專利名稱：一種脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣凈化方法，特別是脫除電站鍋爐和工業(yè)鍋爐煙氣氣態(tài)多種污
染物的方法，屬煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，化石燃料燃燒過程排放的二氧化硫(S02)和氮氧化物(N0x)，形成酸雨和其他二次污染物，已嚴(yán)重影響到人類的生產(chǎn)和生活。因此，S02和N0x的控制和凈化迫在眉睫，關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類的生存。 煙氣脫硫(FGD)是目前世界上開展的惟一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法，是控制酸雨和S02污染最為有效和主要的技術(shù)手段。其主流的技術(shù)是濕式石灰石石膏洗滌法，其技術(shù)比較成熟、脫除效率高、工藝可靠性好，但卻存在設(shè)備投資高、系統(tǒng)復(fù)雜、易于堵塞、結(jié)垢、腐蝕、泄漏以及淤泥的后處理等問題。這些因素使得濕法脫硫在經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行維護(hù)方面出現(xiàn)一定的局限性。酸雨前體物S02被大量脫除后，在環(huán)保要求較高的地區(qū)，N0X將成為酸雨前體物減排的主要控制目標(biāo)。煙氣脫硝是當(dāng)前治理NO,中最重要的方法?，F(xiàn)行的NOJ臺理技術(shù)主要是采用選擇性催化還原法脫硝(SCR)，SCR法脫硝投資巨大，運(yùn)行成本高。除了酸雨問題，最近溫室效應(yīng)越來越引起人們的關(guān)注。二氧化碳等溫室氣體的大量排放已引起全球溫度不斷升高，全球氣候變化是當(dāng)前最緊迫的環(huán)境壓力之一。據(jù)經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織和國際能源署數(shù)據(jù)顯示，燃煤電廠是(A的主要來源，現(xiàn)有電廠(A年排放量約106億噸，占全世界排放總量的40.6%。這就要求采用碳捕獲和存儲(CCS)等技術(shù)控制(A的排放。上述各種獨(dú)立的煙氣污染物控制技術(shù)(FGD、SCR、CCS)雖然都能達(dá)到各自理想的脫除和捕集效率，但如果分別脫除，幾種設(shè)備同時運(yùn)行必然給電廠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)壓力，這就要求發(fā)展氣態(tài)多種污染物同時脫除技術(shù)，以簡化工藝系統(tǒng)，降低脫除成本，提高脫除效率。而傳統(tǒng)的煙氣脫硫脫硝工藝需要分級進(jìn)行，存在投資高、占地面積大、系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)。中國專利CN200910095344. 4號公開了一種臭氧氧化結(jié)合雙塔洗滌對煙氣同時脫硫脫硝的技術(shù)，該技術(shù)使用的裝置包括煙道、與煙道依次相連的換熱器、堿液洗滌塔A、堿液洗滌塔B，利用該裝置可同時對煙氣脫硫脫硝。但該技術(shù)的目標(biāo)脫除物不包括C02，而且存在雙吸收塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大等問題，另外，該專利的臭氧加入到堿液洗滌塔A下部的液相區(qū)，參與脫硫漿液中的亞硫酸鹽的氧化，勢必增加臭氧消耗，增大系統(tǒng)地運(yùn)行成本。中國專利200810197731. 4號公開了一種燃煤煙氣多污染物脫除工藝及其設(shè)備。該工藝先用SCR脫硝法脫除煙氣中的N(^而后用除塵器脫除煙氣中的粉塵灰粒，然后用濕式鈣基脫硫法消除煙氣中的S(^，最后再用一乙醇胺(MEA)脫碳法吸收煙氣中的C02。該技術(shù)采用MEA脫碳存在成本高昂、MEA損失較大、C02吸收容量低、腐蝕速率高等問題。另外，由于其工藝系統(tǒng)復(fù)雜，不適合在大煙氣量的電廠應(yīng)用。
