CN113117480A - 利用钙基吸收剂进行烟气脱硫脱硝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用钙基吸收剂进行烟气脱硫脱硝的方法。该方法包括如下步骤：(1)氧化步骤：将烟气与氧化剂混合溶液接触；其中，所述的氧化剂混合溶液为含有质量比为1:0.1～10:0.1～10的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的混合溶液；(2)脱硫脱硝步骤：将氧化后的烟气与钙基吸收剂接触，所述的钙基吸收剂含有CaO和/或Ca(OH)2。本发明的烟气脱硫脱硝方法，经济投入少，且脱硝效率高。

Description

利用钙基吸收剂进行烟气脱硫脱硝的方法
技术领域
本发明涉及一种利用钙基吸收剂进行烟气脱硫脱硝的方法。
背景技术
城市污染以NO2为首要污染物，其次为SO2和CO。这些空气污染主要成因是含酸性气体二氧化硫和氮氧化物的工业烟气大量排放。因此，烟气治理成为近年来治理污染行业研究的重中之重，其中以烟气中NO的高效脱除为重点。
在脱硝过程中，需将NO转化为NO2等高价态的氮氧化物，目前工业上多以臭氧作为氧化剂。CN110052142A公开了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法，该方法以臭氧为氧化剂，将通过调节分流三通的分流比控制臭氧的加入量，以调剂一氧化氮转化为二氧化氮的比率。CN102247750A公开了一种臭氧催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和臭氧协同作用在脱硫脱硝塔中催化烟气中的SO2和NOx。CN103585864A公开了一种同时脱硫脱硝的烟气净化方法，该方通过向烟气中加入雾化的臭氧，把烟气中不溶性的氮氧化物转化为可溶的二氧化氮。上述方法均以臭氧作为氧化剂，但是臭氧在温度超过130℃的条件下，极易发生分解，且在烟气中烟尘较多的条件下，臭氧会吸附烟尘而失去活性，这样大大增加了臭氧的用量，加之臭氧本身价格昂贵，大大增加了烟气脱硝的成本。
CN107812441A公开了一种基于赤泥的烟气干法脱硫脱硝的方法，该方法以亚氯酸钠和次氯酸钠为氧化剂。该方法脱硫脱硝效率不高。
综上所述，目前急需一种经济投入少，且脱硝效率高的烟气脱硫脱硝的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的提供了一种利用钙基吸收剂进行烟气脱硫脱硝的方法，该方法减少了经济投入。进一步地，该方法具有较高的脱硝效率。
本发明通过如下技术方案实现上述技术目的。
本发明提供了一种利用钙基吸收剂进行烟气脱硫脱硝的方法，该方法包括如下步骤：
(1)氧化步骤：将烟气与氧化剂混合溶液接触；其中，所述的氧化剂混合溶液为含有质量比为1:0.1～10:0.1～10的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的混合溶液；
(2)脱硫脱硝步骤：将氧化后的烟气与钙基吸收剂接触，所述的钙基吸收剂含有CaO和/或Ca(OH)2。
根据本发明的方法，优选地，该方法在氧化步骤前还包括预除尘步骤：将烟气经过预除尘处理，以除去烟气中的部分尘。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中氧化剂混合溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总含量为10～50wt％。
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，步骤(1)中，烟气与氧化剂混合溶液接触的时间为1～5s。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中烟气中二氧化硫的质量与氧化剂混合溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量之比为5～15:1。
根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中钙基吸收剂中的钙元素与烟气中的硫元素的摩尔比为1.1～1.5:1，钙基吸收剂中的钙元素与烟气中的氮元素的摩尔比为0.5～1.2:1。
根据本发明的方法，优选地，烟气中的二氧化硫的含量为600～4000mg/Nm3，氮氧化物含量为200～600mg/Nm3，含氧量为5～23vol％，含湿量为5～12wt％，且含尘量为80～200mg/Nm3。
根据本发明的方法，优选地，该方法还包括将脱硫脱硝后的烟气进行除尘的步骤。
根据本发明的方法，优选地，预除尘步骤采用静电除尘器对烟气进行预除尘；除尘步骤采用布袋除尘器对脱硫脱硝后的烟气进行除尘。
本发明采用亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐形成的混合溶液作为氧化剂，并以钙基吸收剂配合使用，降低了烟气脱硫脱硝的经济成本，且保持的较高的脱硝效率和脱硫效率。
具体实施方式
本发明的利用钙基吸收剂进行烟气脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：(1)氧化步骤；(2)脱硫脱硝步骤。任选地，在氧化步骤前还可以包括预除尘步骤，在脱硫脱硝步骤后还可以包括除尘步骤。
