CN114504932A - 一种烟气联合处理及废水零排放的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气联合处理及废水零排放的装置及方法，所述方法为：1)首先将烟气进行湿法脱硫，使烟气中的绝大部分的SO2、HF、HCl等酸性气体溶于循环喷淋液，并产生少量脱硫废水；2)然后再将湿法脱硫后的烟气进行换热，使烟气的温度升高，然后将之通入到SCR脱硝方法，使烟气中的氮氧化物通过脱硝反应，生成N2和H2O；3)最后将脱硝处理后的烟气中喷入脱硫废水雾滴，将烟气进行半干法脱硫，使烟气中的二氧化硫发生脱硫反应生成固体副产物，脱硫废水中的Cl‑、F‑盐附着在固体副产物表面，解决了脱硫废水零排放问题，同时解决了废水中的F‑离子难以达到排放标准的问题。

Description

一种烟气联合处理及废水零排放的装置及方法
技术领域
本发明属于烟气分离处理技术领域，具体涉及一种烟气联合处理及废水零排放的装置及方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
在当前的大气治理环保领域里，对于污染物成分较为复杂的废气进行治理时，脱硫、脱硝、脱氟、除尘等治理工艺往往不能实现一体处理，对于含硫较高(大于8000mg/Nm3)的烟气，往往采用湿法脱硫和SCR工艺，实现脱硫脱硝除尘。其中，湿法脱硫一般采用单塔双循环或者双塔双循环的工艺，使得出口烟气含硫、含氟达到排放限值之下。但是这样的工艺，势必产生废水排放。如果原始烟气中含氟(HF)量较高时，废水中的F-离子较难处理，难以达到排放标准。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种烟气联合处理及废水零排放的装置及方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
第一方面，一种烟气联合处理及废水零排放的方法，所述方法为：
1)首先将烟气进行湿法脱硫，使烟气中的绝大部分的SO2、HF、HCl等酸性气体溶于循环喷淋液，并产生少量脱硫废水；
2)然后再将湿法脱硫后的烟气进行换热，使烟气的温度升高，然后将之通入到SCR脱硝方法，使烟气中的氮氧化物通过脱硝反应，生成N2和H2O；
3)最后将脱硝处理后的烟气中喷入脱硫废水雾滴，将烟气进行半干法脱硫，使烟气中的二氧化硫(SO2)发生脱硫反应生成固体副产物，脱硫废水中的Cl-、F-盐附着在固体副产物表面。
本发明依次选择湿法脱硫、换热、SCR脱硝、半干法脱硫的工序进行烟气的联合处理，先通过湿法脱硫将烟气中的SO2、HF、HCl等酸性气体脱除，循环浆液排出少量含F-、Cl-离子的脱硫废水；然后烟气进行脱硝；之后再进行干法脱硫；干法脱硫前喷入脱硫废水雾滴作为增湿用水，干化后依附在塔内颗粒物表面，使废水中的Cl-、F-盐附着到固体副产物中，后续可以通过除尘器分离得到净化后的烟气、固体产物和净化后和废水。解决了脱硫、脱硝、脱氟的联合处理，同时解决了废水中的F-离子较难以达到排放标准的问题。
SCR脱硝装置中的喷氨过程，产生的氨逃逸，在半干法脱硫处理过程中，氨和二氧化硫反应生成亚硫酸铵，附着在固体产物中，避免后续影响布袋除尘器。
第二方面，一种烟气联合处理及废水零排放的装置，包括：湿法脱硫塔、气气换热器(GGH)和SCR脱硝装置，半干法脱硫塔，湿法脱硫塔的气体出口与气气换热器的气体进口连接，SCR脱硝装置置于气气换热器的内部，气气换热器气体出口与半干法脱硫塔的气体进口连接，半干法脱硫塔的进气口的上方设置脱硫废水进口，湿法脱硫塔的脱硫废水出口与半干法脱硫塔的脱硫废水进口连接。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
