CN1047218A - 烟道气脱硫除尘净化法 - Google Patents
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Abstract
一种烟道气的脱硫除尘方法，其特征在于以固体碳酸氢铵为引发剂，将其配制成溶液，通过管道雾化反应使碳酸氢铵溶液与锅炉烟道气反应，反应温度为100-250℃。碳酸氢铵有选择地与烟道气中的二氧化硫、三氧化硫发生反应，生成亚硫酸铵、硫酸铵。当碳酸氢铵被反应耗尽时，分离出亚硫酸铵、硫酸铵溶液，用石灰处理，再生出氢氧化铵重新投入使用。当氢氧化铵与烟道气中的CO2和SO2接触后，又生成了碳酸氢铵和硫酸铵，氢氧化铵最终全部与SO2、SO3反应生成亚硫酸铵和硫酸铵。烟道中的反应如此循环，真正消耗的物质主要是石灰，所消耗的石灰最后生成了亚硫酸钙和硫酸钙。
Description
本发明涉及一种烟道气脱硫除尘净化方法，特别是涉及一种用化学方法进行脱硫除尘的净化方法。
众所周知，当今世界上对于锅炉（包括生活、工业与大型发电锅炉）烟道气所排放到大气中的烟尘（主要为煤尘与无机盐和氧化物）和有害气体（主要为硫氧化物、氮氧化物及少量致癌物质）主要有三大类治理方法。第一类是机械除尘法，如多种形式的旋风除尘器，布袋式除尘器，水膜除尘器等。第二类是静电除尘法，煤尘受静电场吸附被消除。第三类是化学净化法，如石灰乳吸收法，强碱吸收法，氢氧化氨吸收法，氢氧化镁吸收法，氢氧化钠吸收法，麻石水膜吸收法等。虽然已有上述三大治理方法，但总是不十分理想，即各有各的不足之处。
机械除尘法只能除去粗尘（10微米以上的颗粒）的大部分，还有一小部分粗尘和绝大部分飘尘（10微米以下的颗粒）不能除去，而烟道气中的SO2气体等有害气体则根本不能除去。
静电除尘法是通过静电场吸附，能除去烟道气中绝大部分粗尘与飘尘，但不能除去SO2等有害气体，被吸着在静电板上的尘埃又存在难以清除的困难。且设备投资较大，耗电较多。
化学净化法有石灰乳（Ca（OH）2）与烟道气中的SO2和CO2能同时作用生成CaSO3和CaCO3两种难溶产物，CaSO3和CaCO3两种产物共同析出，并和煤尘一起沉淀，成为大量的废渣堆积，又造成二次污染环境，而且石灰、亚硫酸钙和炭酸钙随着温度升高，其溶解度下降，很容易结垢，而导致堵塞管道，设备损坏。另一种方法是用石灰乳吸收SO2，首先生成CaSO3，然后再分解CaSO3，生成的SO2氧化成SO3，最后制成H2SO4作为副产物。这种方法为国际上净化烟道气最成熟的技术，但投资太大，一般占工厂投资总额的25-37%，设备庞大，技术复杂，因而有放弃不用的趋势。
氨水吸收法是用氨水（NH4OH）吸收SO2，生成（NH4）2SO3，其不足之处是大量消耗氨水，运输量很大，氨易于散发到空气中，造成氨损失同时污染空气。
强碱（KOH或NaOH）吸收法，该法是用KOH或NaOH吸收SO2生成K2SO3或Na2SO3，此法效果虽好，但碱价格高，要消耗大量电力来制取，故大量使用耗资大，药品来源困难。
生石灰脱硫法是在煤炭中掺入生石灰，使煤中所含的硫燃烧时与CaO，生成CaS，但属于非均相反应，脱硫效率极低，除尘则不起作用。
水膜净化法是因为水也是一种化学物质，用水可吸收SO2和SO3，生成H2SO3和H2SO4，并同时沉降尘埃，但生成的H2SO3、H2SO4有强烈腐蚀性。有些地区采用麻石（花岗石）水膜除尘，虽然麻石耐酸，但金属管道及水泵腐蚀甚快，尤其是用大量水来吸收SO2、SO3必将变大气污染为地面水的污染，对其局部地区的危害将更加严重。
针对上述三大类，几种现有锅炉烟道气脱硫除尘方法在技术上存在的不足之处，本发明人经过多年，大量的研究工作发明了一种化学与机械相结合的锅炉烟道气脱硫除尘净化方法。本方法的机械装置部分已另申请专利。
本发明的目的之一是提供一种烟道气高效脱硫除尘的净化方法。本发明的目的之二是采用一种经济的脱硫除尘方法。本发明的目的之三是提供一种操作简便的脱硫除尘方法。