在本发明中，烟气中的二氧化硫含量可以为600～4000mg/Nm3；优选为1000～3000mg/Nm3；更优选为2000～2700mg/Nm3。烟气中的氮氧化物含量可以为200～600mg/Nm3；优选为200～400mg/Nm3；更优选为200～260mg/Nm3。烟气中的含氧量可以为5～23vol％；优选为10～23vol％；更优选为15～23vol％。烟气中的含湿量可以为5～12wt％；优选为7～12wt％；更优选为9～11wt％。这样的烟气有利于提高脱硝效率和脱硫效率。预除尘处理前的烟气中的含尘量可以为80～200mg/Nm3；优选为90～180mg/Nm3；更优选为100～140mg/Nm3。
在本发明中，烟气的温度可以为110～200℃；优选为110～170℃；更优选为110～150℃。根据本发明一个具体的实施方式，烟气的温度为120℃。这样有利于烟气与氧化剂混合溶液反应，从而提高脱硫脱硝效率。
<预除尘步骤>
将烟气经过预除尘处理，以除去烟气中的部分粉尘。优选地，通过静电除尘器进行预除尘。更优选地，通过湿式静电除尘器进行预除尘。优选地，预除尘率达到85％以上。更优选地，预除尘率达到90％以上。例如，预除尘率可以为92％、94％或96％。经过预除尘步骤的烟气可以更好地与氧化剂混合溶液反应，从而提高脱硝效率和脱硫效率。
<氧化步骤>
将烟气与氧化剂混合液接触。优选地，将烟气与氧化剂混合液在进入吸收塔之前的烟道中接触。氧化剂混合液可以通过喷淋的方式喷洒在烟气上，从而与烟气接触。所述的氧化剂混合液为含有亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的混合溶液，例如可以为混合水溶液。所述的氧化剂混合液可以为仅含有亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的水溶液。在本发明中，可以将亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐分别配制成溶液再进行混合，也可以直接将亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的固体混合物配制成混合溶液。
在本发明中，亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比可以为1:0.1～10:0.1～10；优选为1:0.1～1:0.1～1；更优选为1:0.1～0.8:0.1～0.5。这样可以提高脱硝效率和脱硫效率。
在某些实施方式中，亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为10:9:6。在另一些实施方式中，亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为4:9:7。在再一些实施方式中，亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的质量比为3:2:1。这样可以更加显著地改善脱硝效率和脱硫效率。
在本发明中，氧化剂混合溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总含量为10～50wt％；优选为20～40wt％；更优选为25～35wt％。根据本发明一个具体的实施方式，氧化剂混合溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总含量为30wt％。这样可以提高脱硝效率和脱硫效率。
本发明中的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。这样可以提高脱硝效率和脱硫效率。
在本发明中，烟气中二氧化硫的质量与氧化剂混合溶液中氧化剂(亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐)的总质量之比可以为5～15:1；优选为7～13:1；更优选为9～12:1。根据本发明一个具体的实施方式，烟气中二氧化硫的质量与氧化剂混合溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量之比为10:1。这样既可以达到较好的氧化效果，又可以节约氧化剂的用量，从而可以提高脱硫脱硝效率，降低成本。
在本发明中，烟气与氧化剂混合溶液的接触时间可以为1～5s；优选为1～4s；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，烟气与氧化剂混合溶液接触时的流速小于15m/s；优选为9～13m/s；更优选为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。
<脱硫脱硝步骤>
将氧化后的烟气与钙基吸收剂接触。优选地，将氧化后的烟气与钙基吸收剂在吸收塔中接触。更优选地，将氧化后的烟气与钙基吸收剂在循环流化床吸收塔中接触。
在本发明中，钙基吸收剂中含有CaO和/或Ca(OH)2。优选地，除不可避免的杂质外，钙基吸收剂中只含有CaO和/或Ca(OH)2。这样可以更好地与氧化剂混合溶液配合，从而提高脱硫效率和脱硝效率。
在本发明中，CaO和/或Ca(OH)2的纯度可以为80～90wt％；优选为82～90wt％；更优选为86～90wt％。CaO和/或Ca(OH)2的粒度可以为150～350目；优选为180～320目；更优选为200～300目。这样可以提高脱硫效率和脱硝效率。
在本发明中，钙基吸收剂中的钙元素与烟气中的硫元素的摩尔比为1.1～1.5:1；优选为1.2～1.5:1；更优选为1.2～1.4:1。根据本发明一个具体的实施方式，钙基吸收剂中的钙元素与烟气中的硫元素的摩尔比为1.3:1。这样可以提高脱硫效率。
