專利名稱：聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置及方法，屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟和工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，大氣污染物二氧化硫和氮氧化物排放量也迅速增加。到2009年止，我國二氧化硫排放量為2590萬噸；氮氧化物排放量為1600萬噸左右，其中燃煤鍋爐煙氣排放量占近70%。如果不采取有效的氮氧化物污染控制措施，2020 年我國氮氧化物排放量將達到四00萬噸左右。并且近年來，我國一些特大型城市的空氣氮氧化物濃度超標(biāo)，氮氧化物的環(huán)境容量已基本處于飽和狀態(tài)，一些地方甚至產(chǎn)生光化學(xué)煙霧現(xiàn)象。在我國酸性降水中，硝酸根和硫酸根濃度比例已由2000年的0.15 1發(fā)展為 2004年的0.20 1。因此，開展燃煤鍋爐煙氣氮氧化物和二氧化硫污染治理研究，對減輕酸雨危害、促進資源的合理利用意義重大。目前，我國現(xiàn)有的煙氣脫硫裝置中，濕法脫硫工藝約占90%，其他脫硫工藝約占10%，吸收劑為石灰石，脫硫副產(chǎn)物以我國礦藏豐富的石膏為主；剛剛開始建的煙氣脫硝裝置，以從國外引進的世界上唯一在火力發(fā)電廠工業(yè)化的選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction)煙氣脫硝技術(shù)為主，還原劑為我國農(nóng)業(yè)用化肥氨、尿素，脫硝副產(chǎn)物為隊(高能耗循環(huán))。目前大規(guī)模的煙氣脫硫已造成脫硫石膏的堆積；而大規(guī)模的煙氣脫硝工程的實施，勢必造成煙氣脫硝與農(nóng)業(yè)爭奪氨、尿素資源的狀況出現(xiàn)。顯然，上述兩種主流的煙氣脫硫脫硝技術(shù)和工藝，運行費用高、副產(chǎn)物不能完全資源化，更談不上將環(huán)保和農(nóng)業(yè)兩個基本國策有機結(jié)合，長期運行將嚴(yán)重阻礙我國煙氣脫硫脫硝環(huán)保事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，不適合我國國情。工業(yè)時代以來，環(huán)境中汞含量水平不斷增加。地球上各種環(huán)境媒體和食物(尤其是魚類)中的汞含量已經(jīng)開始對人類及動植物產(chǎn)生不利的影響。伴隨著工業(yè)活動的不斷進行，汞污染問題成為了主要的全球環(huán)境問題之一。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的調(diào)查報告指出，燃煤電廠是最大的人為汞污染源。據(jù)統(tǒng)計，目前我國每年由于燃煤向大氣中排放汞的量約數(shù)百噸，其中絕大部分來源于工業(yè)與火電燃煤。隨著我國燃煤量的提高，煙氣中汞的排放量也在逐年增加。由于大氣汞具有遷移沉降特性，進而在藻類、魚類等水生生物體內(nèi)富集，通過食物鏈危害人類健康， 因此，汞污染對環(huán)境的危害是不容忽視的。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置，該裝置是在現(xiàn)有濕法煙氣脫硫裝置的基礎(chǔ)上改造而成的，投資和運行成本低。本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用該裝置聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的方法，該方法在脫硫的同時具有較高的NOx脫除效率，并能有效增加汞的脫除效率。