相比于现有的湿法脱硫方法，本发明的烟气联合处理及废水零排放的方法采用前端湿法脱硫工艺+中间SCR脱硝工艺+后端半干法脱硫工艺，分别发挥了湿法脱硫脱氟脱氯工艺的效率高而半干法脱硫除尘效果好的优势，形成优势互补。尤其对于已有湿法脱硫工艺的工程案例，可以大幅度减少改造工程费用；
湿法脱硫工艺产生的脱硫废水，雾化后作为增湿水，被半干法脱硫工艺所利用，低成本地实现了废水零排放。并且，SCR脱硝喷氨产生的氨逃逸，在半干法附着在固体副产物中完全去除，从而彻底避免产生氨逃逸，同时也避免影响后续的布袋除尘结构。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为烟气联合处理及废水零排放的装置的结构图；
其中，1、湿法脱硫塔；2、循环浆液泵组；3、喷淋层；4、除雾器；5、排出泵；6、旋流站；7、脱水设备；8、废水箱；9、废水泵；10、气气换热器；11、煤气加热装置；12、喷氨装置；13、SCR催化剂；14、喷枪；15、半干法脱硫塔；16、布袋除尘器；17、引风机。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
第一方面，一种烟气联合处理及废水零排放的方法，所述方法为：
1)首先将烟气进行湿法脱硫，使烟气中的绝大部分的SO2、HF、HCl等酸性气体溶于循环喷淋液，并产生少量脱硫废水；
2)然后再将湿法脱硫后的烟气进行换热，使烟气的温度升高，然后将之通入到SCR脱硝方法，使烟气中的氮氧化物通过脱硝反应，生成N2和H2O；
3)最后将脱硝处理后的烟气中喷入脱硫废水雾滴，将烟气进行半干法脱硫，使烟气中的二氧化硫(SO2)发生脱硫反应生成固体副产物，脱硫废水中的Cl-、F-盐附着在固体副产物表面。步骤1)和步骤3)中可以通过调整循环浆液的Cl-离子的控制浓度，使废水产出量与半干法脱硫的增湿用水消耗量相平衡；
在本发明的一些实施方式中，湿法脱硫的过程为：循环喷淋液与烟气直接接触，使烟气中的酸性气体溶于循环喷淋液中；进一步，循环喷淋液可以为石灰石浆液等。
在本发明的一些实施方式中，湿法脱硫后的烟气中水分含量为10～20％，温度为45～65℃。
在本发明的一些实施方式中，SCR脱硝处理的过程为烟气与SCR催化剂接触，在还原剂(如：气态氨)存在的条件下，使烟气中的氮氧化物(NOx)产生脱硝反应，生成N2和H2O。进一步，SCR催化剂可以为以TiO2为载体，以V2O5为主要活性成份等。
在本发明的一些实施方式中，SCR脱硝处理之后的烟气温度为100-110℃。
在本发明的一些实施方式中，半干法脱硫处理后得到的烟气的温度为70-80℃。高于烟气露点以上10℃左右。
在本发明的一些实施方式中，半干法脱硫的具体过程为，烟气喷入脱硫废水然后增湿后的烟气与脱硫剂进行接触，发生脱硫反应。半干法脱硫和干法脱硫、湿法脱硫是三种不同的脱硫方法，半干法脱硫包括传质、传热和化学反应的综合过程，最后脱硫产物水分蒸发，最终以干态副产物形式排出，在这个过程中脱硫废水借助水与脱硫剂进行混合溶解的过程和后续的水分蒸发过程，水中的Cl-、F-盐留在脱硫副产物中。进一步，半干法脱硫过程中的脱硫剂为碱性吸收剂，比如氢氧化钙等。
在本发明的一些实施方式中，步骤1)中产生的脱硫废水在进入到半干法脱硫步骤之前，先加入沉淀剂脱除Ca2+、Mg2+盐类物质。
