一種去除煙氣中汙染物的裝置及方法與流程

2023-12-03 04:25:21 1

本發明涉及一種去除煙氣中汙染物的裝置及方法，具體涉一種氨法脫硫過程中同時去除煙氣中氮氧化物及汞的裝置及方法。

背景技術：

根據國務院【煤電節能減排升級及行動改造計劃（2014-2020）】及環境保護部《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的要求，大氣汙染物排放濃度限值在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高於10、35、50毫克/立方米。

目前的燃煤鍋爐均配置除塵、脫硝、脫硫及溼式電除塵系統，由於除塵、脫硝及脫硫系統由不同供應商提供，互為獨立，在項目的實施過程中忽視了脫硫系統的協同除塵功能，導致煙氣治理的投資偏高，並且仍然不能滿足超低排放的要求。

隨著國家環保要求的提高，「十三•五」期間，煙氣脫汞將是下一個重點方向，按照目前的狀況勢必要再上一套脫汞裝置，企業的環保壓力越來越大。因此，無論從宏觀（國家）層面還是微觀（企業）層面均急需一種投資省、煙氣綜合治理效果好的工藝技術及設備，以確保燃煤鍋爐的煙氣滿足超低排放的要求。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有燃煤鍋爐的煙氣淨化裝置及方法的諸多不足，提供一種投資省、煙氣綜合治理效果好的裝置及方法。

本發明為解決其技術問題所採用的技術方案：一種去除煙氣中汙染物的裝置，包括鍋爐，所述鍋爐的煙氣依次通過脫硝裝置、氧化裝置、空氣預熱器、煙氣冷卻器、低低溫除塵器和脫硫裝置，再由煙囪排出。

所述脫硫裝置和煙囪之間還設置有煙氣再熱器。

所述脫硫裝置包括脫硫塔，所述脫硫塔內部頂端設置有高效除霧器，所述高效除霧器的下方設置有若干用於噴吸收液的噴淋層，每一所述噴淋層上均設置有若干噴嘴，所述脫硫塔的中部設置有煙氣入口；所述煙氣入口頂端和最下層所述噴淋層之間設置有煙氣均布裝置。

噴淋層為2~4層。

所述煙氣均布裝置包括水平設置的平板，所述平板上設置有若干用於穿過煙氣的小孔，全部所述小孔的面積佔所述平板的面積的30-50%；所述平板的面積等於所述脫硫塔的橫截面積。

煙氣均布裝置是一個由耐高溫、耐腐蝕材料製成，小孔的尺寸為DN20-40，由於煙氣均布裝置上的煙氣通流面積低於脫硫塔的橫截面積，故可以確保煙氣通過煙氣均布裝置後的流速更加均勻，從而實現煙氣均布的目的。

所述煙氣冷卻器的溫度範圍為80~95℃。

所述氧化裝置內設置有強氧化劑噴入口和助劑噴入口，所述強氧化劑噴入口與裝有強氧化劑的容器一相連，所述助劑噴入口與裝有助劑的容器二相連。

所述強氧化劑包括雙氧水、臭氧或次氯酸鈉溶液；所述助劑包括氯化鈣溶液或脫硫廢水。

所述汙染物包括氮氧化物、硫化物和汞。

硫化物包括二氧化硫。

一種去除煙氣中汙染物的方法，包括以下步驟：

S01，鍋爐為燃煤鍋爐，燃煤鍋爐採用爐內低氮燃燒技術；

S02，鍋爐的煙氣通入採用SNCR法脫硝的脫硝裝置中進行脫硝，降低脫硝過程中SO2的氧化率，抑制SO3的生成；

S03，脫硝裝置的排出煙氣通入氧化裝置，在煙氣中噴入強氧化劑將單質汞Hg氧化為離子態的汞Hg2+，同步噴入助劑來固化離子態的汞Hg2+；脫硝裝置的排出煙氣通入氧化裝置，在煙氣中噴入強氧化劑同時將NO氧化為NO2；

