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      一種同時(shí)脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)及方法

      文檔序號(hào):9337497閱讀:845來(lái)源:國(guó)知局
      一種同時(shí)脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)及方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及對(duì)化石燃料燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硫脫硝的系統(tǒng)及方法,屬于煙氣凈化
      技術(shù)領(lǐng)域。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 當(dāng)今由于大規(guī)模使用化石燃料,每年有兩千萬(wàn)噸以上的硫氧化物(以SO2為主)和 一千萬(wàn)噸以上的氮氧化物(以NO為主)排入大氣,在我國(guó)境內(nèi)造成嚴(yán)重的酸雨污染。目前 已經(jīng)進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的控制二氧化硫排放的技術(shù),包括石灰石-石膏法和半干法煙氣 脫硫技術(shù)(噴霧干燥法和煙氣循環(huán)流化床法),它們的特點(diǎn)是脫硫效率高,但無(wú)法脫硝。尤 其對(duì)于半干法煙氣脫硫技術(shù),當(dāng)用CaO或Ca(OH)2作為吸收劑,雖然吸收劑顆粒越細(xì),反應(yīng) 活性越高,但鈣硫摩爾比(相對(duì)于入口煙氣中的SO2)實(shí)際上超過(guò)1.5,才能達(dá)到較高的脫硫 效率。而較成熟的降低煙氣中氮氧化物排放的技術(shù)有SCR(選擇性催化還原)和SNCR(選 擇性非催化還原),二者都采用氨或尿素將煙氣中的氮氧化物還原為無(wú)害的氮?dú)夂笤龠M(jìn)行 排放,SCR的優(yōu)點(diǎn)是脫硝效率高,缺點(diǎn)是成本高,尤其是催化劑成本,讓工業(yè)鍋爐用戶很難接 受,并且對(duì)運(yùn)行維護(hù)要求高,而SNCR的成本相對(duì)較低,但脫硝效率也相對(duì)較低,且對(duì)噴射點(diǎn) 溫度要求嚴(yán)格,二者都要求還原劑與煙氣混合均勻,否則部分還原劑會(huì)逃逸出去,造成二次 污染。以上的脫硫脫硝技術(shù)對(duì)二氧化硫和氮氧化物實(shí)施分別控制,設(shè)備投資較大。
      [0003] 中國(guó)專利文獻(xiàn)(ZL200910090740. 8)提出了一種同時(shí)脫除煙氣中硫氧化物和氮氧 化物的方法(200910090740. 8),該技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中,還達(dá)不到理想的同時(shí)脫硫脫硝效率, 其吸收劑的利用率相對(duì)較低,因此,需要對(duì)該技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、完善和優(yōu)化。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004] 本發(fā)明的目的是提出一種有效的、方便操作的同時(shí)脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化 物的系統(tǒng)及方法,旨在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)脫硫脫硝的功能,以進(jìn) 一步提高吸收劑的利用率,達(dá)到高效同時(shí)脫除硫氧化物和氮氧化物的目的。
      [0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
      [0006] -種同時(shí)脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng),其特征在于:所述系統(tǒng)包括流 化床反應(yīng)器、氣固分離器、增濕活化器和新鮮吸收劑儲(chǔ)料罐;流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有布風(fēng)板, 布風(fēng)板上部分為密相區(qū)和稀相區(qū),密相區(qū)的高度為5~50_ ;在流化床反應(yīng)器底部設(shè)有煙 氣進(jìn)口和乏吸收劑排出口,流化床反應(yīng)器上部設(shè)有煙氣出口;所述的煙氣出口與氣固分離 器的進(jìn)口相連,氣固分離器的物料出口與增濕活化器的物料進(jìn)口連接;增濕活化器的物料 出口與流化床反應(yīng)器連接;在流化床反應(yīng)器稀相區(qū)設(shè)有水霧化噴嘴。