本发明人发现，以固体（NH4）HCO3为引发剂，将其配制成15%-17%浓度的水溶液（PH为9-10），通过管道雾化器与锅炉烟道气相作用，（NH4）HCO3有选择性地与烟道气中SO2、SO3发生反应，生成（NH4）2SO3、（NH4）2SO4，当（NH4）HCO3被反应消耗殆尽时，分离出（NH4）2SO3、（NH4）2SO4溶液，将其用石灰处理，再生出NH4OH不仅很少逸留在空气中，而且最终是全部与SO2、SO3作用，生成（NH4）2SO3与（NH4）2SO4，如此反复循环下去，真正消耗的物质主要是廉价的石灰。而所消耗的石灰，最终生成CaSO2与CaSO4作为副产品，又可做成石膏板等建筑用材。
图1是实施本发明的锅炉烟道气脱硫除尘净化法的工艺流程图。其中（1）-锅炉，（2）-鼓风机，（3）-引风机，（4）-烟道管，（5）-三通管，（6）-反应管，（7）-喷嘴，（8）-溅射板，（9）-涡流雾化器，（10）-箱体，（11）-反应液（药品溶液），（12）-输液管，（13）-烟囱，（14）-水泵，（15）-沉淀池，（16）-排气室，（17）-溢水管，（18）-排污阀。
下面结合图1和实施例对本发明进行详细说明。
第一步，锅炉（1）点火燃烧，鼓风机（2）送入空气，引风机（3）抽出燃烧后的废气（SO2、CO2、NO）和煤尘，通过烟道管（4）进入实施本发明装置的三通管（5）中，然后分流进入两个反应管（6）。
第二步，按锅炉吨位计算出所需碳酸氢氨[（NH4）HCO3]的用量，配制成15%-17%浓度的水溶液（PH为9-10），并用水泵（14）抽取该（NH4）HCO3药液经输液管道（12）送到反应管（6），并经喷嘴（7）与溅射板（8）所产生的雾状（NH4）HCO3药液相遇，以顺流方向通过涡流雾化器（9）进行充分反应。反应生成的（NH4）HCO3与煤尘一同被液面吸收，并沉降于药液（11）中，而经过管道净化反应后的烟道气，经过通道（19），进入排气室（16），再次发生涡流反应，使烟道气达到彻底净化，最后由烟道（13）排放到大气中。
反应在气相与液相的非均相系统中进行。反应的温度一般在100℃-250℃，最高不宜超过300℃。烟道气温度高于300℃，则应采取其它措施降温，例如，通过热交换器使烟道气温度降低。随时监测溶液的PH值，及时掌握（NH4）HCO3被消耗的情况。第二步SO2、SO3的吸收反应式如下：
第三步，当监测出反应药液PH值＜7时，应停止锅炉中引风机和鼓风机的运行，进行药品再生处理，即关闭引风机（3）与鼓风机（2），同时停止水泵（14）循环;通过排污阀（18）放出溶液至沉淀池（15），抽取上层清液并加以过滤，取滤出的清液与石灰（在另一池中）作用，生成CaSO3与CaSO4沉淀，同时得出NH4OH。
（NH4）2SO3、（NH4）2SO4进行再生反应式如下：
第四步，将第三步反应中再生出的NH4OH注入脱硫除尘装置，即可启动锅炉（1）的鼓风机（2）、引风机（3）和循环泵（14），恢复运行，此时液相NH4OH在雾化情况下在反应管（6）与气相CO2、SO2、SO3发生反应，反应温度在100-250℃以下进行。重复吸收反应式如下：
第五步，在第三步再生处理前，必须使溶液中的煤尘等沉淀分离得较为彻底，才能得到洁白而纯净的CaSO3与CaSO4，实际上它们都会有结晶水如CaSO3·2H2O，CaSO4·2H2O;这两种钙盐副产物可制成多种有用的新产品。不仅变废为宝，消除第二步污染，而且还降低了成本，减少了投资。例如，将得出的CaSO3·2H2O，CaSO4·2H2O在150℃的温度下加热脱去1分子结晶水：
在脱去1分子结晶水的CaSO4·H2O和少量CaSO3·H2O的混合物中，掺入一定比例的粘合剂，填充剂和水，充分搅拌均匀，在模具中压制成建筑装修用石膏板。
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制，任何依据本发明精神设计出的其它工艺方法，仍然包括在本发明的范围之内。
实施例
本实施例说明了本发明对于烧高硫煤锅炉的烟道气脱硫的应用。
