CN105056679A - 湿法脱硫过程中pm2.5脱除方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法脱硫过程中PM_2.5脱除方法及其装置，解决了现有湿法脱硫过程中PM_2.5脱除困难、工艺复杂等问题，技术方案为将除尘设备除尘后的锅炉烟气进入脱硫吸收塔，与脱硫吸收塔的中段的脱硫液喷淋层喷出的脱硫液及絮凝剂雾化喷淋层喷出的絮凝剂液体逆向接触脱硫并使烟气中的PM_2.5絮凝后脱除。本发明工艺简单、PM_2.5脱除效果好、节能降耗、生产成本和设备投资成本低。

Description

湿法脱硫过程中PM2.5脱除方法及其装置

技术领域

本发明属于烟气中细颗粒物的控制技术领域，特别涉及一种湿法脱硫过程中PM_2.5脱除的方法及装置。

背景技术

目前，我国环境状况总体恶化的趋落后势尚未得到根本遏制，环境矛盾日益凸显，环保压力持续加大。部分区域和城市大气雾霾现象突出。2005年的研究资料显示，燃煤电厂直接排放的PM_2.5约占全国PM_2.5排放量的10％左右，加之由燃煤产生的二次颗粒物，燃煤电厂排放PM_2.5占全国PM_2.5比例还会更高。

在传统湿法烟气脱硫(WFGD)过程中，一方面，通过脱硫浆液的洗涤作用可协同脱除烟气中的颗粒物；同时，由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶析出，以及脱硫剂/微细颗粒物与烟气中的SO₂等气态组分之间的复杂非均相反应过程，本身又可能会形成直径小于或等于2.5微米的PM_2.5微细颗粒物。因此，目前燃煤电厂常见的湿法烟气脱硫工程中对PM_2.5的处理效果往往不佳。

目前在脱硫过程中控制烟气PM_2.5排放量的途径主要有两种:1.利用蒸汽相变微细颗粒凝结长大，如“一种湿法烟气脱硫中微细颗粒物的脱除方法及装置”，耗费了一定蒸汽，同时蒸汽相变区及碰撞区增加了烟道阻力，提高了了引风机的电耗；2.通过降低入口烟气温度来降低硫酸铵颗粒物生成量，如“一种有效降低氨法脱硫中硫酸铵颗粒物生成”，该方法对降低硫酸铵颗粒物生成量有一定促进，但对燃煤超细颗粒物的脱除无明显效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、PM_2.5脱除效果好、节能降耗、生产成本和设备投资成本低的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除方法。

本发明还提供一种用于上述方法的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除装置。

本发明所述方法包括下述步骤：

(1)除尘设备除尘后的锅炉烟气进入脱硫吸收塔，经原烟气入口进入塔内后上行，与脱硫吸收塔的中段的脱硫液喷淋层喷出的脱硫液及絮凝剂雾化喷淋层喷出的絮凝剂液体逆向接触，脱硫液脱除锅炉烟气中SO₂，锅炉烟气中PM_2.5在絮凝剂絮凝作用下团聚长大，其中部分形成絮状物；

(2)锅炉烟气中的所述絮状物进入脱硫液中随脱硫液下行进入脱硫吸收塔的下段，其它未形成絮状物的颗粒物随脱硫后的锅炉烟气一起上升，在穿过脱硫吸收塔上段的除雾器时被除雾器脱除，净化后的锅炉烟气从脱硫塔顶部的净烟气出口排出。