綜上所述，研發(fā)工藝簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)實用的煙氣氣態(tài)多種污染物控制方法具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種使用設(shè)備簡單、系統(tǒng)集成度高、運(yùn)行費(fèi)用低的
脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法。 本發(fā)明所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的 —種脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，它利用一個吸收塔對煙氣中S02、 NOp汞 蒸氣以及C02進(jìn)行全面脫除，所述吸收塔下部設(shè)置吸收漿液池，中部設(shè)置噴淋管、上部設(shè)有 氧化劑管，吸收塔沿縱向設(shè)有隔板，隔板下部探入吸收漿液池中，隔板將吸收塔分隔為脫硫 工作段和脫硝脫碳工作段，吸收塔上部為連通的氧化區(qū)；煙氣由吸收塔進(jìn)口進(jìn)入脫硫工作 段逆流向上，經(jīng)與噴淋管噴射的吸收液接觸，完成S02和氯化氫的脫除；煙氣繼續(xù)向上進(jìn)入 氧化區(qū)，在氧化區(qū)NOx被氧化劑管噴出的氧化劑氧化成易溶于水的高價態(tài)氧化物后進(jìn)入脫 硝脫碳工作段，所述氧化劑為臭氧、二氧化氯、過氧化氫氣體或其混合物；在脫硝脫碳工作 段煙氣順流向下經(jīng)噴淋管噴出的吸收液洗滌，完成NOp汞(Hg)蒸氣及COJ兌除，凈化后的 煙氣由吸收塔出口排出。 上述脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，所述噴淋管在兩工作段間連通，或在各 工作段內(nèi)分置，噴淋管經(jīng)吸收液循環(huán)泵及管路連通吸收漿液池。 上述脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，所述吸收漿液池在兩工作段下部連通， 或由隔板分置為分別對應(yīng)兩工作段的獨(dú)立池。 上述脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，所述吸收塔旁設(shè)有吸收液補(bǔ)充罐，吸收液 補(bǔ)充罐經(jīng)吸收液補(bǔ)充泵和管路連通吸收液池；所述吸收漿液池外設(shè)有吸收液排出泵，吸收液 排出泵經(jīng)管路連通吸收液池；所述塔吸收漿液池內(nèi)設(shè)有與鼓風(fēng)裝置相連的氧化空氣管。
上述脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，所述吸收塔出口依次設(shè)有沖洗水裝置和 除霧器。 本發(fā)明針對現(xiàn)有燃煤電廠煙氣氣態(tài)多污染物治理技術(shù)的局限性進(jìn)行了改進(jìn)，提供 了一種新的治理方法，該方法解決了煙氣污染物分別治理的問題，并且突破了現(xiàn)有技術(shù)煙 氣中氣態(tài)多污染物同時脫除設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)行成本高的技術(shù)瓶頸，其工藝方法和裝置具有獨(dú) 特的創(chuàng)新性。本發(fā)明在吸收塔內(nèi)添加臭氧(03)等強(qiáng)氧化劑，將鍋爐煙氣中一氧化氮(NO) 氧化成為易溶于水的高價態(tài)N0X，如N02、 N03或N205，然后采用傳統(tǒng)的堿液水洗滌鍋爐煙氣， 脫除煙氣中的S02、N0x以及C02。同時該工藝還具有較高的脫汞性能，可以達(dá)到95%以上的 脫硫率和85%以上的脫硝和脫碳率。