CN204865481U - 类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于烟气净化技术领域，具体涉及类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统。所述系统包括类气相试剂发生装置、预氧化器和吸收塔。本实用新型采用预氧化结合吸收二级布置方式对燃煤烟气多污染物进行一体化脱除，解决了现有分级布置形式存在的系统复杂、占地面积大和运行费用偏高的问题，脱硫脱硝脱汞效率能满足当前的污染物排放标准。

Description

类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统
技术领域
本实用新型属于烟气净化技术领域，具体涉及类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统。
背景技术
燃煤排放的颗粒物、SO2、NOx和痕量重金属(Hg0)是导致我国雾霾频发的诱因之一，其对人类的生命健康和生态的可持续发展带来了严重威胁。因此，对燃煤烟气污染物的控制已迫在眉睫。火电厂现有脱硫脱硝脱汞系统分别为湿式石灰石-石膏系统(WFGD)、选择性催化还原系统(SCR)和活性炭注入系统(ACI)，这些处理方式均为分级串联式，存在占地面积大、系统复杂和运行费用偏高的缺陷。因此，研发具有设备投资少、运行费用低和无二次污染的对烟气同时脱硫脱硝脱汞的新工艺已成为国内外燃煤烟气污染物控制技术领域的重要方向。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统。
本实用新型所采取的技术方案是：
类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统，按流程依次包括类气相试剂发生装置、预氧化器和湿法吸收塔；
所述类气相试剂发生装置包括工艺水进口1、凝汽器2、高温蒸汽出口5和混合器8；
所述预氧化器置于类气相试剂发生装置的下游，包括类气相复合氧化剂喷入口10、烟气入口11和烟气与类气相复合氧化剂9混合氧化后的烟气出口12，所述烟气出口12连接湿法吸收塔；
所述湿法吸收塔置于预氧化器的下游，用于吸收浆液对氧化产物中的SOx、NOx和Hg2+进行吸收脱除。
进一步，所述预氧化器为旋风式预氧化器或倒U型预氧化器。
进一步，在凝汽器2中设置有工艺水汽化管4，工艺水在其中发生汽化，得到的高温蒸汽通过高温蒸汽出口5进入混合器8。
进一步，所述凝汽器2还设置有省煤器后热烟气3的入口，使工艺水汽化管4中的工艺水进行热力汽化。
进一步，所述混合器8包括液相复合氧化剂母液6在压缩空气7的冲击携带下的进入口；还包括液相复合氧化剂母液6和高温蒸汽经过充分混合生成类气相复合氧化剂9的出口。
使用上述类气相预氧化结合吸收的烟气多污染物一体化脱除系统，最优的脱硫脱硝脱汞效率可分别达到99-100％、88-92％和90-95％。在我国火电厂典型运行工况条件下，能满足当前的火电厂大气污染物排放标准。相比于串联式的分级处理系统，这种集成式的氧化-吸收二级处理系统的基建及运行费用更低，操作更为简便，脱除产物有利于资源化利用，因此具有较好的经济和环境效益。
本实用新型所述的类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统，通过利用火电厂烟气余热来汽化液相复合氧化剂，而后生成的类气相复合氧化剂在预氧化器中实现NO和Hg0的快速氧化，氧化产物及残留类气相复合氧化剂被后续腐植酸钠/氨水吸收液吸收。本实用新型适用于多种类型锅炉，并能对多种烟气污染物实现同时脱除，因此具有良好的环境效益和经济效益，具有广阔的应用前景。
采用本实用新型的系统对烟气进行脱硫脱硝脱汞处理，处理效果如表1所示：
表1脱硫脱硝脱汞效果
项目 处理前 处理后 脱除效率
Hg0浓度 30μg/m3 1.5-3μg/m3 90-95％
NO浓度 500mg/m3 40-60mg/m3 88-92％
SO2浓度 4000mg/m3 0-40mg/m3 99-100％
本实用新型的有益效果为：利用类气相复合氧化剂首先对烟气中的NO和Hg0进行氧化，然后实现SO2、NO和Hg0同时脱除，从而实现脱硫脱硝脱汞一体化，大大降低分级脱硫脱硝脱汞的基建及运行成本，提高了一体化脱除效率，获得的脱除产物是一种优良的含硫含氮的复合肥，具有较高的经济和环境效益。类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统适用于多种工业锅炉，是解决北方煤烟型雾霾的可行性方案之一。
附图说明
图1为本实用新型类气相预氧化结合吸收燃煤烟气多污染物一体化脱除工艺流程示意图。
图2为类气相试剂发生装置示意图。
图3为旋风式预氧化器装置示意图。
图4为倒U型预氧化器装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步的说明。
类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统，包括类气相试剂发生装置、预氧化器和湿法吸收塔；其结构分别如图2、3、4所示。图中各标号的具体含义如下：1-工艺水进口，2-凝汽器，3-省煤器后热烟气，4-工艺水汽化管，5-高温蒸汽出口，6-液相复合氧化剂母液，7-压缩空气，8-混合器，9-类气相复合氧化剂，10-类气相复合氧化剂喷入口，11-烟气入口，12-烟气出口，13-水室，14-壳体，15-支撑板，16-冷却后烟气，17-管壳，18-左旋单元片，19-右旋单元片。
所述类气相试剂发生装置包括工艺水进口1、凝汽器2、高温蒸汽出口5和混合器8；
所述预氧化器置于类气相试剂发生装置的下游，包括类气相复合氧化剂喷入口10、烟气入口11和烟气出口12。
所述预氧化器为旋风式预氧化器或倒U型预氧化器。
工艺水通过工艺水进口1进入凝汽器2，在凝汽器2中的工艺水汽化管4中发生汽化，得到高温蒸汽；高温蒸汽通过高温蒸汽出口5进入混合器8；
液相复合氧化剂母液6在压缩空气7的冲击携带下进入混合器8；在混合器8中，雾状液相复合氧化剂母液6和高温蒸汽经过充分混合，生成类气相复合氧化剂9；
类气相复合氧化剂9通过类气相复合氧化剂喷入口10进入预氧化器，原烟气通过烟气入口11进入预氧化器与类气相复合氧化剂9混合，发生氧化反应，实现对NO和Hg0的氧化；