S04，氧化裝置的排出高溫煙氣通入空氣預熱器進行降溫冷卻；

S05，空氣預熱器的排出煙氣通入煙氣冷卻器，使煙塵溫度降低至80~95℃，得低溫煙氣；

S06，煙氣冷卻器的排出煙氣通入低低溫除塵器，由於低溫煙氣的比電阻下降、擊穿電壓上升，使煙氣中的飛灰顆粒增大，同時在低溫條件下Hg、Hg2+和SO3均吸附凝結在飛灰顆粒上；

S07，低低溫除塵器的排出煙氣通入脫硫裝置，進行脫硫、煙氣經吸收液吸收淨化降低霧滴中的銨鹽濃度；再通過高效除霧器降低煙氣中的霧滴濃度；

S08，脫硫裝置的排出煙氣直接由煙囪排出。

S07和S08之間還設置有煙氣再熱步驟；S04中空氣預熱器將煙氣溫度降至120~250℃。

本發明的顯著特點是：可實現脫硫過程中同時去除煙氣中氮氧化物及汞；在氨法脫硫系統之前採用強氧化劑對煙氣中的游離汞進行氧化，通過補入適當的助劑將離子態的Hg2+固定， 再在除塵系統隨煙塵一起去除；NOX被氧化後採用SNCR即可滿足環保要求，無需採用高投資的SCR方案，減少投資；採用低低溫除塵技術，減低脫硫系統入口煙塵濃度，確保脫硫系統無需採用溼式電除塵即可滿足超低排放的要求。

本發明的有益效果是：

1.燃煤鍋爐採用爐內低氮燃燒技術，從源頭上降低NO的生成；

2.爐外採用高效SNCR脫硝工藝取代SCR工藝實現脫硝功能，大幅度降低脫硝的投資及運行費用，降低脫硝過程中SO2的氧化率，抑制SO3的生成；

3.在煙氣中噴入強氧化劑將單質汞（Hg）氧化為離子態的汞（Hg2+）而脫除；通過補入適當的助劑（優先考慮充氯化鈣或脫硫廢水）來固化氧化後的汞（氯化汞）；強氧化劑在氧化游離汞的同時將煙氣中的NO氧化為NO2，在條件合適的情況下採用SNCR取代SCR實現脫硝功能；

4.在空氣預熱器後增設煙氣冷卻器，使原煙氣溫度降低至80~95℃（低於SO3的露點），由於低溫煙塵的比電阻下降、擊穿電壓上升，使飛灰顆粒增大，同時在低溫條件下SO3吸附凝結在飛灰顆粒上；不僅能夠提高煙塵粒徑，而且可以使吸附在飛灰顆粒上的單質汞Hg、二價汞Hg2+和SO3同時去除，大幅度提高了除塵系統的除塵效率，使原煙氣含塵量不高於10mg/Nm3；

5.採用低低溫、高頻電源、移動電極板等高效除塵技術實現高效除塵的目的，可以同步脫除SO3及汞，確保脫硫塔入口含塵量在5-10mg/Nm3之間；

6.脫硫塔是高效脫硫系統的關鍵設備，脫硫塔採用雙塔雙循環或單塔多循環工藝，使得脫硫塔內煙氣分布更加均勻，通過採用高效噴淋層技術確保塔內漿液的高覆蓋率，通過優化噴嘴的型號（採用切向實心錐噴嘴取代常規的切向空心錐噴嘴）及布置方式（現有單層噴嘴的覆蓋率為常規的120-150%，現多層噴嘴將覆蓋率提高到200-300%） ，以攔截更多的漿液液滴及粒徑增長後的煙塵顆粒，確保脫硫及煙塵捕捉效果，通過採用組合式高效除霧器降低淨煙氣的霧滴含量、進一步去除殘留的微小顆粒物及汞，使淨化後的煙氣達標排放；

