CN105032137B - 一种生石灰-氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业烟气脱硫脱硝领域，特别涉及一种适用于燃煤企业的生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置。该生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，其特征在于：包括烟风系统、SO₂吸收系统、脱硫脱硝剂制备及供给系统、石膏脱水系统、工艺水系统；该装置操作维护方便、自动化程度较高、运行成本较低、低石灰消耗量、低压用电量、低耗水量及脱硫脱硝率高，脱硝效率不低于80%，脱硫效率不低于98%；脱硫脱硝设备布置合理，占地面积小，投资成本低；脱硫脱硝剂和副产物物料输送、循环流畅，能力匹配；脱硫脱硝副产物石膏含水率小于10%，脱硫脱硝用水全部闭路循环，无二次污染，系统可保证长期正常稳定运行，且维护量非常小。

Description

一种生石灰-氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置

技术领域

本发明涉及工业烟气脱硫脱硝领域，特别涉及一种适用于燃煤企业的生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭消费国，造成了我国空气污染以煤烟型为主，煤炭燃烧会产生大量含有二氧化硫和氮氧化物的废气，目前，由煤炭燃烧所释放的占总排放量的85%，占总排放量的60%，二者所引起的酸雨量占总酸雨量的82%。据有关研究指出，我国每年排放造成的经济失约亿万元，现在每年我国和酸雨污染造成的经济损失约5000亿元。对大气治理是我国改善环境的首要目标之一。

当今国内外广泛使用的脱硫脱硝技术主要是湿式烟气脱硫和选择性催化还原或选择性非催化还原技术脱硝组合。湿式烟气脱硫常用的是采用石灰石—石膏法和氨法，石灰石—石膏法脱硫效率大于95%，其缺点是易结垢，造成堵塞，且工程庞大，初投资和运行费用高。氨法脱硫具有脱硫效率高，占地面积小，不会产生结垢现象，能保证脱硫塔长期稳定运行，缺点是吸收剂氨，极易挥发，具有强烈的刺激性，人体吸收过量会致死，储运不当会有爆炸危险。液氨属于受管制的化学危险品，运输要求高，且液氨脱硫成本比较高。选择性催化还原脱硝反应温度为250～450℃时，脱硝率可达70%～90%。该技术成熟可靠，目前在全球范围尤其是发达国家应用广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870～1200℃，缺点是脱硝效率低，脱硝率小于50%。目前国内很多工业窑炉温度较低，需要对烟气进行预热，设备投资大，成本比较高。

自上世纪70年代开始，发达国家在多年烟气SO₂排放控制技术研究的基础上，开始对工业烟气同时脱硫脱硝进行研究。目前联合脱硫脱硝一体化技术主要有活性炭法、SNOX工艺、NOXSO工艺、电子束法较为成熟，但由于运行费用较高制约了其大规模推广应用。因此开发技术简单，运行成本低，具有良好运行性能的脱硫脱硝一体化技术将是未来烟气综合治理技术的发展方向。

氨法具有脱硫效率高，且同时还具有一定的脱硝效果，但由于烟气中NOx组分90%以上是NO，而NO难溶于水，这就造成普通洗涤法脱硝效率比较低，达不到环保要求，推广收到一定的限制，且用氨水作为脱硫脱硝剂，购置成本和运输成本高，且储运不当会有爆炸危险，因此研究开发出一种不消耗氨气或者消耗少量氨气的高效低成本脱硫脱硝一体化装置是当务之急。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种能同时脱除燃煤工艺锅炉烟气中的SO₂和NOx等污染物，且脱硫脱硝效率高，氨水消耗量小，技术简单，运行成本低的生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，其特征在于：包括烟风系统、SO2吸收系统、脱硫脱硝剂制备及供给系统、石膏脱水系统、工艺水系统；所述烟风系统包括引风机、烟道挡板门、出口挡板门、氧化剂储罐和烟囱，所述烟道挡板门位于引风机的出口处，所述出口挡板门位于脱硫脱硝塔的出风口处，并与烟囱连接，所述引风机出口与脱硫脱硝塔的进风口连接；所述SO2吸收系统包括脱硫脱硝塔、浆液循环泵和氧化风机，所述浆液循环泵和氧化风机均与脱硫脱硝塔底部的浆液池连接；所述脱硫脱硝剂制备及供给系统包括依次连接的石灰粉仓、皮带计量秤、制浆罐、供浆泵、再生罐和渣浆泵；所述石膏脱水系统包括第一级脱水系统和第二级脱水系统，所述第一级脱水系统为浆液排出泵和石膏旋流器，所述第二级脱水系统包括与渣浆泵连接的真空皮带脱水机、以及与石膏旋流器连接的滤液罐，所述真空皮带脱水机与石膏库连接，所述工艺水系统包括工艺水箱和水泵组成，所述水泵与除雾器连接。

