CN106268263A - 一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统及方法，在本系统中，通过在脱硫塔入口烟道加装氧化性添加剂喷淋系统，向烟道内喷淋液相氧化剂，对烟气中的NO，气态Hg0进行氧化，生成易溶于吸收塔浆液的NO2、Hg2+，实现多种污染物的协同控制；一方面，在85～120℃烟气条件下，液相氧化剂通过挥发与烟气中的NO，气态Hg0充分混合、氧化，可达到较好的氧化效率；另一方面，液相氧化剂在喷淋过程中与烟气中的NO，气态Hg0混合接触，进一步提高烟气中的NO，气态Hg0的氧化效率；喷淋下来的液相氧化性添加剂通过循环装置返回到添加剂配置箱，实现循环利用。本发明NO、Hg0氧化后的烟气进入脱硫塔中，通过脱硫塔浆液的喷淋，实现多种污染物的协同脱除。
Description
技术领域
本发明属于燃煤烟气污染物脱除技术领域，具体地说是涉及一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统及方法。
背景技术
燃煤电厂是我国第一耗煤大户，2013年全国电力行业耗煤总量约为18.8亿吨，SO2排放约780万吨，占全国SO2排放总量的38.2％；NOx排放约834万吨，占全国NOx排放总量的37.4％；烟尘排放约142万吨，占全国烟尘排放总量的11.1％。如何实现燃煤电厂烟气中NOx、Hg等多种污染物的高效与协同脱除是解决我国大气复合污染问题的关键。为此，我国在“十二五”提出了NOx减排10％的约束性指标，且提出重点区域到2015年汞等重金属排放比2007年削减15％的控制目标，并颁布了全世界最严格的火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)。2013年2月，国家环保部又发布了《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》，要求京津冀、长三角、珠三角等“三区十群”19个省(区、市)47个地级及以上城市等重点控制区的火电等六大行业执行大气污染物特别排放限值。
目前较为成熟的烟气脱硝技术主要有低氮燃烧技术、选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)及SNCR+SCR耦合脱硝技术。对于SCR脱硝技术，目前，最佳的脱硝反应温度窗口为320～380℃，脱硝效率可达90％以上，但SCR脱硝技术需借助于SCR催化剂，增加脱硝反应器，投资成本较高，脱硝系统复杂，且SCR催化剂运行一段时间后将发生催化剂堵塞、中毒等，影响SCR装置的脱硝效率，需对催化剂进行再生，产生二次污染。而SNCR脱硝技术的反应温度为850～1100℃，脱硝效率不超过70％，SNCR脱硝技术虽然方法简单，不需要催化剂，但是对烟气温度要求高，且脱硝效率相对较低。SCR和SNCR脱硝技术运行成本均较高，尤其是反应过程都需要喷氨，氨逃逸在SCR和SNCR脱硝技术中是无法彻底解决的难题，该脱硝技术一般只适用于大型燃煤电站锅炉；而对于工业锅炉及生物质锅炉，大部分分布在人口密集的居住区和工业区，烟气污染物及氨逃逸对当地的环境空气质量影响较大，另外，工业锅炉及生物质锅炉负荷不稳定、排烟温度常低于SCR和SNCR的反应温度，烟气预热或补燃又存在困难，因此，工业锅炉及生物质锅炉使用SCR和SNCR烟气脱硝技术存在一定的困难。
燃煤烟气中的汞主要以零价汞(Hg0)、二价汞(Hg2+)和颗粒态汞(HgP)的形式存在，其中，颗粒态的汞HgP可以在除尘器中脱除，二价汞Hg2+可在脱硫系统中脱除，而现有的烟气治理路线对零价汞Hg0的脱除相对困难。
随着我国环保要求的日益严格，现有的污染物控制技术已无法满足当前环保要求，如何提高污染物的高效脱除效率、实现多种污染物协同控制，是燃煤烟气污染物脱除领域的难点和热点问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统及方法。本发明可以实现燃煤烟气中NO和Hg0的协同控制，有效提高烟气中NO和Hg0的脱除效率，降低净烟气中氮氧化物和汞的排放浓度。
