CN113117479A - 半干法烟气脱硫脱硝的方法 - Google Patents

半干法烟气脱硫脱硝的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半干法烟气脱硫脱硝的方法。包括如下步骤：(1)采用氧化剂溶液对待处理烟气进行处理，得到氧化后的烟气；(2)采用脱硫脱硝剂对氧化后的烟气进行半干法脱硫脱硝；其中，所述的氧化剂溶液中包含质量比为1:0.05～8:0.05～8的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；所述的脱硫脱硝剂中含有氧化镁。该方法脱硝效率高。

Description

半干法烟气脱硫脱硝的方法
技术领域
本发明涉及一种半干法烟气脱硫脱硝的方法。
背景技术
燃煤烟气中含有大量的烟尘、二氧化硫和氮氧化物等污染物质，对大气造成严重损害，加重了酸雨等自然灾害的形成，对土壤、建筑物等造成了严重的影响。这些促进了烟气污染治理领域的研究，尤其以实现烟气中二氧化硫和氮氧化物一体化脱除为研究热点。
CN102247750A公开了一种臭氧催化氧化法对烟气同时脱硫脱硝的方法。该方法以高锰酸钾作为催化剂，臭氧为氧化剂。但臭氧价格昂贵，在高温下易发生分解，在烟气中烟尘较多的条件下臭氧会吸附烟尘而失去活性，这些因素都增加了烟气脱硝的成本。
CN109107347A公开了一种脱硫脱硝的工艺。该工艺以次氯酸钠和亚氯酸钠的混合溶液作为吸收剂，在吸收过程中不断使用氢氧化钠以保证吸收剂pH值在指定范围内。其工艺复杂，操作不便，脱硫效率较低。
CN102989273A公开了一种同时脱硫脱硝的复合型吸收剂的使用方法。该方法以亚氯酸钠、氯酸钠和氯化钠的复合溶液作为吸收剂，吸收剂用氢氧化钠和盐酸调节pH值为3～11。该方法脱硫效率低，仅能达到60％。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种半干法烟气脱硫脱硝的方法，该方法能够节约成本且脱硝效率高。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。
本发明提供了一种半干法烟气脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：
(1)采用氧化剂溶液对待处理烟气进行处理，得到氧化后的烟气；
(2)采用脱硫脱硝剂对氧化后的烟气进行半干法脱硫脱硝；
其中，步骤(1)中所述的氧化剂溶液中包含质量比为1:0.05～8:0.05～8的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；
其中，步骤(2)中所述的脱硫脱硝剂中含有氧化镁。
根据本发明的方法，优选地，待处理烟气的二氧化硫含量为700～3800mg/Nm3，氮氧化物含量为180～650mg/Nm3，含氧量为4～25vol％，且含湿量为4～15wt％。
根据本发明的方法，优选地，氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为1:0.05～4:0.05～4。
根据本发明的方法，优选地，氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量与待处理烟气中氮氧化物的质量之比为0.3～1.5:1，且氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量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，亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐在氧化剂溶液中的总含量为15～55wt％。
根据本发明的方法，优选地，所述的亚氯酸盐选自亚氯酸钠、亚氯酸钾中的至少一种；所述的次氯酸盐选自次氯酸钠、次氯酸钾中的至少一种；所述的氯酸盐选自氯酸钠、氯酸钾中的至少一种。
根据本发明的方法，优选地，脱硫脱硝剂中的镁元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1～1.7:1。
根据本发明的方法，优选地，脱硫脱硝剂中的镁元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.4～0.9:1。
根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，氧化镁的粒度为150～300目，氧化镁的纯度为70wt％以上。
根据本发明的方法，优选地，包括如下步骤：
(1)将烟气经过静电除尘器除去烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；将由第一储罐排出的氯酸盐溶液、第二储罐排出的亚氯酸盐溶液和第三储罐排出的氯酸盐溶液输送至搅拌罐混合，形成氧化剂溶液；将待处理烟气经引风机送至烟气管道，氧化剂溶液经喷雾器喷淋至烟气管道内，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道中接触，形成氧化后的烟气；
(2)将干粉状的脱硫脱硝剂经脱硫脱硝剂仓排放至烟气管道中，与氧化后的烟气形成混合物，混合物经文丘里管加速后被输送至循环流化床吸收塔内；工艺水经过喷雾器喷淋至循环流化床吸收塔内，并与混合物接触，发生脱硫脱硝反应，形成脱硫脱硝后的烟气；脱硫脱硝后的烟气输送至布袋除尘器，得到固体产物和净化后的烟气；净化后的烟气经烟囱排出；固体产物中的一部分循环至循环流化床吸收塔内，另一部分输送至收集仓。