氧化产物通过烟气出口12排出预氧化器，进入湿法吸收塔，用吸收浆液对氧化产物中的SOx、NOx和Hg2+进行吸收脱除。
所述凝汽器2使用省煤器后热烟气3对工艺水汽化管4中的工艺水进行热力汽化。
所述液相复合氧化剂由氧化剂和添加剂组成。
所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸钠和亚氯酸钠中的一种或一种以上；所述添加剂为溴化钠、硝酸镍和冰乙酸中的一种或一种以上；所述氧化剂中，过氧化氢的浓度为15-30％wt，过硫酸钠浓度为1-10％wt，亚氯酸钠浓度为0.5-10％wt，所述添加剂中，溴化钠、硝酸镍、冰乙酸的浓度均为0.1-2％wt。
实施例1
配制液相复合氧化剂母液：其中过氧化氢和亚氯酸钠的浓度％wt比为25:1，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为4.5。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表2。
表2反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 130℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 13L：104m3
预氧化器内的反应温度 70℃
预氧化器内的烟气停留时间 1.3s
腐植酸钠与氨水浓度比 0.1:10％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 9
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为99％，脱硝效率为90.5％，脱汞效率为92.7％以上。
实施例2
配制复合氧化剂：其中过氧化氢和亚氯酸钠的浓度％wt比为30:0.5，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为5.7。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表3。
表3反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 150℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 30L：104m3
预氧化器内的反应温度 100℃
预氧化器内的烟气停留时间 1.0s
腐植酸钠与氨水浓度比 0.5:15％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 10
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100％，脱硝效率为89.2％，脱汞效率为93.3％以上。
实施例3
配制复合氧化剂：其中亚氯酸钠和过硫酸钠的浓度％wt比为2:4，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为10。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表4。
表4反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 140℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 20L：104m3
预氧化器内的反应温度 120℃
预氧化器内的烟气停留时间 1.0s
腐植酸钠与氨水浓度比 1.0:15％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 10.5
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100％，脱硝效率为92.0％，脱汞效率为94.8％以上。
实施例4
配制复合氧化剂：其中亚氯酸钠和过硫酸钠的浓度％wt比为4:4，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为11。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表5。
表5反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 170℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 25L：104m3
预氧化器内的反应温度 100℃
预氧化器内的烟气停留时间 2.4s
腐植酸钠与氨水浓度比 0.5:20％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 12
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100％，脱硝效率为92.0％，脱汞效率为95.0％以上。
实施例5
配制复合氧化剂：其中亚氯酸钠和溴化钠的浓度％wt比为4:0.1，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为8.5。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表6。
表6反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 160℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 20L：104m3
预氧化器内的反应温度 130℃
预氧化器内的烟气停留时间 2.7s
腐植酸钠与氨水浓度比 0.3:20％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 10.5
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为99.3％，脱硝效率为88.4％，脱汞效率为94.3％以上。
实施例6
配制复合氧化剂：其中亚氯酸钠和溴化钠的浓度％wt比为10:0.3，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为11。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表7。
