CN104959013B - 可除尘的烟气处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可除尘的烟气处理装置及方法。本发明的装置包括烟气处理本体和除尘设备；所述的除尘设备包括除尘液储存单元、雾化喷嘴、除尘液输送单元和除尘液积液器；其中，除尘液储存单元设置在烟气处理本体的外部或内部，用于储存除尘液；雾化喷嘴设置在喷淋吸收区的上方，用于将除尘液进行雾化处理；除尘液输送单元用于将除尘液储存单元的除尘液输送至雾化喷嘴；除尘液积液器设置在喷淋吸收区与雾化喷嘴之间的区域内，用于收集雾化除尘后的除尘液。本发明的烟气处理装置和方法使用除尘液进行烟气除尘，没有昂贵的设备投入，运行成本低廉，经过除尘处理后的烟气粉尘含量低于30mg/Nm3。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气处理装置及方法，尤其是一种可除尘的烟气处理装置及方法。
背景技术
2013年1月1日起，北京正式开始监测PM2.5。2014年1月2日，北京市环保局公布2013年全市空气质量状况，2013年北京空气质量优良的天数仅为176天，占48.2％。不仅是北京，上海、天津、河北等省市也存在类似情况。其中，“雾霾”是这些地区空气污染物的主要形式之一。人们已经越来越重视“雾霾”问题。
中国是以煤为主的能源消耗大国，同时也是钢铁生产大国。2006年底，我国燃煤发电装机容量达到4.84亿千瓦，燃煤12亿吨，烟尘排放量约300万吨，而其中大约有270万吨PM10的超微细粉尘长期漂浮在空气中，特别是PM2.5以气溶胶形式存在于大气中，严重影响大气能见度和空气质量。钢铁行业粉尘排放量占我国工业粉尘排放总量的25％，烧结工业烟尘排放约占钢铁生产过程总排放量的40％之多。这些随烟气排出的粉尘成为“霾”的重要来源。
由于认识到烟尘的危害，我国已经制定出更为严格的排放标准。2014年7月1日开始执行的《火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)》规定：现有火力发电燃煤锅炉烟囱出口烟尘排放限值，全国为30mg/m3，重点地区特别排放限值为20mg/m3。《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准(GB 28662-2012)》规定：现有烧结机球团焙烧设备颗粒物排放限值为50mg/m3，烧结机机尾排放限值为30mg/m3。
目前，应用于燃煤电厂，烧结机的除尘技术最主要的是静电除尘和袋式除尘。静电除尘器工作原理是利用高压电场使颗粒物荷电，在库仑力作用下使颗粒物与气流分离沉降。静电除尘阻力损失小，允许操作温度高，且处理气体范围量大，但对粉尘有一定的选择性，不能获得很高的净化效率。此外，对大于10μm的颗粒物，电除尘器除尘效率非常高；但是当颗粒物直径小于2μm时，除尘效率就会显著下降，除尘效率会低于90％，在极端情况下，效率甚至会降到50％以下。从电除尘器排放出来数量最多的就是0.2～2μm的细颗粒。另外，电除尘设备比较复杂，一次投资较大，耗电量巨大。袋式除尘器利用多孔过滤介质分离捕集气体中固体或液体粒子，其除尘过程依靠过滤介质运行一段时间后形成的粉尘初层作为主要过滤层，本身滤料层起到粉尘初层的骨架作用。袋式除尘器原理包括：筛滤，惯性碰撞，拦截，扩散，静电和重力沉降。袋式除尘器除尘效果好，但不论其效率多高，排放的颗粒物大部分都小于2.5μm。袋式除尘器所使用滤料最高使用温度为80℃～130℃，平均烟气温度高于此，高温会毁坏滤料；且滤料的耐腐蚀性不强，导致更换频繁，除尘成本提高。静电除尘和袋式除尘均不能使得除尘后烟气颗粒物含量达到排放限值，通常含量仍在100～200mg/m3。
新标准的实施给袋式除尘和静电除尘带来了巨大的挑战，目前用于弥补二者不能达标排放的新技术是湿式静电除尘，其工作原理：金属放电线在直流高压作用下，将周围气体电离，粉尘在电场中荷电，在电场力作用下向集尘极运动，达到集尘极表面时，随液体膜流下被除去。相比于常规的高效除尘设备如电除尘器和袋除尘器，湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属以及PM10，尤其是PM2.5的微细粉尘有良好的脱除效果，因此湿式电除尘器应用于湿法脱硫后去除SO3、水滴和烟尘的效果非常明显。但是，湿式电除尘器置于脱硫塔后，会增加阻力，其采用闭式循环冲洗水，需不断补入原水，排出废水，增大了脱硫系统水平衡难度，湿式电除尘器单个产品的技术成本高，设备投资费用高于普通静电除尘器，且运行过程中除了除尘器本身耗电外，辅助的循环水泵等还会消耗部分电量，冲洗水中添加剂也增加一部分运行成本，因此其投入和运行成本都过于昂贵。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种烟气处理装置，其具有除尘功能，能够有效去除烟气中的粉尘，且运行成本低廉。
本发明的另一个目的是提供一种烟气处理方法，其包含除尘步骤，能够有效去除烟气中的粉尘，降低电厂、烧结机/球团尾气粉尘浓度以使其达标排放，且运行成本低廉。
本发明提供一种烟气处理装置，所述的烟气处理装置包括烟气处理本体和除尘设备；烟气处理本体包括喷淋吸收区，其设置在烟气处理本体的内部，用于对烟气进行喷淋吸收处理；除尘设备，用于对喷淋吸收处理后的烟气进行除尘处理；