一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统，包括脱硫塔，所述系统还包括氧化性添加剂喷淋系统，所述氧化性添加剂喷淋系统包括氧化性添加剂存储箱、氧化性添加剂配制箱、喷淋装置和液相添加剂回收箱，所述氧化性添加剂存储箱通过转移泵与氧化性添加剂配制箱相连通，氧化性添加剂配制箱通过计量泵与喷淋装置相连通，所述喷淋装置设置于脱硫塔入口烟道内，所述液相添加剂回收箱通过循环泵与氧化性添加剂配制箱相连通，液相添加剂回收箱通过液相添加剂回收管道与烟道相连通。
作为优选，所述氧化性添加剂配制箱内设有第一搅拌装置，液相添加剂回收箱内设有第二搅拌装置。
作为优选，所述喷淋装置包括喷淋管和喷嘴，所述喷嘴均匀布置于烟道内，所述喷嘴与喷淋管相连通；所述喷嘴为空心锥喷嘴或双流体喷嘴。
作为优选，所述喷淋装置为双流体喷淋装置，所述双流体喷淋装置包括空气入口、空气开关阀、第一压力表、液体入口、液体开关阀、第二压力表，所述空气入口依次通过空气开关阀、第一压力表与双流体喷嘴相连通，液体入口依次通过液体开关阀、第二压力表与双流体喷嘴相连通。
一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制方法，包括下述步骤：
(1)烟气首先进入氧化性添加剂喷淋系统，控制烟气温度为85～120℃；氧化性添加剂在85～120℃烟气条件下具有挥发性，与烟气混合，可将烟气中的NO、气态Hg0氧化；
(2)氧化性添加剂在喷淋过程中与烟气中的NO、气态Hg0充分接触，实现对烟气中的NO、气态Hg0的进一步氧化，变为易溶于脱硫塔浆液的NO2、Hg2+；烟气经氧化后，烟气中的NO被氧化成易溶于脱硫塔浆液的NO2，气态Hg0被氧化成易溶于脱硫塔浆液的Hg2+；
(3)经氧化后的烟气进入脱硫塔，烟气自下而上通过脱硫塔，与自上而下的喷淋浆液接触，经脱硫塔浆液喷淋吸收后实现污染物的协同脱除；
(4)经喷淋装置喷出的液相氧化性添加剂喷淋浆液，经循环返回至液相氧化性添加剂配置箱，循环利用。
作为优选，所述氧化性添加剂选用下述之一：NaClO2、KMnO4、H2O2、NaClO。
作为优选，氧化性添加剂在喷淋过程中喷淋覆盖率为200％～400％，雾化粒径为5～300μm。
作为优选，氧化性添加剂在氧化性添加剂配制箱中配成质量分数为2～20％的溶液。
作为优选，所述的前置氧化喷淋多种污染物协同控制方法，包括下述步骤：
(1)烟气首先进入氧化性添加剂喷淋系统，选择NaClO2作为氧化性添加剂，将氧化性添加剂NaClO2配成质量分数为10％的溶液，利用氧化添加剂喷淋系统将溶液喷入脱硫塔前烟道，控制烟气温度为98℃；
(2)10％的NaClO2溶液与烟气中的NO、Hg0反应，将NO和Hg0分别氧化成NO2和Hg2+；
(3)氧化后的烟气进入脱硫塔，将易溶于脱硫塔浆液的NO2和Hg2+脱除；
(4)经喷淋装置喷出的液相氧化性添加剂喷淋浆液，经循环返回至液相氧化性添加剂配置箱，循环利用。
本发明的有益效果在于：
(1)将烟气中不易溶于脱硫塔浆液的NO、气态Hg0通过氧化性添加剂氧化成易溶于脱硫塔浆液的NO2、Hg2+，实现了烟气中氮氧化物和汞在脱硫系统中的协同脱除；
(2)有效提高了氮氧化物和汞的脱除效率，降低了净烟气中氮氧化物和汞的排放浓度；
(3)根据不同工况，进行氧化性添加剂喷淋量的调节，提高喷淋量的可调性，方便控制；
(4)设置了氧化性添加剂的循环装置，实现了氧化性添加剂的循环利用，提高氧化性添加剂的利用率。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是喷淋装置喷嘴布置图；
图3是双流体喷淋装置的结构示意图。
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说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。
实施例1
