CN106975337A - 二氧化氯气相氧化脱硫脱硝一体化装置及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化氯气相氧化脱硫脱硝一体化装置及其工艺，包括两级式塔体，塔体内的底部设有液料池，位于液料池上方的塔体侧壁设有烟气进口；烟气进口上方依次间隔设有脱硫喷淋管、二氧化氯气化喷雾管、将塔体内腔分隔成上、下两部分的呈倾斜角度设置的隔板；二氧化氯气化喷雾管与二氧化氯制备装置连接，所述的脱硝喷淋管、脱硫喷淋管分别与液料池连接，所述的液料池底部设有料液排出管，所述料液排出管与结晶槽连接，结晶槽通过结晶浆液回流管与烟气进口连接。本发明所述装置及工艺可以采用二氧化氯气相高效氧化NO，同时吸收脱除烟气中的SO2和NOX以及粉尘、汞等有害物质；具有工艺简捷，设备投资少，运行成本低、操作方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫脱硝装置及其工艺，尤其涉及一种基于二氧化氯气相氧化和碱液（钙基、铵基、钠基）吸收同时脱除烟气中SO2和NOX的湿法一体化脱硫脱硝工艺。
背景技术
目前，化学氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺包括气相氧化法和液态氧化法。NO难溶于水，液相氧化法是气膜控制的溶解反应吸收过程，对NO的液相氧化过程反应吸收速度慢，脱除率低。而气相氧化法不存在传质障碍，对NO的氧化过程可达到快速高效。所以采用气相氧化方法将具有更高脱除效率和更好的经济效果。比较理想，能应用于气相氧化法的化学氧化剂主要有臭氧、二氧化氯、氯气。臭氧对NO的氧化性强，反应速度快，效率高（CN10237111013.一种烟气脱硫脱硝方法），但臭氧发生系统设备投资大，运行能耗高，在大型烟气处理系统中应用有困难。氯气氧化性能较弱，对NO的氧化脱除率不高（一般只能达到50％左右）。二氧化氯的氧化性与臭氧相当，对NO的氧化反应速度快，脱除率高，现场供给二氧化氯的装置投资小，操作运行比较简单。所以，目前二氧化氯气相氧化工艺被认为是低温湿法氧化脱硫脱硝一体化工艺中最有效的，最具实际推广价值的工艺。
二氧化氯（CLO2)气体浓度超过10%有爆炸的危险。CLO2不能像CL2一样被压缩成液态储于钢瓶中，其现场应用只能在现场制备。目前国内外有关二氧化氯氧化脱硫脱硝一体化工艺的研究，都是采用二氧化氯低浓度溶液喷淋氧化吸收方式或采用二氧化氯前期物质喷淋，经化学反应生成二氧化氯完成氧化吸收方式。
如专利号为CN201410485392.5涉及一种三段塔三级喷雾液相氧化脱硫脱硝吸收工艺及装置，氧化剂为NaCLO2碱性水溶液，氧化剂独立为一个循环喷雾系统，一体化塔中段为氧化段，NaCLO2溶液在塔内溶解了NO后发生氧化反应生成NO2，NO2水解反应生成硝酸，硝酸分解NaCLO2生成CLO2。所以这个NaCLO2对NO的氧化过程的CLO2来源于（前期物）NaCLO2。这是个液相氧化反应过程，对NO的氧化过程慢。工艺脱硝率一般只能达到50%-70%。
如专利号为CN104028103A.涉及一种锅炉烟气二氧化氯催化氧化同时脱硫脱硝方法。二氧化氯氧化剂是由二氧化氯制备装置生成浓度为0.0015-0.015mol/l（100－1000mmg／l）的二氧化氯水溶液，用该溶液在塔内喷淋氧化NO，因CLO2溶液浓度低，喷淋过程只可能有少量CLO2气化，主要进行的还是CLO2溶液对NO的液相氧化吸收反应过程，该专利在吸收塔内填充了负载有催化剂的载体，增强了氧化剂CLO2对NO的氧化作用。提高了工艺的脱硝效率，但塔内填充载体增加了塔体积及设备投资，增加了工艺实施的难度。