表7反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 170℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 13L：104m3
预氧化器内的反应温度 120℃
预氧化器内的烟气停留时间 1s
腐植酸钠与氨水浓度比 1:20％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 12
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100％，脱硝效率为91.8％，脱汞效率为95.0％以上。
实施例7
配制复合氧化剂：其中过氧化氢、冰乙酸和溴化钠的浓度％wt比为15:2:1.5，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为2.5。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表8。
表8反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 130℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 40L：104m3
预氧化器内的反应温度 80℃
预氧化器内的烟气停留时间 3s
腐植酸钠与氨水浓度比 0.5:20％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 12
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100％，脱硝效率为91.4％，脱汞效率为93.2％以上。
实施例8
配制复合氧化剂：其中过氧化氢、冰乙酸和溴化钠的浓度％wt比为25:1:1，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为1。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表9。
表9反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 130℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 35L：104m3
预氧化器内的反应温度 110℃
预氧化器内的烟气停留时间 2s
腐植酸钠与氨水浓度比 0.3:20％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 9
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为99％，脱硝效率为90.2％，脱汞效率为91.4％以上。
实施例9
配制复合氧化剂：其中过硫酸钠、溴化钠和硝酸镍的浓度％wt比为8:0.1:0.1，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为7。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表10。
表10反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 150℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 30L：104m3
预氧化器内的反应温度 120℃
预氧化器内的烟气停留时间 2.7s
腐植酸钠与氨水浓度比 1:20％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 10
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100％，脱硝效率为88.9％，脱汞效率为89.5％以上。
实施例10
配制复合氧化剂：其中过硫酸钠、溴化钠和硝酸镍的浓度％wt比为10:0.3:0.5，将两者按上述浓度比混合后，利用工艺水将其稀释到母液浓度，pH为10。
将上述液相复合氧化剂注入类气相试剂发生装置，经过预氧化器、湿法吸收塔后实现一体化脱硫脱硝脱汞，反应条件见表11。
表11反应条件
条件 范围
类气相复合氧化剂发生装置内温度 140℃
液相复合氧化剂加入量与烟气量的液气比 25L：104m3
预氧化器内的反应温度 100℃
预氧化器内的烟气停留时间 2s
腐植酸钠与氨水浓度比 0.8:10％wt
腐植酸钠与氨水混合液的pH 10
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100％，脱硝效率为89.4％，脱汞效率为91.2％以上。

Claims (5)

1.类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统，其特征在于，按流程依次包括类气相试剂发生装置、预氧化器和湿法吸收塔；
所述类气相试剂发生装置包括工艺水进口(1)、凝汽器(2)、高温蒸汽出口(5)和混合器(8)；
所述预氧化器置于类气相试剂发生装置的下游，包括类气相复合氧化剂(9)喷入口(10)、烟气入口(11)和烟气与类气相复合氧化剂(9)混合氧化后的烟气出口(12)，所述烟气出口(12)连接湿法吸收塔；
所述湿法吸收塔置于预氧化器的下游，用于吸收浆液对氧化产物中的SOx、NOx和Hg2+进行吸收脱除。
2.根据权利要求1所述的脱除系统，其特征在于，所述预氧化器为旋风式预氧化器或倒U型预氧化器。
3.根据权利要求1所述的脱除系统，其特征在于，在凝汽器(2)中设置有工艺水汽化管(4)，工艺水在其中发生汽化，得到的高温蒸汽通过高温蒸汽出口(5)进入混合器(8)。
4.根据权利要求1所述的脱除系统，其特征在于，所述凝汽器(2)还设置有省煤器后热烟气(3)的入口，使工艺水汽化管(4)中的工艺水进行热力汽化。
5.根据权利要求1所述的脱除系统，其特征在于，所述混合器(8)包括液相复合氧化剂母液(6)在压缩空气(7)的冲击携带下的进入口；还包括液相复合氧化剂母液(6)和高温蒸汽经过充分混合生成类气相复合氧化剂(9)的出口。
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