本发明以亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐形成的混合溶液作为氧化剂，并与含有氧化镁的脱硫脱硝剂配合使用，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。
具体实施方式
本发明的方法为半干法烟气脱硫脱硝的方法，其利用少量的水促进脱硫脱硝反应的进行，因而完全不同于采用大量水的湿法脱硫脱硝工艺。本发明的的方法包括如下步骤：
(1)氧化的步骤：采用氧化剂溶液对待处理烟气进行处理，得到氧化后的烟气；
(2)脱硫脱硝的步骤：采用脱硫脱硝剂对氧化后的烟气进行半干法脱硫脱硝。
本发明的待处理烟气可以为来自于烧结机、球团或燃煤锅炉排放的烟气。
<氧化的步骤>
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65～200mg/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。
本发明对于氧化剂溶液的配置方法没有特殊限制。在某些实施方式中，将由第一储罐排出的氯酸盐溶液、第二储罐排出的亚氯酸盐溶液和第三储罐排出的氯酸盐溶液输送至搅拌罐混合，形成氧化剂溶液。
氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总含量为15～55wt％；优选为20～45wt％；更优选为25～40wt％。这样有利于提高脱硝效率和脱硫效率。
在本发明中，氧化剂溶液中包含亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐。本发明的氧化剂溶液可以为由亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐形成的水溶液。氧化剂溶液中的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比可以为1:0.05～8:0.05～8；优选为1:0.05～4:0.05～4；更优选为1:0.5～1:0.2～0.6。这样有利于提高脱硝效率和脱硫效率。
在某些实施方式中，氧化剂溶液中的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为1:1.6:0.8。在另一些实施方式中，氧化剂溶液中的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为1:3.25:1.75。在再一些实施方式中，氧化剂溶液中的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为1:0.8:0.4。从提高脱硝效率的角度出发，这样的范围更加有利。
在本发明中，亚氯酸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。这样有利于提高脱硝效率和脱硫效率。
在本发明中，氧化剂溶液可以在进入吸收塔之前的烟气管道中对未处理的烟气进行处理。氧化剂溶液可以通过喷淋的方式喷洒至烟气，从而使氧化剂对未处理的烟气进行氧化。在某些实施方式中，将待处理烟气经引风机送至烟气管道，氧化剂溶液经喷雾器喷淋至烟气管道内，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道中接触，形成氧化后的烟气。烟气管道入口的烟气温度为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。
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％。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％。待处理烟气中的二氧化硫含量可以为1200～4500mg/Nm3；优选为1800～3000mg/Nm3；更优选为2000～2600mg/Nm3。待处理烟气中的氮氧化物含量可以为120～450mg/Nm3；优选为180～400mg/Nm3；更优选为190～280mg/Nm3。这样有利于提高脱硝效率和脱硫效率。
在本发明中，氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量与待处理烟气中氮氧化物的质量之比可以为0.3～1.5:1；优选为0.5～1.3:1；更优选为0.8～1.2:1。在某些实施方式中，化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量与待处理烟气中氮氧化物的质量之比为1:1。这样有利于提高脱硝效率和脱硫效率。
在本发明中，氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量与待处理烟气中二氧化硫的质量之比为1:4～16；优选为1:6～13；更优选为1:8～12。在某些实施方式中，氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量与待处理烟气中二氧化硫的质量之比为1:10。这样有利于提高脱硝效率和脱硫效率。