所述的除尘设备包括除尘液储存单元、雾化喷嘴、除尘液输送单元和除尘液积液器；其中，除尘液储存单元设置在烟气处理本体的外部或内部，用于储存除尘液；雾化喷嘴设置在喷淋吸收区的上方，用于将除尘液进行雾化处理；除尘液输送单元用于将除尘液储存单元的除尘液输送至雾化喷嘴；除尘液积液器设置在喷淋吸收区与雾化喷嘴之间的区域内，用于收集雾化除尘后的除尘液。
根据本发明的烟气处理装置，优选地，除尘液积液器设置在喷淋吸收区的上方0.3～1米的区域内。
根据本发明的烟气处理装置，优选地，所述的除尘设备还包括除尘液循环单元，其将除尘液积液器与除尘液储存单元相连通，用于将除尘液积液器收集的所述雾化除尘后的除尘液输送至除尘液储存单元循环使用。
根据本发明的烟气处理装置，优选地，所述的烟气处理装置还包括除雾设备，其设置在雾化喷嘴的上方0.3～1米的区域内，用于对经过除尘设备处理的烟气进行除雾处理。
根据本发明的烟气处理装置，优选地，所述的烟气处理本体为湿法脱硫塔。
本发明也提供一种利用上述烟气处理装置进行烟气处理的方法，包括如下步骤：
(1)喷淋吸收步骤：在烟气处理本体的喷淋吸收区采用浆液对烟气进行喷淋吸收处理，以形成喷淋吸收后的烟气；
(2)烟气除尘步骤：采用除尘液输送单元将除尘液储存单元中的除尘液输送至雾化喷嘴，雾化喷嘴喷出的雾化除尘液与所述喷淋吸收后的烟气接触以除去粉尘，并得到雾化除尘后的除尘液，采用除尘液积液器收集所述雾化除尘后的除尘液。
根据本发明的方法，优选地，在所述的烟气除尘步骤中还包括：采用除尘液循环单元将除尘液积液器收集的所述雾化除尘后的除尘液输送至除尘液储存单元循环使用。
根据本发明的方法，优选地，除尘液储存单元中的除尘液包括以下组分：
磺酸盐型表面活性剂；
羧酸盐型表面活性剂；
硫酸酯盐型表面活性剂；
非离子型抗静电剂；和
阴离子聚丙烯酰胺。
根据本发明的方法，优选地，所述的磺酸盐型表面活性剂选自以下物质中的一种或多种：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、α-磺基单羧酸盐、脂肪酸的磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐、烷基二苯醚二磺酸盐；所述的羧酸盐型表面活性剂选自以下物质中的一种或多种：脂肪酸盐、脂肪酰基天冬氨酸钠、脂肪酰基-N-β-羟乙基-甘氨酸钠、N-脂肪酰基肌氨酸钠、N-脂肪酰基多肽；所述的硫酸酯盐型表面活性剂选自以下物质中的一种或多种：饱和脂肪醇硫酸酯盐、不饱和脂肪醇硫酸酯、仲烷基硫酸酯盐；和所述的非离子型抗静电剂选自脂肪酸的环氧乙烷加合物、脂肪醇的环氧乙烷加合物、烷基酚的环氧乙烷加合物、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化脂肪酰胺、乙醇胺-缩水甘油醚。
根据本发明的方法，优选地，所述的方法满足以下条件的一种、两种或三种：
烟气除尘步骤的雾化喷嘴喷出的雾化除尘液用量为喷淋吸收步骤的浆液用量的0.02wt％～0.5wt％；
所述方法的除尘效率为80％～100％；
经过除尘处理后的烟气粉尘含量低于30mg/Nm3。
本发明的烟气处理装置和方法使用除尘液进行烟气除尘，没有昂贵的设备投入，运行成本低廉。本发明的除尘液经过雾化喷嘴雾化后，与烟气充分接触，除去烟气中的细微粉尘，雾化后的除尘液在除尘过程中又重新凝结为大液滴，落到积液器上被重新收集并循环使用，从而进一步降低除尘液的使用成本。此外，本发明的烟气处理装置和方法能够有效去除烟气中的粉尘，除尘效率在80％以上，从而降低电厂、烧结机/球团尾气粉尘浓度以使其达标排放。根据本发明优选的技术方案，其除尘效率在99％以上，经过除尘处理后的烟气粉尘含量低于30mg/Nm3。
附图说明
图1为本发明实施例1的装置示意图。
附图标记说明如下：
1、脱硫塔；2、喷淋吸收层；3、浆液循环泵；4、烟气进口；51、除尘液积液器；52、除尘液循环泵；53、雾化喷嘴；54、除尘液输送泵；55、除尘液储存槽；6、除雾器；7、浆液循环池；8、烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
在本发明的烟气处理方法中，起烟气处理作用的浆液的组成成份可能会有所变化，其配方或变化对于本领域技术人员来说是熟知的。本发明所述的“湿法脱硫”，是指以碱性浆液作为主要的烟气脱硫吸收成分，但不限制添加其他任一成分的烟气处理工艺。
本发明所述的“上方”、“下方”、从下到上等表示相对位置的词语仅代表相对位置处于“上方”或“下方”，可以直接设置在“上方”或“下方”，也可以间接设置在“上方”或“下方”，即不相邻地设置在“上方”或“下方”，如在A层的上方设有B层，仅表示B层在A层的上方，可以相邻，也可以不相邻，不受任何限制。
在本发明中，“粉尘”、“颗粒物”具有相同的含义，是指悬浮在烟气中的固体微粒。“积液器”与“集液器”具有相同的含义，是指收集特定液体物质的装置。
<烟气处理装置>
本发明的烟气处理装置为一种可除尘的烟气处理装置，因而具有除尘功能。本发明的烟气处理装置还可以具有烟气脱硫、脱硝、脱汞、除雾等功能；这些功能可以同时兼具，也可以仅具备其中一种功能。举例来说，本发明的烟气处理装置具有烟气脱硫除尘功能或烟气脱硝除尘功能；优选地，本发明的烟气处理装置具有脱硫脱硝除尘功能；更有效地，本发明的烟气处理装置具有脱硫脱硝脱汞除尘功能；最优选地，本发明的烟气处理装置具有脱硫脱硝脱汞除尘除雾功能。
