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CN111974187A - 一种氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法 - Google Patents

一种氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法，烟道气离开锅炉进入除尘器，除尘器从烟道气中去除飞灰的固体颗粒，烟道气流到洗涤系统，洗涤系统通过化学方法从烟道气中除去氮氧化物，二氧化硫和汞；烟道气进入第一阶段进行烟气预氧化，第一阶段向烟道气提供氧化剂，使得氧化剂与烟道气相互作用以将NO氧化为NO2以及氧化气态元素汞，监测氧化剂的注入速率，以匹配进入洗涤系统的原始烟道气的NO浓度；烟道气进入第二阶段进行多污染物去除，第二阶段由介质再循环部分向烟道气提供水性浆液，并且通过连续添加新鲜的Mg0来增强水性浆液，所述水性浆液去除SO2，NO2和烟道气中被氧化的汞，洗涤系统和烟囱之间的烟气路径还包含排放控制设备，液体吸附剂溶液在排放控制设备中作为细雾化的喷雾注入烟道气中。

Description

一种氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硫技术领域，尤其涉及一种氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法。
背景技术
科技的变革加快了社会进步的步伐，人们的生活品质有了大幅度的提高，但面临的生活环境问题却是层出不穷，特别是近年来的大气污染问题更加突出，日益严重的大气污染问题严重的威肋着人们的起居作息。对于大气污染的治理需要坚持不懈，要切实加快落实对大气污染的治理力度。中国的大气污染主要是以燃煤烟气为主，而燃煤烟气中含有大量的二氧化硫气体，致使形成酸雨，对生态环境和国民经济的发展起到了严重的危害性。当前，对于脱硫技术的研究与应用是一项十分重要的任务。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法，烟道气离开锅炉进入除尘器，除尘器从烟道气中去除飞灰的固体颗粒，烟道气流到洗涤系统，洗涤系统通过化学方法从烟道气中除去氮氧化物，二氧化硫和汞；
洗涤系统包括第一阶段、第二阶段和介质再循环部分；
烟道气进入第一阶段进行烟气预氧化，第一阶段向烟道气提供氧化剂，使得氧化剂与烟道气相互作用以将NO氧化为NO2以及氧化气态元素汞，监测氧化剂的注入速率，以匹配进入洗涤系统的原始烟道气的NO浓度；
烟道气进入第二阶段进行多污染物去除，第二阶段由介质再循环部分向烟道气提供溶解CaSO4，MgSO4，MgSO3，MgCl2的水性浆液，并且通过连续添加新鲜的Mg0来增强水性浆液，所述水性浆液去除SO2，NO2和烟道气中被氧化的汞。
介质再循环部分包括再循环流发生器和容器，所述容器向洗涤系统的第二阶段提供连续的浆料流再循环，再循环流发生器连接到容器，使得在再循环浆料流中夹带的烟道气的量最小化；
洗涤系统和烟囱之间的烟气路径还包含排放控制设备，液体吸附剂溶液在排放控制设备中作为细雾化的喷雾注入烟道气中。
进一步地，在线气体分析仪被配置为测量烟道气中的NO浓度，并且与控制器进行信号通信，控制器与设置在氧化剂供应管线中的流量调节器进行信号通信，以控制氧化剂的注入速率。
进一步地，所述介质再循环部分在第二阶段中沿气体流动方向在多个位置处切向地向烟道气中注入水性浆液，在烟道气中实现连续更新的反应活性表面。
进一步地，排放控制设备包括空气预热器，在空气预热器上游设置有选择性催化还原系统，以减少NOx排放，在空气预热器的下游设置有颗粒去除设备和织物过滤器。
