煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置及方法，包括鍋爐、SCR脫硝裝置、空氣預(yù)熱器、除塵器、脫硫塔、煙囪、漿液泵Ⅱ，所述鍋爐與SCR脫硝裝置連接，SCR脫硝裝置與除塵器之間通過(guò)空氣預(yù)熱器連接，除塵器與脫硫塔連接，脫硫塔與煙囪連接，還包括脫硫廢水儲(chǔ)箱、霧化噴嘴、廢水調(diào)質(zhì)罐、空壓機(jī)，霧化噴嘴設(shè)于CR脫硝裝置與空氣預(yù)熱器之間的連接管道上，霧化噴嘴通過(guò)漿液泵Ⅱ與廢水調(diào)質(zhì)罐連接，空壓機(jī)與霧化噴嘴連接，脫硫廢水儲(chǔ)箱與脫硫塔連接，脫硫廢水儲(chǔ)箱與廢水調(diào)質(zhì)罐連接，廢水調(diào)質(zhì)罐內(nèi)設(shè)有強(qiáng)堿。促進(jìn)煙氣中汞的脫除，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)富氯脫硫廢水的PH值，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的有效利用并提高煙氣中SO3的脫除效率的方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石灰石-石膏濕法燃煤鍋爐煙氣中元素態(tài)汞氧化、脫除與深度固定，以及三氧化硫、粉塵等污染物脫除【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汞是大氣中毒性很強(qiáng)的一類(lèi)污染物，能夠?qū)θ祟?lèi)的神經(jīng)系統(tǒng)造成傷害。電廠(chǎng)燃煤鍋爐煙氣排放是大氣中汞的主要來(lái)源。汞在煙氣中主要以元素態(tài)汞(Hg°)、氧化態(tài)汞(Hg2+)和顆粒態(tài)汞(Hgp)三種形態(tài)存在，其中氧化態(tài)汞和顆粒態(tài)汞易被常規(guī)污染物控制設(shè)備脫除，未被氧化的元素態(tài)汞由于其較強(qiáng)的穩(wěn)定性和難溶性很難得到有效控制而排放到大氣中造成污染。
[0003]研究發(fā)現(xiàn)，煤中微量的氯元素有利于氣態(tài)單質(zhì)汞向氧化態(tài)汞的轉(zhuǎn)化以及飛灰對(duì)汞的吸附和固定作用。煙氣中氧化態(tài)的汞主要以氯化汞(HgCl2)的形式存在，利用熱力學(xué)模型
[1]對(duì)氧化性氣氛下，在2ppm Cl, 20ppm Cl, 200ppm Cl不同氯元素含量下煤中萊形態(tài)隨溫度的變化進(jìn)行的模擬結(jié)果，如圖1所示。結(jié)果表明在低溫(小于650K)下，汞以氯化物形式存在，在高溫(大于650K)下以元素態(tài)汞存在；煙氣中氯元素含量越大，氯化汞作為穩(wěn)定相的溫度范圍越寬。我國(guó)煤中氯含量較低，限制了煙氣中元素態(tài)汞的氧化。因此，在適當(dāng)?shù)臏囟葏^(qū)域提高煙氣中氯元素的含量有利于提高煙氣中汞的脫除效率。
[0004]氧化態(tài)汞可以存在于氣相中，也可以吸附到飛灰表面形成顆粒態(tài)汞。氯元素和鈣元素有利于氧化態(tài)汞在飛灰表面的吸附。吸附在飛灰表面的顆粒態(tài)汞具有較高的穩(wěn)定性，在常溫下很難脫附出來(lái)，在200°C加熱下脫附率也只有20%左右。因此吸附在飛灰表面隨除塵設(shè)備得到脫除的顆粒態(tài)汞得到深度固定，不會(huì)造成二次污染。
[0005]石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝(WFGD)是目前應(yīng)用最為廣泛的電廠(chǎng)煙氣脫硫技術(shù)，在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，氯離子在脫硫循環(huán)漿液中具有富集現(xiàn)象，其脫硫廢水中氯離子濃度富集到約為20g/L時(shí)，須連續(xù)排放引出脫硫系統(tǒng)。廢水中含有大量的鈣離子，硫酸根離子和氯離子。另外，脫硫廢水具有酸性大，重金屬離子以及懸浮物含量高等特點(diǎn)，需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)處理才能排放。目前脫硫廢水處理具有處理成本高，排放造成二次污染等問(wèn)題。
