CN1962034A - 锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及装置 - Google Patents

锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及装置,属烟气净化技术领域,用于解决锅炉烟气的净化问题。其技术方案是,将烟气引入循环流化床反应器中,并向其内喷入富氧高活性吸收剂,吸收剂由以下重量单位的物质组成:粉煤灰20~70、消石灰27~80、添加剂0.5~3,添加剂为高锰酸钾KMnO4、亚氯酸钠NaClO2、氯化钠NaCl、次氯酸钙Ca(ClO) 2或过氧乙酸CH3COOH中一种或多种组合。本发明对二氧化硫脱除效率在90%以上,氮氧化物脱除效率在60%以上,汞脱除效率在50%以上。具有脱除效率高,投资、运行费用低,工艺设计紧凑,设备简单,运行稳定,无废水排放,排放的固体废弃物可作筑路等利用,不产生二次污染等优点。

Description

锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种改进的烟气净化方法及装置,尤其是对锅炉燃烧排放的烟气同时进行脱硫脱硝脱汞净化处理,属烟气净化技术领域。

背景技术

锅炉烟气中硫氧化物、氮氧化物和汞等有害成分排入大气,导致空气质量恶化。随着环境保护要求越来越严,目前,各国已经加大了对二氧化硫、氮氧化物等有害气体的治理力度,可以预见,烟气中的重金属,尤其是汞污染也将逐步提到议事日程。国内外现有技术中除尘、脱硫、脱硝和脱汞往往是在多个独立系统中分别完成,极少能同时脱除,这种分别处理的方式不仅占地面积大,系统复杂,而且设备投资与运行费用较高。目前使用的脱硫脱硝方法有湿法和干法,干法工艺具有投资少,设备简单并且产物易于处理和无污水排放等优点,日益显示出其技术和经济优势。但现有的干法工艺同样存在硫氧化物、氮氧化物及汞难以同时一并脱除的缺点,这些问题制约着大范围的烟气净化工程的实施。

发明内容

本发明用于解决上述已有技术之缺陷而提供一种锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,该方法在保证脱硫效率的同时可有效脱除氮氧化物和汞,达到规定的烟尘排放标准。

本发明还提供了实现上述方法的装置。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的:一种锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,它将锅炉烟气引入循环流化床反应器中进行净化,再经除尘装置除尘后排出,在所述循环流化床反应器内喷入富氧高活性吸收剂,所述吸收剂由以下重量单位的物质组成:粉煤灰20~70、消石灰27~80、添加剂0.5~3,所述添加剂为高锰酸钾KMnO4、亚氯酸钠NaClO2、氯化钠NaCl、次氯酸钙Ca(ClO)2或过氧乙酸CH3COOH中的一种或多种原料的组合。

上述锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,所述循环流化床反应器中烟气湿度为3%~10%,温度为50~120℃。

上述锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,所述除尘器除下的吸收剂颗粒中,大部分通过回料腿返回循环流化床反应器,与补充的新鲜吸收剂一起继续参加反应,少部分吸收了污染物的吸收剂被排放。

上述锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,所述吸收剂按如下步骤制备:在吸收剂制备装置(消化器)中加入配比量的粉煤灰、消石灰和添加剂,按液固比10∶1加水混匀,在40~100℃的温度下搅拌1~9小时,离心脱水烘干至干粉状。

上述锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,所述吸收剂的配比为:粉煤灰30~60、消石灰37~67、添加剂1~3。

一种锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的装置,构成中包括依次相连的温度调节器2、循环流化床反应器3、预除尘器5和二次除尘器7、烟囱8,所述循环流化床反应器底部开有进烟口9,上部开有出烟口14,内部设有气体分布板10和斜障板13(倾角采用45~60°,挡板底部间距取300mm~500mm),在进烟口9的上部设有加料管11,加料管与加料器6连通,改进后,增设喷水增湿器4,喷水增湿器连通设置在进料口上部的喷水管12。

上述锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的装置,所述预除尘器和二次除尘器底部灰斗设有回料口15,回料口通过回料腿连接加料管11。

上述烟气同时脱硫脱硝脱汞装置,增设烟气循环管道,烟气循环管道连通烟囱和循环流化床反应器,烟气循环管路中设置阀门。

本发明采用富氧型高活性吸收剂实现对烟气中硫、氮、汞的一体化同时脱除。所述吸收剂在循环流化床反应器内与烟气充分混合,在钙硫氮比Ca/(S+N)为1.1的情况下,对二氧化硫的脱除效率在90%以上,氮氧化物的脱除效率在60%以上,汞的脱除效率在50%以上。反应器内设置的障板延长了吸收剂的停留时间,强化了传热传质,提高了污染物脱除效率;吸收剂在反应器外部循环使用,提高了吸收剂的利用率。本发明具有脱除效率高,投资和运行费用低,工艺设计紧凑,设备简单,运行稳定,无废水排放,排放的固体废弃物可作筑路等利用,不产生二次污染等优点。其原料易得,成本低,便于应用。基于上述优点,本发明不仅适用于大型锅炉,而且适用于中、小型锅炉,对于其它产生硫氧化物、氮氧化物和汞的设备同样适用。