<脱硫脱硝的步骤>
采用脱硫脱硝剂对氧化后的烟气进行半干法脱硫脱硝。在某些实施方式中，将干粉状的脱硫脱硝剂与氧化后的烟气混合，混合物经工艺水喷雾，脱硫脱硝剂与氧化后的烟气充分反应，进行脱硫脱硝。优选地，将氧化后的烟气与脱硫脱硝剂在吸收塔中反应。更优选地，将氧化后的烟气与脱硫脱硝剂在循环流化床吸收塔中反应。
在本发明中，脱硫脱硝剂中含有氧化镁。在本发明的某些实施方式中，除不可避免的杂质外，脱硫脱硝剂中只含有氧化镁。这样可以更好地与氧化剂配合，从而提高脱硫效率和脱硝效率。
在本发明中，氧化镁的纯度可以为70wt％以上；优选为75～95wt％；更优选为80～90wt％。氧化镁的粒度可以为150～300目；优选为180～280目；更优选为200～250目。这样可以提高脱硫效率和脱硝效率。
在本发明中，脱硫脱硝剂中的镁元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1～1.7:1；优选为1.1～1.5:1；更优选为1.1～1.4:1。根据本发明一个具体的实施方式，脱硫脱硝剂中的镁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脱硝效率。
在本发明中，脱硫脱硝剂中的镁元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.4～0.9:1；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，脱硫脱硝剂中的镁元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.6:1。这样有利于提高脱硫脱硝效率。
将干粉状的脱硫脱硝剂经脱硫脱硝剂仓排放至烟气管道中，与氧化后的烟气形成混合物，混合物经文丘里管加速后被输送至循环流化床吸收塔内；工艺水经过喷雾器喷淋至循环流化床吸收塔内，并与混合物接触，发生脱硫脱硝反应，形成脱硫脱硝后的烟气。氧化后的烟气与脱硫脱硝剂在循环流化床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。这样既可以节约脱硫脱硝剂的用量，又可以达到较高的脱硫脱硝效率。氧化后的烟气在循环流化床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脱硫脱硝剂充分接触，又可以节约时间。
本发明还可以包括将脱硫脱硝后的烟气进行除尘的步骤，用来得到固体产物和净化后的烟气。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，得到固体产物和净化后的烟气；净化后的烟气经烟囱排出；固体产物中的一部分循环至循环流化床吸收塔内，另一部分输送至收集仓。
根据本发明的一个实施方式，半干法烟气脱硫脱硝的方法包括如下步骤：
(1)将烟气经过静电除尘器除去烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；将由第一储罐排出的氯酸盐溶液、第二储罐排出的亚氯酸盐溶液和第三储罐排出的氯酸盐溶液输送至搅拌罐混合，形成氧化剂溶液；将待处理烟气经引风机送至烟气管道，氧化剂溶液经喷雾器喷淋至烟气管道内，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道中接触，形成氧化后的烟气；
(2)将干粉状的脱硫脱硝剂经脱硫脱硝剂仓排放至烟气管道中，与氧化后的烟气形成混合物，混合物经文丘里管加速后被输送至循环流化床吸收塔内；工艺水经过喷雾器喷淋至循环流化床吸收塔内，并与混合物接触，发生脱硫脱硝反应，形成脱硫脱硝后的烟气；脱硫脱硝后的烟气输送至布袋除尘器，得到固体产物和净化后的烟气；净化后的烟气经烟囱排出；固体产物中的一部分循环至循环流化床吸收塔内，另一部分输送至收集仓。
实施例1
(1)将烟气经过静电除尘器除去烟气中的部分粉尘，形成待处理烟气；将由第一储罐排出的氯酸钠溶液、第二储罐排出的亚氯酸钠溶液和第三储罐排出的氯酸钠溶液输送至搅拌罐混合，形成氧化剂溶液；将待处理烟气经引风机送至烟气管道，氧化剂溶液经喷雾器喷淋至烟气管道内，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道中接触，形成氧化后的烟气；
(2)将干粉状的氧化镁经脱硫脱硝剂仓排放至烟气管道中，与氧化后的烟气形成混合物，混合物经文丘里管加速后被输送至循环流化床吸收塔内；工艺水经过喷雾器喷淋至循环流化床吸收塔内，并与混合物接触，发生脱硫脱硝反应，形成脱硫脱硝后的烟气；脱硫脱硝后的烟气输送至布袋除尘器，得到固体产物和净化后的烟气；净化后的烟气经烟囱排出；固体产物中的一部分循环至循环流化床吸收塔内，另一部分输送至收集仓。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 BDA0002344022140000091
表2
项目 数量 单位
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.5 ％
脱硝效率 93.3 ％
实施例2
除表3所示的参数外，其余同实施例1。实施例2中经烟囱排放的烟气的参数如表4所示。
表3
Figure BDA0002344022140000101
表4
项目 数量 单位
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.3 ％
