CN111905543A - 燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统及方法,包括设置在烟道上的前置氧化系统、设置在烟道出口的吸收系统、以及依次与吸收系统连接设置的除尘系统和烟囱;所述的前置氧化系统包括依次连接的H2O2储罐和超声雾化器,与超声雾化器入口连接的压缩气体罐;超声雾化器的出口接入烟道;所述的吸收系统包括吸收塔;所述的吸收塔采用循环流化床吸收塔,顶部设置吸收剂补充仓,底部设置喷水增湿装置;吸收塔的烟气入口连接烟道出口,烟气出口依次连接除尘系统和烟囱,该系统能有效满足污染物一体化脱除需求,实现SO2和NOx的一体化脱除,同时脱硫脱硝效率高,工艺简单,投资和运行成本低。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤电厂、钢厂烧结机、工业锅炉、生物质电厂、垃圾焚烧厂等行业废气进行综合治理的烟气净化领域,具体为一种燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统及方法。
背景技术
我国95%以上大型燃煤机组实现超低排放,但治理工艺路线单一,运行成本高,面临迫切的转型需求,一体化脱除和资源化利用是未来发展的方向。与电力行业污染物治理相比,非电行业污染物排放分布广、烟气量小、烟气工况复杂、治理难度大,一体化脱除和低温脱硝技术具有迫切的市场需求。
半干法脱硫技术工艺简单,设备投资和运行成本低,脱硫剂及副产物均为固体,处置方便,广泛应用于中小锅炉污染物治理。基于半干法脱硫工艺,通过前置氧化,可实现NOx的一体化脱除,该技术也得到大规模推广应用。现有半干法联合脱硫脱硝工艺中,多采用O3、NaClO、NaClO2等作为氧化剂,O3发生成本高(每产生1kgO3,电耗7~8kWh,O2耗量约10kg,按照商业用电0.7元/kWh计算,单位O3成本约为10500元/吨)、耗量大,工艺中存在O3逃逸;NaClO、NaClO2直接喷入吸收塔,氧化效率低,氧化剂利用率低,氧化成本同样较高。
与O3、NaClO、NaClO2相比,H2O2是一种廉价清洁的氧化剂,在同等摩尔比条件下氧化NO,H2O2成本仅为O3的1/15,NaClO和NaClO2的1/3,且H2O2氧化过程只产生O2,不产生二次污染。因此,如能在湿法联合脱除工艺中采用H2O2取代其它氧化剂,对于降低工艺成本具有重要意义。但在H2O2氧化NO工艺中,多采用压缩雾化方式将喷入烟道氧化NO,这种工艺氧化效率低,一般小于60%。同时,由于NO氧化效率受限,现有半干法脱硫系统对NOx吸收效率较低,不能满足NOx排放需求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统及方法,能有效满足污染物一体化脱除需求,实现SO2和NOx的一体化脱除,同时脱硫脱硝效率高,工艺简单,投资和运行成本低。
本发明是通过以下技术方案来实现:
燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统,包括设置在烟道上的前置氧化系统、设置在烟道出口的吸收系统、以及依次与吸收系统连接设置的除尘系统和烟囱;
前置氧化系统包括依次连接的H2O2储罐和超声雾化器,与超声雾化器入口连接的压缩气体罐;超声雾化器的出口接入烟道;
吸收系统包括吸收塔;所述的吸收塔采用循环流化床吸收塔,顶部设置吸收剂补充仓,底部设置喷水增湿装置;吸收塔的烟气入口连接烟道出口,烟气出口依次连接除尘系统和烟囱。
优选的,前置氧化系统还包括依次设置在烟道内的断面混合器和喷射格栅;喷射格栅与超声雾化器出口连接;断面混合器设置在喷射格栅的上游侧。
优选的,H2O2储罐和超声雾化器之间设置有输送泵。
优选的,吸收塔的烟气入口通过引风机连接烟道出口。
优选的,吸收剂补充仓内盛装有吸收剂Ca(OH)2。
优选的,除尘系统包括依次连接的旋风除尘器和布袋除尘器;所述的旋风除尘器顶部进口与吸收塔的烟气出口连接,顶部出口与布袋除尘器的进口连接,底部灰出口与吸收塔连接;所述布袋除尘器的出口连接烟囱。
燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝方法,基于上述所述的系统,包括,
将过氧化氢通过超声雾化后,利用压缩气体均匀喷入到吸收塔的烟道内,将含有SO2和NO烟气中的NO氧化为NO2;
含有SO2和NO2的烟气进入吸收塔,在吸收塔内的吸收剂Ca(OH)2作用下,通过SO2吸收形成大量CaSO3,建立循环并稳定运行后,并保证吸收塔内CaSO3含量,对SO2和NO2协同吸收脱除,实现烟气的脱硫脱硝后排放。
优选的,在烟气温度为250~500℃的烟道处均匀喷入超声雾化后的过氧化氢。
优选的,过氧化氢质量浓度为20~50%,喷入的过氧化氢与NO摩尔比为1~5。