本发明的烟气处理装置包括烟气处理本体和除尘设备。本发明的烟气处理本体为一种烟气处理设备，可以为烟气处理塔或烟气处理器，优选为烟气处理塔(例如脱硫塔)，更优选为湿法脱硫塔。本发明的烟气处理本体对烟气进行基础处理(例如脱硫、脱硝、脱汞等)以净化烟气，去除其中的二氧化硫、氮氧化物、单质汞等污染物。举例来说，本发明的烟气处理本体具有烟气脱硫功能或烟气脱硝功能；优选地，本发明的烟气处理本体具有脱硫脱硝功能；更有效地，本发明的烟气处理本体具有脱硫脱硝脱汞功能。
本发明的烟气处理本体包括喷淋吸收区，其设置在烟气处理本体的内部，用于对烟气进行喷淋吸收处理，形成吸收浆液以及喷淋吸收处理后的烟气。本发明的喷淋吸收区可以包括多个喷淋吸收层，优选为至少两个喷淋吸收层，更优选为至少三个喷淋吸收层，以更充分地吸收烟气中的二氧化硫、氮氧化物、和/或汞，同时更充分地脱除烟气中的大部分粒度较大的粉尘。
此外，本发明的烟气处理本体还可以包括浆液循环区，其设置在烟气处理本体的内部，用于接收来自喷淋吸收区的吸收浆液。本发明的烟气处理本体还可以包括浆液循环单元，用于将浆液循环区的吸收浆液输送至喷淋吸收区。根据本发明的一个实施方式，本发明的浆液循环单元包括浆液循环管线和浆液循环泵。
本发明的烟气处理装置包括除尘设备，用于对喷淋吸收处理后的烟气进行除尘处理。本发明的除尘设备包括除尘液储存单元、雾化喷嘴、除尘液输送单元和除尘液积液器。优选地，本发明的除尘设备还可以包括除尘液循环单元。
在本发明中，除尘液储存单元可以设置在烟气处理本体的外部或内部，用于储存除尘液。优选地，除尘液储存单元设置在烟气处理本体的外部。除尘液储存单元可以为除尘液储存槽或除尘液储存器。
在本发明中，雾化喷嘴设置在喷淋吸收区的上方，用于将除尘液进行雾化处理。本发明将除尘液雾化处理为微小液滴，从而保证除尘液与烟气进行充分接触，充分发挥其除尘效能。作为优选，本发明的雾化喷嘴为耐高压耐腐蚀雾化喷嘴，更优选为耐高压耐酸耐碱腐蚀雾化喷嘴，更优选为不锈钢材质喷嘴。本发明的雾化喷嘴出口方向可以与烟气流动方向的夹角为60～120度，优选为80～100度，更优选为90度，以保证除尘液在塔内具有较大的覆盖范围。
在本发明中，除尘液输送单元用于将除尘液储存单元的除尘液输送至雾化喷嘴。除尘液输送单元可以包括除尘液输送管线以及除尘液输送泵，均是本领域常规使用的那些，这里不再赘述。
在本发明中，除尘液积液器设置在喷淋吸收区与雾化喷嘴之间的区域内，用于收集雾化除尘后的除尘液。根据本发明优选的实施方式，除尘液积液器设置在喷淋吸收区上方0.3～1米的区域内，更优选为0.5～0.8米的区域内，最优选为0.6～0.7米的区域内，以保证除尘液充分捕集烟气中的粉尘，并实现除尘效率与除尘速度的完美平衡。
在本发明中，除尘液循环单元将除尘液积液器与除尘液储存单元相连通，用于将除尘液积液器收集的所述雾化除尘后的除尘液输送至除尘液储存单元循环使用。这样可以大大降低本发明的烟气处理装置的运行成本。除尘液循环单元可以包括除尘液循环管线以及除尘液循环泵，均是本领域常规使用的那些，这里不再赘述。
本发明的烟气处理装置还可以包括除雾设备，用于对经过除尘设备处理的烟气进行除雾处理。本发明的除雾设备设置在雾化喷嘴的上方0.3～1米的区域内，更优选为0.4～0.9米的区域内，最优选为0.5～0.8米的区域内，以避免除尘液对除雾设备的干扰，并保证烟气除雾效果。本发明的除雾设备可以使用本领域已知的那些，优选为旋转式除雾器，更优选为高效旋转式除雾器。
<烟气处理方法>
本发明还提供一种利用上述烟气处理装置进行烟气处理的方法，包括如下步骤：(1)喷淋吸收步骤和(2)烟气除尘步骤。任选地，本发明的方法还包括(3)除雾步骤。
本发明的喷淋吸收步骤为在烟气处理本体的喷淋吸收区采用浆液对烟气进行喷淋吸收处理，以形成喷淋吸收后的烟气。在本发明的喷淋吸收区，可以采用碱性浆液湿法吸收烟气中的二氧化硫、氮氧化物、和/或汞，并形成吸收浆液。喷淋吸收后的烟气中的主要污染物为粉尘，多为细微粉尘，例如PM2.5颗粒物。所述湿法吸收优选采用钙法、镁法、氨法、氢氧化钠法或双碱法，更优选采用湿式镁法或湿式钙法。相应地，本发明的吸收喷淋区所使用的碱性浆液包含碱性组分，其选自：氧化物，如氧化镁、氧化钙等；氢氧化物，如氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙等；氨，以及所述物质的任意组合，优选为氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钙或所述物质的任意组合。
本发明的喷淋吸收步骤还可以包括浆液循环过程，即在浆液循环区接收来自喷淋吸收区的吸收浆液，然后通过浆液循环单元将浆液循环区的吸收浆液输送至喷淋吸收区。上述浆液循环步骤的工艺条件没有特别的限制，可以使用本领域所熟知的工艺条件。
本发明的烟气除尘步骤包括：采用除尘液输送单元将除尘液储存单元中的除尘液输送至雾化喷嘴，雾化喷嘴喷出的雾化除尘液与所述喷淋吸收后的烟气接触以除去粉尘，并得到雾化除尘后的除尘液，采用除尘液积液器收集所述雾化除尘后的除尘液。优选地，在所述的烟气除尘步骤中还包括：采用除尘液循环管线将除尘液积液器收集的所述雾化除尘后的除尘液输送至除尘液储存单元循环使用。具体地，除尘液输送泵通过管线将除尘液储存槽中的除尘液输送至雾化喷嘴；除尘液在雾化喷嘴喷射过程中发生雾化，形成微小液滴，这些微小液滴与喷淋吸收后的烟气充分接触，其中的粉尘在除尘液的作用下聚集或絮凝，并形成雾化除尘后的除尘液；这些雾化除尘后的除尘液被收集到除尘液积液器中；除尘液循环泵通过管线将这些雾化除尘后的除尘液从除尘液积液器输送至除尘液储存槽循环使用。
