CN104667716B - 烟气脱硫脱硝一体化技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟气脱硫脱硝的环保设备及其操作工艺，其特点为采用高效利用烟气热量的工艺装置组合和强制氧化湿式化学吸收法相结合进行同时脱硫脱硝的工艺过程。采用本发明的工艺方法进行工业烟气脱硫脱硝处理具有成本低，在烟气含量波动时表现稳定，脱硫后排放浓度不大于50mg/m3，脱硝后排放浓度不大于100mg/m3的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫脱硝的环保设备及其操作工艺，其特点为采用高效利用烟气热量的装置组合和强制氧化湿式化学吸收法相结合的一体化脱硫脱硝技术，属于化工及环保领域。
背景技术
工业企业排放的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一，由此带来的大气污染，尤其是酸雨、雾霾问题十分严重，造成的经济损失巨大，已经成为制约我国经济社会可持续发展的主要因素。同时，大气污染对人民的生活带来了巨大的影响，也对人们的身体产生了很大的危害。因此，国家已经制定了相关政策及法规，进一步加大大气污染治理力度，而烟气脱硫脱硝是其中最为重要的内容。
目前，湿法脱硫脱硝工艺由于其对烟气温度要求较低，已经得到普遍重视，湿法中最常见的吸收液有碱液及尿素两种。采用碱液吸收脱硫脱硝的，因为其成本较高，吸收液使用后会得到混合硝酸盐不易处理等问题而没有得到大力推广。而部分采用尿素湿法脱硝的工艺技术为提高脱除效率，采用的吸收液中有添加剂，如专利CN01130154中添加有机胺，专利CN03113768中添加二氧化钛及硅藻土等等。增加添加剂固然可以提高脱除效率，但是催化剂或添加剂本身会增加成本，其次在吸收液的后续处理中带来额外处理成本。
发明内容
本发明提供一种高效利用烟气热量的工艺装置组合和强制氧化湿式化学吸收法相结合的一体化烟气脱硫脱硝技术，其目的主要是在于烟气脱硫脱硝过程中，在提高二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)脱除效率的同时降低工程造价及运营成本。
设备组合说明
本发明提供的烟气脱硫脱硝一体化技术，其特点在于其工艺装置组合采用以下主要设备及组合方式：
主要设备包括脱硫塔、脱硝塔、硫酸铵循环罐、固液分离器、干燥器。
其中，脱硫塔采用以下结构：最上段为吸收段、中间为浓缩段，最下端为储液段及氧化段并列。吸收段与浓缩段间通过一个隔板隔开，该隔板只允许浓缩段的上升气体通过气帽进入吸收段，而不允许吸收段的液体通过。浓缩段与储液段及氧化段间是完全分隔开的，只有相关管线相连通。
工艺设备采用以下组合方式：
臭氧输入管道与烟气进气管道相连，同时与脱硫塔顶烟气输出管道相连。
烟气输入管道与臭氧输入管道相连后输送至脱硫塔浓缩段下端。
脱硫塔与硫酸铵循环罐构成两大循环系统：脱硫吸收循环系统及氧化浓缩循环系统。
其中，脱硫吸收循环系统由下述管道回路组成：
氨水输入管道与吸收段液体输出管道汇合后输入储液段，储液段底部输出管道经泵打回至吸收段上端喷淋，构成脱硫吸收循环系统。在此循环中会有来自脱硝塔下端输出的尿素残液间歇打入。
氧化浓缩循环系统分别由气体氧化通路及液体氧化浓缩循环回路组成。
气体氧化通路包含下述管道通道：
空气输入管路与氧化段底部气体分布器相连，氧化段顶部气体输出管路与浓缩段底部气体分布器相连，空气与烟气混合。浓缩段顶部气帽允许气体进入吸收段，吸收段顶部从塔顶烟气输出管道送至脱硝塔。
液体氧化浓缩循环回路由下述管道通道组成：
氧化段塔底的液体输出管道通过泵及三通管道分别输送至脱硫塔的吸收段上端及浓缩段上端喷淋，吸收段下端有液体输出管道输送液体到氧化段上端。氧化段及浓缩段均有液体输出管道输送至硫酸铵循环罐，硫酸铵循环罐通过管道将液体打回至浓缩段上段的液体分布器内，这些管路整体构成液体氧化浓缩循环回路。