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程图;图2是循环流化床反应器的原理图。

图中各标号表示如下:1.锅炉除尘器;2.温度调节装置;3.循环流化床反应器;4.喷水增湿器;5.预除尘器;6.加料器;7.二次除尘器;8.烟囱;9.进烟口;10.气体分布板;11.加料管;12.喷水管;13.斜障板;14.出烟口;15.回料口。

具体实施方式

参看图1,本发明的工艺方法是将锅炉烟气引入循环流化床反应器,在循环流化床反应器内喷入富氧高活性吸收剂,该吸收剂在烟气湿度为3~10%(重量比),温度为50--120℃的条件下吸收烟气中的SO2与氮氧化物NO2,烟气中单质汞与吸收剂发生物理化学反应而被脱除掉。利用烟气循环流化床后置除尘装置上的回料系统将未完全反应的吸收剂送回床体内继续循环使。所述吸收剂由10%~60%的粉煤灰、39.5%~87%的消石灰和0.5%~3%的添加剂组成,添加剂为高锰酸钾KMnO4、亚氯酸钠NaClO2、氯化钠NaCl、次氯酸钙Ca(ClO)2和过氧乙酸CH3COOH中的一种或多种。吸收剂优选范围为粉煤灰30%~60%;消石灰67%~37%;添加剂1%~3%。吸收剂与烟气中的二氧化硫SO2反应生成亚硫酸钙CaSO3和硫酸钙CaSO4,与烟气中的氮氧化物NOx反应生成硝酸钙Ca(NO3)2,与烟气中的单质汞Hg0反应生成氯化汞HgCl2或氧化汞HgO,被固体颗粒吸附,从而除去烟气中的硫、氮和汞,其主要化学反应为:SO2+H2O→H2SO3

NO2+H2O→2HNO3+NO↑

采用上述方案,消石灰在粉煤灰和添加剂的催化、氧化作用下对硫、氮和汞的氧化物质吸收更加彻底,钙的利用率高。粉煤灰和氢氧化钙在有水存在时发生了胶凝反应,使粉煤灰表面粗糙,表面积增大,孔隙率增大,气孔结构完善,促进了消石灰对硫、氮氧化物和汞的吸收,也提高了钙的利用率,粉煤灰中含有的硅、铁、镁、铝及部分微量元素和添加剂也促进了消石灰对硫、氮和汞的氧化物的吸收。

参看图2,本发明装置构成中包括依次相连的温度调节器2、循环流化床反应器3、预除尘器5、二次除尘器7和烟囱8,循环流化床反应器底部开有进烟口9,上部开有出烟口14,内部设有有气体分布板10和斜障板13,斜障板可强化吸收剂颗粒碰撞脱落,强化物质间的传质传热,延长吸收剂颗粒与烟气的接触时间。在进烟口9的上部设有加料管11,加料管与加料器6连通,吸收剂从高于进烟口9的加料管11喷入,在循环流化床反应器内形成湍流,使吸收剂与烟气中的硫、氮和汞充分接触吸收。预除尘器5和二次除尘器7底部灰斗连通回料口15,回料口通过回料腿连接加料管11,将未完全反应的吸收剂送回反应器内循环使用,使吸收剂的利用更加充分,吸收剂利用率进一步提高。为达到循环流化床反应器内湿度要求,增设喷水增湿器4,喷水增湿装置连通设置在进料口的上部喷水管12。喷水增湿器也可以为一喷淋室,烟气经喷淋室后再进入循环流化床反应器内。

本发明装置工作过程如下:从锅炉除尘器1出来的烟气冷却后,通过进气口9进入循环流化床反应器,经增湿后烟气与很细的吸收剂颗粒充分混合发生化学反应。烟气中的SO2、SO3、NO、NO2、Hg0、Hg2+等有害物质与高活性吸收剂反应生成亚硫酸钙、硫酸钙、亚硝酸钙、硝酸钙、氯化汞或硫酸汞等被脱除。通过控制循环流化床反应器进出口压差保持反应器内吸收剂颗粒浓度和流态化的稳定。携带大量吸收剂的烟气从循环流化床反应器3顶部排出,进入后置预除尘器5进行第一次分离,经过第一次分离的烟气再经过二次除尘器7(布袋除尘器或电除尘器)除去大部分吸收剂,从除尘器出来的洁净烟气通过引风机排入烟囱8达标排放。被预除尘器5和二次除尘器7除尘器收集下来的大部分吸收剂通过设置在下部灰斗上的回料口15汇集到加料管11,重新送回循环流化床反应器3,继续参加反应,少量吸收了污染物的吸收剂被排放,同时补充新鲜吸收剂以维持循环流化床内物料浓度。