进一步地，洗涤系统还包括第三阶段和第四阶段，在第三阶段中注入包括将金属氧化物与水混合从而将金属氧化物转化成金属氢氧化物的溶液，在第四阶段中，引入来自第三阶段的溶液洗涤气流，以使金属氢氧化物与二氧化碳反应以形成金属碳酸盐/碳酸氢盐产物。
附图说明
附图1为根据本发明实施例的烟道气从蒸汽发生器锅炉到烟囱的路径；
附图2为本发明以氧化还原化学过程模式操作的洗涤系统的实施例的示意图；
附图3为本发明优选实施例中包含排放控制设备的烟气路径的示意图；
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的烟道气从蒸汽发生器锅炉10到烟囱12的路径，该蒸汽发生器锅炉可以是化石燃料动力锅炉或焚化炉。如图所示，烟道气离开锅炉10并进入除尘器14，该除尘器可以是静电除尘器(ESP)或配置成从烟道中去除诸如飞灰的固体颗粒的任何其他合适的设备。在烟气除尘之后，在烟道气离开烟囱12之前,烟气流到洗涤系统100，通过化学方法从烟道气中除去诸如氮氧化物，二氧化硫和汞之类的污染物。因此，在烟道气离开烟囱12之前从烟道气中基本上或几乎完全去除了污染物。
图2示出了被配置为以氧化还原化学过程模式操作的洗涤系统100的实施例的示意图。替代的氧化还原化学过程模式的不同之处在于在洗涤步骤中它不需要化学还原NOx，原料烟气在除尘器14中除尘之后流向洗涤系统100。如图2所示，洗涤系统100包括第一阶段110，第二阶段120，介质再循环部分130和副产物制备部分140。
第一阶段110是进行烟气预氧化的阶段。第一阶段110构造成向烟道气提供氧化剂，使得氧化剂可以与烟道气相互作用以将NO氧化为NO2以及氧化一定数量的气态元素汞。氧化剂包括过氧化氢(H2O2)，以允许氧化剂与烟气混合的方式将氧化剂注入烟道气中，使得期望的化学反应可以在洗涤系统100的第一阶段发生。可以经由单个进入位置112将氧化剂注入烟道气中。
可以积极地监测氧化剂的注入速率，以适当地匹配进入洗涤系统100的原始烟道气的NO浓度。这可以通过使用位于除尘器14和第一级110之间的在线气体分析仪来完成。在线气体分析仪可以被配置为测量烟道气中的NO浓度，并且可以与控制器进行信号通信，该控制器也与设置在氧化剂供应管线中的流量调节器进行信号通信。这样，随着烟道气中NO含量的变化，可以相应地自动调节提供给第一级110的氧化剂的含量。
第二阶段120被构造和布置成同时进行多污染物去除。第二阶段120被配置为向烟道气提供一种或多种化学物质，化学物质可以包括溶解CaSO4，MgSO4，MgSO3，MgCl2的水性浆液或溶液，并且可以通过连续添加新鲜的Mg0来增强。由介质再循环部分130提供给第二阶段120的上述水性浆液或溶液可以去除SO2，NOx，例如NO2和烟道气中被氧化的汞。
再循环浆料可以在第二阶段120中沿气体流动方向在多个位置处切向地注入烟道气中，在气流中实现连续更新的反应活性表面。如图2所示，第二级120可包括第一切向端口位置122和第二切向端口位置124，第一切向端口位置122被构造和布置成将水性浆液或溶液的第一流沿第一切向引导到烟道气中，第二切向端口位置124位于下游。从第一切向端口位置122开始相对于烟道气的方向。第二切向端口位置124可以被构造和布置成将水性浆液或溶液的第二流沿与第一切向基本相反的第二切向引导到烟气流中，从而在烟道气中产生水力剪切。
第二阶段120中的烟道气的流动路径还可以设置第三切向端口位置126和第四切向端口位置128形式的附加切向端口，从而使水性浆液或溶液与第二阶段120中的混合物进一步混合。
介质再循环部分130可以包括再循环流发生器132(即泵)和容器134，容器134被构造和布置为向洗涤系统100的第二阶段120提供连续的浆料流再循环。经处理的烟道气的流动可以使得其在入口134a处进入容器134。在出口134b处离开容器134。用于烟道气的入口134a和出口134b可以位于除了容器134的顶侧之外的其他表面上，例如在侧表面上。再循环流发生器132可以在侧口134c处连接到容器134。使得在再循环浆料流中夹带的烟道气的量可以最小化。