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置，該裝置包括除塵器、濕法脫硫塔和硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)，除塵器與濕法脫硫塔之間設(shè)置有NO2發(fā)生裝置，除塵器的出氣口與濕法脫硫塔的煙氣進口之間通過煙道連接，NO2發(fā)生裝置的出氣口連接至該煙道；濕法脫硫塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有除霧器、吸收劑噴淋裝置及漿液池，該濕法脫硫塔外置有循環(huán)泵，該循環(huán)泵的兩端通過漿液循環(huán)管路分別與吸收劑噴淋裝置及漿液池連接，該漿液循環(huán)管路上通過吸收劑補充泵連接有吸收劑儲罐；漿液池底部的出漿口連接硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)；濕法脫硫塔的底部還連接有氧化風(fēng)機及空氣過濾器，頂部的煙氣出口通過引風(fēng)機連接煙囪。所述NO2發(fā)生裝置包括氨蒸發(fā)器、空氣過濾器、氨-空混合器、氧化爐和NO氧化塔，氨蒸發(fā)器與氨-空混合器的進氣口之間連接有氨過濾器，空氣過濾器通過空壓機連接至氨-空混合器的進氣口，氨-空混合器的出氣口與氧化爐的進氣口連接，氧化爐的出氣口與NO氧化塔的進氣口連接，NO氧化塔的出氣口連接至所述除塵器的出氣口與濕法脫硫塔的進氣口之間的煙道。所述氧化爐內(nèi)設(shè)有鉬金催化網(wǎng)，所述氧化爐的底部還設(shè)有急冷裝置。通過在以各種堿性物質(zhì)作為吸收劑的濕法脫硫系統(tǒng)中增加上述NO2發(fā)生裝置，改造得到的裝置均具有聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的效果。一種利用上述裝置進行聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的方法，該方法包括(1)通過NO2發(fā)生裝置向經(jīng)除塵器除塵后的燃煤煙氣中補入NO2的體積含量為9% 的混合氣體，使煙氣中NO2的體積占NOx總體積的50%，經(jīng)煙道混合后進入濕法脫硫塔；(2)以氨水作為吸收劑，控制濕法脫硫塔內(nèi)循環(huán)溶液的PH為5. 5 6. 3，氨水分別與氣體中的SO2和NOx反應(yīng)生成(NH4) 2S03和NH4NO2,向所得漿液中鼓入空氣繼續(xù)氧化得到含 (NH4)2SO4和NH4NO3的混合溶液，將該混合溶液經(jīng)過料漿輸送泵輸送至硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)，處理后的煙氣經(jīng)過濕法脫硫塔頂部的除霧器除去水霧后經(jīng)引風(fēng)機排向大氣。采用上述方法，煙氣中二氧化硫、氮氧化物的脫除反應(yīng)過程如下2NH3 · H2CHSO2- (NH4) 2S03+H202 (NH4) 2S03+02-2 (NH4) 2S04Ν0+Ν02-Ν203N203+H20-2HN022NH3 · H20+HN02-NH4N02+H202NH4N02+02-2NH4N03上述方法中通過向煙氣中補入的NO2氣體，使得煙氣中一定量的Hg°被氧化為氣相的二價汞Hg2+，反應(yīng)過程為N02+Hg(g)-Hg0(g)+N0 ；氣相的氧化汞HgO (g)隨煙氣進入濕法脫硫塔后，被其中的水溶液吸收。相對現(xiàn)有的煙氣脫硫裝置的濕法脫硫工藝，上述方法能明顯提高Hg°的脫除效率。所述NO2氣體可以采用氨氧化生產(chǎn)工藝，該工藝以液氨和空氣為原料，液氨經(jīng)氣化后與空氣混合氧化得到含NO2的混合氣體。本發(fā)明采用氨水作為吸收劑吸收二氧化硫和氮氧化物，可生成高附加值的副產(chǎn)物硝酸銨和硫酸銨，用于我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明的有益效果為1)本發(fā)明在現(xiàn)有濕法煙氣脫硫裝置中增設(shè)了 NO2發(fā)生裝置，改造出具有聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的效果的裝置，該裝置的投資和運行成本低；幻本發(fā)明采用氨氧化制備NO2的生產(chǎn)工藝工藝成熟，能進一步加快聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的工業(yè)化進程；幻采用本發(fā)明的方法聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞，脫硫效率在95%以上，脫硝效率在80%以上，Hg°的脫除效率可增加50%以上。