总之，二氧化氯液相氧化NO工艺，除NO难溶于水，使氧化速度和氧化效率受到严重影响，在液相CLO2对NO的氧化还受到对SO2氧化作用的强烈竞争，将增加CLO2氧化剂的消耗。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种二氧化氯气相氧化脱硫脱硝一体化装置及其工艺。
基于上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种二氧化氯气相氧化脱硫脱硝一体化装置，其主体为氧化吸收塔，所述氧化吸收塔包括两级式塔体，塔体内的底部设有液料池，位于液料池上方的塔体侧壁设有烟气进口；烟气进口上方设有脱硫喷淋管，脱硫喷淋管上方设有二氧化氯气化喷雾管，二氧化氯气化喷雾管上方设有将塔体内腔分隔成上、下两部分的呈倾斜角度设置的隔板，其中，下部分为脱硫和NO气相氧化塔段，上部分为脱硝塔段；位于隔板上方设有脱硝喷淋管；位于隔板低位处的塔体侧壁上设有脱硝液回流管；塔体的顶部设有除沫器、进水冲洗管及烟气出口；所述的二氧化氯气化喷雾管与二氧化氯制备装置连接，所述的脱硝喷淋管、脱硫喷淋管分别与液料池连接，所述的液料池底部设有料液排出管，所述料液排出管与结晶槽连接，结晶槽通过结晶浆液回流管与烟气进口连接，所述的碱液制备系统通过碱液补充泵分别与脱硫喷淋管、脱硝喷淋管以及料液排出管连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）所述装置可以采用二氧化氯气相高效氧化NO，同时吸收脱除烟气中的SO2和NOX以及粉尘、汞等有害物质。
（2）所述装置具有工艺简捷，设备投资少，运行成本低、操作方便等优点，适用于各种燃料炉窑烟气的联合脱硫脱硝，特别是对已有湿法脱硫装置需进行脱硝工艺改造，实施更为简便。
附图说明
图1为本发明所述二氧化氯气相氧化脱硫脱硝一体化装置示意图；
其中，1烟气进口；2氧化吸收塔；3隔板；4脱硝液回流管；5塔釜搅拌器；6料液排出管；7液料池；8脱硝液循环泵；9脱硫液循环泵；10脱硫喷淋管；11二氧化氯喷雾气化管；12脱硝喷淋管；13除沫器；14排烟口；15进水冲洗管；16二氧化氯制备装置；17碱液制备装置；18碱液补充泵；19结晶槽；20结晶浆液回流泵；21结晶浆液回流管。
具体实施方式
如图1，本发明所述的二氧化氯气相氧化脱硫脱硝一体化装置，其主体为氧化吸收塔2，所述主体包括两级式塔体，塔体内的底部设有液料池7，位于液料池7上方的塔体侧壁设有烟气进口1；在烟气进口1上方设有脱硫喷淋管10，脱硫喷淋管10上方设有二氧化氯气化喷雾管11；在二氧化氯气化喷雾管11上方设有将塔体内腔分隔成上、下两部分的隔板3，其下部为脱硫和NO气相氧化塔段，其上部为脱硝塔段；位于隔板3上方设有脱硝喷淋管12；所述隔板3呈倾斜角度设置，位于隔板3低位处的塔体侧壁上设有脱硝液回流管4；塔体的顶部设有除沫器13，进水冲洗管15及烟气出口14。所述的二氧化氯气化喷雾管11与二氧化氯制备装置16连接，所述的脱硝喷淋管12、脱硫喷淋管10分别与液料池7连接，所述的液料池7底部设有料液排出管6与结晶槽19连接，结晶槽19通过结晶浆液回流管21与烟气进口1连接，所述的碱液制备系统17通过碱液补充泵18及管分别与脱硫喷淋管10、脱硝喷淋管12以及料液排出管6连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述隔板3呈5-10度倾斜角度设置，隔板3上设有多个直径为80-160mm的管帽式通气口，隔板的设置是避免脱硝喷淋液对二氧化氯气相氧化NO操作的干扰。
