水穿过末级除雾器，流入碱液循环箱。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，其特征在于：所述的末级除雾器采用气体导管除雾器。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种液相氧化烟气脱硫脱硝吸收工艺及装置，其特征在于：所述的预洗涤气体导管除雾器和脱硝气体导管除雾器，其每个气体导管出口中心线都与吸收塔同轴的假想圆相切，烟气形成螺旋上升的最优化烟气流场，假想圆直径为吸收塔直径的20～50%。