[0006]PM2.5的排放對(duì)人類(lèi)健康造成極大危害，是燃煤電廠(chǎng)污染物控制中的難題。燃煤電廠(chǎng)排放的PM2.5分為可過(guò)濾顆粒(一次PM)和可凝結(jié)顆粒(二次PM)兩類(lèi)，其中可過(guò)濾顆粒與可凝結(jié)顆粒的比例為1:3。而可凝結(jié)顆粒的主要來(lái)源是煙氣中SO2部分氧化形成的SO3與煙氣中水分形成的硫酸氣溶膠，另外研究發(fā)現(xiàn)，SCR脫硝催化劑的引入也會(huì)催化煙氣中的SO2氧化為SO3。靜電除塵和布袋除塵不能脫除這部分硫酸氣溶膠顆粒，WFGD對(duì)SO3脫除率較低，造成PM2.5脫除困難，通常需要在WFGD后添加濕式靜電除塵(WESP)脫除硫酸氣溶膠顆粒。SO3酸霧對(duì)下游煙道及設(shè)備造成腐蝕，同時(shí)加重了 PM2.5可凝結(jié)顆粒的排放。研究發(fā)現(xiàn)干法煙氣脫硫裝置能夠有效脫除SO3,除了在WFGD后加WESP實(shí)現(xiàn)SO3的脫除外，在WFGD上游加入干法FGD也是實(shí)現(xiàn)脫除煙氣中SO3的有效方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了 一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置；促進(jìn)煙氣中汞的脫除，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)富氯脫硫廢水的PH值，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的有效利用并提高煙氣中SO3的脫除效率的方法。
[0008]本發(fā)明還提供一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除方法。
[0009]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置，包括鍋爐、SCR (SelectiveCatalytic Reducation,即選擇性催化還原法)脫硝裝置、空氣預(yù)熱器、除塵器、脫硫塔、煙囪、漿液泵II，所述鍋爐與SCR脫硝裝置連接，SCR脫硝裝置與除塵器之間通過(guò)空氣預(yù)熱器連接，除塵器與脫硫塔連接，脫硫塔與煙?連接，還包括脫硫廢水儲(chǔ)箱、霧化噴嘴、廢水調(diào)質(zhì)罐、空壓機(jī)，霧化噴嘴設(shè)于CR脫硝裝置與空氣預(yù)熱器之間的連接管道上，霧化噴嘴通過(guò)漿液栗II與廢水調(diào)質(zhì)te連接，空壓機(jī)與霧化嗔嘴連接，脫硫廢水儲(chǔ)箱與脫硫塔連接，脫硫廢水儲(chǔ)箱與廢水調(diào)質(zhì)罐連接，廢水調(diào)質(zhì)罐內(nèi)設(shè)有強(qiáng)堿。脫硫塔中的脫硫漿液通過(guò)分離措施得到脫硫石骨以及存儲(chǔ)在脫硫廢水儲(chǔ)箱中的脫硫廢水。
[0011]脫硫塔采用石灰石-石膏濕法脫硫塔。強(qiáng)堿采用消石灰。
[0012]脫硫廢水儲(chǔ)箱與廢水調(diào)質(zhì)罐之間的管道上設(shè)有漿液泵I。
[0013]所示廢水調(diào)質(zhì)罐內(nèi)調(diào)質(zhì)后的廢水PH值> 8。
[0014]一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的方法，包括以下步驟:
[0015]I)在廢水調(diào)質(zhì)罐內(nèi)加入消石灰調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后的廢水PH值> 8 ；
[0016]2)將調(diào)質(zhì)后的廢水通過(guò)霧化噴嘴噴射到煙道SCR脫硝裝置與空氣預(yù)熱器之間的位置，調(diào)節(jié)壓縮空氣和廢水流量、控制霧化液滴粒徑，保證霧化液滴水分在設(shè)定時(shí)間內(nèi)蒸干。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]1.實(shí)現(xiàn)了煤中氯元素的循環(huán)利用，充分發(fā)揮了氯元素在提高燃煤煙氣中汞脫除性能中的作用，解決了我國(guó)亞煙煤和褐煤中氯元素含量偏低，煙氣中元素態(tài)汞排放控制困難的問(wèn)題；
[0019]2.提高了尾部煙道煙氣中的氯元素含量而沒(méi)有增加爐膛煙氣中的氯元素含量，避免了氯元素對(duì)爐膛受熱面的腐蝕；
[0020]3.提高了 303脫除效率，解決了燃煤電廠(chǎng)安裝SCR脫硝裝置后SO3排放增高的問(wèn)題；
[0021]4.設(shè)備投資少，占用空間?。?br> [0022]5.促進(jìn)了除塵器對(duì)顆粒物的脫除效率，降低了 WFGD的耗水量；
[0023]6.本方法實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用，以廢治廢具有較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為氯含量對(duì)汞形態(tài)和分布的影響的示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的工藝流程圖；[0026]圖中:1.鍋爐，2.SCR脫硝裝置，3.霧化噴嘴，4.空氣預(yù)熱器，5.除塵器，6.脫硫塔，7.煙園,8.脫硫廢水儲(chǔ)箱，9.脫硫石骨，10.衆(zhòng)液栗I，ll.廢水調(diào)質(zhì)te，12.衆(zhòng)液栗II，