在本发明的一个优选实施例中，二氧化氯溶液喷雾气化实施对NO的气相氧化操作是与喷淋脱硫操作在同一个塔级的上、下段完成的，相比采用低浓度二氧化氯溶液在独立氧化塔段对NO的氧化操作，简化了塔结构。
在本发明的一个优选实施例中，二氧化氯制备装置16包括二氧化氯溶液发生器、二氧化氯溶液制备过程的原料计量、输送装置，制备过程的控制装置以及二氧化氯溶液投送、喷雾气化装置。所投送的二氧化氯溶液为反应器带压(0.3～0.7MPa)直接输出的高浓度(1～6万mg/l)反应液，在塔内直接喷雾气化成二氧化氯气体,高浓度二氧化氯溶液的喷雾气化率大于98％，喷雾气化后的残余液无需独立收集，无需循环。相比采用低浓度(100～1000mg／l)二氧化氯溶液其喷雾气化效率要高几十倍至几百倍，不仅高效快速地完成对NO的氧化，并且减少了常规二氧化氯制备装置中的二氧化氯溶液循环吸收设备和氧化吸收塔减少了一个氧化液循环段。
在本发明的一个优选实施例中，料液排出管6、脱硫喷淋管10和脱硝喷淋管12内分别设置pH传感器，通过PH在线控制碱液补充泵的加碱流量，实现分别控制各工艺管溶液的PH值。
在本发明的一个优选实施例中，脱硫喷淋管10通过脱硫液循环泵9与液料池7连接。
在本发明的一个优选实施例中，脱硝喷淋管12通过脱硝液循环泵8与液料池7连接。
在本发明的一个优选实施例中，结晶槽19通过结晶浆液回流泵20与结晶浆液回流管21连接。
在本发明的一个优选实施例中，脱硫吸收液和脱硝吸收液采用同一种（钙基、钠基、铵基）碱性物质的吸收液，共用同一个可循环的液料池7，分别通过脱硝液循环泵8和脱硫液循环泵9经脱硫喷淋管10和脱硝喷淋管12，输入至塔内喷淋，在脱硫和NO气相氧化塔段内进行脱硫，在脱硝塔段内进行脱硝；脱硝后的吸收液经隔板3收集后流经脱硝液回流管4返回至液料池7。采用同一种吸收液和同一个液料池可利用在脱硫过程生成的亚硫酸盐与脱硝过程吸收的NO2之间的氧化还原性能，完成吸收NO2同时将亚硫酸盐氧化成硫酸盐的工艺需要，节省了亚硫酸盐氧化操作需要的氧化剂成本。
在本发明的一个优选实施例中，液料池7中的吸收液在吸收浆液回流泵20作用下，连续从液料池7经料液排出管6将所述吸收液输送至结晶槽19，经结晶槽19冷却结晶，结晶后的浆液补充部分水稀释后，由吸收浆液回流泵20输送，再通过吸收浆液回流管21，在烟气进口1对进塔烟气进行喷淋，然后返回液料池7。这个循环过程主要作用是控制吸收液浓度避免在塔内生成结晶，影响喷淋吸收操作。
本发明所述的一体化装置可实现下述工艺：
（1）由碱液（钙基、铵基、钠基）制备装置17，制备碱液，由进水冲洗管15向塔釜的液料池7补水，调节液料池7内的PH值达到操作控制条件。（2）运行脱硝液循环泵8和脱硫液循环泵9及结晶浆液回流泵20。（3）烟气由烟气进口1进入吸收塔，烟气经脱硫和NO气相氧化塔段的脱硫喷淋管10喷淋后，温度控制在40℃-80℃。（4）运行二氧化氯制备装置16，按烟气流量和烟气含NOX浓度估算二氧化氯需供给量，调节二氧化氯制备装置16产量，并在二氧化氯制备装置16的二氧化氯发生器反应压力下直接投送二氧化氯溶液进塔喷雾气化。（5）依据烟气净化后NOX含量调节二氧化氯的投送量。（6）依据脱硫吸收液PH值调节补充碱液量。（7）依据脱硝吸收液PH值调节补充碱液量。（8）依据结晶处理浆液PH值调节补充碱液量。（9）依据液料池7的液位控制补充进水量。（10）依据检测排出烟气中SO2含量和氧化区烟气温度调节脱硫喷淋管10的喷淋液量。（11）依据检测排出烟气中NOX含量调节脱硝喷淋管12的喷淋液量。以此方式运行控制烟气排放达到排放标准。