第二方面，一种烟气联合处理及废水零排放的装置，包括：湿法脱硫塔、气气换热器(GGH)和SCR脱硝装置，半干法脱硫塔，湿法脱硫塔的气体出口与气气换热器的气体进口连接，SCR脱硝装置置于气气换热器的内部，气气换热器气体出口与半干法脱硫塔的气体进口连接，半干法脱硫塔的进气口的上方设置脱硫废水进口，湿法脱硫塔的脱硫废水出口与半干法脱硫塔的增湿水进口连接。
在本发明的一些实施方式中，湿法脱硫塔的内部设置喷淋层和除雾器，除雾器设置在喷淋层的上方。进一步，喷淋层设置若干层，例如3-5层。
在本发明的一些实施方式中，还包括旋流站和废水箱，湿法脱硫塔的脱硫废水出口依次连接旋流站和废水箱，废水箱的出口与半干法脱硫塔的增湿水进口连接。在废水箱中加入沉淀剂除去Ca2+、Mg2+盐类物质，减少半干法脱硫喷枪堵塞风险。进一步废水箱为锥型底的结构。底部收集的沉降物将返回湿法脱硫塔。废水在废水箱中停留的时间为1-10h。优选的，废水澄清箱为高位布置，可以减少废水泵的扬程以节约电耗。
在本发明的一些实施方式中，还包括布袋除尘器，半干法脱硫塔的烟气出口与布袋除尘器连接。布袋除尘器分离烟气和固体产物。
在本发明的一些实施方式中，气气换热器(GGH)设置煤气加热结构和喷氨结构，煤气加热结构设置在喷氨结构的上游位置，SCR脱硝装置设置在喷氨结构与换热结构之间。SCR脱硝装置设置在中间段。这样，有利于催化剂延长寿命，又能提升烟气温度，为尾端半干法脱硫创造了条件。
在本发明的一些实施方式中，在半干法脱硫塔的进气口上方设置喷枪，喷枪进口与湿法脱硫塔的脱硫废水出口连接。
实施例1
湿法脱硫：为设置有湿法脱硫塔的脱硫工艺，例如石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺、镁法脱硫工艺、氨法脱硫工艺和钠碱法脱硫工艺等；该种工艺以湿式湿法脱硫塔为核心设备，其中配备有喷淋层，将循环浆液均匀喷洒出来，从上方覆盖湿法脱硫塔截面，保证脱硫效率；还配备有除雾器，用于拦截烟气中的颗粒物及浆液雾滴的装置，分为平板式除雾器、屋脊式除雾器以及管式除雾器等种类。湿法脱硫工艺处理后的烟气为饱和湿烟气，水分含量控制在10～20％范围内，温度控制在45～65℃范围内，SO2含量减少90～98％，HF和HCl含量减少95～99％。
GGH+SCR脱硝过程：为通过气气换热器(GGH)将上游过来的饱和湿烟气温度提升，并进一步采用燃气/煤气加热升温，达到SCR脱硝工艺所需要的窗口温度范围内，然后进入SCR脱硝装置进行脱硝反应。SCR脱硝装置中最核心的设备是SCR催化剂，它能够在特定的烟气温度范围内，在还原剂(如：气态氨)存在的条件下，使烟气中的氮氧化物(NOx)产生脱硝反应，生成N2和H2O得以脱除。由于才用了煤气加热升温25～50℃，使得SCR脱硝出口的烟气温度控制在100～110℃，重新成为不饱和烟气。GGH+SCR脱硝工艺处理后的烟气，NOx含量减少80～95％。
半干法脱硫过程为：通过向烟气中喷入脱硫废水作为增湿用水，在脱硫剂存在的条件下，烟气中残余的SO2与脱硫剂在循环流化床脱硫塔内发生脱硫反应，生成固体产物得以脱除。其出口温度控制在70～80℃之间，保持高于烟气露点以上10℃左右，然后进入布袋除尘器，除去反应产物和未反应完的脱硫剂、NH3逃逸，达到烟气含尘浓度的超低排放限值，然后通过引风机排入大气。
实施例2
湿法脱硫工艺段：原烟气进入湿法脱硫塔(1)，在循环浆液泵组(2)的作用下从下向上流动，与多层喷淋层(3)喷出的循环浆液形成逆相接触，同时穿过多级的除雾器(4)，排至湿法脱硫塔顶部出口。
其中，原烟气与本发明的湿法脱硫塔的入口相接；
其中，饱和湿烟气与本发明的湿法脱硫塔的出口相接；