圖1為本發(fā)明聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的NO2發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置包括除塵器1、濕法脫硫塔5和硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)3，除塵器1與濕法脫硫塔5之間設(shè)置有NO2 發(fā)生裝置2，除塵器1的出氣口與濕法脫硫塔5的進氣口之間通過煙道連接，NO2發(fā)生裝置 2的出氣口連接至該煙道；濕法脫硫塔5內(nèi)自上而下依次設(shè)有除霧器、吸收劑噴淋裝置及漿液池，該濕法脫硫塔5外置有循環(huán)泵6，該循環(huán)泵6的兩端通過漿液循環(huán)管路分別與吸收劑噴淋裝置及漿液池連接，吸收劑補充泵8的一端連接該漿液循環(huán)管路，另一端連接吸收劑儲罐7 ；漿液池底部的出漿口通過料漿輸送泵4連接硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)3 ；濕法脫硫塔 5的底部連接氧化風(fēng)機9及空氣過濾器10，氧化風(fēng)機9和空氣過濾器10組成了脫硫副產(chǎn)物氧化系統(tǒng)；頂部的煙氣出口通過引風(fēng)機11連接煙囪12。如圖2所示，所述NO2S生裝置包括氨蒸發(fā)器13、空氣過濾器15、氨-空混合器17、 氧化爐18和NO氧化塔19，氨蒸發(fā)器13與氨-空混合器17的進氣口之間連接有氨過濾器 14，空氣過濾器15通過空壓機16連接至氨-空混合器17的進氣口，氨-空混合器17的出氣口與氧化爐18的進氣口連接，氧化爐18的出氣口與NO氧化塔19的進氣口連接，NO氧化塔19的出氣口連接至所述除塵器1的出氣口與濕法脫硫塔5的進氣口之間的煙道。氧化爐18內(nèi)設(shè)有鉬金催化網(wǎng)，該氧化爐18的底部還設(shè)有急冷裝置。利用上述裝置進行聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的方法如下通過NO2發(fā)生裝置2以液氨和空氣為原料采用氨氧化法制取NO2氣體，液氨經(jīng)過氨蒸發(fā)器13氣化為氨氣后進入氨-空混合器17 ；空氣經(jīng)空氣過濾器15過濾后被空壓機16壓縮進入氨-空混合器17;控制氨-空混合器17內(nèi)的氨氣和空氣比例為1 10，氨氣與空氣混合均勻后進入到氧化爐18內(nèi)，在830°C經(jīng)鉬金催化網(wǎng)催化氧化生成N0，從氧化爐18排出的NO和空氣的混合氣體被氧化爐18底部的急冷裝置冷卻到50°C以下，隨后進入NO氧化塔19，保證NO氧化塔19內(nèi)的&體積含量在7 %以上，NO被氧化成NO2,得到NO2的體積含量為9%的混合氣體。燃煤煙氣經(jīng)除塵器1除塵后進入煙道內(nèi)，同時將NO2的體積含量為9%的混合氣體補入煙道內(nèi)與煙氣混合，使煙氣中NO2的體積占NOx總體積的50%左右，然后進入濕法脫硫塔5;
在濕法脫硫塔5內(nèi)以氨水作為吸收劑，通過濕法脫硫塔5外置的循環(huán)泵6將氨水溶液輸送到吸收劑噴淋裝置，需要時通過吸收劑補充泵自吸收劑儲罐向漿液循環(huán)管路中補入吸收劑，控制濕法脫硫塔內(nèi)循環(huán)溶液的PH為5. 5 6. 3，氨水分別與氣體中的SO2和NOx 反應(yīng)生成(NH4)2SO3和NH4NO2，氧化風(fēng)機把經(jīng)過空氣過濾器過濾后的空氣鼓入漿液池底部， 將(NH4)2SO3和NH4NO2繼續(xù)氧化得到含(NH4)2SO4和NH4NO3的混合溶液，將該混合溶液經(jīng)過料漿輸送泵4輸送至硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)3，處理后的煙氣經(jīng)過濕法脫硫塔頂部的除霧器除去水霧后經(jīng)引風(fēng)機排向大氣。采用上述方法聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的脫硫效率在95%以上，脫硝效率在80%以上，Hg0的脫除效率可增加50%以上。