CN106039992A - 一种湿式中和烟气脱硫方法及装置 - Google Patents

一种湿式中和烟气脱硫方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种湿式中和烟气脱硫方法，包括以下步骤：将烟气导入UV/臭氧管道区催化氧化；由纳米臭氧气泡水及氧化液制成中和液，通过水泵将中和液打入脱硫塔下部贮液槽中；经循环泵将贮液槽中和液打入喷淋系统，喷淋脱硫；该方法还包括外排中和后的脱硫液，并在该液体中加入氯化钾和氨水，制得肥料副产品；所述循环泵的流量与所述水泵的流量一致。此外，本发明还包括一种利用上述方法进行脱硫的装置，包括烟气系统、吸收塔、稳定剂添加系统、电气控制系统；其中吸收塔采用纳米臭氧气泡喷淋塔，包括喷淋反应塔吸收系统和中和液纳米雾化系统，两者为一体结构。本发明方案具有脱硫效率高、结构紧凑、占地面积小、成本低廉等优点。

Description

一种湿式中和烟气脱硫方法及装置
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种湿式中和烟气脱硫方法及装置。
背景技术
煤等化石燃料在燃烧过程中会排出大量的有害物质，尤其是烟尘、二氧化硫等的排出对大气环境的污染极为严重，我国已对烟气中的烟尘、二氧化硫的含量提出了控制要求，如烟尘≤50mg/Nm3，二氧化硫≤100mg/Nm3，且该要求还将继续提高。目前烟气脱硫技术各类有数十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。其中，湿法脱硫技术最为成熟，效率高，操作简单。传统的石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象；在此基础上，后续逐步发展起来的湿法烟气脱硫工艺还有氨法、双碱法和钠碱法等，氨法脱硫存在运行成本过高，对设备的腐蚀严重等因素，其在工业上难以得到广泛应用；双碱法通常采用钠碱和石灰浆液两种不同的碱作为脱硫剂，利用钠碱清液吸收烟气中的酸性气体，然后在塔外将钠碱用石灰浆再生，使钠碱循环使用，但该方法操作复杂，且同样面临生成的亚硫酸钙或硫酸钙的溶解度小等缺陷，使得其难以适用于工业生产；钠碱法脱硫剂使用NaOH，脱硫效果很好，装置运行也较为稳定，但此过程中钠碱消耗量极大，因此，其经济效应并不被看好。对现有的脱硫装置、方法进行进一步的改进仍迫在眉捷，有必要找到一种脱硫效率更高，效果更好经济效应更好的脱硫除尘方法。
中国专利申请CN 102824838 A公开了一种湿法除尘脱硫方法，使得原烟气经烟气进口进入烟气再升温室进行升温后，经烟道进入除尘脱硫筒进行四级除尘脱硫，成为净烟气；净烟气从四级除尘脱硫筒底部切向进入脱水筒，净烟气在脱水筒内螺旋上升，完成脱水；脱水的净烟气再次进入烟气再升温室，与原烟气进行换热，使原烟气温度升到烟气露点以上；经过升温加热的净烟气经烟气出口由引风机引向烟囱排放，通过该方法，脱硫效率可达97.44%，但该方法较为复杂，影响效率的因素过多，在工业化领域应用时实用性有限。
中国专利申请CN 1883768 A公开了一种含氯强氧化剂吸收液湿法联合脱硫脱销的工艺，该工艺是将待处理的烟气进入吸收反应器中后，与含有漂白粉等含氯强氧化剂的吸收液作吸收液充分接触，烟气中的NOx、SO2被吸收后净化排放。该工艺简单，且同时实现脱硫脱硝，可达到60-95%的氮氧化物去除率和90%以上的脱硫效率。对于吸收液通过简单的循环利用，但循环利用后吸收率的效率会有所下降，且对于吸收后的氮氧化物并未作进行回收处理，其经济造价仍然较高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种脱率效率更高、经济效应更好的湿式中和烟气脱硫方法及装置。
一种湿式中和烟气脱硫方法，包括以下步骤：
S1、将烟气导入UV/臭氧管道区催化氧化；
S2、由纳米臭氧气泡水及氧化液制成中和液，通过水泵将中和液打入脱硫塔下部贮液槽中；
S3、经循环泵将贮液槽中和液打入喷淋系统，喷淋脱硫。
进一步地，所述UV灯的长度1000~1500m，优选为1200m。