13.空壓機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置，結(jié)合圖2，包括鍋爐1，SCR脫硝裝置2，空氣預(yù)熱器4，除塵器5，脫硫塔6，煙囪7，漿液泵II 12，所述鍋爐I與SCR脫硝裝置2連接，SCR脫硝裝置2與除塵器5之間通過(guò)空氣預(yù)熱器4連接，除塵器5與脫硫塔6連接，脫硫塔6與煙? 7連接，還包括脫硫廢水儲(chǔ)箱8、霧化噴嘴3、廢水調(diào)質(zhì)罐11、空壓機(jī)13，霧化噴嘴3設(shè)于CR脫硝裝置2與空氣預(yù)熱器4之間的連接管道上，霧化噴嘴3通過(guò)漿液泵II 12與廢水調(diào)質(zhì)罐11連接，空壓機(jī)13與霧化噴嘴3連接，脫硫廢水儲(chǔ)箱8與脫硫塔6連接，脫硫廢水儲(chǔ)箱8與廢水調(diào)質(zhì)罐11連接，廢水調(diào)質(zhì)罐11內(nèi)設(shè)有強(qiáng)堿，脫硫塔6采用石灰石-石膏濕法脫硫塔。強(qiáng)堿采用消石灰。脫硫塔6中的脫硫漿液通過(guò)分離措施得到脫硫石骨9以及存儲(chǔ)在脫硫廢水儲(chǔ)箱8中的脫硫廢水。脫硫廢水儲(chǔ)箱8與廢水調(diào)質(zhì)iil 11之間的管道上設(shè)有漿液泵I 10。廢水調(diào)質(zhì)罐11內(nèi)的廢水PH值> 8。
[0029]一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的方法，包括以下步驟:
[0030]I)在廢水調(diào)質(zhì)罐11內(nèi)加入消石灰調(diào)質(zhì),調(diào)質(zhì)后的廢水PH值> 8 ；
[0031]2)將調(diào)質(zhì)后的廢水通過(guò)霧化噴嘴噴射到煙道SCR脫硝裝置與空氣預(yù)熱器之間的位置，調(diào)節(jié)壓縮空氣和廢水流量、控制霧化液滴粒徑，保證霧化液滴水分在設(shè)定時(shí)間內(nèi)蒸干。
[0032]煤粉經(jīng)燃燒器噴射進(jìn)入鍋爐I中，在高溫下燃燒，煤中的汞元素和氯元素釋放到煙氣中。在高溫下大部分汞以元素態(tài)汞形態(tài)析出，隨著鍋爐受熱面吸熱，煙氣溫度逐漸降低，以及SCR脫硝裝置2催化劑的作用，部分元素態(tài)汞被氧化為氧化態(tài)汞。在空氣預(yù)熱器4之前，煙氣溫度大概降到600Κ-700Κ之間。在這個(gè)位置，將石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫廢水調(diào)質(zhì)漿液通過(guò)布置在煙道中的霧化噴嘴3噴射到煙道中，廢水微小的液滴溶解煙氣中的部分氧化態(tài)汞，同時(shí)，水分迅速蒸發(fā)，大部分氧化態(tài)汞在廢水中鈣離子和氯離子作用下，凝結(jié)在廢水蒸發(fā)析出的細(xì)小顆粒上或與細(xì)小顆粒同時(shí)吸附到燃煤飛灰上。同時(shí)，吸附在飛灰上的氯化物對(duì)煙氣中的元素態(tài)汞具有重要的催化氧化作用，促進(jìn)煙氣中的元素態(tài)汞轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)汞。這些氧化態(tài)汞有的吸附在燃煤飛灰上，和通過(guò)溶解蒸發(fā)凝結(jié)過(guò)程捕捉的氧化態(tài)汞一起在除塵器5中與飛灰一同脫除，少部分停留在氣相中在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置6的洗滌作用下進(jìn)入脫硫廢水儲(chǔ)罐8中的脫硫廢水或石膏9中。部分沒(méi)有被氧化的元素態(tài)汞和極少部分沒(méi)有通過(guò)濕法脫硫裝置6脫除的氧化態(tài)汞留在煙氣中經(jīng)煙囪7排放到大氣中。
[0033]煙氣中的SO2經(jīng)過(guò)SCR脫硝裝置2催化劑的催化氧化部分氧化成SO3，在脫硫廢水調(diào)質(zhì)漿液噴霧處，大部分SO3和部分少SO2吸附到漿液中，隨著漿液的蒸發(fā)以硫酸鈣的形式固定在飛灰上經(jīng)除塵器脫除。
