CN1070087C

CN1070087C - 工业烟气海水洗脱净化工艺方法及其装置

Info

Publication number: CN1070087C
Application number: CN95116496A
Authority: CN
Inventors: 彭斯干; 杜义平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 2001-08-29
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: CN1147415A

Abstract

本发明的工业烟气海水洗脱净化工艺方法及其装置，是使燃料装置排出的烟尘经除尘后进入分阶段的洗涤程序；其中一个阶段是除去烟气中的重金属和汞蒸气的程序，另一阶段为除去烟气中SO₂或/和其它有害气体的程序，其洗涤液为海水；两个洗涤程序分别在各自洗涤塔腔中完成。其洗涤装置为具有两个或多个洗涤塔腔的洗涤塔；各洗涤塔腔具有各自的塔体或共同的塔体。本发明适用于沿海工业设施特别是燃煤锅炉烟气的净化处理。

Description

工业烟气海水洗脱净化工艺方法及其装置

本发明涉及工业烟气海水洗脱净化工艺方法及其装置，属于工业烟气净化的环境保护技术领域，适用于消除工业燃烧装置排烟中的有害气态物污染的场合，特别适用于沿海燃煤电站锅炉等的烟气净化。

现有的工业燃烧装置，如燃油或燃煤锅炉所排放的SO₂等工业废气，已因酸沉降造成酸雨污染。遏制酸雨对生态环境的严重破坏性影响早已成为世界性的重大课题。为此，产生了多种烟气脱硫、脱硝的工艺方法，但其中仅有极少数的几种方法达到工业应用规范，进入商业性发展阶段。这几种方法当中，主要是石灰石/石膏湿法烟气脱硫方法，或称为石灰石湿法，主要采用的是美、日、德三个发达国家。其缺点在于：1，石灰石资源消耗大；2，生成的废弃物极难综合利用，且占据大面积堆场，并可能造成污染地下水；3，投资需占发电厂总投资的五分之一到三分之一；4，工作运行费用极高，约占发电厂年利润的30％～60％。与上述方法相仿的有石灰浆旋转喷雾法一类半干法，该方法与上述方法的区别在于洗涤过程中洗涤液不是石灰石浆而是石灰浆，该方法具有与上述方法相同的缺点。还有一类方法是炉内喷钙法等称为干法的工艺，即在工业燃烧装置，如锅炉的炉内喷煤粉的同时喷入石灰石粉，该方法的缺点在于1，石灰石粉耗量大；2，脱硫效率低，一般很难大于60％；3，要特制相适应的锅炉；4，对锅炉的热效率有较大影响，因而煤耗大，废气生成量大。与本发明相接近的方法是一般海水洗脱法。该类方法区别于上述工艺方法之处在用于洗脱烟气中SO₂等有害物的洗涤液不是石灰石浆或石灰浆，而是天然海水。即用海水直接通过一个洗涤塔来洗涤除去烟气中的SO₂和CO₂等有害气体。与前述几种方法相比其优点在于：1，用于电厂时，无须另设取水设备；2，造价特别低；3，无须石灰石或石灰粉碎装置及废物处置设备和堆场；4，运行费用极低。有资料表明，前述除海水洗脱方法以外的各方法的一个完整的烟气脱硫系统，以中型火电厂规模为例，其造价约需数亿元人民币，年运行费约需数千万元人民币。而利用海水洗涤法洗脱烟气，其中的SO₂经过处理后的生成物对受纳水体无害，其脱除SO₂的效率高达98％，而造价和运行费用是上述其它方法的若干分之一。由于海水洗脱方法突出的优点，目前世界上已有与小规模非燃煤装置配套的20多套装置投入商业运行。但已有的海水洗脱方法在与燃煤工业装置特别是大型燃煤装置配套使用时仍将存在如下重大的缺点：1，燃煤中有1％的灰份携带重金属被洗下来后排入海域；2，燃煤中的汞蒸气也被洗下后排入海域。这些重金属物质对海水将造成附加污染。特别是烟气中的汞蒸气是一般的干式除尘器，包括常用的静电除尘器对其不起吸附收集作用，因而烟气中的汞蒸气自然进入已有的海水洗脱烟气的洗脱塔中并经洗脱而排入海中。鉴于汞的污染不易清除，在生物体内产生累积效应，汞成为环境保护中最引人关注的受严格控制的物质。已有的海水洗脱烟气中SO₂等有害气体的方法因此存在上述严重缺点。