由於在氧化裝置內脫汞時部分NO被氧化為NO2，NOX與硫酸銨鹽反應而去除，具體去除原理如下：

NO 部分被強氧化劑氧化成NO2，建立如下平衡：NO+【O】= NO2

溶解於吸收液中的NO2與亞硫酸銨（NH4）2SO3反應生成（NH4）2SO4 與N2，建立如下平衡：

2（NH4）2SO3 + NO2 = 2（NH4）2SO4 + 1/2N2 ↑

溶解於吸收液中的NO與亞硫酸銨（NH4）2SO3反應生成（NH4）2SO4與N2，建立如下平衡：

（NH4）2SO3+ NO = （NH4）2SO4+ 1/2N2↑

溶解於吸收液中的NO2與亞硫酸氫銨NH4HSO3反應生成NH4HSO4 與N2，建立如下平衡：

4NH4HSO3+2NO2 → 4NH4HSO4+N2↑

（NH4）2SO4易溶於水，通過噴淋層的吸收液洗滌去除；

7.強氧化劑優選雙氧水，強氧化劑通過專用的裝置注入高溫煙氣中，為了確保氧化效果，必須選擇合適的煙氣溫度區域(溫度範圍在250-280°之間)及加入方式（強氧化劑採用壓縮空氣霧化成細小的微滴，以提高氧化反應的速度，防止高溫下強氧化劑分解），確保霧化均勻及氧化效率；

8.本發明無需增設脫汞裝置，僅需氧化裝置即可實現脫汞，投資省、煙氣綜合治理效果好。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明中脫硫裝置的結構示意圖；

圖3為本發明中煙氣均布裝置的結構示意圖。

圖中：1為高效除霧器、2為噴淋層、3為噴嘴、4為煙氣入口、5為煙氣均布裝置、6為平板、7為小孔。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1：

如圖1~圖3所示，本具體實施例提供一種去除煙氣中汙染物的裝置，包括鍋爐，所述鍋爐的煙氣依次通過脫硝裝置、氧化裝置、空氣預熱器、煙氣冷卻器、低低溫除塵器、脫硫裝置和煙氣再熱器，再由煙囪排出。

所述脫硫裝置包括脫硫塔，所述脫硫塔內部頂端設置有高效除霧器1，所述高效除霧器1的下方設置有若干用於噴水的噴淋層2，每一所述噴淋層2上均設置有若干噴嘴3，所述脫硫塔的中部設置有煙氣入口4；所述煙氣入口4頂端和最下層所述噴淋層2之間設置有煙氣均布裝置5。

噴淋層為2層。

所述煙氣均布裝置5包括水平設置的平板6，所述平板6上設置有若干用於穿過煙氣的小孔7，全部所述小孔7的面積佔所述平板6的面積的30%；所述平板6的面積等於所述脫硫塔的橫截面積。

所述煙氣冷卻器的冷卻溫度為80℃。

所述氧化裝置內設置有強氧化劑噴入口和助劑噴入口，所述強氧化劑噴入口與裝有強氧化劑的容器一相連，所述助劑噴入口與裝有助劑的容器二相連。

所述強氧化劑為雙氧水溶液；所述助劑為氯化鈣溶液。

所述汙染物包括氮氧化物、硫化物和汞。

一種去除煙氣中汙染物的方法，包括以下步驟：

S01，鍋爐為燃煤鍋爐，燃煤鍋爐採用爐內低氮燃燒技術；

S02，鍋爐的煙氣通入採用SNCR法脫硝，降低脫硝過程中SO2的氧化率，抑制SO3的生成；

S03，脫硝裝置的排出煙氣通入氧化裝置，在煙氣中噴入強氧化劑將單質汞Hg氧化為離子態的汞Hg2+，同步噴入助劑來固化離子態的汞Hg2+；

S04，氧化裝置的排出高溫煙氣通入空氣預熱器進行降溫冷卻至120-250℃；

S05，空氣預熱器的排出煙氣通入煙氣冷卻器，使煙氣溫度降低至80℃，得低溫煙氣；

S06，煙氣冷卻器的排出煙氣通入低低溫除塵器，由於低溫煙氣的比電阻下降、擊穿電壓上升，使煙氣中的飛灰顆粒增大，同時在低溫條件下Hg、Hg2+和SO3均吸附凝結在飛灰顆粒上；