[0034]煤燃燒產(chǎn)生氯化氫和脫硫廢水噴霧后揮發(fā)到煙氣中的氯元素隨煙氣進(jìn)入石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置6中，煙氣中的酸性氣體S02，HCl等在洗滌過(guò)程中進(jìn)入脫硫廢水中，SO2通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鈣不斷析出形成石膏得到脫除，而氯離子則在廢水中不斷富集。廢水中氯元素含量過(guò)高會(huì)對(duì)脫硫塔造成腐蝕同時(shí)影響脫硫石膏的品質(zhì)，有關(guān)技術(shù)規(guī)范都以脫硫廢水中氯元素含量超過(guò)20000mg/L作為脫硫廢水排放的判斷標(biāo)準(zhǔn)。這部分脫硫廢水經(jīng)漿液泵10輸送到廢水調(diào)質(zhì)罐11中，通過(guò)向廢水中添加消石灰調(diào)整廢水PH值至8.0。經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)的廢水經(jīng)漿液泵12輸送到布置在煙道中的霧化噴嘴3，在空壓機(jī)13產(chǎn)生的壓縮空氣的作用下霧化成液滴噴射到煙氣中。通過(guò)空壓機(jī)13和漿液泵12控制進(jìn)入霧化噴嘴3的壓縮空氣和廢水漿液壓力來(lái)控制霧化液滴的粒徑，保證液滴能在煙氣中迅速被蒸干。
[0035]整個(gè)工藝中從爐膛I 一直到SCR脫硝裝置2，煙氣中的氯元素含量沒(méi)有發(fā)生變化，只有霧化噴嘴3到石灰石-石膏濕法脫硫裝置5入口處一段煙氣中的氯元素濃度提高，而這部分煙氣溫度正好是煙氣中汞元素吸附和催化氧化的最佳溫度，煙氣中氯元素的提高極大地促進(jìn)了煙氣中汞污染物在飛灰表面的吸附和催化氧化，改善了燃煤電廠(chǎng)常規(guī)污染物控制裝置5和6對(duì)汞污染物的控制。煤燃燒析出到煙氣中的氯元素不斷補(bǔ)充與吸附在飛灰上得到脫除的氯元素在循環(huán)過(guò)程中形成一種動(dòng)態(tài)平衡。煤中少量的氯元素在不對(duì)設(shè)備造成影響的情況下極大限度地發(fā)揮了脫除煙氣中汞污染物的作用。
[0036]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置，包括鍋爐、SCR脫硝裝置、空氣預(yù)熱器、除塵器、脫硫塔、煙囪、漿液泵II，所述鍋爐與SCR脫硝裝置連接，SCR脫硝裝置與除塵器之間通過(guò)空氣預(yù)熱器連接，除塵器與脫硫塔連接，脫硫塔與煙?連接，其特征是，還包括脫硫廢水儲(chǔ)箱、霧化噴嘴、廢水調(diào)質(zhì)罐、空壓機(jī)，霧化噴嘴設(shè)于CR脫硝裝置與空氣預(yù)熱器之間的連接管道上，霧化噴嘴通過(guò)漿液泵II與廢水調(diào)質(zhì)罐連接，空壓機(jī)與霧化噴嘴連接，脫硫廢水儲(chǔ)箱與脫硫塔連接，脫硫廢水儲(chǔ)箱與廢水調(diào)質(zhì)te連接，廢水調(diào)質(zhì)te內(nèi)設(shè)有強(qiáng)喊。
2.如權(quán)利要求1所述的煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置，其特征是，所述脫硫塔采用石灰石-石膏濕法脫硫塔。
3.如權(quán)利要求1所述煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置，其特征是，所述強(qiáng)堿采用消石灰。
4.如權(quán)利要求1所述的煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置，其特征是，所述脫硫廢水儲(chǔ)箱與廢水調(diào)質(zhì)罐之間的管道上設(shè)有漿液泵I。
5.如權(quán)利要求1所述的煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的裝置，其特征是，所示廢水調(diào)質(zhì)罐內(nèi)調(diào)質(zhì)后的廢水PH值> 8。
6.一種煤中氯元素循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)污染物聯(lián)合脫除的方法，其特征是，包括以下步驟: 1)在廢水調(diào)質(zhì)罐內(nèi)加入消石灰調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后的廢水PH值>8 ； 2)將調(diào)質(zhì)后的廢水通過(guò)霧化噴嘴噴射到煙道SCR脫硝裝置與空氣預(yù)熱器之間的位置，調(diào)節(jié)壓縮空氣和廢水流量、控制霧化液滴粒徑，保證霧化液滴水分在設(shè)定時(shí)間內(nèi)蒸干。
【文檔編號(hào)】B01D53/68GK103933838SQ201310020027
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】董勇, 張夢(mèng)澤, 王鵬, 崔琳, 張立強(qiáng), 徐夕仁, 馬春元 申請(qǐng)人:山東大學(xué)