CN104437051B - 一种湿法脱硫脱硝系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿法脱硫脱硝系统及方法，脱硫和脱硝在同一个反应器内完成，首先在吸收塔脱硫段采用碱性溶液脱除烟气中的SO2，然后在吸收塔脱硝段采用含有亚硫酰基的溶液吸收烟气中的NOx，吸收了NOx的含有亚硫酰基的溶液分流至进口烟风道的气液换热装置加热解吸其中的NOx，含有亚硫酰基的溶液在解吸罐获得再生，送去脱硝循环罐循环使用；从脱硝循环罐和解吸罐解吸出来的富含NOx的气体被氧化风机鼓入的O2氧化为高价态的NOx，然后通过引风机送去脱硫循环罐采用脱硫后的浆液或溶液吸收其中的NOx。本发明提供的脱硫脱硝系统流程简单、投资及运行成本低，可达98％以上的脱硫效率和80％以上的脱硝效率，应用范围广阔。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫脱硝技术领域，特别涉及一种湿法脱硫脱硝系统及方法。
背景技术
化石燃料的燃烧以及一些化工生产中产生的硫氧化物和氮氧化物对大气环境造成了严重危害，目前对大气污染治理普遍采用的脱硫技术有干法、半干法和湿法等几类，但这些技术在脱硝方面却显得无能为力。
目前，工业上采用较多的脱硝技术是选择性催化还原法(SCR)。但该法存在以下问题：有严格的温度窗口要求；投资及运行费用高、占地面积大；所用还原剂液氨为国家二级危险品，管理维护要求严格；所产生的固体催化剂废物处理困难；对老锅炉改造时，需改造烟道、空气预热器，难度大，费用高；对于我国高硫、高灰分煤，催化剂的磨损、中毒等问题大大增加，严重影响催化剂的使用寿命。
湿法烟气脱硫技术(WFGD)是当前世界上应用最为广泛的脱硫技术，其脱硫效率高，且湿式洗涤塔良好的气液传质对于氮氧化物的吸收来说是个潜在优势，因此，开发湿法烟气脱硫脱硝一体化工艺是极具前景的发展方向。
在湿法脱硝方面，氧化吸收法脱硝技术克服了SCR工艺的某些不足，成为研究开发的热点。但由于氧化吸收工艺需要采用氧化剂，氧化剂成本昂贵，造成了该工艺的投资或运行成本太高而无法推广。因此，开发一种低成本、高效率的脱硫脱硝工艺就显得尤为迫切。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硫脱硝效率高、投资及运行成本低的脱硫脱硝系统及方法。
为实现上述目的，本发明提供一种湿法脱硫脱硝系统，吸收塔内通过集液升气装置由下至上分为脱硫段和脱硝段，所述的吸收塔脱硫段上连接有进口烟风道；所述的进口烟风道上安装有气液换热装置，所述的气液换热装置的液体进口与所述的吸收塔脱硝段相连，所述的气液换热装置的液体出口与解吸罐相连；所述的解吸罐上连接有再生泵、第一氧化风机和第一引风机，所述的再生泵出口与脱硝循环罐相连，所述的第一引风机出口与吸收塔脱硫段或脱硫循环罐相连；所述的脱硝循环罐上连接有脱硝循环泵、第二氧化风机和第二引风机，所述的脱硝循环泵出口与所述的吸收塔脱硝段相连，所述的第二引风机出口与吸收塔的脱硫段或脱硫循环罐相连，或所述的第二引风机用所述的第一氧化风机代替。
优选的，所述的吸收塔内的脱硝段为填料塔、板式塔、鼓泡塔或喷淋塔的一种。
优选的。所述的吸收塔内的脱硫段设有碱性溶液，所述的吸收塔内脱硝段设有含有亚硫酰基的溶液。
本发明还提供一种湿法脱硫脱硝系统的脱硫脱硝方法，包括以下步骤：
a)经过预处理的烟气通过气液换热装置进入吸收塔脱硫段；
b)将脱硫剂送至吸收塔脱硫段，首先脱除烟气中的二氧化硫；
c)将含有亚硫酰基的溶液由脱硝循环泵送入吸收塔脱硝段，吸收溶解烟气中的氮氧化物；
d)吸收了氮氧化物的含有亚硫酰基的溶液部分送至吸收塔进口烟风道上的气液换热装置加热；
e)加热后的含有亚硫酰基的溶液流至解吸罐，开启氧化风机，对脱硝循环罐和解吸罐鼓入氧化空气或氧气，氧化其中的氮氧化物，同时氮氧化物从含有亚硫酰基的溶液中解吸出来，含有亚硫酰基的溶液获得再生；
f)脱硝循环罐和解吸罐内的气体通过引风机送入吸收塔脱硫段或脱硫循环罐，利用脱硫后的浆液或溶液反应吸收解吸后的氮氧化物；解吸罐内的含有亚硫酰基的溶液通过再生泵返回脱硝循环罐循环使用；