本发明的除尘液的用量(雾化喷嘴喷出的雾化除尘液用量)为喷淋吸收区喷出的浆液用量的0.02wt％～0.5wt％，优选为0.05wt％～0.2wt％，更优选为0.06wt％～0.01wt％。此时，该除尘液的除尘效果更优秀。本发明的浆液可以为碱性浆液，优选为氢氧化镁浆液，也可以是其他类型的碱性浆液，这里不再赘述。
在本发明中，除尘液储存单元中的除尘液可以包括以下组分：磺酸盐型表面活性剂；羧酸盐型表面活性剂；硫酸酯盐型表面活性剂；非离子型抗静电剂；和阴离子聚丙烯酰胺。本发明的除尘液优选由以下组分组成：磺酸盐型表面活性剂；羧酸盐型表面活性剂；硫酸酯盐型表面活性剂；非离子型抗静电剂；和阴离子聚丙烯酰胺。
以100重量份除尘液计，本发明的除尘液优选包括以下重量份的组分：磺酸盐型表面活性剂 30～70重量份；羧酸盐型表面活性剂10～25重量份；硫酸酯盐型表面活性剂 3～10重量份；非离子型抗静电剂5～18重量份；阴离子聚丙烯酰胺 10～30重量份。以100重量份除尘液计，本发明的除尘液优选由以下重量份的组分组成：磺酸盐型表面活性剂30～70重量份；羧酸盐型表面活性剂 10～25重量份；硫酸酯盐型表面活性剂 3～10重量份；非离子型抗静电剂 5～18重量份；阴离子聚丙烯酰胺 10～30重量份。
在本发明的除尘液中，磺酸盐型表面活性剂用量优选为35～65重量份，更优选为40～60重量份。在本发明的除尘液中，羧酸盐型表面活性剂用量优选为12～23重量份，更优选为13～20重量份。在本发明的除尘液中，硫酸酯盐型表面活性剂用量优选为3.1～9重量份，更优选为3.3～8重量份。在本发明的除尘液中，非离子型抗静电剂用量优选为6～16重量份，更优选为8～15重量份。在本发明的除尘液中，阴离子聚丙烯酰胺用量优选为12～28重量份，更优选为13～25重量份。
本发明所述的磺酸盐型表面活性剂可以选自以下物质中的一种或多种：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、α-磺基单羧酸盐、脂肪酸的磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐、烷基二苯醚二磺酸盐。上述表面活性剂中的“烷基”是本领域所已知的那些。例如，上述物质中的“烷基”的碳原子数可以为C9～C25，优选为C12～C20，更优选为C13～C17。更优选地，本发明的磺酸盐型表面活性剂选自以下物质中的一种或多种：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、琥珀酸酯磺酸盐。更优选地，本发明的磺酸盐型表面活性剂选自烷基磺酸盐和/或烷基苯磺酸盐。烷基磺酸盐的实例包括但不限于十二烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基磺酸钠。烷基苯磺酸盐的实例包括但不限于十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠。本发明的磺酸盐型表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠或十六烷基磺酸钠。
本发明所述的羧酸盐型表面活性剂可以包括氨基酸型表面活性剂或脂肪酸盐。本发明的脂肪酸盐包括脂肪酸金属盐或脂肪酸铵盐。脂肪酸的脂肪链是本领域所已知的那些。例如，上述脂肪酸中的“脂肪链”的碳原子数可以为C9～C25，优选为C12～C20，更优选为C13～C17。本发明的脂肪酸盐实例包括但不限于月桂酸钠、十四烷酸钠、十六烷酸钠、硬脂酸钠。本发明所述的氨基酸型表面活性剂可以选自以下物质中的一种或多种：脂肪酰基天冬氨酸钠、脂肪酰基-N-β-羟乙基-甘氨酸钠、N-脂肪酰基肌氨酸钠、N-脂肪酰基多肽。上述氨基酸型表面活性剂的“脂肪酰基”是本领域所已知的那些，包括饱和脂肪酰基(例如烷酰基)、不饱和脂肪酰基(例如烯酰基)。例如，上述氨基酸型表面活性剂的“脂肪酰基”的碳原子数可以为C10～C26，优选为C13～C21，更优选为C14～C19。优选地，本发明所述的氨基酸型表面活性剂可以选自烷酰基天冬氨酸钠、N-脂肪酰基多肽，更优选为N-脂肪酰基多肽。N-脂肪酰基肌氨酸钠的实例包括梅迪兰(Medialan)；N-脂肪酰基多肽包括雷米邦(Lamepon)。N-脂肪酰基多肽的结构式为RCONHR’(CONHR’)xCOOM，式中R表示C9～C25脂肪基，优选为C12～C20脂肪基，更优选为C13～C17脂肪基；R’为决定氨基种类的取代基，例如H、甲基等；M为金属离子，例如Na。N-脂肪酰基多肽的实例包括雷米邦A，又称为油酰基氨基酸钠或油酰基多缩氨基酸钠。