Claims (8)
1.一种二氧化氯气相氧化脱硫脱硝一体化装置，其特征在于，其主体为氧化吸收塔（2），包括两级式塔体，塔体内的底部设有液料池（7），位于液料池（7）上方的塔体侧壁设有烟气进口（1）；烟气进口（1）上方依次间隔设置脱硫喷淋管（10）、二氧化氯气化喷雾管（11）、隔板(3)，所述隔板(3) 呈倾斜角度设置，将塔体内腔分隔成上、下两部分，其中，下部分为脱硫和NO气相氧化塔段，上部分为脱硝塔段；隔板(3)上方设有脱硝喷淋管(12)；位于隔板(3)低位处的塔体侧壁上设有脱硝液回流管(4)；塔体内的顶部设有除沫器(13)、进水冲洗管(15)及烟气出口(14)；所述的二氧化氯气化喷雾管(11)与二氧化氯制备装置(16)连接，所述的脱硝喷淋管(12)、脱硫喷淋管(10)分别与液料池(7)连接，所述的液料池(7)底部设有料液排出管(6)，所述料液排出管(6)与结晶槽(19)连接，结晶槽(19)通过结晶浆液回流管(21)与烟气进口(1)连接，所述的碱液制备系统(17)分别与脱硫喷淋管(10)、脱硝喷淋管(12)以及料液排出管(6)连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔板（3）呈5-10度倾斜角度设置，隔板（3）上设有多个直径为80-100mm的管帽式通气口。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的碱液制备系统(17)通过碱液补充泵(18)分别与脱硫喷淋管(10)、脱硝喷淋管(12)以及料液排出管(6)连接。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，脱硫喷淋管（10）通过脱硫液循环泵（9）与液料池（7）连接。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，脱硝喷淋管（12）通过脱硝液循环泵（8）与液料池（7）连接。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，结晶槽（19）通过结晶浆液回流泵（20）与结晶浆液回流管（21）连接。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，料液排出管（6）、脱硫喷淋管（10）和脱硝喷淋管（12）内分别设置pH传感器。
8.基于权利要求1所述装置的工艺，其特征在于，由二氧化氯制备装置(16)制备浓度为1～6万mg/L的二氧化氯溶液，在0.3～0.7MPa压力下送至二氧化氯气化喷雾管(11)，直接喷雾气化成二氧化氯气体，实现NO氧化；液料池（7）中的料液通过脱硝液循环泵（8）和脱硫液循环泵（9）分别流经脱硫喷淋管（10）和脱硝喷淋管（12），输入至塔内喷淋，在脱硫和NO气相氧化塔段内进行脱硫，在脱硝塔段内进行脱硝；脱硝后的吸收液经隔板（3）收集后流经脱硝液回流管（4）返回至液料池（7）；液料池（7）中的吸收液在吸收浆液回流泵（20）作用下，连续从液料池（7）经料液排出管（6）将所述吸收液输送至结晶槽（19），经结晶槽（19）冷却结晶，结晶后的浆液补充部分水稀释后，由吸收浆液回流泵（20）输送，再通过吸收浆液回流管（21），在烟气进口（1）对进塔烟气进行喷淋，然后返回液料池（7）；通过PH传感器在线控制碱液补充泵（18）的加碱流量，分别控制流经料液排出管（6）、脱硫喷淋管（10）和脱硝喷淋管（12）中溶液的pH值。
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