g)脱硫吸收液反复循环，当其中的盐分达到一定浓度时，从脱硫循环罐底部排出，处理后排放。
本发明提供的脱硫脱硝系统及方法脱硫脱硝在同一个塔内完成，脱硫系统与脱硝系统既独立运行又相互关联，先采用成熟的湿法脱硫工艺脱除烟气中的二氧化硫，然后采用含有亚硫酰基的溶液吸收溶解烟气中的氮氧化物。含有亚硫酰基的溶液高温时可解吸出其中的氮氧化物，获得再生，整个过程没有消耗。通过在吸收塔进口烟风道设置气液换热装置利用进口烟气的热量加热再生含有亚硫酰基的溶液，降低了额外热源补充带来的能耗；采用鼓入氧化空气或氧气的方法实现对氮氧化物的氧化，降低了氧化成本和运行的危险性；解吸后的氮氧化物利用脱硫过程产生的亚硫酸盐吸收，在以废治废的过程中实现了高效率低成本的脱硝。实验结果表明，本发明的脱硫效率可达98％以上，脱硝效率可达80％以上。另外，本发明一塔式脱硫脱硝工艺占地面积小，投资成本较选择性催化还原(SCR)脱硝工艺+湿法脱硫工艺(WFGD)低20％～30％；应用范围广阔，便于推广。
附图说明
图1为本发明所提供的湿法脱硫脱硝系统一种具体实施方式的示意图。
附图标记说明：
图中：1-吸收塔，2-气液换热装置，3-解吸罐，4-再生泵，5-第一氧化风机，6-第一引风机，7-脱硝循环罐，8-脱硝循环泵，9-脱硫循环泵，10-集液升气装置，11-填料，12-除雾装置，13-第二氧化风机，14-第二引风机。
具体实施方式
为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明所提供的湿法脱硫脱硝系统中，吸收塔1内通过集液升气装置10由下至上分为脱硫段和脱硝段，吸收塔的脱硫段上连接有进口烟风道；进口烟风道上安装有气液换热装置2，气液换热装置的进口与吸收塔的脱硝段相连，气液换热装置的出口与解吸罐3相连；解吸罐上连接有再生泵4、第一氧化风机5和第一引风机6，再生泵出口与脱硝循环罐7相连，第一引风机出口与吸收塔的脱硫段或脱硫循环罐相连；脱硝循环罐上连接有脱硝循环泵8、第二氧化风机13和第二引风机14，脱硝循环泵出口与吸收塔的脱硝段相连，第二引风机出口与吸收塔的脱硫段或脱硫循环罐相连。
这种设计，使得脱硫和脱硝在一个吸收塔中完成，减少了设备的投资和占地面积；通过设置气液换热装置利用进口烟气的热量加热再生含有亚硫酰基的溶液，降低了额外热源补充带来的能耗；利用空气或氧气氧化氮氧化物降低了氧化剂产生的昂贵运行成本。
具体地，上述吸收塔内脱硝段可设计成填料塔、板式塔、鼓泡塔或喷淋塔，优选为填料塔；吸收塔内脱硫段设有碱性溶液，吸收塔内脱硝段设有一种含有亚硫酰基的溶液。
同时，本发明还提供一种基于上述湿法脱硫脱硝系统的方法，具体地，该方法包括以下步骤：
a)经过预处理的烟气通过气液换热装置进入吸收塔脱硫段；
b)将脱硫剂送至吸收塔脱硫段，首先脱除烟气中的二氧化硫；
c)将含有亚硫酰基的溶液由脱硝循环泵送入吸收塔脱硝段，吸收溶解烟气中的氮氧化物；
d)吸收了氮氧化物的含有亚硫酰基的溶液部分送至吸收塔进口烟风道上的气液换热装置加热；
e)加热后的含有亚硫酰基的溶液流至解吸罐，开启氧化风机，对脱硝循环罐和解吸罐鼓入氧化空气或氧气，氧化其中的氮氧化物，同时氮氧化物从含有亚硫酰基的溶液中解吸出来，含有亚硫酰基的溶液获得再生；
f)脱硝循环罐和解吸罐内的气体通过引风机送入吸收塔脱硫段或脱硫循环罐，利用脱硫后的浆液或溶液反应吸收解吸后的氮氧化物；解吸罐内的含有亚硫酰基的溶液通过再生泵返回脱硝循环罐循环使用；
g)脱硫吸收液反复循环，当其中的盐分达到一定浓度时，从脱硫循环罐底部排出，处理后排放。