参照图1～3，一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统，包括脱硫塔10，所述系统还包括氧化性添加剂喷淋系统，所述氧化性添加剂喷淋系统包括氧化性添加剂存储箱5、氧化性添加剂配制箱3、喷淋装置1和液相添加剂回收箱7，所述氧化性添加剂存储箱5通过转移泵4与氧化性添加剂配制箱3相连通，氧化性添加剂配制3箱通过计量泵2与喷淋装置1相连通，所述喷淋装置1设置于脱硫塔入口烟道11内，所述液相添加剂回收箱7通过循环泵8与氧化性添加剂配制箱3相连通，液相添加剂回收箱7通过液相添加剂回收管道与烟道11相连通。
烟气首先通过氧化性添加剂喷淋系统，将烟气中的NO氧化成易溶于脱硫塔浆液的NO2，将烟气中的Hg0氧化成易溶于脱硫塔浆液的Hg2+；烟气再进入脱硫塔，对烟气中的NO2和Hg2+进行脱除，实现NO和Hg0的高效协同控制。未反应的氧化性添加剂溶液收集至液相添加剂回收箱7内，未反应的氧化性添加剂溶液通过循环泵8转移至氧化性添加剂配置箱3内循环使用。
所述氧化性添加剂配制箱3内设有第一搅拌装置6，液相添加剂回收箱7内设有第二搅拌装置9。所述喷淋装置包括喷淋管12和喷嘴13，所述喷嘴13均匀布置于烟道11内，所述喷嘴13与喷淋管12相连通；所述喷嘴13为空心锥喷嘴或双流体喷嘴。
液相氧化性添加剂存储在氧化性添加剂存储箱5内，通过转移泵4转移到氧化性添加剂配置箱3中，在氧化性添加剂配置箱中设有第一搅拌装置6，在氧化性添加剂配置箱中根据工况的需要配置不同质量浓度的氧化性添加剂溶液；所述的氧化性添加剂溶液由计量泵2输入喷淋装置1。
参照图2，所述的喷淋装置1置于脱硫塔入口烟道11内，氧化性添加剂由喷淋管12进入，在烟道11内均匀布置喷嘴13，喷嘴13与喷淋管12相连，喷淋覆盖率为200％～400％，雾化粒径为5～300μm；
参照图3，所述喷淋装置为双流体喷淋装置，所述双流体喷淋装置包括空气入口15、空气开关阀16、第一压力表17、液体入口18、液体开关阀19、第二压力表20，所述空气入口15依次通过空气开关阀16、第一压力表17与双流体喷嘴14相连通，液体入口18依次通过液体开关阀19、第二压力表20与双流体喷嘴14相连通。空气由空气入口15进入，由空气开关阀16调节空气流体的开启，通过空气调节阀和压力表17调整空气的压力；氧化性添加剂浆液由液体入口18进入，由液体开关阀19调节液体的开启，通过液体调节阀和压力表20调整液体的压力；通过空气调节阀和压力表17和液体调节阀和压力表20的共同调节，控制双流体雾化喷嘴的雾化效果。
实施例2
一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制方法，包括下述步骤：
(1)烟气首先进入氧化性添加剂喷淋系统，控制烟气温度为85～120℃；氧化性添加剂在85～120℃烟气条件下具有挥发性，与烟气混合，可将烟气中的NO、气态Hg0氧化；
(2)氧化性添加剂在喷淋过程中与烟气中的NO、气态Hg0充分接触，实现对烟气中的NO、气态Hg0的进一步氧化，烟气中的NO、气态Hg0经液相氧化性添加剂氧化后变为易溶于脱硫塔浆液的NO2、Hg2+；
(3)经氧化后的烟气进入脱硫塔，烟气自下而上通过脱硫塔，与自上而下的喷淋浆液接触，经脱硫塔浆液喷淋吸收后实现污染物的协同脱除；
(4)经喷淋装置喷出的液相氧化性添加剂喷淋浆液，经循环返回至液相氧化性添加剂配置箱，实现氧化剂的循环利用。
实施例3
步骤参照实施例2，选择NaClO2作为氧化性添加剂，将氧化性添加剂NaClO2配成质量分数为10％的溶液，利用氧化添加剂喷淋系统将溶液喷入脱硫塔前烟道，烟气温度为98℃，10％的NaClO2溶液与烟气中的NO、Hg0反应，将NO和Hg0分别氧化成NO2和Hg2+，氧化效率分别为55％和52％，氧化后的烟气进入脱硫塔，将易溶于吸收塔浆液的NO2和Hg2+脱除，脱除效率分别为94％和90％，通过氧化性吸收剂喷淋系统和脱硫塔的协同脱除作用，有效降低了烟气中的NOx和气态Hg。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于，选择KMnO4作为氧化性添加剂，将氧化性添加剂KMnO4配成质量分数为4％的溶液，利用氧化添加剂喷淋系统将溶液喷入脱硫塔前烟道，烟气温度为103℃，4％的KMnO4溶液与烟气中的NO、Hg0反应，将NO和Hg0分别氧化成NO2和Hg2+，氧化效率分别为58％和55％，氧化后的烟气进入脱硫塔，将易溶于吸收塔浆液的NO2和Hg2+脱除，脱除效率分别为95％和92％，通过氧化性吸收剂喷淋系统和脱硫塔的协同脱除作用，有效降低了烟气中的NOx和气态Hg。