针对2吨快装锅炉脱硫除尘的需要，设计制成容量为1.2吨的锅炉烟道气脱硫除尘装置，在该装置中的箱体（10）内，加入200公斤工业纯碳酸氢铵，配成16.7%的溶液，溶液的PH值为9-10，每运行3-5小监测一次溶液的PH值。在锅炉燃烧正常炉火旺盛的情况下，抽取经过本发明的脱硫除尘方法处理过的烟道气检测脱硫效率与除尘效率，从而计算出经过脱硫除尘处理后的烟道气中残余有害物质的排放浓度和对大气的影响。
作三次取样分析，取结果的平均值，测试结果如下（用重量法与容量法两种方法检测）：
脱硫效率：96.8-100%
除尘效率：97-100%
反应运行至第六天，监测到溶液的PH值由9下降到5，终止反应，放出溶液，进行再生处理。
再生处理消耗熟石灰94公斤，可得石膏板材料120公斤。
如上所述，根据本发明的方法所处理燃煤锅炉烟道气的结果，可以充分地证明，本发明的烟道气脱硫与除尘方法是科学的，合理的，并已达到了效果好、投资少、操作简便的要求。经过本发明方法处理后的烟道气，其排放已达到或超过了国家标准。本发明的方法可适用于大、中、小各型锅炉;在未来煤的地下气化脱硫等方面亦可应用，因此本发明的方法有着重大的经济效益和社会效益。
Claims (5)
1、一种烟道气的脱硫除尘方法，其特征在于：
(1)以固体碳酸氢铵(NH4)HCO3为引发剂，将其配制成溶液；
(2)通过管道雾化反应使碳酸氢铵溶液与锅炉烟道气反应，反应温度为100-250℃；
(3)碳酸氢铵有选择地与烟道气中的二氧化硫、三氧化硫发生反应，生成亚硫酸铵、硫酸铵；
(4)当碳酸氢铵被反应耗尽时，分离出亚硫酸铵、硫酸铵溶液，用石灰处理，再生出氢氧化铵重新投入使用；
(5)当氢氧化铵与烟道气中的二氧化硫、三氧化硫接触后，又生成了碳酸氢铵和硫酸铵，氢氧化铵最终全部与二氧化硫、三氧化硫反应生成亚硫酸铵和硫酸铵；
(6)烟道中的反应如此循环下去，真正消耗的物质主要是石灰；
(7)所消耗的石灰，最后生成了亚硫酸钙和硫酸钙。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于引发剂碳酸氢铵溶液的浓度为15-17%。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于烟道气通过热交换器降低温度。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于当药液的PH值小于7时，分离出亚硫酸铵、硫酸铵溶液，并用石灰处理之，再生出氢氧化铵重新投入使用。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于再生处理之前必须使溶液中的煤尘分离出来。
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Cited By (3)
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| CN102423612A (zh) * | 2011-08-07 | 2012-04-25 | 宁波金远东工业科技有限公司 | 一种利用工业烟气生产硫代硫酸盐及回收二氧化碳的方法 |
| CN106316531A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-01-11 | 辽宁津大肥业有限公司 | 燃煤锅炉尾气在复合肥生产中的新应用 |
| CN111088502A (zh) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 南京化学工业园环保产业协同创新有限公司 | 一种循环再生型喷淋剂的使用方法 |
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1989
- 1989-05-13 CN CN 89103126 patent/CN1047218A/zh active Pending
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