在本发明中，钙基吸收剂中的钙元素与烟气中的氮元素的摩尔比为0.5～1.2:1；优选为0.5～1:1；更优选为0.5～0.8:1。根据本发明一个具体的实施方式，钙基吸收剂中的钙元素与烟气中的氮元素的摩尔比为0.6:1。这样可以提高脱硝效率。
在本发明中，烟气与钙基吸收剂的接触时间可以为3～10s；优选为4～8s；更优选为5～7s。这样既可以节约钙基吸收剂的用量，又可以达到较高的氧化率。
在本发明中，烟气与钙基吸收剂接触时的流速小于7m/s；优选为3～5m/s；更优选为3.8m/s。这样既可以使烟气与钙基吸收剂充分接触，又可以节约时间。
在本发明某些实施方式中，脱硫脱硝步骤采用循环流化床(CFB)吸收塔，以循环流化床为基础，钙基吸收剂与烟气充分混合并通过文丘里管加速进入吸收塔，与喷雾器喷出的液体接触后，发生脱硫脱硝反应。钙基吸收剂可以在循环流化床(CFB)吸收塔内实现多次循环，延长了钙基吸收剂在塔内的循环时间，提高了钙基吸收剂的利用率。
<除尘步骤>
将脱硫脱硝后的烟气进行除尘处理。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。将进过脱硫脱硝步骤后的烟气由进风口进入布袋除尘器，经过过滤袋过滤，得到清洁烟气，将清洁氧气经烟囱排出，滤袋上被拦截的颗粒物可以吹扫至除尘器灰斗，也可以排至脱硫灰仓，还可以进入循环灰系统。
烟气先经过第一除尘器除去烟气中的部分颗粒物，然后进入烟气管道内的氧化剂喷淋区与氧化剂混合溶液接触，将烟气氧化。氧化后的烟气进入吸收塔内，钙基吸收剂被喷入吸收塔内并与氧化后的烟气混合，同时向吸收塔喷淋水，烟气中的酸性气体被钙基吸收剂吸收，完成烟气脱硫脱硝。脱硫脱硝后的烟气经过第二除尘器进一步除去烟气中的灰渣。
根据本发明的一个实施方式，将亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠形成的氧化剂混合溶液。烟气进入脱硫脱硝装置入口，先经过静电除尘器，除去烟气中的部分颗粒物，然后经引风机引入烟气管道内的氧化剂喷淋区与氧化剂混合溶液接触，将烟气氧化。氧化后的烟气进入循环流化床(CFB)吸收塔内，钙基吸收剂干粉被喷入循环流化床(CFB)吸收塔内并与氧化后的烟气混合，喷雾器将工艺水喷入吸收塔，烟气中的酸性气体被钙基吸收剂吸收，完成烟气脱硫脱硝。脱硫脱硝后的烟气经过布袋除尘器除去烟气中的灰渣，灰渣储存待用，除尘后的烟气经烟囱排放。具体参数如表1所示。
实施例1
将亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠以质量比为10:9:6形成溶质质量分数为30wt％的氧化剂混合溶液。烟气进入脱硫脱硝装置入口，先经过静电除尘器，除去烟气中的部分颗粒物，然后经引风机引入烟气管道内的氧化剂喷淋区与氧化剂混合溶液接触，将烟气氧化。氧化后的烟气进入循环流化床(CFB)吸收塔内，氢氧化钙干粉被喷入循环流化床(CFB)吸收塔内并与氧化后的烟气混合，喷雾器将工艺水喷入吸收塔，烟气中的酸性气体被氢氧化钙干粉吸收，完成烟气脱硫脱硝。脱硫脱硝后的烟气经过布袋除尘器除去烟气中的灰渣，灰渣储存待用，除尘后的烟气经烟囱排放。具体参数如表1所示。排放的烟气各项参数如表2所示。
表1
参数 数值 单位
入口烟气量(工况) 575824 m<sup>3</sup>/h
入口烟气量(标况湿) 400000 Nm<sup>3</sup>/h
脱硫脱硝装置入口烟温 120 ℃
SO<sub>2</sub>入口浓度 2300 mg/Nm<sup>3</sup>
NO入口浓度 230 mg/Nm<sup>3</sup>
烟气含湿量 10 wt％
烟气含氧量 18 vol％
烟气含尘量 120 mg/Nm<sup>3</sup>
烟道内烟气流速 12 m/s
吸收塔内烟气流速 3.8 m/s
氧化剂中的亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠的质量比 10:9:6
氧化剂混合溶液的氧化剂质量分数 30 ％
氧化剂混合溶液喷入量 302 kg/h
钙硫比 1.3
钙氮比 0.6
氢氧化钙纯度 90 ％
氢氧化钙粒度 200～300 目
表2
项目 数量 单位
出口烟气量(工况) 349902 m<sup>3</sup>/h
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.5 ％
脱硝效率 95.3 ％
实施例2
按照实施例1的方法对烟气进行脱硫脱硝，具体工艺参数如表3所示。排放的烟气各项参数如表4所示。
表3
参数 数值 单位
装置入口烟气量(工况) 575824 m<sup>3</sup>/h
装置入口烟气量(标况湿) 400000 Nm<sup>3</sup>/h
脱硫脱硝装置入口烟温 120 ℃
SO<sub>2</sub>入口浓度 2300 mg/Nm<sup>3</sup>
NO入口浓度 230 mg/Nm<sup>3</sup>
烟气含湿量 10 wt％
烟气含氧量 18 vol％
烟气含尘量 120 mg/Nm<sup>3</sup>
烟道内烟气流速 12 m/s
吸收塔内烟气流速 3.8 m/s
氧化剂中的亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠的质量比 4:9:7
氧化剂混合溶液的氧化剂质量分数 30 ％
氧化剂混合溶液喷入量 301 kg/h
钙硫比 1.3