本发明的目的在于克服现有技术缺点，提供一种使海水洗脱烟气中SO₂等有害气体后排出的海水洗涤液不含有重金属等污染物质的方法及其装置，从而保留已有的海水洗脱方法的优点，对海洋环境又不造成附加污染。

本发明的工业烟气海水洗脱净化工艺方法是这样实现的：从工业燃烧装置排出的烟尘经除尘后所进入的洗涤程序为分阶段的洗涤程序；其中一个阶段是除去烟气中的重金属和汞蒸气的程序；另一个阶段是除去烟气中SO₂或/和其它有害气体的程序，其洗涤液为海水；两个阶段的洗涤程序分别在各自的洗涤塔腔中完成。两个阶段的洗涤程序，其每个阶段是由一个或多个洗涤塔腔组成。在第二阶段塔中排出的净化后的烟气经过加热装置和排烟装置后排出，该加热装置由第一阶段塔排出的热水提供热量，采用液气热交换的方法。

本发明的工业烟气海水洗脱净化工艺方法的洗涤装置的技术方案是：它包括有第一和第二两个洗涤塔腔，每个洗涤塔腔设置有各自的洗涤液进入和排出口，各洗涤塔腔设置有烟气的进入和排出口，第一洗涤塔腔的烟气排出口与第二洗涤塔腔的烟气进入口相联接；除尘后的烟气先进入第一洗涤塔腔除去重金属和汞蒸气，经过洗涤后进入第二洗涤塔腔，经洗涤除去SO₂或/和其它有害气体后，进入排烟装置；第一洗涤塔腔洗涤液出口联接有废水处理装置；第二洗涤塔腔洗涤液出口联接有水质恢复装置，水质恢复装置由氧化处理设备构成，使SO₂变为对环境安全无害的物质而排入自然海域。

本发明的方法和实现该方法的洗涤装置，是对现有海水洗脱净化工艺方法的一个重大改进，其中设置洗脱重金属的程序是为了进一步减少附加污染。在燃煤中某种重金属含量特别高时为更有效地除去该种重金属，提高洗脱效果，可以在洗涤液中加入添加剂。在一般情况下，无须加添加剂，以免增加成本。分两个阶段进行洗脱烟气时，其中第一阶段洗脱重金属和汞蒸气时则洗涤液带走的烟气热量不再传送给自然海域，第二阶段洗脱SO₂的海水洗涤液温升极小，因此可以省去降温设备，大幅度降低系统的造价，并提高了系统的可靠性，减少运行及维护费用。

本发明的方法和装置的优点在于，在有效地除去工业烟气中的SO₂和其他有害气体的同时，还能除去重金属和汞。使排放物不造成附加污染。同时整个系统造价低，运行费低，便于操作维护，无须石灰石、石灰等原料，从而节约资源。

本发明的附图和附图说明如下：

图1本发明工艺方法程序的示意图

图2本发明方法实施例一的示意图

图3本发明方法实施例二的示意图

图4本发明装置实施例一的示意图

图5本发明装置实施例二的示意图

图6本发明装置实施例三的示意图

图中：1，工业燃烧器(锅炉等)，2，除尘器，3，引风机，4,4’、4”烟气通道，5，第一阶段洗涤塔，6，第一阶段洗涤液循环管，7，废液排出通道，8，第一阶段废液处理装置，9，第二阶段水质恢复装置，10，净化液排出管，11，洗涤液排出管，12，第二阶段洗涤塔，13，洗涤液进入管，14，洗涤液供应泵，15，净化烟气排出装置，16，增压风机，17，液气热交换器。

结合附图和实施例对本发明进一步说明如下：

图1是本发明工艺方法程序的示意图。工业燃烧器(1)可以是燃煤、燃油锅炉，其排出的烟尘经除尘器(2)除尘，一般除尘率为97～99.5％。经除尘后的烟气通过引风机(3)和烟气通道(4)送至第一阶段洗涤塔(5)，该塔上部有洗涤液喷入，下部有废液排出通道(7)，废液排至废液处理装置(8)中。该装置可组成排污处理厂。由第一阶段洗涤的烟气通常洗脱重金属或者汞蒸气，也可以同时被洗涤下来。经第一阶段后，烟气通过通道(4’)进入第二阶段洗涤塔(12)。该塔一端进入洗涤液，本发明是海水，通常是电厂冷却循环水，下端有洗涤液排出管(11)，将携带有废物的洗涤液送至水质恢复装置(9)。当第一阶段洗脱重金属和汞蒸气时，则此水质恢复装置(9)是氧化处理装置，用于处理第二阶段洗涤塔(12)洗涤下来的SO₂等有害气体。该水质恢复装置(9)，与第一阶段的废液处理装置(8)可以建在一个处理厂里。经处理装置(9)处理的废液可以直接排入海域或自然环境中。第二阶段洗涤塔(12)洗净的烟气经烟气通道(4”)进入排烟装置(15)，该装置通常是烟囱，烟气通道(4”)中部可以有增压风机(16)。