脱硝效率 91.8 ％
实施例3
除表5所示的参数外，其余同实施例1。实施例3中经烟囱排放的烟气的参数如表6所示。
表5
Figure BDA0002344022140000111
表6
项目 数量 单位
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.8 ％
脱硝效率 97.2 ％
由实施例1～3所得到的数据可知，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。氧化剂溶液中的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为1:0.8:0.4，脱硝效率更高。
比较例1～3
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 BDA0002344022140000112
比较例1～4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 97.6％ 80.4％
比较例2 99.1％ 85.2％
比较例3 99.0％ 88.2％
比较例4 99.2％ 88.5％
由实施例1～3和比较例1～4中的数据可知，采用氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠的混合溶液作为氧化剂，可以显著提高脱硝效率。
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)

1.一种半干法烟气脱硫脱硝的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用氧化剂溶液对待处理烟气进行处理，得到氧化后的烟气；
(2)采用脱硫脱硝剂对氧化后的烟气进行半干法脱硫脱硝；
其中，步骤(1)中所述的氧化剂溶液中包含质量比为1:0.05～8:0.05～8的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；
其中，步骤(2)中所述的脱硫脱硝剂中含有氧化镁。
2.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700～3800mg/Nm3，氮氧化物含量为180～650mg/Nm3，含氧量为4～25vol％，且含湿量为4～15wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为1:0.05～4:0.05～4。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量与待处理烟气中氮氧化物的质量之比为0.3～1.5:1，且氧化剂溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量与待处理烟气中二氧化硫的质量之比为1:4～16。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐在氧化剂溶液中的总含量为15～55wt％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的亚氯酸盐选自亚氯酸钠、亚氯酸钾中的至少一种；所述的次氯酸盐选自次氯酸钠、次氯酸钾中的至少一种；所述的氯酸盐选自氯酸钠、氯酸钾中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，脱硫脱硝剂中的镁元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1～1.7:1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，脱硫脱硝剂中的镁元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.4～0.9:1。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，氧化镁的粒度为150～300目，氧化镁的纯度为70wt％以上。
10.根据权利要求1～9任一所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将烟气经过静电除尘器除去烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；将由第一储罐排出的氯酸盐溶液、第二储罐排出的亚氯酸盐溶液和第三储罐排出的氯酸盐溶液输送至搅拌罐混合，形成氧化剂溶液；将待处理烟气经引风机送至烟气管道，氧化剂溶液经喷雾器喷淋至烟气管道内，待处理烟气与氧化剂溶液在烟气管道中接触，形成氧化后的烟气；
(2)将干粉状的脱硫脱硝剂经脱硫脱硝剂仓排放至烟气管道中，与氧化后的烟气形成混合物，混合物经文丘里管加速后被输送至循环流化床吸收塔内；工艺水经过喷雾器喷淋至循环流化床吸收塔内，并与混合物接触，发生脱硫脱硝反应，形成脱硫脱硝后的烟气；脱硫脱硝后的烟气输送至布袋除尘器，得到固体产物和净化后的烟气；净化后的烟气经烟囱排出；固体产物中的一部分循环至循环流化床吸收塔内，另一部分输送至收集仓。
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