CN113117478A - 基于粉煤灰的烟气脱硫脱硝方法 - Google Patents

基于粉煤灰的烟气脱硫脱硝方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于粉煤灰的烟气脱硫脱硝方法。包括如下步骤：(1)待处理烟气经过氧化剂溶液氧化，形成氧化后的烟气；其中，氧化剂溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂中包含亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；(2)氧化后的烟气经过吸收剂处理，得到固体产物和清洁烟气；其中，所述的吸收剂含有由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的粉状固体。该方法脱硝效率高。

Description

基于粉煤灰的烟气脱硫脱硝方法
技术领域
本发明涉及一种基于粉煤灰的烟气脱硫脱硝方法，特别涉及一种基于粉煤灰的半干法烟气脱硫脱硝方法。
背景技术
雾霾现象的主要原因就是大气中的二氧化硫与氮氧化物等酸性污染物增加。对于二氧化硫的治理已经取得了较好的成果，但是在脱除烟气中氮氧化物的方面，由于烟气中存在难以脱除的一氧化氮，脱硝效率很难提升。
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发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于粉煤灰的烟气脱硫脱硝方法，该方法脱硝效率高。进一步地，该方法能够保持较高的脱硫效率。
上述技术目的由如下技术方案实现。
本发明提供了一种基于粉煤灰的烟气脱硫脱硝方法，包括如下步骤：
(1)待处理烟气经过氧化剂溶液氧化，形成氧化后的烟气；其中，氧化剂溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂中包含亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；
(2)氧化后的烟气经过吸收剂处理，得到固体产物和清洁烟气；其中，所述的吸收剂含有由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的粉状固体。
根据本发明的方法，优选地，氧化剂中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的重量比为2～5:2～3.5:0.5～1.5。
根据本发明的方法，优选地，氧化剂溶液中氧化剂的含量为15～60wt％。
根据本发明的方法，优选地，所述的亚氯酸盐为亚氯酸碱金属盐；所述的次氯酸盐为次氯酸碱金属盐；所述的氯酸盐为氯酸碱金属盐。
根据本发明的方法，优选地，待处理烟气的二氧化硫含量为550～3500mg/Nm3，氮氧化物含量为155～680mg/Nm3。
根据本发明的方法，优选地，氧化剂与待处理烟气中氮氧化物的质量之比为3～15:10，且氧化剂与待处理烟气中二氧化硫的质量之比为1:4～16。
根据本发明的方法，优选地，粉煤灰与碱激发剂的重量比为3～8:4～7；水与粉煤灰的重量比为10～25:1。
根据本发明的方法，优选地，所述的碱激发剂为氧化钙或氢氧化钙；所述的粉煤灰中含有20～60wt％的二氧化硅，20～40wt％的三氧化二铝，2～16wt％的氧化钙。
根据本发明的方法，优选地，吸收剂中的钙元素与待处理氧气中的硫元素的摩尔比为1～1.8:1；吸收剂中的钙元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.5～0.9:1。
根据本发明的方法，优选地，包括如下步骤：
(1)将来自亚氯酸盐储罐的亚氯酸盐溶液、来自次氯酸盐储罐的次氯酸盐溶液和来自氯酸盐储罐的氯酸盐溶液在混合搅拌罐内混合，形成氧化剂溶液；烟气经过静电除尘器处理，脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；待处理烟气经引风机输送至烟气管道内，混合搅拌罐内的氧化剂溶液由泵抽出并经喷雾器向烟气管道内喷淋，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道内反应，形成氧化后的烟气；
(2)将来自碱激发剂仓的碱激发剂和来自粉煤灰仓的粉煤灰输送至混合搅拌活化器中；在水存在的条件下，将碱激发剂和粉煤灰在混合搅拌活化器中加热，发生水合反应；将水合反应得到的产物输送至干燥器进行干燥，然后输送至研磨器中研磨成吸收剂干粉，吸收剂干粉输送至吸收剂储仓；将来自吸收剂储仓的吸收剂干粉喷入烟气管道内，与烟气管道内的氧化后的烟气混合，形成混合物料；混合物经文丘里管加速进入吸收塔，水经喷雾器喷洒至吸收塔内的混合物料，这些物质充分反应，形成脱硫脱硝后的烟气；脱硫脱硝后的烟气经过布袋除尘器，形成固体产物和清洁烟气；清洁烟气经烟囱排出；固体产物一部分输送至灰仓，另一部分返回吸收塔。