具体地，经过预处理后的烟气在进口烟风道经过气液换热装置换热后进入吸收塔，在吸收塔脱硫段烟气中的二氧化硫被碱性溶液吸收得以脱除；脱硫后的烟气经过脱水除雾后穿过集液升气装置进入吸收塔脱硝段，在吸收塔脱硝段烟气中的氮氧化物被含有亚硫酰基的溶液吸收；净化后的烟气再经过除雾装置除湿后，由烟囱排放。吸收了氮氧化物的含有亚硫酰基的溶液大部分回流至脱硝循环罐，小部分流至进口烟风道的气液换热装置进行加热以解吸其中的氮氧化物；含有亚硫酰基的溶液获得再生，流至解吸罐，然后经再生泵送去脱硝循环罐循环使用。在解吸罐和脱硝循环罐通过氧化风机鼓入氧化空气或氧气将氮氧化物氧化为高价态的氮氧化物，然后利用引风机将其送去吸收塔脱硫段或脱硫循环罐采用脱硫后的浆液(或溶液)吸收其中的氮氧化物；二氧化硫最终以硫酸盐的形式脱除，氮氧化物最终以氮气或硝酸盐的形式脱除。脱硫吸收液反复循环，当其中的盐分达到一定浓度时，从吸收塔底部排出，依次进行液态除尘、浓缩结晶和干燥，再进行包装或者排弃。
以下结合实施例对本发明作进一步阐述，但不能限制本发明的内容。
实施例1
在本实施例中，一种湿法脱硫脱硝系统如图1所示，烟气产生装置为锅炉，吸收塔直径为1.2m，高度为20m，脱硫段为喷淋塔，脱硝段为填料塔；气液换热装置设置于吸收塔进口的烟风道上。脱硫段采用NaOH作脱硫剂，脱硝段采用含有亚硫酰基的溶液作吸收剂，填料高度为2.5m，喷淋密度为20m3/m2·hr。当操作稳定时，采用Test350烟气分析仪测量烟气成份：烟气产生装置产生烟气中SO2为364ppm，NOx为162ppm；吸收塔出口烟气中SO2为5ppm，NOx为26ppm。
实施例2
一种湿法脱硫脱硝系统同实施例1，不同之处在于，脱硝层的填料高度调整为1.8m，喷淋密度调整为28m3/m2·hr。当操作稳定时，采用Test350烟气分析仪测量烟气成份：烟气产生装置产生烟气中SO2为330ppm，NOx为145ppm；吸收塔出口烟气中SO2为4ppm，NOx为25ppm。
实施例3
一种湿法脱硫脱硝系统同实施例1，不同之处在于，脱硝层的填料高度调整为2.1m，喷淋密度调整为24m3/m2·hr。当操作稳定时，采用Test350烟气分析仪测量烟气成份：烟气产生装置产生烟气中SO2为345ppm，NOx为158ppm；吸收塔出口烟气中SO2为4ppm，NOx为23ppm。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (3)
1.一种使用湿法脱硫脱硝系统的脱硫脱硝方法，其特征在于，
吸收塔内通过集液升气装置由下至上分为脱硫段和脱硝段；
所述的吸收塔脱硫段上连接有进口烟风道；所述的进口烟风道上安装有气液换热装置，所述的气液换热装置的液体进口与所述的吸收塔脱硝段相连，所述的气液换热装置的液体出口与解吸罐相连；
所述的解吸罐上连接有再生泵、第一氧化风机和第一引风机，所述的再生泵出口与脱硝循环罐相连，所述的第一引风机出口与所述的吸收塔脱硫段或脱硫循环罐相连；
所述的脱硝循环罐上连接有脱硝循环泵、第二氧化风机和第二引风机，所述的脱硝循环泵出口与所述的吸收塔脱硝段相连，所述的第二引风机出口与吸收塔的脱硫段或脱硫循环罐相连；
所述的脱硫脱硝方法，包括以下步骤：
a)经过预处理的烟气通过气液换热装置进入吸收塔脱硫段；
b)将脱硫剂送至吸收塔脱硫段，首先脱除烟气中的二氧化硫；
c)将含有亚硫酰基的溶液由脱硝循环泵送入吸收塔脱硝段，吸收溶解烟气中的氮氧化物；
d)吸收了氮氧化物的含有亚硫酰基的溶液部分送至吸收塔进口烟风道上的气液换热装置加热；
e)加热后的含有亚硫酰基的溶液流至解吸罐，开启氧化风机，对脱硝循环罐和解吸罐鼓入氧化空气或氧气，氧化其中的氮氧化物，同时氮氧化物从含有亚硫酰基的溶液中解吸出来，含有亚硫酰基的溶液获得再生；
f)脱硝循环罐和解吸罐内的气体通过引风机送入吸收塔脱硫段或脱硫循环罐，利用脱硫后的浆液或溶液反应吸收解吸后的氮氧化物；解吸罐内的含有亚硫酰基的溶液通过再生泵返回脱硝循环罐循环使用；
g)脱硫吸收液反复循环，当其中的盐分达到一定浓度时，从脱硫循环罐底部排出，处理后排放。
2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝方法，其特征在于，所述的吸收塔内的脱硝段为填料塔、板式塔、鼓泡塔或喷淋塔的一种。
3.根据权利要求1所述的脱硫脱硝方法，其特征在于，所述的吸收塔内的脱硫段设有碱性溶液，所述的吸收塔内的脱硝段设有含有亚硫酰基的溶液。
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