图2、图3是本发明的两个实施例。图2实施例是洗涤塔(5)和(12)分别为两个独立的塔体，并且各有独立的塔腔，它们之间的烟气以通道(4’)联通，该结构的好处在于便于安装维修和管理，但缺点是占地大。该例中第一阶段的洗涤塔(5)的洗涤液从上部进入，该洗涤液主要是来自下部的经处理的循环液，可以通过上部的管道补充。该第一阶段是洗脱重金属或/和汞蒸气，第二阶段洗涤塔(12)洗脱SO₂等有害气体，第一阶段塔下部联接洗下的重金属及含汞物质的废液处理装置(8)，第二阶段塔下部联接洗下的SO₂等有害物质的水质恢复装置(9)。

图3是洗涤塔(5)和(12)为联体的塔体，即具有一个共同的塔体，而有两个独立塔腔的洗涤塔，两个塔腔相互通过(4’)联通，其好处是结构紧凑，占地小，设备投资少。图3表述的另一个实施例是，以第一阶段洗涤塔处理过的热废液通过液气热交换器(17)来加热从第二阶段塔(12)排出的净化的烟气，以提高排烟温度而更加有利于环境保护并防止排烟装置(如烟囱)的腐蚀。

三个洗涤塔并列也可以实现本发明的目的。即将第一阶段的塔分为两个塔腔，使处理重金属物质与汞蒸气分别进行。

图4、图5、图6是本发明的装置的结构示意图。图4是具有两个独立塔体的实施例，具有独立的并列塔体时，塔腔通过通道(4’)联通。图5为具有共同的塔体，各有自己的塔腔，中间以壁板的通孔联通。塔中可以有除雾器，一般设在第二阶段塔中，以便减少排出的净化烟气中的水分。还有为使洗涤液与烟气均匀接触设置的洗涤喷淋头。塔中的集液池用于集合携带有洗脱下来的有害物的洗涤液，以及自然地堵住烟气不至于从排液管渗出。

图6是两洗涤塔上下联体，该结构紧凑，但制造工艺相对复杂。

本发明用于清除重金属和汞的洗涤液可以含有氧化剂，如高锰酸钾或双氧水等。用于清除SO₂的洗涤液可以含有氢氧化钙，或氢氧化钠、氢氧化镁等碱性原料，但在采用纯海水法烟气脱硫工艺时，可以不添加任何化学原料。

本发明适用于沿海工业设施特别是燃煤锅炉烟气的净化处理。

Claims

1、一种工业烟气海水洗脱净化工艺方法，它包括有除尘，洗涤和排烟程序，其特征在于，从工业燃烧装置排出的烟尘经除尘后所进入的洗涤程序为分阶段的洗涤程序；其中一个阶段是除去烟气中的重金属和汞蒸气的程序；另一个阶段是除去烟气中SO₂或/和其它有害气体的程序，其洗涤液为海水；两个阶段的洗涤程序分别在各自的洗涤塔腔中完成。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个阶段的洗涤程序，其每个阶段是由一个或多个洗涤塔腔组成。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二阶段塔中排出的净化后的烟气经过加热装置和排烟装置后排出，该加热装置由第一阶段塔排出的热水提供热量，采用液气热交换的方法。

4、一种工业烟气海水洗脱净化方法的洗涤装置，其特征在于，它包括有第一和第二两个洗涤塔腔，每个洗涤塔腔设置有各自的洗涤液进入和排出口，各洗涤塔腔设置有烟气的进入和排出口，第一洗涤塔腔的烟气排出口与第二洗涤塔腔的烟气进入口相联接；除尘后的烟气先进入第一洗涤塔腔除去重金属和汞蒸气，经过洗涤后进入第二洗涤塔腔，经洗涤除去SO₂或/和其它有害气体后，进入排烟装置；第一洗涤塔腔洗涤液出口联接有废水处理装置；第二洗涤塔腔洗涤液出口联接有水质恢复装置，水质恢复装置由氧化处理设备构成，使SO₂变为对环境安全无害的物质而排入自然海域。