本发明的脱硫脱硝方法以氯酸盐、次氯酸盐和亚氯酸盐形成的混合溶液为氧化剂，结合由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的粉状固体作为吸收剂，节约了脱硫脱硝的成本，提高了脱硝效率。进一步地，保持了较高的脱硫效率。
附图说明
图1为本发明实施例1所使用的设备。
附图标记如下:
2-亚氯酸盐储罐；3-次氯酸盐储罐；4-氯酸盐储罐；5-混合搅拌罐；6-静电除尘器；7-碱激发剂仓；8-粉煤灰仓；9-混合搅拌活化器；10-干燥器；11-研磨器；12-吸收剂储仓；13-循环流化床吸收塔；14-布袋除尘器；15-灰仓；16-烟囱。
具体实施方式
本发明的烟气脱硫脱硝方法以粉状固体作为吸收剂，不同于采用含有大量水的浆液作为吸收剂的湿法脱硫脱硝方法。本发明的烟气脱硫脱硝方法包括如下步骤：(1)氧化步骤；(2)脱硫脱硝步骤。
<氧化步骤>
待处理烟气经过氧化剂溶液氧化，形成氧化后的烟气。在本发明中，氧化剂包含亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐。在某些实施方式中，氧化剂由亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐组成。上述氧化剂中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的重量比可以为2～5:2～3.5:0.5～1.5；优选为3～4:2～3:0.5～1。这样可以提高烟气的脱硫效率和脱硝效率。在某些实施方式中，氧化剂中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的重量比为3:3:1。这样有利于提高烟气的脱硫效率和脱硝效率。
本发明的亚氯酸盐可以为亚氯酸碱金属盐；可以选自亚氯酸钠、亚氯酸钾中的至少一种；优选为亚氯酸钠。次氯酸盐可以为次氯酸碱金属盐；可以选自次氯酸钠、次氯酸钾中的至少一种；优选为次氯酸钠。氯酸盐可以为氯酸碱金属盐；可以选自氯酸钠、氯酸钾中的至少一种；优选为氯酸钠。这样有利于提高烟气的脱硫效率和脱硝效率。
在某些实施方式中，氧化剂溶液通过如下方式配制：将来自亚氯酸盐储罐的亚氯酸盐溶液、来自次氯酸盐储罐的次氯酸盐溶液和来自氯酸盐储罐的氯酸盐溶液在混合搅拌罐内混合，形成氧化剂溶液。氧化剂溶液中氧化剂的含量为15～60wt％；优选为20～50wt％；更优选为20～40wt％。这样有利于提高烟气的脱硫效率和脱硝效率。
烟气可以先经过预除尘处理，以除去烟气中的至少一部分粉尘，得到待处理烟气。优选地，通过静电除尘器进行预除尘处理。更优选地，通过湿式静电除尘器进行预除尘处理。预除尘处理之前，烟气中的含尘量可以为40～250mg/Nm3；优选为100～150mg/Nm3；更优选为100～140mg/Nm3。预除尘率达到85％以上。优选地，预除尘率达到90％以上。例如，预除尘率可以为92％、94％或97％。经过预除尘处理的烟气可以更好地与氧化剂溶液反应，从而提高脱硝效率和脱硫效率。
本发明的待处理烟气中的含氧量可以为8～28vol％；优选为9～23vol％；更优选为16～20vol％。这样有利于提高烟气的脱硫效率和脱硝效率。
本发明的待处理烟气中的含湿量可以为4～15wt％；优选为6～12wt％；更优选为8～12wt％。这样有利于提高烟气的脱硫效率和脱硝效率。
本发明的待处理烟气中的二氧化硫含量可以为550～3500mg/Nm3；优选为1300～3000mg/Nm3；更优选为1900～2600mg/Nm3。这样有利于提高烟气的脱硫效率和脱硝效率。
本发明的待处理烟气中的氮氧化物含量可以为155～680mg/Nm3；优选为190～150mg/Nm3；更优选为200～270mg/Nm3。这样有利于提高烟气的脱硫效率和脱硝效率。
在某些实施方式中，氧化剂溶液通过喷雾器喷洒至进入吸收塔之前的烟气管道内，并与待处理烟气接触在烟气管道内接触，对待处理烟气进行氧化，得到氧化后的烟气。待处理烟气可以通过引风机送至烟气管道内。待处理烟气与氧化剂溶液的氧化温度为100～200℃；优选为100～150℃；更优选为110～150℃。这样可以达到更好的氧化效果，从而提高脱硝效率和脱硫效率。待处理烟气在烟气管道内的流速小于20m/s；优选为5～14m/s；更优选为10～12m/s。这样既可以使烟气与氧化剂充分接触，又可以节约时间。待处理烟气与氧化剂溶液的接触时间可以为1～7s；优选为1～6s；更优选为2～3s。这样既可以节约氧化剂的用量，又可以达到较高的氧化率。