Claims (9)
1.一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统，包括脱硫塔，其特征在于：所述系统还包括氧化性添加剂喷淋系统，所述氧化性添加剂喷淋系统包括氧化性添加剂存储箱、氧化性添加剂配制箱、喷淋装置和液相添加剂回收箱，所述氧化性添加剂存储箱通过转移泵与氧化性添加剂配制箱相连通，氧化性添加剂配制箱通过计量泵与喷淋装置相连通，所述喷淋装置设置于脱硫塔入口烟道内，所述液相添加剂回收箱通过循环泵与氧化性添加剂配制箱相连通，液相添加剂回收箱通过液相添加剂回收管道与烟道相连通。
2.根据权利要求1所述的前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统，其特征在于：所述氧化性添加剂配制箱内设有第一搅拌装置，液相添加剂回收箱内设有第二搅拌装置。
3.根据权利要求1所述的前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统，其特征在于：所述喷淋装置包括喷淋管和喷嘴，所述喷嘴均匀布置于烟道内，所述喷嘴与喷淋管相连通；所述喷嘴为空心锥喷嘴或双流体喷嘴。
4.根据权利要求3所述的前置氧化喷淋多种污染物协同控制系统，其特征在于：所述喷淋装置为双流体喷淋装置，所述双流体喷淋装置包括空气入口、空气开关阀、第一压力表、液体入口、液体开关阀、第二压力表，所述空气入口依次通过空气开关阀、第一压力表与双流体喷嘴相连通，液体入口依次通过液体开关阀、第二压力表与双流体喷嘴相连通。
5.一种前置氧化喷淋多种污染物协同控制方法，其特征在于：采用权利要求1所述系统，包括下述步骤：
(1)烟气首先进入氧化性添加剂喷淋系统，控制烟气温度为85～120℃；
(2)氧化性添加剂在喷淋过程中与烟气中的NO、气态Hg0充分接触，实现对烟气中的NO、气态Hg0的进一步氧化，变为易溶于脱硫塔浆液的NO2、Hg2+；
(3)经氧化后的烟气进入脱硫塔，烟气自下而上通过脱硫塔，与自上而下的喷淋浆液接触，经脱硫塔浆液喷淋吸收后实现污染物的协同脱除；
(4)经喷淋装置喷出的液相氧化性添加剂喷淋浆液，经循环返回至液相氧化性添加剂配置箱，循环利用。
6.根据权利要求5所述的前置氧化喷淋多种污染物协同控制方法，其特征在于：所述氧化性添加剂选用下述之一：NaClO2、KMnO4、H2O2、NaClO。
7.根据权利要求5所述的前置氧化喷淋多种污染物协同控制方法，其特征在于：氧化性添加剂在喷淋过程中喷淋覆盖率为200％～400％，雾化粒径为5～300μm。
8.根据权利要求5所述的前置氧化喷淋多种污染物协同控制方法，其特征在于：氧化性添加剂在氧化性添加剂配制箱中配成质量分数为2～20％的溶液。
9.根据权利要求5所述的前置氧化喷淋多种污染物协同控制方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)烟气首先进入氧化性添加剂喷淋系统，选择NaClO2作为氧化性添加剂，将氧化性添加剂NaClO2配成质量分数为10％的溶液，利用氧化添加剂喷淋系统将溶液喷入脱硫塔前烟道，控制烟气温度为98℃；
(2)10％的NaClO2溶液与烟气中的NO、Hg0反应，将NO和Hg0分别氧化成NO2和Hg2+；
(3)氧化后的烟气进入脱硫塔，将易溶于脱硫塔浆液的NO2和Hg2+脱除；
(4)经喷淋装置喷出的液相氧化性添加剂喷淋浆液，经循环返回至液相氧化性添加剂配置箱，循环利用。
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