所述氧化剂储罐连接有氧化剂输送泵，通过氧化剂输送泵将氧化剂喷入引风机的出口烟道内，对NOx中的NO进行氧化，烟气氧化后进入脱硫脱硝塔。

所述烟道挡板门和出口挡板门由密闭风机控制密封。

所述脱硫脱硝塔的底部为浆液池，上方为喷淋层，浆液循环泵将浆液池内的浆液大流量的打入喷淋层的喷淋管中，保证气液两相充分接触，提高SO₂和NOx吸收效率，从而去除烟气中的SO₂、NOx，喷淋层上方设有除雾器，除去出口烟气中的雾珠。

所述脱硫脱硝塔底部的浆液池内设有搅拌器，以保证混合均匀，防止浆液沉淀。

所述滤液罐通过滤液泵与脱硫脱硝塔的浆液区连接，将滤液罐内的石膏滤液送入脱硫脱硝塔内实现循环利用。

所述水泵还与制浆罐相连，用以制备石灰浆以及调节浆液池的液位。

所述生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置还包括事故排放系统，所述事故排放系统由事故浆液池、浆液输送泵和浆液排出泵组成，所述浆液输送泵与脱硫脱硝塔的浆液池的上方相连，浆液排出泵与脱硫脱硝塔的浆液池下部相连；当脱硫脱硝塔发生事故时，将塔内浆液池的浆液通过浆液排出泵排入事故浆液池，事故浆液可作为吸收塔重新启动时的吸收剂，事故浆液池的浆液由浆液输送泵送入脱硫脱硝系统。

本装置利用生石灰、氨水、氧化剂和水作为脱硫脱硝的吸收剂浆液，脱除烟气中的SO₂和NOx等污染物，通过氧化剂将NO强制氧化成NO₂，采用氨水吸收SO₂和NOx，氨水吸收SO₂和NOx后生成硫酸铵，硫酸铵与生石灰发生反应生成硫酸钙和氨水，吸收剂氨水被置换出来被重复循环利用，氨水没有被消耗掉，消耗掉的是低成本的生石灰。

本发明的有益效果是：

（1）脱硫脱硝工艺先进、操作维护方便、自动化程度较高、运行成本较低、低石灰消耗量、低压用电量、低耗水量及脱硫脱硝率高，脱硝效率不低于80%，脱硫效率不低于98%。

（2）脱硫脱硝设备布置合理，占地面积小，投资成本低。

（3）脱硫脱硝剂和副产物物料输送、循环流畅，能力匹配。

（4）脱硫脱硝副产物石膏含水率小于10%，用汽车外运，综合利用。

（5）制浆罐、脱硫脱硝塔浆液池、事故浆液池、滤液罐及其它所有储存浆液的箱、罐、池和容器配有搅拌设备，能以防止浆液沉降结块。

（6）脱硫脱硝用水全部闭路循环，无二次污染。

（7）氨碱法脱硫脱硝，氨水只是作为吸收剂，吸收后的硫酸铵通过生石灰进行置换，氨水可以循环使用，氨水用量小，解决了单纯采用氨法脱硫脱硝存在氨水的购置成本高和运输成本高，运输存在爆炸危险等问题。

（8）脱硫脱硝剂为生石灰，价格比较低廉、易于获得。

（9）系统可保证长期正常稳定运行，且维护量非常小。塔内采用氨液作为吸收液，脱硫脱硝塔不含易造成结垢的部件，有效避免了喷嘴的堵塞，不存在结垢和堵塞等问题，系统正常运转率98%以上。

（10）吸收剂在脱硫脱硝塔外置换，置换效率高，石灰浆本身是脱硫剂，置换时石灰浆过量，氨水可以全部置换出来，理论上不消耗，实际上消耗的是石灰和极少量的氨以及催化剂，所以运行费用较低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明一种生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置的工艺流程示意图。