本發(fā)明利用一個吸收塔內(nèi)同時去除NOx， SOx，氯化氫 (HC1)，汞蒸氣和(A，而且可以回收有價值的副產(chǎn)品。此工藝不僅可以滿足目前環(huán)保的需 要，而且可以滿足未來環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提高的要求(比如對汞和C02的脫除)。具有系統(tǒng)簡單，脫 除成本低，易于實現(xiàn)，回收率高等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明實施例1示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例2示意圖
圖3是本發(fā)明實施例3示意圖。 圖中標(biāo)號含義如下1.吸收漿液池；2.吸收塔進(jìn)口 ；3.脫硫工作段；4.臭氧發(fā)生 器；5.氧化劑管；6.吸收塔；7.氧化區(qū)；8.隔板；9.噴淋管；10.脫硝脫碳工作段；11.沖洗水裝置；12.除霧器；13.吸收塔出口 ；14.吸收液補(bǔ)充罐；15.吸收液補(bǔ)充泵；16.吸收液循 環(huán)泵；17.氧化空氣管；18.吸收液排出泵。
具體實施例方式
本發(fā)明利用一個吸收塔完成對煙氣中S02、 N0p汞蒸氣以及C02等的全面脫除，以 下結(jié)合實施例對此作進(jìn)一步說明 實施例1 :參看圖1，吸收塔6下部設(shè)置吸收漿液池1 ;中部設(shè)置噴淋管9，噴淋管 由吸收液循環(huán)泵16及管路與吸收液池連通，吸收漿液池中吸收液pH值維持在5 7，吸收 液采用氨水；吸收塔上部設(shè)有氧化劑管5，氧化劑為臭氧，臭氧以氣相的方式加入氧化區(qū)7， 由于絕大部分S02在脫硫工作段3被脫除，減少了由于S02氧化所消耗的臭氧量，從而降低 了系統(tǒng)對臭氧的消耗，氧化劑管連通臭氧發(fā)生器4，加入的臭氧與煙氣中的N0x摩爾比(03/ NO)控制在0. 5 2. 0范圍內(nèi)，本實施例中N0x摩爾比03/N0為0. 5。氧化劑并不僅限于臭 氧，其他氧化劑，比如次氯酸鈉、過氧化氫等也可以代替或者以一定比例與臭氧混合作為氧 化劑。吸收塔沿縱向設(shè)有隔板8，隔板兩側(cè)分別為脫硫工作段3和脫硝脫碳工作段10，為防 止煙氣從隔板底部泄露，隔板下部要探入吸收漿液池中，吸收塔上部為將兩工作段連通的 氧化區(qū)7。本實施例煙氣脫除過程如下 (1)90-12(TC煙氣由吸收塔進(jìn)口 2進(jìn)入脫硫工作段3，在該工作段主要完成S02和 HC1的脫除，在脫硫工作段煙氣逆流向上，經(jīng)與噴淋管9噴射的吸收液接觸反應(yīng)，溫度降至 50 IO(TC，并完成S02和HC1的脫除，吸收反應(yīng)原理如下
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(2)脫除了 S(^和HC1的煙氣繼續(xù)向上進(jìn)入氧化區(qū)7，在此區(qū)域煙氣中N0被氧化 劑管噴出的臭氧氧化成更高氧化態(tài)的NOy，基本反應(yīng)原理如下
<formula>formula see original document page 5</formula>
氧化區(qū)加入的氧化劑同時也將煙氣中元素汞氧化成二價汞，二價汞溶于水，易在 后續(xù)的洗滌過程中被去除?；痉磻?yīng)原理如下
<formula>formula see original document page 5</formula>
本發(fā)明煙氣先經(jīng)過逆流洗滌，而后加入臭氧氧化，由于絕大部分S02在脫硫段被脫 除，因而可以減少由于S02氧化所消耗的臭氧量。 (3)經(jīng)氧化的煙氣繼續(xù)下行進(jìn)入脫硝脫碳工作段IO，在此工作段煙氣中高氧化態(tài)
的NOp二價汞及C02與噴淋管9噴出吸收液反應(yīng)，主要完成NOp汞蒸氣及C02脫除，也可以
脫除未被完全利用的氨和臭氧。此工作段煙氣溫度降至30 50°C ，氨水在此溫度區(qū)間脫碳