本发明所述的硫酸酯盐型表面活性剂可以选自以下物质中的一种或多种：饱和脂肪醇硫酸酯盐、不饱和脂肪醇硫酸酯、仲烷基硫酸酯盐。饱和脂肪醇含有饱和脂肪链(例如烷基)，不饱和脂肪醇是含有双键等不饱和基团的脂肪链(例如烯基)。上述饱和脂肪醇硫酸酯盐的脂肪链、不饱和脂肪醇硫酸酯的脂肪链以及仲烷基硫酸酯盐的仲烷基是本领域所已知的那些，例如，上述“脂肪链”和“仲烷基”的碳原子数可以为C9～C25，优选为C12～C20，更优选为C13～C17。本发明的饱和脂肪醇硫酸酯盐的实例包括但不限于月桂醇硫酸酯钠、十四烷醇硫酸钠、十六烷醇硫酸钠、硬脂醇硫酸酯钠。本发明的不饱和脂肪醇硫酸酯盐的实例包括但不限于十二碳烯醇硫酸酯钠、十四碳烯醇硫酸钠、十六碳烯醇硫酸钠、油醇硫酸酯钠。本发明的仲烷基硫酸酯盐是α-烯烃硫酸化产物，例如梯波(Teepol)。优选地，本发明所述的硫酸酯盐型表面活性剂选自饱和脂肪醇硫酸酯盐、不饱和脂肪醇硫酸酯；更优选为饱和脂肪醇硫酸酯盐。
本发明的磺酸盐型表面活性剂、羧酸盐型表面活性剂、硫酸酯盐型表面活性剂等阴离子表面活性剂协同作用，通过吸附悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，加速悬浮液中粒子的沉降，从而在烟气处理本体内吸附PM10、PM2.5等细微颗粒物。上述阴离子表面活性剂还能够同时吸附颗粒物中夹带的多环芳烃，二噁英等有机物。
本发明所述的非离子型抗静电剂选自脂肪酸的环氧乙烷加合物、脂肪醇的环氧乙烷加合物、烷基酚的环氧乙烷加合物、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化脂肪酰胺、乙醇胺-缩水甘油醚。其中，脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺、脂肪酰胺中的脂肪链的碳原子数可以为C9～C25，优选为C12～C20，更优选为C13～C17；烷基酚的烷基链的碳原子数可以为C9～C25，优选为C12～C20，更优选为C13～C17。上述环氧乙烷加合物或乙氧基化物的氧乙烯重复单元的数量可以为1～8，优选为2～6，更优选为3～5。根据本发明所述的除尘液，优选地，所述的非离子型抗静电剂选自脂肪酸的环氧乙烷加合物(脂肪酸酯聚氧化乙烯醚)、脂肪醇的环氧乙烷加合物(脂肪醇聚氧化乙烯醚)、烷基酚的环氧乙烷加合物(烷基酚聚氧化乙烯醚)、乙氧基化脂肪胺(脂肪胺聚氧化乙烯醚)、乙氧基化脂肪酰胺(脂肪酰胺聚氧化乙烯醚)；更优选为乙氧基化脂肪胺。上述乙氧基化脂肪胺的氧乙烯重复单元的数量可以为1～5，优选为1～3。根据本发明所述的除尘液，优选地，所述的乙氧基化脂肪胺选自乙氧基化脂肪烷基伯胺、乙氧基化脂肪烷基仲胺、乙氧基化N-脂肪烷基-1,3-丙撑二胺。上述脂肪烷基的碳原子数可以为C9～C25，优选为C12～C20，更优选为C13～C17。本发明所述的乙氧基化脂肪胺的实例包括但不限于聚氧乙烯十二烷基胺、聚氧乙烯十四烷基胺、聚氧乙烯十六烷基胺、聚氧乙烯十八烷基胺、聚氧乙烯牛脂基胺、聚氧乙烯氢化牛脂基胺、聚氧乙烯椰油烷基胺、聚氧乙烯油基胺、聚氧乙烯大豆油基胺、聚氧乙烯N-牛脂基-1,3-丙撑二胺。本发明的聚氧乙烯氢化牛脂基胺包括但不限于聚氧乙烯(2)氢化牛脂基胺、聚氧乙烯(5)氢化牛脂基胺、聚氧乙烯(10)氢化牛脂基胺、聚氧乙烯(15)氢化牛脂基胺、聚氧乙烯(50)氢化牛脂基胺。
本发明的除尘液中加入非离子型抗静电剂，用于中和烟气中的微小颗粒物所带电荷，有利于颗粒物的进一步聚集、增大，从而有效脱除这些微小颗粒物。
本发明所述的阴离子聚丙烯酰胺可以为丙烯酸钠与丙烯酰胺的共聚物，生产企业包括大庆油田化学助剂厂、天津大学化工实验厂。所述的阴离子聚丙烯酰胺的实例如APAA8701。本发明的除尘液加入阴离子聚丙烯酰胺可以提高浆液粘稠性，提高除尘效果。
在本发明所述的除尘液，还可以包括其他阴离子型表面活性剂，其他阴离子型表面活性剂包括但不限于烷基磷酸单酯盐、烷基磷酸双酯盐等。
本发明的除尘液可通过常规方法将上述各组分混合均匀而得到，这里不再赘述。
根据本发明所述的方法，优选地，所述方法的除尘效率为80％～100％，优选为90％～100％，更优选为99％～100％。经过除尘处理后的烟气粉尘含量低于30mg/Nm3，更优选低于22mg/Nm3，更优选低于1mg/Nm3。
本发明的装置和方法可用于常规烟气的除尘处理，尤其适用于湿法烟气脱硫工艺中。本发明的装置和方法特别适合于如下条件之一的烟气除尘处理：
1)来自燃煤锅炉、烧结机、或球团的烟气；
2)所述进入烟气处理本体(例如脱硫塔)内的烟气中剩余的粉尘含量为35mg/Nm3～500mg/Nm3。
本发明实施例中使用的物料说明如下：
浆液(脱硫脱硝剂)：将氧化镁加入水中(氧化镁重量:水重量＝3:17)制成的含有氧化镁和氢氧化镁的浆液。
实施例1
图1为本发明实施例1的装置示意图。由图可知，本发明的烟气处理装置包括脱硫塔1、除尘设备、除雾器6。脱硫塔1的上部包括喷淋吸收区，喷淋吸收区包括三层喷淋吸收层2，用于采用浆液对烟气进行喷淋吸收处理。脱硫塔1的下部设置有浆液循环池7，用于接收来自喷淋吸收区的吸收浆液。浆液循环池7通过浆液循环泵3与喷淋吸收层2相连通；浆液循环泵3将浆液循环池7的吸收浆液泵送至喷淋吸收层2，继续对烟气进行喷淋吸收处理。
本发明的除尘设备包括除尘液积液器51、除尘液循环泵52、雾化喷嘴53、除尘液输送泵54以及除尘液储存槽55。除尘液储存槽55通过除尘液输送泵54与雾化喷嘴53相连通，用于向脱硫塔1内供给除尘液。除尘液储存槽55通过除尘液循环泵52与除尘液积液器51相连通；除尘液积液器51收集的雾化除尘后的除尘液通过除尘液循环泵52输送至除尘液储存槽55循环使用。除尘液积液器51位于最顶层的喷淋吸收层2的上方0.6m处，用于收集雾化除尘后的除尘液；雾化喷嘴53位于除尘液积液器51的上方0.6m处，用于将除尘液进行雾化处理。
