CN107983133A - 一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气湿试联合脱硫脱硝的系统及方法，所述的湿式联合脱硫脱硝系统包括联合脱硫脱硝塔、脱硫液循环系统、络合液循环喷淋及再生系统、洗氨系统；联合脱硫脱硝塔从下到上设置三段喷淋层，依次是脱硫段、脱硝段和洗氨段，脱硫段设置空塔结构，脱硝段及洗氨段设置填料结构；脱硫液循环系统包括脱硫液缓冲罐、脱硫液循环泵及脱硫喷淋层；络合液循环喷淋及再生系统包括铁屑还原罐、络合液缓冲罐、再生络合液泵、络合液循环泵、板框过滤器、脱硝喷淋层；洗氨系统包括氨吸收液泵、氨吸收喷淋层、脱硫液缓冲罐。本发明工艺简单，运行稳定，适用性广，吸收剂可重复利用，脱硫率在98%以上，脱硝率达72%以上。

Description

一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统及方法
技术领域
本发明涉及烟气净化系统及方法，尤其涉及一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统及方法。
背景技术
燃料燃烧产生的硫氧化物、氮氧化物、PM、重金属等对环境产生了严重影响；其中，硫氧化物及氮氧化物是造成大气污染的主要污染源，其排放给自然环境和人类生产、生活等带来严重危害；因此烟气在排放前必须经过脱硫脱硝处理。
目前运用较成熟的烟气脱硫技术是湿法工艺，其中，运用的较多的是石灰石-石膏法和钠碱法；烟气脱硝技术绝大部分使用有选择性催化还原（SCR）。现有的脱硫脱硝技术都是将脱硫与脱硝分开处理，现有成熟的脱硫与脱硝技术的耦合虽然能使烟气达到排放要求，但现有的脱硫脱硝耦合技术造成整个脱硫脱硝工艺和设备复杂，投资费用及运行成本高。
专利CN201410341440.3公开了一种通过FeⅡEDTA络合吸收NO后，通过向络合生成的FeⅡ（NO）EDTA中鼓入空气或氧气使其氧化成不能吸收NO的FeⅢEDTA溶液并释放出以NO2为主的高浓度氮氧化物，再用铁屑将FeⅢEDTA还原为FeⅡEDTA后循环使用，但该专利中氧化后释放的氮氧化物的氧化率未知，在氧化过程中，络合吸收NO过程中未被氧化的FeⅡEDTA进一步氧化，使络合液还原再生消耗的铁量增大。专利CN201410341041.7公开了一种先用亚铁螯合剂络合脱硝，利用被金属铁还原产生的氨气与补充的氨水在脱硫段实现脱硫；但是亚铁螯合剂对硫氧化物也有很好的吸收效果，先脱硝后脱硫将导致硫氧化物在亚铁螯合剂中积累并逐渐形成硫酸盐，硫酸盐积累到一定量后将严重影响亚铁螯合剂对一氧化氮的络合效果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种脱除效率高、运行可靠、投资成本低的烟气湿式联合脱硫脱硝的系统。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统，其特征在于，该系统包括联合脱硫脱硝塔、脱硫液循环系统、络合液循环喷淋及再生系统、洗氨系统；
联合脱硫脱硝塔从下到上设置三段喷淋层，依次是脱硫段、脱硝段和洗氨段，脱硫段设置空塔结构，脱硝段及洗氨段设置填料结构；
脱硫液循环系统包括脱硫液缓冲罐、脱硫液循环泵及脱硫喷淋层，所述脱硫液缓冲罐位于脱硫段的底部，脱硫段上部设置脱硫喷淋层，所述脱硫喷淋层通过脱硫液循环泵连接至脱硫液缓冲罐；
络合液循环喷淋及再生系统包括铁屑还原罐、络合液缓冲罐、再生络合液泵、络合液循环泵、板框过滤器、脱硝喷淋层，所述脱硝段上部设置脱硝喷淋层，下部设置接液斗，所述接液斗依次连接铁屑还原罐、再生络合液泵、板框过滤器、脱硫液缓冲罐、络合液循环泵后，连接至脱硝喷淋层；
洗氨系统包括氨吸收液泵、氨吸收喷淋层，所述洗氨段的上部设置氨吸收喷淋层，下部设置接液斗，所述接液斗连接至脱硫液缓冲罐，脱硫液缓冲罐通过氨吸收液泵连接至氨吸收喷淋层。
进一步地，所述系统中，脱硫段与脱硝段之间及脱硝段与洗氨段之间均用接液斗分开，接液斗上方布有气体再分布器，开孔率为20~70%。
进一步地，所述系统中，脱硫液循环泵进口管道设有钠碱液添加口，脱硫液缓冲罐上开有废液排出口。
进一步地，所述系统中，脱硫喷淋层分多层交错布置，每层喷淋层连接一个脱硫液循环泵。