脱硫塔吸收段上端还有补充的工艺水输入管道与塔顶液体分布器相连，脱硫塔顶部的脱硫烟气管道与臭氧输入管道汇合后，输送至脱硝塔下端。
脱硝塔底有液体循环管道与尿素输入管道汇合后输送至塔顶液体分布器，脱硝塔顶部设有脱硝后的烟气输出管道。
硫酸铵循环罐底部的输出管道与固液分离器相连，经固液分离器离心分离后母液输送回硫酸铵循环罐，固体送入干燥器进行干燥得到硫酸铵固体。
操作工艺说明
本发明提供的烟气脱硫脱硝一体化技术，其特征在于采用上述工艺装置组合进行脱硫脱硝处理时，采用以下工艺条件：
1)烟气输入管道在线监控烟气中NO及NO2含量，控制臭氧输入量将烟气在进入脱硫塔之前的NO及NO2比例调节至8∶2～6∶4之间；
2)脱硫塔塔顶的脱硫烟气在臭氧氧化下调节NO及NO2比例至6∶4～4∶6之间；
3)脱硫吸收循环中补充的氨水质量浓度在3％～10％之间；
4)脱硫烟气处理入口温度：120℃～200℃；
5)脱硝烟气处理入口温度：50℃～90℃；
6)硫酸铵循环罐中pH值范围在4.5～6.5之间。
本发明的有益效果
本发明的强制氧化湿式化学吸收法中的吸收剂在不同工段分别采用氨水及尿素，无其它添加剂或催化剂，在此过程中等同于湿式氨法脱硫技术及强制氧化湿式尿素脱硝技术同时作用：
湿式氨法脱硫原理
A.(NH4)OH+SO2＝(NH4)HSO3
B.2(NH4)OH+SO2＝(NH4)2SO3+H2O
C.(NH4)2SO3+SO2+H2O＝2(NH4)HSO3
D.(NH4)HSO3+NH4OH＝(NH4)2SO3+H2O
强制氧化湿式尿素脱硝原理
E.2NO+O2→2NO2
F.2NO2→N2O4
G.NO+NO2→N2O3
H.N2O3+H2O→2HNO2
I.N2O4+H2O→HNO2+HNO3
J.2NO2+H2O→HNO2+HNO3
K.O3+NO＝NO2+O2
L.CO(NH2)2+NO2+NO＝CO2+3N2+2H2O
工业废气处理中单独采用湿式氨法脱硫时，由于氨容易在脱硫后的尾气中逃逸，与剩余二氧化硫及水蒸汽形成气溶胶(主要为亚硫酸铵)，不仅造成氨的损失，而且容易造成二次污染。在本发明的一体化烟气脱硫脱硝技术中该问题得到彻底解决，不仅后续脱硝步骤可以有效洗涤去除氨逃逸造成的气溶胶，而且烟气的臭氧强制氧化会使得吸收液中亚硫酸铵的浓度保持在一个较低水平，从而解决了亚硫酸铵循环累计后高浓度极难氧化，或者氧化需要催化剂的问题，同时保证了脱硫后排放浓度不高于50mg/m3。此外，由于脱硫后的烟气是水蒸气饱和气体，在后续脱硝过程中进一步降温带来的水析出会造成脱硝循环吸收液量越来越大。这个问题也通过脱硝塔下端间歇排放尿素残液至脱硫吸收循环系统得到了彻底解决，同时也有助于进一步提高脱硝效率。
湿式尿素脱硝的脱除瓶颈主要在于NO的液体吸收效率较低，本发明采用的强制氧化手段将部分NO转化为NO2，通过工艺条件的控制使得吸收效率最大化，脱硝后排放浓度不高于100mg/m3，并且脱硝工段采用的吸收液中仅采用尿素做吸收剂，不需添加剂，成本较低易于维护。
总而言之，本发明的主要意图在于提供一种低成本、易维护的高效烟气脱硫脱硝一体化技术。本发明提供的技术后续无废水废渣产生，无二次污染，并且在烟气含量波动时表现稳定且高效，不存在催化剂中毒及更换等一系列问题。
附图说明
图1为烟气脱硫脱硝一体化技术的工艺装置组合示意图。
具体实施例
实施例1
工业烟气排放量：35000m3/h
烟气中SO2浓度：1500～1600mg/m3
烟气中NOx浓度：1500～1600mg/m3
脱硫烟气处理入口温度：200℃
脱硝烟气处理入口温度：90℃
烟气排放出口SO2浓度：30mg/m3
烟气排放出口NOx浓度：95mg/m3
实施例2