本发明的除雾器6(例如旋转式除雾器)位于雾化喷嘴53上方0.5m处，用于将经过除尘处理的烟气进行除雾处理。在最下层的喷淋吸收层2与浆液循环池7之间设置有烟气进口4，用于引入待处理烟气。在脱硫塔1的顶部(除雾器6的上方)设置有烟气出口8，用于排出除雾处理后的烟气。
本发明的烟气处理装置的工艺流程如下：
1)烟气从脱硫塔1的烟气进口4进入脱硫塔1的内部，烟气在上升过程中与喷淋吸收层2喷出的浆液充分接触，以脱除烟气中的污染物(例如二氧化硫、氮氧化物、汞以及部分粉尘)；经过喷淋吸收后的烟气继续上升，吸收浆液则落入位于脱硫塔1下部的浆液循环池7中。浆液循环泵3将浆液循环池7的吸收浆液泵送至喷淋吸收层2，继续对烟气进行喷淋吸收处理。
2)除尘液输送泵54将除尘液储存槽55的除尘液输送至雾化喷嘴53，雾化喷嘴53将除尘液进行雾化处理并喷射出雾化除尘液，雾化除尘液与经过喷淋吸收后的烟气充分接触，脱除其中的细微粉尘，得到的除尘后烟气继续上升；雾化除尘后的除尘液下落至除尘液积液器51中，然后通过除尘液循环泵52输送至除尘液储存槽55循环使用。
3)除尘后烟气在除雾器6进行除雾处理，除雾处理后的烟气通过设置在脱硫塔1的顶部(位于除雾器6的上方)的烟气出口8排出。
将上述装置和工艺应用于150万吨球团脱硫脱硝除尘项目，所用除尘液的配方如表1所示，该项目运行参数和技术指标如表2和3所示。
表1 除尘液配方表
表2 150万吨球团脱硫脱硝除尘项目运行参数表
| 序号 | 参数 | 单位 | 数值 |
| 1 | 烟气量(工况) | m3/h | 780000 |
| 2 | 入口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 1600 |
| 3 | 出口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 60 |
| 4 | 入口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 650 |
| 5 | 出口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 65 |
| 6 | 入口粉尘 | mg/Nm3 | 115 |
| 7 | 出口粉尘 | mg/Nm3 | 22 |
| 8 | 烟气温度 | ℃ | 110-160 |
| 9 | 运行成本 | 元/吨球团矿 | 4.4 |
表3 150万吨球团脱硫脱硝除尘项目运行技术指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 平均值 | 设计值 |
| 1 | 脱硫效率 | ％ | 98.2 | 97.3 |
| 2 | 脱硝效率 | ％ | 75.6 | 60 |
| 3 | 除尘效率 | ％ | 81.0 | 80 |
| 4 | 耗电量 | kW˙h | 420 | ≤620 |
| 5 | 耗水量 | t/h | 26 | 30 |
| 6 | 脱硫脱硝剂 | t/h | 0.95 | 1.2 |
| 7 | 系统阻力 | Pa | 600 | ≤800 |
该项目的烟气量为78万m3/h，脱硫塔内氢氧化镁浆液(脱硫脱硝剂)用量为250m3。在两小时内，通过雾化喷嘴向脱硫塔内雾化50kg该除尘液，入口烟气粉尘含量为115mg/Nm3，喷入除尘液3分钟后，出口烟气粉尘含量降至22mg/Nm3，在喷雾的过程中，出口烟气粉尘含量基本稳定于此浓度，平均除尘效率高达81.0％，高于设计值。由此可知，除尘液用量与浆液用量比值为0.02wt％时，该除尘液除尘效果显著、稳定，烟气粉尘含量低于烧结机机尾排放限值30mg/m3。
实施例2
将实施例1的装置和工艺以及除尘液应用于150万吨球团脱硫脱硝除尘项目，仅改变实施例1中的除尘液用量，该项目的运行参数与技术指标如表4和5所示。
表4 150万吨球团脱硫脱硝除尘项目运行参数表
| 序号 | 参数 | 单位 | 数值 |
| 1 | 烟气量(工况) | m3/h | 780000 |
| 2 | 入口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 1600 |
| 3 | 出口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 60 |
| 4 | 入口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 650 |
| 5 | 出口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 65 |
| 6 | 入口粉尘 | mg/Nm3 | 115 |
| 7 | 出口粉尘 | mg/Nm3 | 0.3 |
| 8 | 烟气温度 | ℃ | 110-160 |
| 9 | 运行成本 | 元/吨球团矿 | 4.4 |
表5 150万吨球团脱硫脱硝除尘项目运行技术指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 平均值 | 设计值 |