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置，其特征在于，該裝置包括除塵器、濕法脫硫塔和硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)，除塵器與濕法脫硫塔之間設(shè)置有NO2發(fā)生裝置， 除塵器的出氣口與濕法脫硫塔的煙氣進口之間通過煙道連接，NO2發(fā)生裝置的出氣口連接至該煙道；濕法脫硫塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有除霧器、吸收劑噴淋裝置及漿液池，該濕法脫硫塔外置有循環(huán)泵，該循環(huán)泵的兩端通過漿液循環(huán)管路分別與吸收劑噴淋裝置及漿液池連接，該漿液循環(huán)管路上通過吸收劑補充泵連接有吸收劑儲罐；漿液池底部的出漿口連接硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)；濕法脫硫塔的底部還連接有氧化風(fēng)機及空氣過濾器，頂部的煙氣出口通過引風(fēng)機連接煙囪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置，其特征在于，所述NO2發(fā)生裝置包括氨蒸發(fā)器、空氣過濾器、氨-空混合器、氧化爐和NO氧化塔，氨蒸發(fā)器與氨-空混合器的進氣口之間連接有氨過濾器，空氣過濾器通過空壓機連接至氨-空混合器的進氣口，氨-空混合器的出氣口與氧化爐的進氣口連接，氧化爐的出氣口與NO氧化塔的進氣口連接，NO氧化塔的出氣口連接至所述除塵器的出氣口與濕法脫硫塔的進氣口之間的煙道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置，其特征在于，所述氧化爐內(nèi)設(shè)有鉬金催化網(wǎng)，所述氧化爐的底部還設(shè)有急冷裝置。
4.一種利用上述裝置進行聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的方法，其特征在于，該方法包括(1)通過NO2發(fā)生裝置向經(jīng)除塵器除塵后的燃煤煙氣中補入NO2的體積含量為9%的混合氣體，使煙氣中NO2的體積占NOx總體積的50%，經(jīng)煙道混合后進入濕法脫硫塔；(2)以氨水作為吸收劑，控制濕法脫硫塔內(nèi)循環(huán)溶液的PH為5.5 6. 3，氨水分別與氣體中的SO2和NOx反應(yīng)生成(NH4)2SO3和NH4NO2,向所得漿液中鼓入空氣繼續(xù)氧化得到含 (NH4)2SO4和NH4NO3的混合溶液，將該混合溶液經(jīng)過料漿輸送泵輸送至硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)，處理后的煙氣經(jīng)過濕法脫硫塔頂部的除霧器除去水霧后經(jīng)引風(fēng)機排向大氣。
全文摘要
一種聯(lián)合脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞的裝置及方法，該裝置在濕法脫硫系統(tǒng)中的除塵器與濕法脫硫塔之間增加了NO2發(fā)生裝置。該方法是通過NO2發(fā)生裝置向經(jīng)除塵器除塵后的煙氣中補入含量9％的NO2氣體，調(diào)節(jié)煙氣中的NO2含量達到NOX總量的50％，控制吸收塔內(nèi)循環(huán)溶液的pH為5.5～6.3，煙氣中的SO2和NOX經(jīng)過反應(yīng)塔吸收氧化后得到硫酸銨和硝酸銨的混合溶液，該混合溶液經(jīng)過硫酸銨硝酸銨回收系統(tǒng)，生成可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的肥料，脫硫效率在95％以上，脫硝效率在80％以上。在煙氣內(nèi)增加NO2后，其中一定量的Hg0被氧化Hg2+，Hg2+被系統(tǒng)的水溶液吸收，從煙氣中被脫除；Hg0的脫除效率可增加50％以上。
文檔編號B01D53/60GK102188889SQ20111009306
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者劉宇, 張凡, 朱金偉, 王凡, 王洪昌, 田剛, 鄧雙 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院