      [0007] 優(yōu)選地,所述氣固分離器采用布袋除塵器。
      [0008] 優(yōu)選地,在增濕活化器內(nèi)設(shè)有絞龍。在增濕活化器與循環(huán)流化床反應(yīng)器之間的管 路上設(shè)有回料控制閥。
      [0009]發(fā)明提供的一種同時(shí)脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的方法,其特征在于該方法 包括如下步驟:
      [0010] 1)來(lái)自燃燒設(shè)備中的煙氣先進(jìn)行預(yù)除塵,控制來(lái)流煙氣溫度在80~150°C范圍 內(nèi),煙氣經(jīng)布風(fēng)板進(jìn)入含有密相區(qū)的流化床反應(yīng)器中,新鮮吸收劑直接進(jìn)入增濕活化器內(nèi) 或噴入流化床反應(yīng)器內(nèi),煙氣經(jīng)過(guò)流化床反應(yīng)器的密相區(qū)時(shí),煙氣中的NO被氧化為繼2;所 述煙氣中含有〇2、H20、SOjPNOx氣體成分,新鮮吸收劑采用CaO、Ca(OH) 2和赤泥中的一種 或幾種的混合物;
      [0011] 2)通過(guò)向流化床反應(yīng)器內(nèi)噴入霧化水,控制流化床反應(yīng)器出口煙氣的相對(duì)濕度在 10~60%范圍內(nèi);煙氣中的S02、S03、NO和NO2與吸收劑進(jìn)行反應(yīng)被脫除;
      [0012] 3)脫硫脫硝后的煙氣攜帶固體顆粒物進(jìn)入氣固分離器,被分離下來(lái)的乏吸收劑進(jìn) 入增濕活化器被水或水蒸汽活化,出口物料的含濕量控制在0. 5~2%之間,再輸送至流化 床反應(yīng)器的密相區(qū)中;部分乏吸收劑從流化床底部或分離器底部排出,以維持整個(gè)系統(tǒng)的 固體物料平衡;經(jīng)過(guò)凈化的煙氣從分離器出口煙道排出。
      [0013] 所述方法中,控制鈣硫氮摩爾比CaAS+0. 5N)在I. 0~2. 0之間。
      [0014] 所述赤泥即鋁冶煉行業(yè)的大宗廢棄物。
      [0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:①本發(fā)明與傳統(tǒng)循環(huán)流 化床半干法煙氣脫硫技術(shù)相比,由于脫硝過(guò)程對(duì)脫硫過(guò)程有促進(jìn)作用,在同樣鈣硫摩爾比 (相對(duì)于入口煙氣中的SO2)條件下,本發(fā)明的同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)可以達(dá)到更高的脫硫效率, 且對(duì)煙氣的相對(duì)濕度要求更低;更重要的是,在實(shí)現(xiàn)高效脫硫的同時(shí),NO也可以被脫除,實(shí) 現(xiàn)了在一個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)脫硫脫硝的目的,不必因?yàn)榱蜓趸锖偷趸锏牟煌?套煙氣凈化裝置,從而大大節(jié)省了設(shè)備投資,降低了煙氣污染物排放的控制成本。②本發(fā)明 的特點(diǎn)是在揭示同時(shí)脫硫脫硝化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上,根據(jù)煙氣成分的特點(diǎn),并結(jié)合實(shí)際 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和完善,對(duì)流化床反應(yīng)器內(nèi)的氣固流動(dòng)型式以及整個(gè) 工藝過(guò)程進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,例如增加了增濕活化器,并對(duì)反應(yīng)器出口相對(duì)濕度和增濕活 化器的物料含濕量等工藝參數(shù)范圍進(jìn)行了優(yōu)化,通過(guò)合理地控制工藝步驟和運(yùn)行參數(shù),達(dá) 到了比較理想的脫硫脫硝效果,30 2脫除率可達(dá)到90%以上,NO脫除率可達(dá)65%以上。在 常規(guī)工業(yè)鍋爐或窯爐排放煙氣的二氧化硫和氮氧化物濃度范圍內(nèi),硫氧化物和氮氧化物的 排放能夠達(dá)到國(guó)家的環(huán)保要求。③本發(fā)明對(duì)氣固分離器分離下來(lái)的乏吸收劑進(jìn)行活化后, 重新返回流化床反應(yīng)器內(nèi)參與脫硫脫硝反應(yīng),有效提高了吸收劑的利用率。