| 1 | 脱硫效率 | ％ | 98.2 | 97.3 |
| 2 | 脱硝效率 | ％ | 75.6 | 60 |
| 3 | 除尘效率 | ％ | 99.8 | 98 |
| 4 | 耗电量 | kW˙h | 420 | ≤620 |
| 5 | 耗水量 | t/h | 26 | 30 |
| 6 | 脱硫脱硝剂 | t/h | 0.95 | 1.2 |
| 7 | 系统阻力 | Pa | 600 | ≤800 |
在两小时内，通过雾化喷嘴向脱硫塔内雾化250kg该除尘液，入口烟气粉尘含量为115mg/Nm3，喷入除尘液1分钟后，出口烟气粉尘含量骤降至0.3mg/Nm3，在喷雾的过程中，出口烟气粉尘含量基本稳定于此浓度，甚至检测不到，平均除尘效率高达98％，高于设计值。由此可知，除尘液用量与浆液用量比值为0.1wt％时，该除尘液除尘效果绝佳、稳定，烟气粉尘含量远远低于烧结机机尾排放限值30mg/m3，可以满足更为苛刻的排放标准。
实施例3
将实施例1的装置和工艺用于150万吨球团脱硫脱硝除尘项目，仅改变实施例1的除尘液配方(如表6所示)。该项目的运行参数和技术指标如表7和8所示。
表6 除尘液配方表
表7 150万吨球团脱硫脱硝除尘项目运行参数表
| 序号 | 参数 | 单位 | 数值 |
| 1 | 烟气量(工况) | m3/h | 780000 |
| 2 | 入口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 1600 |
| 3 | 出口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 60 |
| 4 | 入口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 650 |
| 5 | 出口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 65 |
| 6 | 入口粉尘 | mg/Nm3 | 115 |
| 7 | 出口粉尘 | mg/Nm3 | 21 |
| 8 | 烟气温度 | ℃ | 110-160 |
| 9 | 运行成本 | 元/吨球团矿 | 4.4 |
表8 150万吨球团脱硫脱硝除尘项目运行技术指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 平均值 | 设计值 |
| 1 | 脱硫效率 | ％ | 98.2 | 97.3 |
| 2 | 脱硝效率 | ％ | 75.6 | 60 |
| 3 | 除尘效率 | ％ | 81.5 | 80 |
| 4 | 耗电量 | kW˙h | 420 | ≤620 |
| 5 | 耗水量 | t/h | 26 | 30 |
| 6 | 脱硫脱硝剂 | t/h | 0.95 | 1.2 |
| 7 | 系统阻力 | Pa | 600 | ≤800 |
在两小时内，向脱硫塔内雾化50kg该配方下的除尘液，未喷入该除尘液前，入口烟气粉尘含量为115mg/Nm3，喷入该除尘液3分钟后，出口烟气粉尘含量降至21mg/Nm3，在喷雾的过程中，出口烟气粉尘含量基本稳定于此浓度，平均除尘效率高达81.5％，高于设计值。当除尘液用量与浆液用量比值为0.02wt％时，该除尘液除尘效果显著、稳定，烟气粉尘含量低于烧结机机尾排放限值30mg/m3。
实施例4
将实施例1的装置和工艺以及除尘液应用于150万吨球团脱硫脱硝除尘项目，仅改变实施例3中的除尘液用量，该项目的运行参数与技术指标如表9和10所示。
表9 150万吨球团脱硫脱硝除尘项目运行参数表
| 序号 | 参数 | 单位 | 数值 |
| 1 | 烟气量(工况) | m3/h | 780000 |
| 2 | 入口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 1600 |
| 3 | 出口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 60 |
| 4 | 入口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 650 |
| 5 | 出口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 65 |
| 6 | 入口粉尘 | mg/Nm3 | 115 |
| 7 | 出口粉尘 | mg/Nm3 | 0.2 |
| 8 | 烟气温度 | ℃ | 110-160 |
| 9 | 运行成本 | 元/吨球团矿 | 4.4 |
表10 150万吨球团脱硫脱硝除尘项目运行技术指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 平均值 | 设计值 |
| 1 | 脱硫效率 | ％ | 98.2 | 97.3 |
| 2 | 脱硝效率 | ％ | 75.6 | 60 |
| 3 | 除尘效率 | ％ | 99.9 | 98 |
| 4 | 耗电量 | kW˙h | 420 | ≤620 |
| 5 | 耗水量 | t/h | 26 | 30 |