(3)含有絮状物的脱硫液经脱硫吸收塔下段的絮凝物过滤网过滤出絮状物。

所述锅炉烟先与脱硫液喷淋层喷出的脱硫液逆向接触后上升，再与絮凝剂雾化喷淋层喷出的絮凝剂液体逆向接触。

絮凝剂储液箱内的絮凝剂经絮凝剂储液箱、流量调节阀和所述絮凝剂雾化喷淋层的絮凝剂进口连接。

所述吸收塔下段的脱硫液循环出口经浆液循环泵与脱硫液进口连接。

所述絮凝剂由0.2％～3％的壳聚糖溶液和0.1％～0.8％的多疏水基有机聚合物GSK-588溶液以混合质量比1:1混合而成。

所述吸收塔内由絮凝剂雾化喷淋层雾化喷入的絮凝剂质量为烟气质量的3.5％～6％，，絮凝剂雾化后的体积流量为烟气体积流量的5-9‰。

用于上述方法的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除装置，包括设有原烟气进口、净烟气出口的脱硫吸收塔，所述脱硫吸收塔的中段设有脱硫液喷淋层，所述脱硫液喷淋层的上方设有絮凝剂雾化喷淋层；所述脱硫吸收塔的上段设有至少一层除雾器，所述吸收塔的下段液面以下设有絮凝物过滤网。

所述絮凝剂雾化喷淋层的絮凝剂进口经流量调节阀和絮凝剂输送泵与絮凝剂储液箱的出口连接。

所述脱硫液喷淋层的脱硫液进口经浆液循环泵与吸收塔下段的脱硫液循环出口连接。

针对背景技术中存在的问题，发明人对现有的脱硫吸塔进行了改进，利用絮凝剂对锅炉烟气中的PM_2.5进行团聚，促进行其长大形成较大的颗粒物甚至絮状物，以有利于后续的脱除。进一步的，为了提高脱除效果，絮凝剂雾化喷淋层应位于脱硫液喷淋层上方，因为在脱硫时产生的硫酸铵颗粒物也有部分会进入锅炉烟气中，此时继续向锅炉烟气中雾化喷入絮凝剂能够对包括硫酸铵颗粒物在内的所有小颗粒物均有絮凝作用，提高脱除效果。

本申请中，所述絮凝剂可以采用现有常用的絮凝剂，如专利“一种燃煤超细颗粒化学团聚促进剂(200910060778)”中涉及的TritonX100+黄原胶、十二烷基苯磺酸钠+非离子型聚丙烯酰胺等，为了提高絮凝效果，本发明针对锅炉烟气中PM_2.5的特点，优选采用特别研制的絮凝剂，所述絮凝剂由0.2％～3％的壳聚糖溶液和0.1％～0.8％的多疏水基有机聚合物GSK-588溶液以质量比1:1混合而成，其中，壳聚糖溶液具有架桥左右，将烟气中颗粒物团聚在一起，增大粒径，与TritonX100相比，壳聚糖具有溶解性好，团聚力突出的特点；多疏水基有机聚合物GSK-588溶液具有增加颗粒物润湿，使颗粒物加速团聚的效果，两者以1:1混合从而达到颗粒物润湿、团聚最终脱除的效果。多疏水基有机聚合物GSK-588作为一种新型的润湿剂，其润湿性能更优。

所述吸收塔内由絮凝剂雾化喷淋层雾化喷入的絮凝剂质量为烟气质量的3.5％～6％，过多会影降低装置运行经济性，过少将使团聚效果降低，所述絮凝剂雾化后的体积流量为烟气体积流量的5～9‰，过多会影降低装置运行经济性，过少将使团聚效果降低。

有益效果：

通过对脱硫吸收塔进行改进,或者还可作为PM2.5吸收塔单独建造，通过在脱硫液喷淋层上方增加絮凝剂喷雾层，利用絮凝剂的团聚作用，将除尘设备未脱除的燃煤超细颗粒及脱硫过程中产生硫酸铵颗粒物团聚长大，最后由设置于脱硫吸收塔上部的除雾器脱除。本发明工艺简单、不改现有的工艺流程，控制简单、脱除微细颗粒效果好，经本发明工艺处理后的烟气中PM2.5的含量可降到5mg/Nm³以下，PM2.5的除尘效率为60％以上，不增加烟道长度及阻力，设备投资和建造费用省、高效节能，环境友好。

附图说明

图1为本发明流程图暨装置结构示意图。

图中，1-脱硫吸收塔；11-净烟气出口；12-原烟气入口；13-工厂空气入口、14-脱硫液循环出口；15-脱硫液补充口；112-除雾器；113-除雾器清洗装置；114-絮凝剂雾化喷淋层；115-脱硫液喷淋层；116-絮凝物过滤网；2-絮凝剂储液箱；211-电动搅拌器；3-流量调节阀；4-絮凝液输送泵；5-浆液循环泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明装置作进一步解释说明：