优选的,建立循环并稳定运行后,所述的吸收塔内CaSO3的质量分数大于35%。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明系统设置前置氧化系统,并采用H2O2为氧化剂替代O3,通过超声雾化和压缩空气携带的雾化方式输送至烟道,相比于压缩空气直接雾化,H2O2分子雾化粒径更小,避免了H2O2蒸发过程中的无效分解,从而降低H2O2氧量,同时将H2O2氧化NO效率提升至98%以上,且同等条件下,H2O2氧化成本仅为O3氧化成本的1/15,整个设备简单,投资和运行成本低;同时,吸收系统采用循环流化床吸收塔,通过设置循环吸收剂,保证有效吸收剂的含量稳定,从而提升NO2吸收效率,脱硝效率高,脱硫脱硝副产物直接进入灰里,不产生二次污染。
进一步,本发明系统还通过采用在喷射格栅上游侧设置断面混合器的方式,使H2O2和烟气能充分混合,提高处理效果。
进一步,本发明系统采用设置输送泵的方式,将过氧化氢送入超声雾化器,提高了处理效率。
进一步,本发明系统通过设置引风机将烟道内的烟气送入吸收塔内,确保吸收塔内的吸收效率。
本发明方法通过超声雾化+压缩空气携带的雾化方式,并采用H2O2为氧化剂,通过超声雾化,使H2O2分子雾化粒径更小,避免了H2O2蒸发过程中的无效分解,从而降低H2O2氧量,同时将H2O2氧化NO效率提升至98%以上;在此基础上,通过强化半干法吸收塔内CaSO3和NO2的反应,大幅提升NO2吸收效率,实现SO2、NOx一体化脱除,且氧化成本低,脱除效率高;因为采用H2O2为绿色氧化剂,其分解产物为H2O,避免了因过量O3、NaClO、NaClO2喷入带来的二次污染问题;且H2O2氧化NO选择性强,不产生SO2氧化问题,可实现SO2、NOx、Hg、VOC等多种污染物一体化脱除,并可以实现低温脱硝,市场潜力巨大。
进一步,本发明方法通过在烟气温度为250~500℃的烟道处均匀喷入超声雾化后的过氧化氢,能有效保证雾化后的H2O2氧化效率。
进一步,本发明方法采用Ca(OH)2作为吸收剂,从而保证对SO2的吸收的同时,通过生成的CaSO3强化NO2吸收,从而提升NO2吸收效率,实现两者的协同脱除。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图。
图2为H2O2压缩雾化氧化NO特性示意图。
图3为H2O2超声雾化氧化NO特性示意图。
图中:1为H2O2储罐、2为输送泵、3为压缩气体罐、4为超声雾化器、5为喷射格栅、6为断面混合器、7为引风机、8为吸收塔、9为吸收剂补充仓、10为喷水增湿装置、11为旋风除尘器、12为布袋除尘器、13为烟囱。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统,如图1所示,包括前置氧化系统、吸收系统、除尘系统和烟囱四部分。氧化系统包括依次连接的H2O2储罐1、输送泵2、超声雾化器4,雾化后的H2O2采用压缩气体携带,超声雾化器4入口与压缩气体罐3连接,出口与喷射格栅5连接,喷射格栅5前面设置断面混合器6,用于H2O2与烟气的充分混合。H2O2喷入烟道将NO氧化为NO2,含有SO2和NO2气体的烟气经引风机7进入吸收塔8,吸收塔8采用循环流化床吸收塔,吸收剂为Ca(OH)2,吸收塔8顶部设置吸收剂补充仓9,底部设置喷水增湿装置10,吸收塔出口与旋风除尘器11连接,旋风除尘器11底部灰出口送入吸收塔8循环使用。旋风除尘器出口与布袋除尘器12连接,经深度除尘后的烟气经烟囱13排放。
作为本发明优选的实施方式,所述的喷射格栅5前设置断面混合器6,用于H2O2和烟气的充分混合;
作为本发明优选的实施方式,所述的H2O2储罐1和超声雾化器4之间设置有输送泵2;
作为本发明优选的实施方式,所述的吸收塔8的烟气入口通过引风机7连接烟道出口;
作为本发明优选的实施方式,所述的吸收塔8内CaSO3浓度应保持在35%以上,用于强化NO2吸收。
本发明燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝方法,通过控制超声雾化器4的功率和压缩气体的流量,控制氧化剂H2O2喷入量,H2O2储罐1和输送泵2用于补充超声雾化器4内H2O2量,在250~500℃条件下,雾化后的H2O2通过喷射格栅5均匀喷入烟道,将NO氧化为NO2,保证氧化效率>98%;然后含有SO2、NO2的气体进入吸收塔8,通过SO2吸收形成大量CaSO3,建立循环并稳定运行后,保证CaSO3的质量分数>35%,通过SO3 2-与NO2反应提升NO2吸收效率,实现SO2脱除效率>98%,NO2脱除效率>80%。
作为本发明优选的实施方式,所述喷射格栅5所处位置对应烟气温度为250~500℃;
作为本发明优选的实施方式,所述H2O2储罐1内H2O2质量浓度为20~50%,H2O2与NO摩尔比为1~5。