可減少氨的揮發(fā)損失。 脫硝基本反應(yīng)原理如下 <formula>formula see original document page 5</formula>
N205+H20 — 2HN03 脫碳基本反應(yīng)原理如下 C02 + NH3 ^~> NH2COOH NH2COOH + NH3 ^=± NH2COONH4 NH2COONH4 + H20 ^~~> NH4HC03+NH3 NH3+H20 ^=± NH4OH NH4HC03+NH40H ^~~> (NH4)2C03+H20
(NH4)2C03+C02+H20 ^~> 2NH4HC03 脫硝過程生成的麗03被堿性物質(zhì)氨水中和生成穩(wěn)定產(chǎn)物。二價汞進(jìn)入脫除廢液 中，可在后續(xù)的廢液固分離過程中可以采用目前煙氣脫硫工藝中常用的加入有機(jī)硫試劑 TMT-15的方法予以去除。 (4)脫除多污染物以后的清潔煙氣由吸收塔出口 13排出。為防止氨泄漏，在煙氣 出口部位加裝沖洗水裝置ll，在其后面安裝有除霧器，以除去煙氣中攜帶的小水滴。
在吸收塔旁設(shè)有吸收液補(bǔ)充罐，吸收液補(bǔ)充罐經(jīng)吸收液補(bǔ)充泵和管路連通吸收液 池。吸收液補(bǔ)充罐中氨水濃度在10 25%，吸收液池中吸收液的pH由補(bǔ)加的氨水流量來 調(diào)節(jié)。為保持吸收液池中的吸收液離子含量不超過限定值，部分吸收液由吸收液排出泵18 抽出。為得到硫酸銨、硝酸銨以及碳酸氫銨的混合氨態(tài)肥料，吸收漿液池內(nèi)設(shè)有與鼓風(fēng)裝置 相連的氧化空氣管17。 實施例2 :參看圖2，90-12(TC煙氣由吸收塔進(jìn)口 2進(jìn)入脫硫工作段3，在該工作段 完成502和HC1的脫除，在脫硫工作段煙氣逆流向上，經(jīng)與噴淋管9噴射的吸收液(氨水) 接觸反應(yīng)，溫度降至50 IO(TC，完成S(^和HC1的脫除；煙氣繼續(xù)向上進(jìn)入氧化區(qū)，在此區(qū) 域煙氣中NO被氧化劑管噴出的臭氧氧化成更高氧化態(tài)的N(^同時元素汞氧化成二價汞，本 實施例中N0X摩爾比03/N0為1. 0 ;煙氣繼續(xù)下行進(jìn)入脫硝脫碳工作段IO，在此工作段煙氣 中高氧化態(tài)的NOp二價汞及C02與噴淋管9噴出吸收液反應(yīng)，完成NOp汞蒸氣及C02脫除。 此工作段煙氣溫度降至30 5(TC，氨水在此溫度區(qū)間脫碳可減少氨的揮發(fā)損失；脫除多污 染物以后的清潔煙氣由吸收塔煙氣排出口排出。本實施煙氣脫除過程的各步驟基本反應(yīng)原 理同實施例1。與實施例1的不同之處在于，為了控制脫硫工作段與脫硝脫碳工作段不同的 液氣比，噴淋管9在各工作段內(nèi)分置，并設(shè)置了兩個分別與各工作段噴淋管連通的吸收液 循環(huán)泵16。 實施例3，參看圖3，90-12(TC煙氣由吸收塔進(jìn)口 2進(jìn)入脫硫工作段3，在該工作段 完成S02和HC1的脫除，在脫硫工作段煙氣逆流向上，經(jīng)與噴淋管9噴射的吸收液接觸反應(yīng)， 溫度降至50 IO(TC，完成S02和氯化氫的脫除；煙氣繼續(xù)向上進(jìn)入氧化區(qū)7，在此區(qū)域煙 氣中NO被臭氧氧化成更高氧化態(tài)的N0X，同時元素汞氧化成二價汞，本實施例N(^摩爾比03/ NO為2. 0 ;煙氣繼續(xù)下行進(jìn)入脫硝脫碳工作段IO，在此工作段煙氣中高氧化態(tài)的N(V二價 汞及C02與噴淋管9噴出吸收液反應(yīng)，完成NOp汞蒸氣及C02脫除。脫除多污染物以后的清 潔煙氣由吸收塔出口 13排出。本實施噴淋管仍采用如實施例2在兩工作段分置方式，與實 施例2的不同之處在于，吸收塔內(nèi)隔板8直接插入到吸收塔底部，由隔板將吸收液池分置為 分別對應(yīng)兩工作段的獨(dú)立池。含有脫除副產(chǎn)品的吸收液分別由兩個吸收液排出泵18排出， 該設(shè)置脫硫工作段和脫硝脫碳工作段可以根據(jù)市場的需要來提供不同的副產(chǎn)品。本實施例中，脫硫工作段采用石灰石作為吸收液，脫硫工作段的副產(chǎn)品是石膏；脫硝脫碳工作段采用 氨水為吸收液，其副產(chǎn)品是硝酸銨與碳酸氫銨。
