CN105617834B - 一种高效节能烟气脱硫脱硝工艺技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效节能烟气脱硫脱硝的工艺技术，具体是包含了高效湿法脱硫脱硝一体化装置结构和设备组合方式，且增设了液体势能回收利用装置，在结合配套工艺流程进行烟气净化的同时，实现了节能降耗的工艺技术。采用本发明的工艺方法进行工业烟气脱硫脱硝处理具有运营成本低，在烟气含量波动时表现稳定，脱硫后排放浓度不大于30mg/m3，脱硝后排放浓度不大于50mg/m3的优点，且粉尘含量不大于5mg/m3，满足国家超低排放要求。

Description

一种高效节能烟气脱硫脱硝工艺技术
技术领域
本发明涉及一种高效节能烟气脱硫脱硝的工艺技术，具体是包含了高效湿法脱硫脱硝一体化装置结构和设备组合方式，且增设了液体势能回收利用装置，在结合配套工艺流程进行烟气净化的同时，实现了节能降耗的工艺技术。本发明的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。
本公司于2015年申请了烟气脱硫脱硝一体化技术的专利(201510078644.7)，是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，该发明采用脱硫和脱硝双塔联合处理烟气，可以达到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。基于对节能减排不懈的追求，结合工程实施的反馈，本公司进一步改进塔结构设计，提出了脱硫脱硝一体塔结构，进一步提高了脱硫脱硝的效率，同时采用优化设备组合及增设液体势能回收装置来实现节能，目的是为了在高效净化烟气的同时降低运营的费用。
发明内容
本发明提供一种采用湿法脱硫脱硝原理进行烟气高效净化的工艺技术，其目的主要是优化二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)的脱除效率，同时通过节能设计降低工程运营成本。
设备结构及组合说明
本发明提供的高效节能烟气脱硫脱硝工艺技术，其特点在于采用以下主要设备及组合方式：
主要设备包括动力输送装置、脱硫脱硝一体塔、臭氧发生器、氧化混合器、势能回收器、尿素循环槽、亚硫酸铵氧化槽、硫酸铵循环罐、旋液分离器、硫酸铵结晶罐、离心机及母液槽。动力输送装置包括洗涤循环泵、引风机、脱硝循环泵、脱硫循环泵、稀硫酸铵泵、浓缩循环泵、硫酸铵采出泵、母液泵。
工艺设备具有的结构特点及采用的组合方式如下：
脱硫脱硝一体塔从上至下按功能区分段依次为：洗涤段、脱硝段、脱硫段，浓缩段及循环段。
在洗涤段、脱硝段、脱硫段及浓缩段之间设有升气帽作为分隔，浓缩段及循环段之间完全隔断，仅靠外设管路连通。
脱硫脱硝一体塔塔顶设有处理后的烟气排放口，烟气排放口下为洗涤段，洗涤段的上部有液体分布器与工艺水输入管道相连，洗涤段中部有液体分布器通过管道与洗涤循环泵的出口相连，洗涤段下部的升气帽集液区通过管道经洗涤循环泵与洗涤段上部的液体分布器相连。
脱硝段上部有液体分布器通过管道经脱硝循环泵与尿素循环槽下部相连，脱硝段中部有气体分布器通过管道与臭氧发生器相连，脱硝段下部的升气帽集液区通过管道经势能回收器与尿素循环槽上部相连；尿素循环槽上部有工艺水及尿素加料口，并设有搅拌装置。
脱硫段上部有气体分布器通过管道与臭氧发生器相连，还有液体分布器通过管道经脱硫循环泵与循环段的底部出口相连，脱硫段底部的升气帽集液区通过管道经势能回收器与塔底的循环段入口相连。
浓缩段顶部有气体连通管道与硫酸铵循环罐上部相连，浓缩段的上部有液体分布器通过管道经脱硫循环泵与循环段底部出口相连，其下另有液体分布器通过管道经浓缩循环泵与硫酸铵循环罐底部相连；浓缩段中部有烟气入口，烟气输入管道与臭氧输入管道与氧化混合器相连，氧化混合器输出管道经引风机与浓缩段中部烟气入口相连；浓缩段下部有液体输出口通过管道与硫酸铵循环罐下部相连，浓缩段底部有气体分布器通过管道与亚硫酸铵氧化槽上部相连。
循环段有液体入口与氨水输入管道相连，有尿素入口通过管道经脱硝循环泵与尿素循环槽下部相连，循环段中部有液体输出口经势能回收器与亚硫酸铵氧化槽下部相连。
空气输入管道经氧化风机与亚硫酸铵氧化槽下部的气体分布器相连，亚硫酸铵氧化槽下部有液体输出管道经稀硫酸铵泵与硫酸铵循环罐上部相连。
硫酸铵循环罐设有搅拌装置，硫酸铵循环罐下部输出口采用管道经硫酸铵采出泵与旋液分离器入口相连，旋液分离器上部出口通过管道与硫酸铵循环罐上部相连，旋液分离器下部通过管道与硫酸铵结晶罐入口相连，硫酸铵结晶罐上部有溢流液出口通过管道与硫酸铵循环罐上部相连，硫酸铵结晶罐下部通过管路与离心机进料口相连。