在本发明中，氧化剂与待处理烟气中氮氧化物的质量之比可以为3～15:10；优选为5～13:10；更优选为8～12:10。在某些实施方式中，氧化剂与待处理烟气中氮氧化物的质量之比为10:10。这样有利于提高脱硝效率。氧化剂与待处理烟气中二氧化硫的质量之比可以为1:4～16；优选为1:7～14；更优选为1:8～12。在某些实施方式中，氧化剂与待处理烟气中二氧化硫的质量之比为1:10。这样有利于提高脱硫效率。
<脱硫脱硝的步骤>
氧化后的烟气经过吸收剂处理，得到固体产物和清洁烟气。本发明的吸收剂包含由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的粉状固体。根据本发明的一个实施方式，本发明的吸收剂可以为由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的粉状固体。本发明的吸收剂不同于传统的以粉煤灰与碱性物质混合形成的吸收剂。粉煤灰中的二氧化硅和/或二氧化铝与碱激发剂在水存在的条件下发生水合反应，得到水合物。粉煤灰经碱激发剂激发后，形成水合物，使粉煤灰的表面特性发生改变，比表面积增大，活性位点增多，增强了粉煤灰的吸附性能，有利于提高脱硫脱硝效率。
在本发明中，粉煤灰与碱激发剂的重量比为3～8:4～7；优选为3～6:4～6；更优选为4～6:5～6。在本发明的一个实施方式中，粉煤灰与碱激发剂的重量比为5:5。这样有利于提高吸收剂的吸附性能，从而有利于提高脱硫脱硝效率。
在本发明中，水与粉煤灰的重量比为10～25:1；优选为12～22:1；更优选为12～18:1。在本发明的一个实施方式中，水与粉煤灰的重量比为15:1。这样有利于提高吸收剂的吸附性能，从而有利于提高脱硫脱硝效率。
本发明的粉煤灰中可以含有20～60wt％的二氧化硅，20～40wt％的三氧化二铝，2～16wt％的氧化钙。优选地，二氧化硅的含量为30～60wt％。更优选地，二氧化硅的含量为40～60wt％。优选地，三氧化二铝的含量为25～40wt％。更优选地，三氧化二铝的含量为30～40wt％。优选地，氧化钙的含量为5～15wt％。更优选地，氧化钙的含量为7～10wt％。这样有利于提高吸收剂的吸附性能，从而有利于提高脱硫脱硝效率。
本发明的碱激发剂可以选自碱土金属的氢氧化物或氧化物。优选地，碱激发剂选自氧化钙、氢氧化钙、氧化镁、氢氧化镁中的一种或多种。更优选地，碱激发剂选自氧化钙、氢氧化钙中的一种或多种。在本发明的一个实施方式中，碱激发剂为氢氧化钙。
在本发明中，碱激发剂、粉煤灰和水的反应温度为50～80℃；优选为60～80℃；更优选为70～80℃。反应时间为5～25小时；优选为10～20小时；更优选为12～18小时。这样有利于提高吸收剂的吸附性能。
在本发明中，吸收剂的粒度100～500目；优选为150～400目；更优选为200～300目。这样有利于提高烟气脱硫脱硝效率。
在本发明的某些实施方式中，将来自碱激发剂仓的碱激发剂和来自粉煤灰仓的粉煤灰输送至混合搅拌活化器中；在水存在的条件下，将碱激发剂和粉煤灰在混合搅拌活化器中加热，发生水合反应；将水合反应得到的产物输送至干燥器进行干燥，然后输送至研磨器中研磨成吸收剂干粉，吸收剂干粉输送至吸收剂储仓。
在本发明中，吸收剂中的钙元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1～1.8:1；优选为1.1～1.6:1；更优选为1.2～1.4:1。根据本发明一个具体的实施方式，吸收剂中的钙元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1.3:1。这样有利于提高脱硫效率。吸收剂中的钙元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.5～0.9:1；优选为0.5～0.8:1；更优选为0.5～0.7:1。根据本发明一个具体的实施方式，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.6:1。这样有利于提高脱硝效率。
将来自吸收剂储仓的吸收剂干粉喷入烟气管道内，与烟气管道内的氧化后的烟气混合，形成混合物料；混合物料经文丘里管加速进入吸收塔，水经喷雾器喷洒至吸收塔内的混合物料，这些物质充分反应，形成脱硫脱硝后的烟气。优选地，吸收塔为循环流化床吸收塔。氧化后的烟气与吸收剂在吸收塔内的接触时间可以为2～15s；优选为4～10s；更优选为5～7s。这样既可以节约吸收剂的用量，又可以达到较高的脱硫脱硝效率。氧化后的烟气在吸收塔内的流速小于7m/s；优选为3～5m/s；更优选为3～3.8m/s。这样既可以使烟气与吸收剂充分接触，又可以节约时间。