图中，1、引风机，2、入口挡板门，3、密封风机，4、脱硫脱硝塔，5、出口挡板门，6、烟囱，7、水泵，8、除雾器，9、喷淋管，10、浆液循环泵，11、浆液输送泵，12、事故浆液池，13、浆液排出泵，14、石灰粉仓，15、皮带计量秤，16、制浆罐，17、供浆泵，18、再生罐，19、渣浆泵，20、真空皮带脱水机，21、石膏库，22、浆液排出泵，23、石膏旋流器，24、滤液罐，25、滤液泵，26、搅拌器，27、氧化风机，28、氧化剂罐，29、氧化剂输送泵；A、原烟气，B、工艺水箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，是利用生石灰、氨水、催化剂和水作为吸收剂浆液，脱除烟气中的SO₂和NOx等污染物，通过催化剂将NO强制氧化成NO₂，采用氨水吸收SO₂和NOx，氨水吸收SO₂和NOx后生成硫酸铵，硫酸铵与生石灰发生反应生成硫酸钙和氨水，吸收剂氨水被置换出来被重复循环利用，氨水没有被消耗掉，消耗掉的是低成本的生石灰。其具体反应如下：

（1）氧化反应

（2）脱硫反应

（3）脱硝反应

（4）吸收剂再生反应

再生获得的NH₃·H₂O清液送回脱硫脱硝塔循环使用

如附图1所示，本发明的生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，包括烟风系统、SO2吸收系统、脱硫脱硝剂制备及供给系统、石膏脱水系统、工艺水系统；所述烟风系统包括引风机1、烟道挡板门2、出口挡板门5、氧化剂储罐28和烟囱6，所述烟道挡板门2位于引风机1的出口处，所述出口挡板门5位于脱硫脱硝塔4的出风口处，并与烟囱6连接，所述引风机1出口与脱硫脱硝塔4的进风口连接；原烟气A从引风机1引出后，氧化剂储存于氧化剂罐28内，通过氧化剂输送泵29喷入引风机1的出口烟道内，对NOx中的NO进行氧化，烟气氧化后进入脱硫脱硝塔4，在脱硫脱硝塔4内脱硫脱硝净化，经除雾器8除去水雾，经烟气出口挡板门5和脱硫脱硝塔4顶的烟囱6排入大气，所述烟道挡板门2和出口挡板门5由密闭风机3控制密封，烟风系统不设置旁路系统；SO2吸收系统包括脱硫脱硝塔4、浆液循环泵10和氧化风机27，所述浆液循环泵10和氧化风机27均与脱硫脱硝塔4底部的浆液池连接；脱硫脱硝塔4采用塔内循环的方式，浆液池位于脱硫脱硝塔4下部。待处理的烟气进入脱硫脱硝塔4，与喷淋层上的喷淋管9喷出的氨水和石灰浆液接触，去除烟气中的SO₂、NOx；在脱硫脱硝塔4喷淋层上方设有除雾器8，除去出口烟气中的雾珠；与脱硫脱硝塔4连接的浆液循环泵10为其提供大流量的吸收剂，保证气液两相充分接触，提高SO2和NOx吸收效率。生成的石膏和亚硫酸铵的过程中采取强制氧化，氧化风机27将浆液中未氧化的HSO₃ ^-和SO₃ ^2-氧化成SO₄ ^2-。在浆池内设有搅拌器26，以保证混合均匀，防止浆液沉淀。

所述脱硫脱硝剂制备及供给系统包括依次连接的石灰粉仓14、皮带计量秤15、制浆罐16、供浆泵17、再生罐18和渣浆泵19；脱硫脱硝剂制备及再生工艺流程是：成品石灰粉（石灰品质：325目，90%的过筛率；纯度≥90%）用密闭罐装车运至厂区后，经地磅秤计量后，利用运输车上自带的气力输送装置将石灰粉输送至石灰粉仓14，石灰粉通过皮带计量秤15计量后送入石灰制浆罐16直接制浆，再通过供浆泵17送至再生罐18，石灰浆与脱硫脱硝塔4浆液池排出的浆液发生反应，反应生成的石膏浆通过渣浆泵19送入真空皮带脱水机20；所述石膏脱水系统包括第一级脱水系统和第二级脱水系统，所述第一级脱水系统为浆液排出泵22和石膏旋流器23，所述第二级脱水系统包括与渣浆泵连接的真空皮带脱水机20、以及与石膏旋流器23连接的滤液罐24，所述真空皮带脱水机20与石膏库连接，脱硫脱硝塔4吸收NOx和SO2后，通过浆液排出泵22送入石膏旋流器23，完成一级脱水，滤液送入滤液罐24，离开石膏旋流器23的含固量为40%至60%浆液进入再生罐18和石灰浆发生置换反应生成石膏浆，然后石膏浆通过渣浆泵19送入真空皮带脱水机20，经真空皮带脱水机脱水生成含水率不大于10%（wt）的石膏饼送入石膏库21，石膏滤液返回滤液罐24，滤液通过滤液泵25送入脱硫脱硝塔4；所述工艺水系统包括工艺水箱B和水泵7组成，所述水泵7一路进入吸收塔除雾器8作为冲洗水，一路去制浆罐16，制备石灰浆以及调节浆液池的液位。