      【附圖說(shuō)明】
      [0016] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)及工藝流程圖。
      [0017] 圖中:1 一來(lái)流煙氣進(jìn)口管道;2 -流化床反應(yīng)器;3 -增濕活化器;4 一新鮮吸收 劑儲(chǔ)料罐;5 -霧化水噴嘴;6 -流化床反應(yīng)器出口煙道;7 -氣固分離器;8 -回料控制閥; 9 一凈煙氣煙道;10-水或蒸氣管道;11-密相區(qū);12-稀相區(qū);13-布風(fēng)板;14-絞龍;15-噴 水管道;16-乏吸收劑排出管道。
      【具體實(shí)施方式】
      [0018] 下面借助于附圖對(duì)本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程作進(jìn)一步的說(shuō)明。
      [0019] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)及工藝流程圖,所述系統(tǒng)包括流化床反應(yīng)器2、氣固分離器7、 增濕活化器3和新鮮吸收劑儲(chǔ)料罐4 ;流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有布風(fēng)板13,在布風(fēng)板上部的流化 床內(nèi)分為密相區(qū)11和稀相區(qū)12,密相區(qū)的高度為5~50cm;在流化床反應(yīng)器底部設(shè)有來(lái)流 煙氣進(jìn)口管道1、乏吸收劑排出管道16和噴水管道15,流化床反應(yīng)器上部設(shè)有煙氣出口 6 ; 所述的煙氣出口與氣固分離器7的進(jìn)口相連,氣固分離器的物料出口與增濕活化器3的物 料進(jìn)口連接;增濕活化器物料出口與流化床反應(yīng)器直接通過(guò)管路連接,也可以在增濕活化 器的物料出口與流化床反應(yīng)器的連接管路上設(shè)置回料控制閥8 ;在增濕活化器上設(shè)有活化 介質(zhì)水或水蒸汽接口 10 ;在流化床反應(yīng)器稀相區(qū)12內(nèi)設(shè)有霧化水噴嘴5。所述氣固分離器 采用布袋除塵器。
      [0020] 本發(fā)明的工藝過(guò)程如下:
      [0021] 含有S02、N0、水蒸汽、氧氣、二氧化碳、氮?dú)夂惋w灰的燃燒煙氣經(jīng)過(guò)預(yù)除塵后,通過(guò) 調(diào)節(jié)噴水管道15的噴水量控制煙氣溫度在80~150°C范圍內(nèi),煙氣通過(guò)來(lái)流煙氣進(jìn)口管道 1進(jìn)入流化床反應(yīng)器2中,在02、S02、H2O和吸收劑同時(shí)存在的條件下,煙氣中的NO在循環(huán) 流化床密相區(qū)中被氧化為NO2,然后再與煙氣中的SO2SSO3-起被吸收劑Ca(OH) 2、CaO、赤 泥或者它們的混合物吸收固化,達(dá)到同時(shí)脫硫脫硝的目的。根據(jù)煙氣中302與NO的摩爾比 例以及各自的濃度,調(diào)整進(jìn)入系統(tǒng)的新鮮吸收劑的量。為保證流化床反應(yīng)器中能達(dá)到較高 的脫硫脫硝效率,通過(guò)噴水管道5調(diào)節(jié)霧化噴水量,實(shí)驗(yàn)表明,控制流化床反應(yīng)器出口煙氣 相對(duì)濕度在10~60 %范圍,同時(shí),煙氣中的502與NO的摩爾比例為2 :1、鈣硫氮摩爾比Ca/ (S+0. 5N)在I. 0~2. 0時(shí),會(huì)達(dá)到更好的脫硫脫硝效果。脫硫脫硝后的煙氣攜帶固體顆粒 經(jīng)過(guò)流化床反應(yīng)器出口煙道6進(jìn)入氣固分離器7,被分離下來(lái)的固體物料主要含有CaO或 Ca(OH) 2或未反應(yīng)完全的赤泥,以及脫硫產(chǎn)物CaSO4、CaSO3,脫硝產(chǎn)物Ca(NO3)2、Ca(NO2) 2等物 質(zhì)。為提高吸收劑的利用率,將被分離下來(lái)的固體物料和新鮮吸收劑在增濕活化器中被水 或水蒸汽
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