| 6 | 脱硫脱硝剂 | t/h | 0.95 | 1.2 |
| 7 | 系统阻力 | Pa | 600 | ≤800 |
在两小时内，通过雾化喷嘴向脱硫塔内雾化250kg该除尘液，喷入该除尘液前，入口烟气粉尘含量为115mg/Nm3，喷入除尘液1分钟后，出口烟气粉尘含量骤降至0.2mg/Nm3，在整个喷雾的过程中，出口烟气粉尘含量基本稳定于此浓度，甚至检测不到，平均除尘效率高达99.9％，高于设计值。增加该除尘液用量与浆液用量比至0.1wt％时，该除尘液除尘效果绝佳、稳定，烟气粉尘含量远远低于烧结机机尾排放限值30mg/m3，可以满足更为苛刻的排放标准。
在本发明中，实施例1和实施例2所用除尘液配方一致，添加量从0.02wt％增加到0.1wt％，除尘效果从81.0％增加到99.8％，其中，添加量为0.02wt％时，出口烟气粉尘含量已经低于最低排放限值，添加量增加到0.1wt％时，烟气中几乎检测不到粉尘，可以满足更为苛刻的排放标准。进一步，改变除尘液配方，应用于实施例3和实施例4中，添加量分别与实施例1和实施例2一致，除尘效果也基本一致，说明改变配方对除尘效果影响不大。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (5)
1.一种利用烟气处理装置进行烟气处理的方法，其特征在于：
所述的烟气处理装置包括烟气处理本体和除尘设备；烟气处理本体包括喷淋吸收区，其设置在烟气处理本体的内部，用于对烟气进行喷淋吸收处理；除尘设备，用于对喷淋吸收处理后的烟气进行除尘处理；
所述的除尘设备包括除尘液储存单元、雾化喷嘴、除尘液输送单元和除尘液积液器；其中，除尘液储存单元设置在烟气处理本体的外部或内部，用于储存除尘液；雾化喷嘴设置在喷淋吸收区的上方，用于将除尘液进行雾化处理；除尘液输送单元用于将除尘液储存单元的除尘液输送至雾化喷嘴；除尘液积液器设置在喷淋吸收区与雾化喷嘴之间的区域内，用于收集雾化除尘后的除尘液；所述除尘液积液器设置在喷淋吸收区的上方0.3～1米的区域内；
所述的除尘设备还包括除尘液循环单元，其将除尘液积液器与除尘液储存单元相连通，用于将除尘液积液器收集的所述雾化除尘后的除尘液输送至除尘液储存单元循环使用；所述的烟气处理装置还包括除雾设备，其设置在雾化喷嘴的上方0.3～1米的区域内，用于对经过除尘设备处理的烟气进行除雾处理；
所述的方法包括如下步骤：
(1)喷淋吸收步骤：在烟气处理本体的喷淋吸收区采用浆液对烟气进行喷淋吸收处理，以形成喷淋吸收后的烟气；
(2)烟气除尘步骤：采用除尘液输送单元将除尘液储存单元中的除尘液输送至雾化喷嘴，雾化喷嘴喷出的雾化除尘液与所述喷淋吸收后的烟气接触以除去粉尘，并得到雾化除尘后的除尘液，采用除尘液积液器收集所述雾化除尘后的除尘液；
其中，以100重量份除尘液计，除尘液储存单元中的除尘液包括以下重量份的组分：磺酸盐型表面活性剂30～70重量份；羧酸盐型表面活性剂10～25重量份；硫酸酯盐型表面活性剂3～10重量份；非离子型抗静电剂5～18重量份；阴离子聚丙烯酰胺10～30重量份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以100重量份除尘液计，除尘液储存单元中的除尘液由以下重量份的组分组成：磺酸盐型表面活性剂30～70重量份；羧酸盐型表面活性剂10～25重量份；硫酸酯盐型表面活性剂3～10重量份；非离子型抗静电剂5～18重量份；阴离子聚丙烯酰胺10～30重量份。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的烟气除尘步骤中还包括：采用除尘液循环单元将除尘液积液器收集的所述雾化除尘后的除尘液输送至除尘液储存单元循环使用。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于：
所述的磺酸盐型表面活性剂选自以下物质中的一种或多种：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、α-磺基单羧酸盐、脂肪酸的磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐、烷基二苯醚二磺酸盐；
所述的羧酸盐型表面活性剂选自以下物质中的一种或多种：脂肪酸盐、脂肪酰基天冬氨酸钠、脂肪酰基-N-β-羟乙基-甘氨酸钠、N-脂肪酰基肌氨酸钠、N-脂肪酰基多肽；
所述的硫酸酯盐型表面活性剂选自以下物质中的一种或多种：饱和脂肪醇硫酸酯盐、不饱和脂肪醇硫酸酯、仲烷基硫酸酯盐；
所述的非离子型抗静电剂选自脂肪酸的环氧乙烷加合物、脂肪醇的环氧乙烷加合物、烷基酚的环氧乙烷加合物、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化脂肪酰胺、乙醇胺-缩水甘油醚。
5.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述的方法满足以下条件的一种、两种或三种：
烟气除尘步骤的雾化喷嘴喷出的雾化除尘液用量为喷淋吸收步骤的浆液用量的0.02wt％～0.5wt％；
所述方法的除尘效率为80％～100％；
经过除尘处理后的烟气粉尘含量低于30mg/Nm3。
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