所述生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置还包括事故排放系统，所述事故排放系统由事故浆液池12、浆液输送泵11和浆液排出泵13组成，所述浆液输送泵11与脱硫脱硝塔4的浆液池的上方相连，浆液排出泵13与脱硫脱硝塔4的浆液池下部相连；当脱硫脱硝塔4发生事故时，将脱硫脱硝塔4内浆液池的浆液通过浆液排出泵13排入事故浆液池12，事故浆液可作为吸收塔重新启动时的吸收剂，事故浆液池12的浆液由浆液输送泵11送入脱硫脱硝系统。

制浆罐、脱硫脱硝塔浆液池、事故浆液池12、滤液罐24及其它所有储存浆液的箱、罐、池和容器配有搅拌设备，能以防止浆液沉降结块。

应用本发明进行烟气净化，脱硫效率达到98%，脱硝效率达到80%以上。SO₂排放浓度≤50mg/Nm³，NOx排放浓度≤100mg/Nm³，烟囱出口雾滴浓度≤75mg/Nm³，烟尘排放浓度≤20mg/Nm³。

Claims (5)

1.一种生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，其特征在于：包括烟风系统、SO2吸收系统、脱硫脱硝剂制备及供给系统、石膏脱水系统、工艺水系统；所述烟风系统包括引风机（1）、烟道挡板门（2）、出口挡板门（5）、氧化剂储罐（28）和烟囱（6），所述烟道挡板门（2）位于引风机（1）的出口处，所述出口挡板门（5）位于脱硫脱硝塔（4）的出风口处，并与烟囱（6）连接，所述引风机(1)出口与脱硫脱硝塔(4)的进风口连接；所述SO2吸收系统包括脱硫脱硝塔(4)、浆液循环泵(10)和氧化风机(27)，所述浆液循环泵(10)和氧化风机（27）均与脱硫脱硝塔(4)底部的浆液池连接；所述脱硫脱硝剂制备及供给系统包括依次连接的石灰粉仓(14)、皮带计量秤(15)、制浆罐(16)、供浆泵(17)、再生罐(18)和渣浆泵(19)；所述石膏脱水系统包括第一级脱水系统和第二级脱水系统，所述第一级脱水系统为浆液排出泵(22)和石膏旋流器(23)，所述第二级脱水系统包括与渣浆泵(19)连接的真空皮带脱水机(20)、以及与石膏旋流器(23)连接的滤液罐(24)，所述真空皮带脱水机(20)与石膏库连接，所述工艺水系统包括工艺水箱(B)和水泵(7)组成，所述水泵(7)与除雾器(8)连接，所述烟道挡板门(2)和出口挡板门(5)由密闭风机(3)控制密封，所述水泵（7）还与制浆罐（16）相连，所述生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置还包括事故排放系统，所述事故排放系统由事故浆液池（12）、浆液输送泵（11）和浆液排出泵（13）组成，所述浆液输送泵（11）与脱硫脱硝塔（4）的浆液池的上方相连，浆液排出泵（13）与脱硫脱硝塔（4）的浆液池下部相连。

2.根据权利要求1所述的一种生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，其特征是：所述氧化剂储罐(28)连接有氧化剂输送泵(29)。

3.根据权利要求1所述的一种生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，其特征是：所述脱硫脱硝塔(4)的底部为浆液池，上方为喷淋层，喷淋层上方设有除雾器(8)。

4.根据权利要求1所述的一种生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，其特征是：所述脱硫脱硝塔(4)底部的浆液池内设有搅拌器(26)。

5.根据权利要求1所述的一种生石灰—氨水联合烟气脱硫脱硝一体化装置，其特征是：所述滤液罐(24)通过滤液泵(25)与脱硫脱硝塔（4）的浆液区连接。