在实际的H2O2氧化NO工艺中,目前采用压缩雾化方式将H2O2喷入烟道氧化NO进行脱硫脱硝处理的研究结果,如图2所示,工艺氧化效率低,一般小于60%;而采用本发明系统及方法进行脱硫脱硝处理的研究结果,如图3所示,使H2O2氧化NO效率提升至98%以上;
同时,本发明提出的超声雾化+压缩空气携带的雾化方式,H2O2氧化NO产物为NO2,NO2难溶于水,在湿法脱硫体系中的吸收效率仅为20%左右,大量研究表明,SO3 2-可以促进NO2吸收,具体反应过程如式(1)、(2)所示。在半干法脱硫工艺中,SO2与吸收剂反应形成CaSO3,固相状态下,CaSO3氧化速度慢,因此在半干法循环脱硫剂中,CaSO3的质量分数一般为30~50%,因此,通过增湿手段,强化NO2与CaSO3吸收剂的反应可以大幅提升NO2吸收效率。
基于以上研究结果,本发明提出燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统及方法,即采用H2O2为氧化,通过超声雾化,提升NO氧化为NO2的效率,在此基础上,通过强化半干法吸收塔内CaSO3和NO2的反应,大幅提升NO2吸收效率,实现SO2、NOx一体化脱除,且氧化成本低,脱除效率高。
Claims (10)
1.燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统,其特征在于,包括设置在烟道上的前置氧化系统、设置在烟道出口的吸收系统、以及依次与吸收系统连接设置的除尘系统和烟囱(13);
所述的前置氧化系统包括依次连接的H2O2储罐(1)和超声雾化器(4),与超声雾化器(4)入口连接的压缩气体罐(3);超声雾化器(4)的出口接入烟道;
所述的吸收系统包括吸收塔(8);所述的吸收塔(8)采用循环流化床吸收塔,顶部设置吸收剂补充仓(9),底部设置喷水增湿装置(10);吸收塔(8)的烟气入口连接烟道出口,烟气出口依次连接除尘系统和烟囱(13)。
2.根据权利要求1所述的燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统,其特征在于,所述的前置氧化系统还包括依次设置在烟道内的断面混合器(6)和喷射格栅(5);喷射格栅(5)与超声雾化器(4)出口连接;断面混合器(6)设置在喷射格栅(5)的上游侧。
3.根据权利要求1所述的燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统,其特征在于,所述的H2O2储罐(1)和超声雾化器(4)之间设置有输送泵(2)。
4.根据权利要求1所述的燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统,其特征在于,所述的吸收塔(8)的烟气入口通过引风机(7)连接烟道出口。
5.根据权利要求1所述的燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统,其特征在于,所述的吸收剂补充仓(9)内盛装有吸收剂Ca(OH)2。
6.根据权利要求1所述的燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝系统,其特征在于,所述的除尘系统包括依次连接的旋风除尘器(11)和布袋除尘器(12);所述的旋风除尘器(11)顶部进口与吸收塔(8)的烟气出口连接,顶部出口与布袋除尘器(12)的进口连接,底部灰出口与吸收塔(8)连接;所述布袋除尘器(12)的出口连接烟囱(13)。
7.燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝方法,其特征在于,包括,
将过氧化氢通过超声雾化后,利用压缩气体均匀喷入到吸收塔(8)的烟道内,将含有SO2和NO烟气中的NO氧化为NO2;
含有SO2和NO2的烟气进入吸收塔(8),在吸收塔(8)内的吸收剂Ca(OH)2作用下,通过SO2吸收形成大量CaSO3,建立循环并稳定运行后,并保证吸收塔(8)内CaSO3含量,对SO2和NO2协同吸收脱除,实现烟气的脱硫脱硝后排放。
8.根据权利要求7所述的燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝方法,其特征在于,在烟气温度为250~500℃的烟道处均匀喷入超声雾化后的过氧化氢。
9.根据权利要求7所述的燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝方法,其特征在于,所述的过氧化氢质量浓度为20~50%,喷入的过氧化氢与NO摩尔比为1~5。
10.根据权利要求7所述的燃煤烟气半干法联合脱硫脱硝方法,其特征在于,建立循环并稳定运行后,所述的吸收塔(8)内CaSO3的质量分数大于35%。
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