进一步地，所述板框过滤器底部设沉淀卸料口。
本发明的另一目的在于提供一种脱除效率高、运行可靠、投资成本低的烟气湿式联合脱硫脱硝的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，采用上述系统对烟气进行脱硫脱硝，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
（1）脱硫：烟气通过烟气进口管道进入脱硫脱硝塔的脱硫段，在脱硫段与雾化后的脱硫液逆向直接接触完成硫氧化物的脱除；
（2）脱硝：脱硫后的气体经气体再分布器后进入脱硝段，在脱硝段与FeⅡEDTA络合液在填料表面直接接触反应，络合液络合吸收烟气中的氮氧化物，烟气吹出络合液再生过程中产生的氨气；
（3）洗氨：脱硫脱硝后的气体经气体再分布器后进入脱硝段，在洗氨段与脱硫液在填料表面直接接触反应，烟气中的氨气被脱硫液吸收后经除雾器除雾后直接排放。
（4）络合液再生：步骤(2)中络合氮氧化物后的络合液进入铁屑还原罐与铁屑反应再生并产生氨气溶解在溶液中，再生后的络合液经再生络合液泵送入板框过滤器过滤后流入到络合液缓冲罐循环使用。
（5）副产物回收：步骤（4）中反应生成氢氧化铁沉淀在板框过滤器中过滤出来并储存。
上述方法中，在脱硫液循环泵入口管道添加高浓度的钠碱液，脱硫液缓冲罐的pH为5.8~7。
上述方法中，脱硫液的温度为20~50℃，烟气温度10~500℃。
上述方法中，脱硫段的液气比6~12L/m3，喷雾粒径为1000~2500μm。
上述方法中，脱硝段络合液的液气比为2.5~25，络合液的浓度为0.03~0.06mol/L。
上述方法中，脱硝段络合液的温度为20~55℃，pH值为5~8，烟气温度为30~60℃。
上述方法中，络合吸收氮氧化物后的络合液在铁屑还原罐中的停留时间为15~35min，反应温度为60~80℃。
上述方法中，氨吸收液为脱硫缓冲罐中溶液，吸收液温度为10~30℃，液气比为8~15 L/m3。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明借鉴了现有的钠碱法脱硫工艺和络合脱硝工艺，采用先脱硫后脱硝的方式在联合脱硫脱硝塔中分段脱除硫氧化物与氮氧化物，系统耦合能耗低，运行稳定，操作方便。
（2）脱硫液与脱硝液均采用闭式循环，减少了二次污染。
（3）在洗氨段中用脱硫液吸收络合液再生过程产生的氨气，脱硫液中吸收的氨气在脱硫段循环喷淋脱硫液时同样能够吸收二氧化硫，减少钠碱液的消耗。
（4）本发明的脱硫脱硝系统及工艺对不同工艺产生的烟气具有较强的针对性，使用范围广，去除率高，硫氧化物去除率在98%以上，氮氧化物去除率达72%以上。
附图说明
图1为本发明一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统的结构示意图。
图中：1、烟气进口，2、脱硫喷淋层，3、接液斗，4,、气体再分布器，5、脱硝段，6、洗氨段，7、除雾器，8、脱硫液循环泵，9、氨吸收液泵，10、烟气出口，11、氨吸收喷淋层，12、洗氨段填料，13、脱硝喷淋层，14、脱硝段填料，15、脱硫段，16、脱硫液缓冲罐，17、铁屑还原罐，18、再生络合液泵，19、板框过滤器，20、络合液缓冲罐，21、络合液循环泵，22、钠碱液加入口，23、脱硫废液排出口，24、沉淀卸料口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但不用来限制本发明的范围。
本发明一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统，包括联合脱硫脱硝塔、脱硫液循环系统、络合液循环喷淋及再生系统、洗氨系统；联合脱硫脱硝塔从下到上设置三段喷淋层，依次是脱硫段15、脱硝段5和洗氨段6，脱硫段设置空塔结构，脱硝段及洗氨段设置填料结构；脱硫液循环系统包括脱硫液缓冲罐16、脱硫液循环泵8及脱硫喷淋层2；络合液循环喷淋及再生系统包括络合液缓冲罐20、铁屑还原罐17、再生络合液泵18、络合液循环泵21、板框过滤器19、脱硝喷淋层13；洗氨系统包括氨吸收液泵9、氨吸收喷淋层11、脱硫液缓冲罐16。