在本发明中，可以将脱硫脱硝后的烟气经过除尘处理得到固体产物和清洁烟气。在本发明的某些实施方式中，除尘处理所使用的设备为布袋除尘器。将脱硫脱硝后的烟气经过布袋除尘器，得到固体产物和清洁烟气；清洁烟气经烟囱排出；固体产物的一部分输送至灰仓，另一部分返回吸收塔。
根据本发明的一个实施方式，烟气脱硫脱硝方法包括如下步骤：
(1)将来自亚氯酸盐储罐的亚氯酸盐溶液、来自次氯酸盐储罐的次氯酸盐溶液和来自氯酸盐储罐的氯酸盐溶液在混合搅拌罐内混合，形成氧化剂溶液；烟气经过静电除尘器处理，脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；待处理烟气经引风机输送至烟气管道内，混合搅拌罐内的氧化剂溶液由泵抽出并经喷雾器向烟气管道内喷淋，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道内反应，形成氧化后的烟气；
(2)将来自碱激发剂仓的碱激发剂和来自粉煤灰仓的粉煤灰输送至混合搅拌活化器中；在水存在的条件下，将碱激发剂和粉煤灰在混合搅拌活化器中加热，发生水合反应；将水合反应得到的产物输送至干燥器进行干燥，然后输送至研磨器中研磨成吸收剂干粉，吸收剂干粉输送至吸收剂储仓；将来自吸收剂储仓的吸收剂干粉喷入烟气管道内，与烟气管道内的氧化后的烟气混合，形成混合物料；混合物料经文丘里管加速进入吸收塔，水经喷雾器喷洒至吸收塔内的混合物料，这些物质充分反应，形成脱硫脱硝后的烟气；脱硫脱硝后的烟气经过布袋除尘器，形成固体产物和清洁烟气；清洁烟气经烟囱排出；固体产物一部分输送至灰仓，另一部分返回吸收塔。
实施例1
(1)将来自亚氯酸盐储罐2的亚氯酸钠溶液、来自次氯酸盐储罐3的次氯酸钠溶液和来自氯酸盐储罐4的氯酸钠溶液在混合搅拌罐5内混合，形成氧化剂溶液；烟气经过静电除尘器6处理，脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；待处理烟气经引风机输送至烟气管道内，混合搅拌罐5内的氧化剂溶液由泵抽出并经喷雾器向烟气管道内喷淋，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道内反应，形成氧化后的烟气；
(2)将来自碱激发剂仓7的氢氧化钙和来自粉煤灰仓8的粉煤灰输送至混合搅拌活化器9中；在水存在的条件下，将氢氧化钙和粉煤灰在混合搅拌活化器9中加热，发生水合反应；将水合反应得到的产物输送至干燥器10进行干燥，然后输送至研磨器12中研磨成吸收剂干粉，吸收剂干粉输送至吸收剂储仓12；将来自吸收剂储仓12的吸收剂干粉喷入烟气管道内，与烟气管道内的氧化后的烟气混合，形成混合物料；混合物料经文丘里管加速进入循环流化床吸收塔13，水经喷雾器喷洒至循环流化床吸收塔13内的混合物料，这些物质充分反应，形成脱硫脱硝后的烟气；脱硫脱硝后的烟气经过布袋除尘器14，形成固体产物和清洁烟气；清洁烟气经烟囱16排出；固体产物的一部分输送至灰仓15，另一部分返回循环流化床吸收塔13。具体参数如表1所示。经烟囱排放的烟气的参数如表2所示。
表1
Figure BDA0002344017650000111
表2
项目 数量 单位
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 100 ％
脱硝效率 96.8 ％
比较例1
除表3所示的参数外，其余同实施例1。经烟囱排放的烟气的参数如表4所示。
表3
Figure BDA0002344017650000121
表4
项目 数量 单位
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.8 ％
脱硝效率 93.5 ％
比较例2
除表5所示的参数外，其余同实施例1。经烟囱排放的烟气的参数如表6所示。
表5
Figure BDA0002344017650000131
表6
项目 数量 单位
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.6 ％
脱硝效率 91.3 ％
由上表可知，在氧化剂溶液中适当地增加亚氯酸钠的含量可以提高脱硫效率和脱硝效率。当氧化剂溶液中亚氯酸钠、次氯酸钠、氯酸钠的重量比为3:3:1时具有较高的脱硫和脱硝效率。
比较例3～4
除了氧化剂溶液如表7所示之外，其余与实施例1相同：
表7
Figure BDA0002344017650000132
比较例3～4中经烟囱排放的烟气的脱硫效率和脱硝效率如表8所示。
表8
序号 脱硫效率(％) 脱硝效率(％)
比较例1 98.5 84.2