钙氮比 0.6
氢氧化钙纯度 90 ％
氢氧化钙粒度 200～300 目
表4
项目 数量 单位
出口烟气量(工况) 349902 m<sup>3</sup>/h
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.3 ％
脱硝效率 93 ％
由表可知，将氧化剂混合溶液中的亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠质量比由10:9:6换成4:9:7，此时亚氯酸钠比例降低，从而使得脱硝效率有所降低。由此，适当增大亚氯酸钠比例有助于烟气脱硝。
实施例3
按照实施例1的方法对烟气进行脱硫脱硝，具体工艺参数如表5所示。排放的烟气各项参数如表6所示。
表5
参数 数值 单位
装置入口烟气量(工况) 575824 m<sup>3</sup>/h
装置入口烟气量(标况湿) 400000 Nm<sup>3</sup>/h
脱硫脱硝装置入口烟温 120 ℃
SO<sub>2</sub>入口浓度 2300 mg/Nm<sup>3</sup>
NO入口浓度 230 mg/Nm<sup>3</sup>
烟气含湿量 10 wt％
烟气含氧量 18 vol％
烟气含尘量 120 mg/Nm<sup>3</sup>
烟道内烟气流速 12 m/s
吸收塔内烟气流速 3.8 m/s
氧化剂中的亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠的质量比 3:2:1
氧化剂混合溶液的氧化剂质量分数 30 ％
氧化剂混合溶液喷入量 305 kg/h
钙硫比 1.3
钙氮比 0.6
氢氧化钙纯度 90 ％
氢氧化钙粒度 200～300 目
表6
项目 数量 单位
出口烟气量(工况) 349902 m<sup>3</sup>/h
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.7 ％
脱硝效率 96.6 ％
由表可知，将氧化剂混合溶液中的亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠质量比由4:9:7换成3:2:1，此时亚氯酸钠比例增加，从而使得脱硝效率明显提高。由此，适当增大亚氯酸钠比例有助于烟气脱硝。
比较例
除了以下条件之外，其余与实施例3相同：
氧化剂混合溶液为亚氯酸钠和次氯酸钠的混合水溶液，其中亚氯酸钠与次氯酸钠的质量比为3:2，混合水溶液中亚氯酸钠与次氯酸钠的总含量为30wt％。脱硫效率为96％，脱硝效率为87％。
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)

1.一种利用钙基吸收剂进行烟气脱硫脱硝的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)氧化步骤：将烟气与氧化剂混合溶液接触；其中，所述的氧化剂混合溶液为含有质量比为1:0.1～10:0.1～10的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的混合溶液；
(2)脱硫脱硝步骤：将氧化后的烟气与钙基吸收剂接触，所述的钙基吸收剂含有CaO和/或Ca(OH)2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法在氧化步骤前还包括预除尘步骤：将烟气经过预除尘处理，以除去烟气中的部分粉尘。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，氧化剂混合溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总含量为10～50wt％。
4.根据权利要求1或2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。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，烟气与氧化剂混合溶液接触的时间为1～5s。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，烟气中二氧化硫的质量与氧化剂混合溶液中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的总质量之比为5～15:1。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，钙基吸收剂中的钙元素与烟气中的硫元素的摩尔比为1.1～1.5:1，钙基吸收剂中的钙元素与烟气中的氮元素的摩尔比为0.5～1.2:1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，烟气中的二氧化硫含量为600～4000mg/Nm3，氮氧化物含量为200～600mg/Nm3，含氧量为5～23vol％，含湿量为5～12wt％，且含尘量为80～200mg/Nm3。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括将脱硫脱硝后的烟气进行除尘的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，预除尘步骤采用静电除尘器对烟气进行预除尘；除尘步骤采用布袋除尘器对脱硫脱硝后的烟气进行除尘。
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