權(quán)利要求
一種脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，其特征在于它利用一個吸收塔(6)對煙氣中SO2、NOX、汞蒸氣以及CO2進(jìn)行全面脫除，所述吸收塔下部設(shè)置吸收漿液池(1)，中部設(shè)置噴淋管(9)、上部設(shè)有氧化劑管(5)，吸收塔沿縱向設(shè)有隔板(8)，隔板下部探入吸收液池中，隔板將吸收塔分隔為脫硫工作段(3)和脫硝脫碳工作段(10)，吸收塔上部為連通的氧化區(qū)(7)；煙氣由吸收塔進(jìn)口(2)進(jìn)入脫硫工作段逆流向上，經(jīng)與噴淋管噴射的吸收液接觸，完成SO2和氯化氫的脫除；煙氣繼續(xù)向上進(jìn)入氧化區(qū)，在氧化區(qū)NOX被氧化劑管噴出的氧化劑氧化成易溶于水的高價態(tài)氧化物后進(jìn)入脫硝脫碳工作段，所述氧化劑為臭氧、二氧化氯、過氧化氫氣體或其混合物；在脫硝脫碳工作段煙氣順流向下經(jīng)噴淋管噴出的吸收液洗滌，完成NOX、汞蒸氣及CO2脫除，凈化后的煙氣由吸收塔出口(13)排出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，其特征在于所述噴淋管(9)在兩工作段間連通，或在各工作段內(nèi)分置，噴淋管經(jīng)吸收液循環(huán)泵(16)及管路連通吸收漿液池(1)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，其特征在于所述吸收漿液池(1)在兩工作段下部連通，或由隔板(8)分置為分別對應(yīng)兩工作段的獨(dú)立池。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，其特征在于所述吸收塔旁設(shè)有吸收液補(bǔ)充罐(14)，吸收液補(bǔ)充罐經(jīng)吸收液補(bǔ)充泵(15)和管路連通吸收漿液池(1);所述吸收漿液池外設(shè)有吸收液排出泵(18)，吸收液排出泵經(jīng)管路連通吸收漿液池；所述塔吸收漿液池內(nèi)設(shè)有與鼓風(fēng)裝置相連的氧化空氣管(17)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，其特征在于所述吸收塔出口 (13)依次設(shè)有沖洗水裝置(11)和除霧器(12)。
全文摘要
一種脫除煙氣中氣態(tài)多種污染物的方法，用于解決煙氣中多污染物控制治理技術(shù)的局限性問題。它利用一個吸收塔對煙氣中SO2、NOX、汞蒸氣以及CO2進(jìn)行全面脫除，所述吸收塔下部設(shè)置吸收漿液池，中部設(shè)置噴淋管、上部設(shè)有氧化劑管，吸收塔沿縱向設(shè)有隔板，隔板兩側(cè)分別為脫硫工作段和脫硝脫碳工作段，吸收塔上部為連通的氧化區(qū)；煙氣由吸收塔進(jìn)口進(jìn)入脫硫工作段，完成SO2和HCl的脫除；煙氣繼續(xù)向上進(jìn)入氧化區(qū)，在氧化區(qū)NOX化成易溶于水的高價態(tài)氧化物后進(jìn)入脫硝脫碳工作段，完成NOX、汞蒸氣及CO2脫除。本發(fā)明突破了現(xiàn)有技術(shù)煙氣中氣態(tài)多污染物同時脫除設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)行成本高的技術(shù)瓶頸，其工藝方法和裝置具有獨(dú)特的創(chuàng)新性。
文檔編號B01D53/66GK101745305SQ201010100009
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月24日
發(fā)明者孫云雪, 蘇敏, 趙毅, 馬雙忱 申請人:華北電力大學(xué)(保定)