离心机固相出口排出硫酸铵固体，离心机液相出口与母液槽上部相连，母液槽下部通过管道经母液泵与硫酸铵循环罐相连。
工艺流程说明
本发明提供的高效节能烟气脱硫脱硝工艺技术，其特征在于采用上述设备组合进行脱硫脱硝处理时，采用以下工艺流程：
烟气经过氧化混合器与臭氧初步混合后被送至浓缩段，与含少量亚硫酸铵的高浓度硫酸铵的液体逆流初次接触，烟气中二氧化硫被初次吸收，大部分进入液相与亚硫酸铵生成亚硫酸氢铵，同时高温烟气将部分水分带走，烟气温度和二氧化硫含量同时降低，液体含盐量上升被浓缩；
经过浓缩段的烟气上升通过升气帽，在脱硫段中与来自循环段的含亚硫酸铵液体逆流接触，烟气中的二氧化硫被再次吸收，达到高效除硫的目的；
脱硫后的烟气在脱硫段顶部与输入的臭氧再次混合后，通过升气帽进入脱硝段；在脱硝段中与尿素溶液逆流接触，氮氧化物进入液相与尿素反应生成氮气及二氧化碳和水，达到脱硝的目的；
经过脱硫脱硝的烟气最后通过脱硝段顶部的升气帽，再经过洗涤段除尘后由塔顶排出。
塔顶喷淋的水在升气帽集液区富集后由洗涤循环泵送回塔顶处循环喷淋；
脱硝段喷淋下来的尿素溶液在升气帽集液区富集后经势能回收器流回尿素循环槽内；
脱硫段喷淋下来的亚硫酸铵溶液在脱硫过程中部分转化为亚硫酸氢铵，溶液在升气帽集液区富集后经势能回收器流入循环段中，循环段经氨水调节酸碱度后大部分被脱硫循环泵输送回脱硫段进行脱硫；
当循环段的液量达到一定程度时，液体经溢流出口经势能回收器流入亚硫酸铵氧化槽中，在亚硫酸铵氧化槽中经过氧化得到的硫酸铵溶液经稀硫酸铵泵输送到硫酸铵循环罐中；
硫酸铵循环罐中的稀硫酸铵溶液被浓缩循环泵打入浓缩段中，吸收部分二氧化硫的同时被高温烟气带走水分而浓缩。浓缩后的液体在浓缩段底部富集，在此过程中被氧化，达到一定液位后溢流流回硫酸铵循环罐；
硫酸铵循环罐中的液体达到一定浓度后被硫酸铵采出泵输送至旋液分离器中，经过旋液分离器的稀液相回流至硫酸铵循环罐，浓液相流入硫酸铵结晶罐。硫酸铵结晶罐上部的液相溢流至硫酸铵循环罐，底部的结晶浆料输送至离心机分离，分离得到的硫酸铵固体采出，分离得到的液相流入母液槽中，经母液泵输送回硫酸铵循环罐。
本发明的有益效果
通过优化装置流程及设备结构，采用本发明的工艺处理烟气不受烟气含量波动影响，且脱硫后排放浓度不大于30mg/m3，脱硝后排放浓度不大于50mg/m3， 且粉尘含量不大于5mg/m3，满足国家超低排放要求。
在保持了高效烟气净化率的同时，塔中回流液体的势能被充分利用回收，最大程度的降低了运营成本。
附图说明
图1为高效节能烟气脱硫脱硝工艺技术的装置及组合示意图。
具体实施例
以下举实施例说明本发明的烟气净化效果及有益效果，但本发明并不局限于下述实施例的应用范围。
实施例1
工业烟气排放量：50 000m3/h
烟气中SO2浓度：1100～1300mg/m3
烟气中NOx浓度：1000～1200mg/m3
烟气排放出口SO2浓度：27mg/m3
烟气排放出口NOx浓度：34mg/m3
烟气排放口含尘量：3.7mg/m3
电力回收总功率约39kw
实施例2
工业烟气排放量：180 000m3/h
烟气中SO2浓度：900mg/m3
烟气中NOx浓度：700mg/m3
烟气排放出口SO2浓度：7mg/m3
烟气排放出口NOx浓度：28mg/m3
烟气排放口含尘量：4.1mg/m3
电力回收总功率约137kw
实施例3
工业烟气排放量：700 000m3/h
烟气中SO2浓度：520mg/m3
烟气中NOx浓度：550mg/m3
烟气排放出口SO2浓度：10mg/m3
烟气排放出口NOx浓度：23mg/m3
烟气排放口含尘量：3.5mg/m3
电力回收总功率约546kw。

Claims (2)

1.一种高效节能烟气脱硫脱硝一体化技术的工艺方法，其特征在于采用以下主要设备及组合方式：
主要设备包括脱硫脱硝塔、尿素循环槽、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。
2.一种高效节能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所述的工艺方法进行烟气脱硫脱硝时，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。
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