进一步地，所述水泵的流量为50~75m3/h，位于距离贮液槽上方25~60m高度处。
进一步地，所述中和液的量为5~15kg/天。
进一步地，所述循环泵的流量与所述水泵的流量一致。
进一步地，贮液槽中设有酸度感应器，自动感应酸值及氧化还原反应的变化。
进一步地，贮液槽中的pH控制在5.0~7.0，优选为5.5~6.5。
进一步地，该方法还包括外排中和后的脱硫液，并在该液体中加入氯化钾和氨水，制得肥料副产品。
一种利用上述方法进行脱硫的装置，包括烟气系统、吸收塔、稳定剂添加系统、电气控制系统；其中吸收塔采用纳米臭氧气泡喷淋塔，包括喷淋反应塔吸收系统和中和液纳米雾化系统，两者为一体结构。
进一步地，所述吸收塔内包括：UV/O3催化器、纳米臭氧气泡水喷雾器、碱水中和液/氯氯氧化产生器、后中和段、除雾器、导流板及隔膜式盐水电解器。
本发明方案尤其适用于电厂，对于电厂废气中所含有的SO2、NOx、Hg等的除去原理如下：
催化氧化：
在烟气通过UV/溴氧管道时，SO2、NOx、汞等物质在紫外催化下，发生如下氧化反应：
O3/UV →O• + O2
O• + H2O→2OH•
2OH• + SO2→ H2SO4(气态)
NOx + O3→ NO2 +O2
Hg + O3→ HgO (固体粉末) +O2
烟气中的二氧化硫，氮的氧化物经过该过程后被氧化成三氧化硫及二氧化氮等易被水或其他化学物质所吸收的氧化物，达到初步的脱硫除氮的烟气。
混合吸收：
烟气稍后与雾化器喷出的纳米臭氧气泡水制成的中和液混合后，分散成纳米大小的雾液并覆盖吸收塔的整个断面，这些雾液与塔内烟气顺流接触，发生中和与吸收反应。烟气中的二氧化硫、三氧化硫被氧化吸收后，最终形成硫酸钠或硫酸钾等液肥副产品。
吸收原理：
烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触，循环浆液吸收大部分二氧化硫，三氧化硫及氧态硫酸反应过程如下：
SO2 + O3→ SO3 + O2
SO3 + H2O →H2SO4(溶解)
H2SO4 +H2OH3O++HSO3 -(电离)
吸收反应机理：
吸收反应是传质和吸收的过程，水吸收SO3属于中等溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制：
吸收速率=吸收推动力/吸收系数（传质阻力为吸收系数的倒数）
中和反应：
吸收液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值，中和后的浆液在吸收塔内再循环：
KOH/NaOH + 2H+ +SO4 2-→K2SO4 /Na2SO4 硫酸钾肥或硫酸钠
NH4OH + H2SO4→ （NH4）2SO4 硫酸铵肥
NH4OH + CO2→ NH4HCO3 碳酸氢氨肥
碱水中和液/氯气氧化：
利用盐水分解，采用隔膜法将盐水分解为碱性KOH及氯气，将氯气通入水中形成ClO-氧化剂，发生氧化反应：
一部分HSO3 -在吸收塔喷淋区被烟气中的臭氧所氧化，其它的HSO3 -在反应池中被加入的氯气ClO-完全氧化，反应如下：
HSO3 - + O3 = HSO4 - + O2
HSO3 - + ClO- = HSO4 - + Cl-
副产品制备：
在上述反应后的外排液体中加入稳定剂，KCl及NH4OH，制备肥料副产品：
1、KOH + 2H+ + SO4 2- →K2SO4 硫酸钾肥
2、2NH4OH + H2SO4→ (NH4)2SO4 硫酸铵肥
3、NH4OH +CO2 → NH4HCO3 碳酸氢铵肥
钾盐水产生含钾碱水作为中和剂并同时产生氯气漂水作为氧化剂。
本发明提供的一种湿式中和烟气脱硫方法和装置，具有如下有益效果：
1）脱硫效率高。采用本发明方案的方法进行脱硫设计，脱硫效率可达到99%以上，完成可达到当前国内制定的排放标准，并可满足今后10~20年内不断趋于严格的粉尘、SO2、NOx、汞的排放标准。
2）结构紧凑，占地面积小。如将喷淋系统和雾化系统进行一体化设计，使得整个设备结构更为紧凑，占地面积更小，降低运营成本。
3）成本低廉，适用范围广。本方案设计合理，经济成本低廉且当锅炉负荷发生一定量变化时，仍能满足脱硫要求。