湿法脱硫过程中PM_2.5脱除装置，包括脱硫吸收塔7，所述脱硫吸收塔的顶部设有净烟气出口11，上段设有设有至少一层除雾器112，每层除雾器112均配有除雾器清洗装置113；脱硫吸收塔的中段设原烟气进口12，原烟气进口12的上方设脱硫液喷淋层115，所述脱硫液喷淋层115的上方设有絮凝剂雾化喷淋层114，所述絮凝剂雾化喷淋层114具有絮凝剂进口和工厂空气进口13；所述脱硫吸收塔的下段液面以下设有絮凝物过滤网116，底部设有脱硫液补充口15。所述絮凝剂雾化喷淋层114的絮凝剂进口经流量调节阀3和絮凝剂输送泵4与装有电动搅拌器211的絮凝剂储液箱5的出口连接。所述脱硫液喷淋层115的脱硫液进口经浆液循环泵5与吸收塔下段的脱硫液循环出口14连接，且脱硫液循环出口14低于絮凝物过滤网116。

工艺过程：

下面参考图1描述根据本发明一个实施例的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除的方法的工艺过程。

锅炉烟气通过脱硫吸收塔1的烟气入口12进入塔内后上行，脱硫液由脱硫液喷淋层115喷出，与烟气逆行接触混合，达到烟气脱硫的目的。

经过脱硫之后的锅炉烟气携带着未脱除的燃煤超细颗粒物(PM2.5)及脱硫产生的硫酸铵颗粒物继续上升，与絮凝剂雾化喷淋层114雾化喷出的雾化后絮凝剂逆行接触混合，絮凝剂通过桥联作用，将锅炉烟气中的燃煤超细颗粒物及硫酸铵颗粒物进行吸附，并使之团聚长大形成絮状物或者大颗粒物，长大并絮凝的絮状物受重力作用下行进入塔下段液体中，并由絮凝物过滤网116过滤；未形成絮状物的大颗粒物随锅炉烟气一起上升，经过两层除雾器112时被除雾器112脱除，净化后的锅炉烟气从脱硫塔顶部的净烟气出口11排出，而脱硫液在吸收二氧化硫之后形成混合液储存于脱硫吸收塔1底部，再由脱硫液循环出口14经浆液循环5抽出，由脱硫液喷淋层115进行循环喷淋，脱硫液的补充液由脱硫液补充口15补入。

絮凝剂储液箱2为系统提供脱除PM_2.5所需絮凝剂，其装配有电动搅拌器211，保持絮凝剂的溶解充分。絮凝剂输送泵4的出口流量由流量调节阀3控制，依据净烟气出口11处的PM_2.5浓度大小进行相应调节。

下面通过实施例中不同配比絮凝剂的团聚效率来说明本发明的效果。

所述絮凝剂为0.2％(质量百分数)的壳聚糖溶液和0.2％(质量百分数)的多疏水基有机聚合物GSK-588溶液的1:1的混合物，所述混合物按照烟气质量的4％(质量比)的浓度喷入，并同时由工厂空气入口13通入工厂空气，与絮凝剂混合雾化喷出，当的絮凝剂雾化后(即絮凝剂与工厂空气混合雾化后的气体混合物)的体积流量约为烟气体积流量的1.5‰时，团聚率为10％左右；当喷入的絮凝剂雾化后的体积流量(雾化后)占烟气体积流量的2.8‰时，对PM2.5的团聚效率可达到20％左右；当喷入的絮凝剂溶液体积流量(雾化后)约占烟气体积流量的4.4‰时，装置对PM2.5的团聚率可达到36％左右。

下面对不同絮凝剂喷入质量比和雾化后体积浓度下除尘效果进行分析，其中壳聚糖溶液简称壳聚糖，多疏水基有机聚合物GSK-588简称GSK-588，具体详见表1：

样品1：0.1％壳聚糖+0.1％GSK-588(质量百分数)

样品2：0.2％壳聚糖+0.2％GSK-588(质量百分数)

样品3：0.8％壳聚糖+0.4％GSK-588(质量百分数)