S07，低低溫除塵器的排出煙氣通入脫硫裝置，進行脫硫、煙氣水洗淨化降低霧滴中的銨鹽濃度；再通過高效除霧器1降低煙氣中的霧滴濃度；

S08，脫硫裝置的排出煙氣通入煙氣再熱器進行再熱；

S09，煙氣再熱器的排出煙氣直接由煙囪排出。

實施例2：如圖1~圖3所示，本具體實施例提供一種去除煙氣中汙染物的裝置，包括鍋爐，所述鍋爐的煙氣依次通過脫硝裝置、氧化裝置、空氣預熱器、煙氣冷卻器、低低溫除塵器和脫硫裝置，再由煙囪排出。

所述脫硫裝置包括脫硫塔，所述脫硫塔內部頂端設置有高效除霧器1，所述高效除霧器1的下方設置有若干用於噴吸收液的噴淋層2，每一所述噴淋層2上均設置有若干噴嘴3，所述脫硫塔的中部設置有煙氣入口4；所述煙氣入口4頂端和最下層所述噴淋層2之間設置有煙氣均布裝置5。

噴淋層為4層。

所述煙氣均布裝置5包括水平設置的平板6，所述平板6上設置有若干用於穿過煙氣的小孔7，全部所述小孔7的面積佔所述平板6的面積的50%；所述平板6的面積等於所述脫硫塔的橫截面積。

所述煙氣冷卻器的溫度範圍為95℃。

所述氧化裝置內設置有強氧化劑噴入口和助劑噴入口，所述強氧化劑噴入口與裝有強氧化劑的容器一相連，所述助劑噴入口與裝有助劑的容器二相連。

所述強氧化劑為臭氧；所述助劑為脫硫廢水，脫硫廢水中含有氯離子。

所述汙染物包括氮氧化物、硫化物和汞。

一種去除煙氣中汙染物的方法，包括以下步驟：

S01，鍋爐為燃煤鍋爐，燃煤鍋爐採用爐內低氮燃燒技術；

S02，鍋爐的煙氣通入採用SNCR法脫硝的脫硝裝置中進行脫硝，降低脫硝過程中SO2的氧化率，抑制SO3的生成；

S03，脫硝裝置的排出煙氣通入氧化裝置，在煙氣中噴入強氧化劑將單質汞Hg氧化為離子態的汞Hg2+，同步噴入助劑來固化離子態的汞Hg2+；

S04，氧化裝置的排出高溫煙氣通入空氣預熱器進行降溫冷卻，將煙氣溫度降至120~250℃；

S05，空氣預熱器的排出煙氣通入煙氣冷卻器，使煙塵溫度降低至95℃，得低溫煙氣；

S06，煙氣冷卻器的排出煙氣通入低低溫除塵器，由於低溫煙氣的比電阻下降、擊穿電壓上升，使煙氣中的飛灰顆粒增大，同時在低溫條件下Hg、Hg2+和SO3均吸附凝結在飛灰顆粒上；

S07，低低溫除塵器的排出煙氣通入脫硫裝置，進行脫硫、煙氣經吸收液吸收淨化降低霧滴中的銨鹽濃度；再通過高效除霧器1降低煙氣中的霧滴濃度；

S08，脫硫裝置的排出煙氣直接由煙囪排出。

實施例3：如圖1~圖3所示，本實施例與實施例1的區別僅在於，噴淋層為3層；全部所述小孔7的面積佔所述平板6的面積的40%；煙氣冷卻器的冷卻溫度為85℃；強氧化劑為次氯酸鈉溶液；助劑為氯化鈣溶液。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。