GGH+SCR脱硝工艺段：湿法脱硫塔顶部出口的饱和湿烟气进入气气换热器(10)，与热烟气换热后，再经过煤气加热装置(11)和喷氨装置(12)后，温度升至反应窗口范围内，变成热烟气，进入SCR脱硝装置，与脱硝装置的催化剂(13)接触，发生脱硝反应；然后热烟气返回GGH，与饱和湿烟气换热后，去往下个工段；
半干法脱硫+布袋除尘工艺段：从GGH出来的烟气，经过喷枪(14)，进入半干法脱硫塔(15)，与半干法脱硫剂进行反应，生成的副产物进入布袋除尘器(16)；烟气中未反应完的脱硫剂和副产物被布袋除尘器(16)收集，净烟气进入引风机(17)，然后排往大气。
废水零排放工段：由排出泵(5)输送出来的吸收塔石膏浆液进入旋流站(6)发生液固分离，旋流站的内部设置脱水设备(7)，其中的溢流将分出一部分浆液作为脱硫废水，进入废水箱(8)。经过废水箱缓存的脱硫废水，经由废水泵(9)加压，通过喷枪(14)喷入半干法脱硫塔的底部，作为半干法脱硫的增湿用水，实现废水零排放。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟气联合处理及废水零排放的方法，其特征在于：所述方法为：
1)首先将烟气进行湿法脱硫，使烟气中的绝大部分的SO2、HF、HCl等酸性气体溶于循环喷淋液，并产生少量脱硫废水；
2)然后再将湿法脱硫后的烟气进行换热，使烟气的温度升高，然后将之通入到SCR脱硝方法，使烟气中的氮氧化物通过脱硝反应，生成N2和H2O；
3)最后将脱硝处理后的烟气中喷入脱硫废水雾滴，将烟气进行半干法脱硫，使烟气中的二氧化硫发生脱硫反应生成固体副产物，脱硫废水中的Cl-、F-盐附着在固体副产物表面。
2.如权利要求1所述的烟气联合处理及废水零排放的方法，其特征在于：湿法脱硫后的烟气中水分含量为10～20％，温度为45～65℃。
3.如权利要求1所述的烟气联合处理及废水零排放的方法，其特征在于：SCR脱硝处理之后的烟气温度为100-110℃。
4.如权利要求1所述的烟气联合处理及废水零排放的方法，其特征在于：半干法脱硫处理后得到的烟气的温度为70-80℃。
5.如权利要求1所述的烟气联合处理及废水零排放的方法，其特征在于：步骤1)中产生的脱硫废水在进入到半干法脱硫步骤之前，先加入沉淀剂脱除Ca2+、Mg2+盐类物质。
6.一种烟气联合处理及废水零排放的装置，其特征在于：包括：湿法脱硫塔、气气换热器和SCR脱硝装置，半干法脱硫塔，湿法脱硫塔的气体出口与气气换热器的气体进口连接，SCR脱硝装置置于气气换热器的内部，气气换热器气体出口与半干法脱硫塔的气体进口连接，半干法脱硫塔的进气口的上方设置脱硫废水进口，湿法脱硫塔的脱硫废水出口与半干法脱硫塔的增湿水进口连接。
7.如权利要求6所述的烟气联合处理及废水零排放的装置，其特征在于：湿法脱硫塔的内部设置喷淋层和除雾器，除雾器设置在喷淋层的上方。
8.如权利要求6所述的烟气联合处理及废水零排放的装置，其特征在于：还包括旋流站和废水箱，湿法脱硫塔的脱硫废水出口依次连接旋流站和废水箱，废水箱的出口与半干法脱硫塔的增湿水进口连接。
9.如权利要求6所述的烟气联合处理及废水零排放的装置，其特征在于：还包括布袋除尘器，半干法脱硫塔的烟气出口与布袋除尘器连接。
10.如权利要求6所述的烟气联合处理及废水零排放的装置，其特征在于：气气换热器设置煤气加热结构和喷氨结构，煤气加热结构设置在喷氨结构的上游位置，SCR脱硝装置设置在喷氨结构与换热结构之间。
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