样品4：2％壳聚糖+0.6％GSK-588(质量百分数)

样品5：2％壳聚糖+0.8％GSK-588(质量百分数)

样品6：3％壳聚糖+0.8％GSK-588(质量百分数)

按照不同浓度壳聚糖溶液、多疏水基有机聚合物GSK-588溶液和喷入不同流量的絮凝剂溶液，所取得的团聚效果也不一样。经实施例使用结果表明，絮凝剂团聚率达40％上就能完全满足本发明工艺处理后的烟气中PM2.5的含量降到5mg/Nm³，PM2.5的除尘效率达60％以上的要求。而采用样品1的絮凝剂中由于壳聚糖溶液的浓度低于本申请中的范围，其团聚率最高仅为28.9％，烟气净化效果差，不能满足本发明工艺的要求。

本发明中，所述多疏水基有机聚合物GSK-588为润湿分散剂，广泛用于打印，水处理等行业；化学性质为隋性物质，不影响产品化学性质。该产品通过美国FDA认证，对人及动物无害，对环境无害，还可用于药品、食品等行业。在市场上易于购买，供应商有如东莞市高斯进精细化工有限公司等。

Claims (9)

1.一种湿法脱硫过程中PM_2.5脱除方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)除尘设备除尘后的锅炉烟气进入脱硫吸收塔，经原烟气入口进入塔内后上行，与脱硫吸收塔的中段的脱硫液喷淋层喷出的脱硫液及絮凝剂雾化喷淋层喷出的絮凝剂液体逆向接触，脱硫液脱除锅炉烟气中SO₂，锅炉烟气中PM_2.5在絮凝剂絮凝作用下团聚长大，其中部分形成絮状物；

(2)锅炉烟气中的所述絮状物进入脱硫液中随脱硫液下行进入脱硫吸收塔的下段，其它未形成絮状物的颗粒物随脱硫后的锅炉烟气一起上升，在穿过脱硫吸收塔上段的除雾器时被除雾器脱除，净化后的锅炉烟气从脱硫塔顶部的净烟气出口排出。

(3)含有絮状物的脱硫液经脱硫吸收塔下段的絮凝物过滤网过滤出絮状物。

2.如权利要求1所述的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除方法，其特征在于，所述锅炉烟先与脱硫液喷淋层喷出的脱硫液逆向接触后上升，再与絮凝剂雾化喷淋层喷出的絮凝剂液体逆向接触。

3.如权利要求1所述的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除方法，其特征在于，絮凝剂储液箱内的絮凝剂经絮凝剂储液箱、流量调节阀和所述絮凝剂雾化喷淋层的絮凝剂进口连接。

4.如权利要求1所述的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除方法，其特征在于，所述吸收塔下段的脱硫液循环出口经浆液循环泵与脱硫液进口连接。

5.如权利要求1-3任一项所述的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除方法，其特征在于，所述絮凝剂由质量百分数0.2％～3％的壳聚糖溶液和质量百分数0.1％～0.8％的多疏水基有机聚合物GSK-588溶液以混合质量比1:1混合而成。

6.如权利要求5所述的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除方法，其特征在于，所述吸收塔内由絮凝剂雾化喷淋层雾化喷入的絮凝剂质量为烟气质量的3.5％～6％，，絮凝剂雾化后的体积流量为烟气体积流量的5～9‰。

7.一种用于上述方法的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除装置，包括设有原烟气进口、净烟气出口的脱硫吸收塔，其特征在于,所述脱硫吸收塔的中段设有脱硫液喷淋层，所述脱硫液喷淋层的上方设有絮凝剂雾化喷淋层；所述吸收塔的上段设有至少一层除雾器，所述脱硫吸收塔的下段液面以下设有絮凝物过滤网。

8.如权利要求7所述的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除装置，其特征在于，所述絮凝剂雾化喷淋层的絮凝剂进口经流量调节阀和絮凝剂输送泵与絮凝剂储液箱的出口连接。

9.如权利要求7或2所述的湿法脱硫过程中PM_2.5脱除装置，其特征在于，所述脱硫液喷淋层的脱硫液进口经浆液循环泵与吸收塔下段的脱硫液循环出口连接。