本发明一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，烟气首先通过烟气进口1进入脱硫脱硝塔的脱硫段15，在脱硫段15与雾化后的脱硫液逆向直接接触完成硫氧化物的脱除；脱硫后的气体经气体再分布器4进入脱硝段5，在脱硝段5与FeⅡEDTA络合液在填料14表面直接接触反应，络合液络合吸收烟气中的氮氧化物，烟气吹出络合液再生过程中产生的氨气；脱硫脱硝后的气体经气体再分布器4后进入脱硝段，在洗氨段6与脱硫液在填料12表面直接接触反应，烟气中的氨气被吸收液吸收后经除雾器7除雾后直接排放。在此过程中，脱硫液循环喷淋，用弱酸性的脱硫液吸收络合液再生过程产生的氨气，并用吸收氨气的脱硫液循环脱硫，减少钠碱液的消耗；络合氮氧化物后的络合液进入铁屑还原罐17与铁屑反应再生并产生氨气溶解在溶液中，再生后的络合液经再生络合液18泵送入板框过滤器19过滤后流入到络合液缓冲罐20供络合液循环泵21循环喷淋使用，而反应生成氢氧化铁沉淀在板框过滤器19中过滤出来并储存。
实施例1
用上述的烟气湿式联合脱硫脱硝系统及方法进行脱硫脱硝，联合脱硫脱硝塔脱硫段吸收区直径Φ=0.4m，高H=1.8m；脱硝段吸收区直径Φ=1m，填料高H=1m；洗氨段吸收区直径Φ=0.6m，填料高H=1m；配制0.05mol/L的FeⅡEDTA络合液，调节pH=5.5；引入烟气温度为500℃，流量为750kg/h，其中一氧化氮含量为800mg/Nm3，二氧化硫含量为4500 mg/Nm3，系统运行过程中控制脱硫液的液气比为8L/m3，脱硫液缓冲罐溶液pH=6.3，脱硫液温度为30℃，络合液再生时在铁屑还原罐中反应温度为70℃，停留时间为25min，脱硝段络合液温度为50℃，液气比为4.3L/m3，氨吸收液温度为18℃，液气比为10L/m3；整个过程氨吸收率达95%，二氧化硫去除率为98.2%，一氧化氮去除率为72%。
实施例2
用上述的烟气湿式联合脱硫脱硝系统及方法进行脱硫脱硝，联合脱硫脱硝塔脱硫段吸收区直径Φ=0.4m，高H=1.8m；脱硝段吸收区直径Φ=1m，填料高H=1m；洗氨段吸收区直径Φ=0.6m，填料高H=1m；络合一段时间，且络合液多次循环再生后FeⅡEDTA络合液的浓度为0.06mol/L， pH=7.6；引入烟气温度为500℃，流量为750kg/h，其中一氧化氮含量为800mg/Nm3，二氧化硫含量为4500 mg/Nm3，系统运行过程中控制脱硫液的液气比为8L/m3，通过加入钠碱液控制脱硫液缓冲罐溶液pH=6.3，换热维持脱硫液温度为30℃，脱硫后烟气进入脱硝段温度为50℃，络合液再生时在铁屑还原罐中反应温度为70℃，停留时间为30min，脱硝段络合液温度为45℃，脱硝段的液气比为5L/m3，氨吸收液温度为15℃，液气比为12L/m3；整个过程氨吸收率达97%，二氧化硫去除率为98.6%，一氧化氮去除率为76%。
实施例3
用上述的烟气湿式联合脱硫脱硝系统及方法进行脱硫脱硝，联合脱硫脱硝塔脱硫段吸收区直径Φ=0.4m，高H=1.8m；脱硝段吸收区直径Φ=1m，填料高H=1m；洗氨段吸收区直径Φ=0.6m，填料高H=1m；络合液多次循环再生后FeⅡEDTA络合液的浓度为0.06mol/L， pH=7.6；引入烟气温度为500℃，流量为750kg/h，其中一氧化氮含量为800mg/Nm3，二氧化硫含量为4500 mg/Nm3，系统运行过程中控制脱硫液的液气比为8L/m3，通过加入钠碱液控制脱硫液缓冲罐溶液pH=6.8，换热维持脱硫液温度为30℃，脱硫后烟气进入脱硝段温度为50℃，络合液再生时在铁屑还原罐中反应温度为75℃，停留时间为25min，脱硝段络合液温度为45℃，脱硝段的液气比为4.5L/m3，氨吸收液温度为15℃，液气比为12L/m3；整个过程氨吸收率达96%，二氧化硫去除率为99%，一氧化氮去除率为74%。

Claims (12)

1.一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统，其特征在于，该系统包括联合脱硫脱硝塔、脱硫液循环系统、络合液循环喷淋及再生系统、洗氨系统；
联合脱硫脱硝塔从下到上设置三段喷淋层，依次是脱硫段、脱硝段和洗氨段，脱硫段设置空塔结构，脱硝段及洗氨段设置填料结构；
脱硫液循环系统包括脱硫液缓冲罐、脱硫液循环泵及脱硫喷淋层，所述脱硫液缓冲罐位于脱硫段的底部，脱硫段上部设置脱硫喷淋层，所述脱硫喷淋层通过脱硫液循环泵连接至脱硫液缓冲罐；