比较例2 97.4 82.4
由上表可知，采用氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠的混合溶液作为氧化剂，可以提高脱硝效率和脱硫效率。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种基于粉煤灰的烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)待处理烟气经过氧化剂溶液氧化，形成氧化后的烟气；其中，氧化剂溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂中包含亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；
(2)氧化后的烟气经过吸收剂处理，得到固体产物和清洁烟气；其中，所述的吸收剂含有由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的粉状固体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化剂中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的重量比为2～5:2～3.5:0.5～1.5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化剂溶液中氧化剂的含量为15～60wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的亚氯酸盐为亚氯酸碱金属盐；所述的次氯酸盐为次氯酸碱金属盐；所述的氯酸盐为氯酸碱金属盐。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，待处理烟气的二氧化硫含量为550～3500mg/Nm3，氮氧化物含量为155～680mg/Nm3。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化剂与待处理烟气中氮氧化物的质量之比为3～15:10，且氧化剂与待处理烟气中二氧化硫的质量之比为1:4～16。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，粉煤灰与碱激发剂的重量比为3～8:4～7；水与粉煤灰的重量比为10～25:1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碱激发剂为氧化钙或氢氧化钙；所述的粉煤灰中含有20～60wt％的二氧化硅，20～40wt％的三氧化二铝，2～16wt％的氧化钙。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，吸收剂中的钙元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1～1.8:1；吸收剂中的钙元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.5～0.9:1。
10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将来自亚氯酸盐储罐的亚氯酸盐溶液、来自次氯酸盐储罐的次氯酸盐溶液和来自氯酸盐储罐的氯酸盐溶液在混合搅拌罐内混合，形成氧化剂溶液；烟气经过静电除尘器处理，脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；待处理烟气经引风机输送至烟气管道内，混合搅拌罐内的氧化剂溶液由泵抽出并经喷雾器向烟气管道内喷淋，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道内反应，形成氧化后的烟气；
(2)将来自碱激发剂仓的碱激发剂和来自粉煤灰仓的粉煤灰输送至混合搅拌活化器中；在水存在的条件下，将碱激发剂和粉煤灰在混合搅拌活化器中加热，发生水合反应；将水合反应得到的产物输送至干燥器进行干燥，然后输送至研磨器中研磨成吸收剂干粉，吸收剂干粉输送至吸收剂储仓；将来自吸收剂储仓的吸收剂干粉喷入烟气管道内，与烟气管道内的氧化后的烟气混合，形成混合物料；混合物料经文丘里管加速进入吸收塔，水经喷雾器喷洒至吸收塔内的混合物料，这些物质充分反应，形成脱硫脱硝后的烟气；脱硫脱硝后的烟气经过布袋除尘器，形成固体产物和清洁烟气；清洁烟气经烟囱排出；固体产物的一部分输送至灰仓，另一部分返回吸收塔。
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