4）制备副产品，无二次污染。将N、S、K元素均转化为具有经济价值的氮肥、钾肥等，为厂家增加额外收入，降低经济成本的同时，避免了这些元素以无机盐的形式排入环境造成二次污染。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：
一种湿式中和烟气脱硫方法，包括以下步骤：
S1、将烟气导入UV/臭氧管道区催化氧化；
S2、由纳米臭氧气泡水及氧化液制成中和液，通过水泵将中和液打入脱硫塔下部贮液槽中；
S3、经循环泵将贮液槽中和液打入喷淋系统，喷淋脱硫；
S4、将中和后的脱硫液进行外排，并在该液体中加入氯化钾和氨水，制得肥料副产品。
所述UV灯的长度为1200m，所述水泵的流量为60m3/h，位于距离贮液槽上方40m高度处，所述中和液的量为12kg/天，所述循环泵的流量与所述水泵的流量一致。
贮液槽中设有酸度感应器，自动感应酸值及氧化还原反应的变化，将贮液槽内的pH控制在6.0左右。
一种利用上述方法进行脱硫的装置，包括烟气系统、吸收塔、稳定剂添加系统、电气控制系统，其中吸收塔采用纳米臭氧气泡喷淋塔，包括喷淋反应塔吸收系统和中和液纳米雾化系统，两者为一体结构，所述吸收塔内包括：UV/O3催化器、纳米臭氧气泡水喷雾器、碱水中和液/氯氯氧化产生器、后中和段、除雾器、导流板及隔膜式盐水电解器。
实施例1
锅炉总烟气量：10万m3/h，烟气温度：150℃，烟气含硫量：1.5万mg/m3，入口含尘量：30mg/m3，采用本发明方案处理后含硫量低于100mg/m3，脱硫效率：η=（脱硫前含硫量-脱硫后含硫量）/脱硫前含硫量
=（15000-100）/15000
=99.33%
实施例2
锅炉总烟气量：12万m3/h，烟气温度：150℃，烟气含硫量：1.52万mg/m3，入口含尘量：32mg/m3，采用本发明方案处理后含硫量低于100mg/m3，脱硫效率：η=（脱硫前含硫量-脱硫后含硫量）/脱硫前含硫量
=（15200-100）/15200
=99.34%
以上为对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种湿式中和烟气脱硫方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将烟气导入UV/臭氧管道区催化氧化；
S2、由纳米臭氧气泡水及氧化液制成中和液，通过水泵将中和液打入脱硫塔下部贮液槽中；
S3、经循环泵将贮液槽中和液打入喷淋系统，喷淋脱硫。
2.根据权利要求1所述的一种湿式中和烟气脱硫方法，其特征在于：所述UV灯的长度1000~1500m。
3.根据权利要求1所述的一种湿式中和烟气脱硫方法，其特征在于：所述中和液的量为5~15kg/天。
4.根据权利要求1所述的一种湿式中和烟气脱硫方法，其特征在于：所述水泵的流量为50~75m3/h，位于距离贮液槽上方25~60m高度处。
5.根据权利要求1所述的一种湿式中和烟气脱硫方法，其特征在于：所述循环泵的流量与所述水泵的流量一致。
6.根据权利要求1所述的一种湿式中和烟气脱硫方法，其特征在于：贮液槽中设有酸度感应器，自动感应酸值及氧化还原反应的变化。
7.根据权利要求1所述的一种湿式中和烟气脱硫方法，其特征在于：贮液槽中的pH控制在5.0~7.0。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种湿式中和烟气脱硫方法，其特征在于：该方法还包括外排中和后的脱硫液，并在该液体中加入氯化钾和氨水，制得肥料副产品。
9.一种用于实现权利要求8的湿式中和烟气脱硫方法的装置，其特征在于：包括烟气系统、吸收塔、稳定剂添加系统、电气控制系统；其中吸收塔采用纳米臭氧气泡喷淋塔，包括喷淋反应塔吸收系统和中和液纳米雾化系统，两者为一体结构。
10.根据权利要求9所述的一种湿式中和烟气脱硫装置，其特征在于：所述吸收塔内包括：UV/O3催化器、纳米臭氧气泡水喷雾器、碱水中和液/氯氯氧化产生器、后中和段、除雾器、导流板及隔膜式盐水电解器。
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