工业烟气排放量：800 000m3/h
烟气中SO2浓度：2800mg/m3
烟气中NOx浓度：2000mg/m3
脱硫烟气处理入口温度：160℃
脱硝烟气处理入口温度：60℃
烟气排放出口SO2浓度：20mg/m3
烟气排放出口NOx浓度：75mg/m3
实施例3
工业烟气排放量：1 600 000m3/h
烟气中SO2浓度：3000mg/m3
烟气中NOx浓度：3500mg/m3
脱硫烟气处理入口温度：120℃
脱硝烟气处理入口温度：40℃
烟气排放出口SO2浓度：35mg/m3
烟气排放出口NOx浓度：80mg/m3
实施例4
工业烟气排放量：100 000m3/h
烟气中SO2浓度：3000mg/m3
烟气中NOx浓度：3500mg/m3
脱硫烟气处理入口温度：150℃
脱硝烟气处理入口温度：60℃
烟气排放出口SO2浓度：45mg/m3
烟气排放出口NOx浓度：70mg/m3 。
Claims (2)
1.一种烟气脱硫脱硝一体化技术的工艺装置组合，其特征在于采用以下主要设备及组合方式：
主要设备包括脱硫塔、脱硝塔、硫酸铵循环罐、固液分离器、干燥器；
其中，脱硫塔采用以下结构：最上段为吸收段、中间为浓缩段，最下端为储液段及氧化段并列；吸收段与浓缩段间通过一个隔板隔开，该隔板只允许浓缩段的上升气体通过气帽进入吸收段，而不允许吸收段的液体通过；浓缩段与储液段及氧化段间是完全分隔开的，只有相关管线相连通；
工艺设备采用以下组合方式：
臭氧输入管道与烟气进气管道相连，同时与脱硫塔顶烟气输出管道相连；
烟气输入管道与臭氧输入管道相连后输送至脱硫塔浓缩段下端；
脱硫塔与硫酸铵循环罐构成两大循环系统：脱硫吸收循环系统及氧化浓缩循环系统；
其中，脱硫吸收循环系统由下述管道回路组成：
氨水输入管道与吸收段液体输出管道汇合后输入储液段，储液段底部输出管道经泵打回至吸收段上端喷淋，构成脱硫吸收循环系统；在此循环中会有来自脱硝塔下端输出的尿素残液间歇打入；
氧化浓缩循环系统分别由气体氧化通路及液体氧化浓缩循环回路组成；
气体氧化通路包含下述管道通道：
空气输入管路与氧化段底部气体分布器相连，氧化段顶部气体输出管路与浓缩段底部气体分布器相连，空气与烟气混合；浓缩段顶部气帽允许气体进入吸收段，吸收段顶部从塔顶烟气输出管道送至脱硝塔；
液体氧化浓缩循环回路由下述管道通道组成：
氧化段塔底的液体输出管道通过泵及三通管道分别输送至脱硫塔的吸收段上端及浓缩段上端喷淋，吸收段下端有液体输出管道输送液体到氧化段上端；氧化段及浓缩段均有液体输出管道输送至硫酸铵循环罐，硫酸铵循环罐通过管道将液体打回至浓缩段上段的液体分布器内，这些管路整体构成液体氧化浓缩循环回路；
脱硫塔吸收段上端还有补充的工艺水输入管道与塔顶液体分布器相连，脱硫塔顶部的脱硫烟气管道与臭氧输入管道汇合后，输送至脱硝塔下端；
脱硝塔底有液体循环管道与尿素输入管道汇合后输送至塔顶液体分布器，脱硝塔顶部设有脱硝后的烟气输出管道；
硫酸铵循环罐底部的输出管道与固液分离器相连，经固液分离器离心分离后母液输送回硫酸铵循环罐，固体送入干燥器进行干燥得到硫酸铵固体。
2.一种烟气脱硫脱硝一体化技术的工艺方法，其特征在于采用权利要求1所述的工艺装置组合，并采用以下工艺条件：
1)烟气输入管道在线监控烟气中NO及NO2含量，控制臭氧输入量将烟气在进入脱硫塔之前的NO及NO2比例调节至8∶2～6∶4之间；
2)脱硫塔塔顶的脱硫烟气在臭氧氧化下调节NO及NO2比例至6∶4～4∶6之间；
3)脱硫吸收循环中补充的氨水质量浓度在3％～10％之间；
4)脱硫烟气处理入口温度：120℃～200℃；
5)脱硝烟气处理入口温度：50℃～90℃；
6)硫酸铵循环罐中pH值范围在4.5～6.5之间。
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