络合液循环喷淋及再生系统包括铁屑还原罐、络合液缓冲罐、再生络合液泵、络合液循环泵、板框过滤器、脱硝喷淋层，所述脱硝段上部设置脱硝喷淋层，下部设置接液斗，所述接液斗依次连接铁屑还原罐、再生络合液泵、板框过滤器、脱硫液缓冲罐、络合液循环泵后，连接至脱硝喷淋层；
洗氨系统包括氨吸收液泵、氨吸收喷淋层，所述洗氨段的上部设置氨吸收喷淋层，下部设置接液斗，所述接液斗连接至脱硫液缓冲罐，脱硫液缓冲罐通过氨吸收液泵连接至氨吸收喷淋层。
2.根据权利要求1所述一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统，其特征在于，脱硫段与脱硝段之间及脱硝段与洗氨段之间均用接液斗分开，接液斗上方布有气体再分布器，开孔率为20~70%。
3.根据权利要求1所述一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统，其特征在于，脱硫液循环泵进口管道设有钠碱液添加口，脱硫液缓冲罐上开有脱硫废液排出口。
4.根据权利要求1所述一种烟气湿式联合脱硫脱硝的系统，其特征在于，脱硫喷淋层分多层交错布置，每层喷淋层连接一个脱硫液循环泵。
5.一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，采用上述系统对烟气进行脱硫脱硝，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
（1）脱硫：烟气通过烟气进口管道进入脱硫脱硝塔的脱硫段，在脱硫段与雾化后的脱硫液逆向直接接触完成硫氧化物的脱除；
（2）脱硝：脱硫后的气体经气体再分布器后进入脱硝段，在脱硝段与FeⅡEDTA络合液在填料表面直接接触反应，络合液络合吸收烟气中的氮氧化物，烟气吹出络合液再生过程中产生的氨气；
（3）洗氨：脱硫脱硝后的气体经气体再分布器后进入脱硝段，在洗氨段与脱硫液在填料表面直接接触反应，烟气中的氨气被脱硫液吸收后经除雾器除雾后直接排放；
（4）络合液再生：步骤(2)中络合氮氧化物后的络合液进入铁屑还原罐与铁屑反应再生并产生氨气溶解在溶液中，再生后的络合液经再生络合液泵送入板框过滤器过滤后流入到络合液缓冲罐循环使用；
（5）副产物回收：步骤（4）中反应生成氢氧化铁沉淀在板框过滤器中过滤出来并储存。
6.根据权利要求5所述的一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，其特征在于，在脱硫液循环泵入口管道添加高浓度的钠碱液，脱硫液缓冲罐的pH为5.8~7。
7.根据权利要求5所述的一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，其特征在于，脱硫液的温度为20~50℃，烟气温度10~500℃。
8.根据权利要求5所述的一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，其特征在于，脱硫段的液气比6~12L/m3，喷雾粒径为1000~2500μm。
9.根据权利要求5所述的一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，其特征在于，脱硝段络合液的液气比为2.5~25，络合液的浓度为0.03~0.06mol/L。
10.根据权利要求5所述的一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，其特征在于，脱硝段络合液的温度为20~55℃，pH值为5~8，烟气温度为30~60℃。
11.根据权利要求5所述的一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，其特征在于，络合吸收氮氧化物后的络合液在铁屑还原罐中的停留时间为15~35min，反应温度为60~80℃。
12.根据权利要求5所述的一种烟气湿式联合脱硫脱硝的方法，其特征在于，氨吸收液为脱硫缓冲罐中溶液，吸收液温度为10~30℃，液气比为8~15 L/m3。
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