下面给出几个制备吸收剂的具体实施例:实施例1:按重量单位取粉煤灰60、消石灰38.4、亚氯酸钠1.6,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在40℃的温度下搅拌4.0小时,离心脱水烘干即得该高活性吸收剂。其中,粉煤灰的中位径,在24μm左右、消石灰的中位径,在6μm左右。

实施例2:按重量单位取粉煤灰30、消石灰68.4、亚氯酸钠1.0,氯化钠0.6,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在60℃的温度下搅拌2.0小时,离心脱水烘干即得该高活性吸收剂。

实施例3:按重量单位取粉煤灰40、消石灰58.4、次氯酸钙1.6,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在80℃的温度下搅拌1.0小时,离心脱水烘干即得该高活性吸收剂。

实施例4:按重量单位取粉煤灰20、消石灰79、过氧乙酸2,氯化钠1,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在90℃的温度下搅拌0.75小时,离心脱水烘干即得该高活性吸收剂。

实施例5:按重量单位取粉煤灰20、消石灰77、过氧乙酸2,氯化钠1,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在100℃的温度下搅拌0.5小时,离心脱水烘干即得该高活性吸收剂。

实施例6:按重量单位取粉煤灰50、消石灰48、亚氯酸钠2,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在50℃的温度下搅拌3.5小时,离心脱水烘干。

实施例7:按重量单位取粉煤灰60、消石灰37、亚氯酸钠3,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在60℃的温度下搅拌2.5小时,离心脱水烘干。

实施例8:按重量单位取粉煤灰40、消石灰67、亚氯酸钠2,氯化钠1,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在70℃的温度下搅拌2.0小时,离心脱水烘干。

实施例9:按重量单位取粉煤灰40、消石灰67、高锰酸钾2,氯化钠1,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在65℃的温度下搅拌2.0小时,离心脱水烘干。

实施例10:按重量单位取粉煤灰70、消石灰27、高锰酸钾1.5,氯化钠1.5,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在75℃的温度下搅拌1.5小时,离心脱水烘干。

实施例11:按重量单位取粉煤灰65、消石灰32、高锰酸钾2,氯化钠1,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在85℃的温度下搅拌1.0小时,离心脱水烘干。

实施例12:按重量单位取粉煤灰55、消石灰42、次氯酸钙2,氯化钠1,将上述材料加入消化器中,加水混匀,在55℃的温度下搅拌3.0小时,离心脱水烘干。

Claims (8)

1.一种锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,它将锅炉烟气引入循环流化床反应器中进行净化,再经除尘装置除尘后排出,其特征在于,在所述循环流化床反应器内喷入富氧高活性吸收剂,所述吸收剂由以下重量单位的物质组成:粉煤灰20~70、消石灰27~80、添加剂0.5~3,所述添加剂为高锰酸钾KMnO4、亚氯酸钠NaClO2、氯化钠NaCl、次氯酸钙Ca(ClO)2或过氧乙酸CH3COOH中的一种或多种原料的组合。
2.根据权利要求1所述的锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,其特征在于:所述循环流化床反应器中烟气湿度为3%~1%,温度为50~120℃。
3.根据权利要求2所述的锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,其特征在于:所述除尘器除下的吸收剂颗粒中,大部分通过回料腿返回循环流化床反应器,与补充的新鲜吸收剂一起继续参加反应,少部分吸收了污染物的吸收剂被排放。
4.根据权利要求1、2或3所述的锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,其特征在于:所述吸收剂按如下步骤制备:在吸收剂制备装置(消化器)中加入配比量的粉煤灰、消石灰和添加剂,按液固比10∶1加水混匀,在40~100℃的温度下搅拌1~9小时,离心脱水烘干至干粉状。
5.根据权利要求4所述的锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法,其特征在于:所述吸收剂的配比为:粉煤灰30~60、消石灰37~67、添加剂1~3。
6.一种锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的装置,构成中包括依次相连的温度调节器[2]、循环流化床反应器[3]、预除尘器[5]和二次除尘器[7]、烟囱[8],所述循环流化床反应器底部开有进烟口[9],上部开有出烟口[14],内部设有气体分布板[10]和斜障板[13],在进烟口[9]的上部设有加料管[11],加料管与加料器[6]连通,其特征在于,增设喷水增湿器[4],喷水增湿器连通设置在进料口上部的喷水管[12]。
7.根据权利要求6所述的锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的装置,其特征在于,所述预除尘器和二次除尘器底部灰斗设有回料口[15],回料口通过回料腿连接加料管[11]。
8.根据权利要求6或7所述的锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的装置,其特征在于,增设烟气循环管道,烟气循环管道连通烟囱和循环流化床反应器,烟气循环管路中设置阀门。
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