在第二阶段120的出口处的动态流，其对应于容器134的入口134a，可在处理后的烟道气和废浆进入容器134中时产生第一阶段的气体/流体分离。副产物制备部分140被配置为管理浆料中吸收的副产物(包括目标污染物的副产物)的分离。副产物制备部分140可包括离心机142，可以在位于容器134的低点的出口134d处从再循环容器134中抽出用过的浆料中的悬浮固体。首先在液体水力旋流器(未显示)中使用离心作用，所得的高密度浆料输出可以在离心机142中进一步脱水以形成饼状固体，并且必要时构成过程排污的一部分液体离心液可以作为排污废水流排出。可以将剩余的清除后的浆料返回到再循环容器134，例如，在入口134e处再循环至再循环容器134。可以通过在容器134的入口134f处添加MgO来维持洗涤浆料的效力。
在将浆料从烟道气中分离之后，处理后的烟道气可以在出口134b处离开容器134，并且可以在除雾器136中进一步处理以去除夹带在烟道气中的液滴。从除雾器136回收的液体可以例如通过管道在入口134g输送回容器134。可以将处理过的烟气排放到烟囱12。
参考图3，为优选实施例，洗涤系统100和烟囱12之间的烟气路径还包含排放控制设备，以去除各种烟气污染物。排放控制设备包括空气预热器40，在空气预热器40上游设置有选择性催化还原(SCR)系统30，以减少NOx排放，在空气预热器40的下游设置有颗粒去除设备50和织物过滤器60。
液体吸附剂溶液可以在烟道气离开洗涤系统16之后被注入，可替代地，液体吸附剂溶液可以在颗粒去除设备50之前在注入点80被注入。在每种情况下，烟道气的温度均需低于约850°F。
在优选实施例中，将液体吸附剂溶液作为细雾化的喷雾注入烟道气中，注入的液滴的平均粒度可以在约5和100微米之间，当将液体吸收剂溶液注入热烟道气中时，吸收剂溶液中的液体被完全蒸发，从而产生非常细的注入的吸收剂固体颗粒，该固体颗粒小于从喷嘴注入的液滴，所注入的吸附剂被有效地分成大量颗粒，具有非常高的比表面积，颗粒的数量和所产生的颗粒表面积可促进与SO2快速而完全的反应在烟气中。为了雾化注入的液体吸附剂溶液，可使用双流体喷嘴进行注入，该双流体喷嘴在高压下引入液体流并将其与空气流混合以实现液体的雾化，注入流体的压力在大约50到150psi之间，可替代地，可以使用单流体喷嘴，其仅喷射液体流，但是以更高的压力喷射，通常为500至3000psi。
在优先实施例中，洗涤系统100可增设第三阶段和第四阶段，在第三阶段中，包括将金属氧化物与水混合从而将金属氧化物转化成金属氢氧化物溶液。第三阶段反应器可包括例如槽式反应器，其中将来自第二阶段的固体添加到受控量的水中以形成金属氢氧化物的浆料在第四阶段中，引入来自第三阶段的溶液洗涤气流，以使金属氢氧化物与二氧化碳反应以形成金属碳酸盐/碳酸氢盐产物。第四阶段反应器可包括洗涤塔，其中可将从第三阶段泵出的金属氢氧化物浆液向下喷射到即将到来的包含二氧化碳的气流中，将一部分浆料通过介质再循环部分再循环以提高洗涤效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法，其特征在于，烟道气离开锅炉进入除尘器，除尘器从烟道气中去除飞灰的固体颗粒，烟道气流到洗涤系统，洗涤系统通过化学方法从烟道气中除去氮氧化物，二氧化硫和汞；
洗涤系统包括第一阶段、第二阶段和介质再循环部分；
烟道气进入第一阶段进行烟气预氧化，第一阶段向烟道气提供氧化剂，使得氧化剂与烟道气相互作用以将NO氧化为NO2以及氧化气态元素汞，监测氧化剂的注入速率，以匹配进入洗涤系统的原始烟道气的NO浓度；
烟道气进入第二阶段进行多污染物去除，第二阶段由介质再循环部分向烟道气提供溶解CaSO4，MgSO4，MgSO3，MgCl2的水性浆液，并且通过连续添加新鲜的Mg0来增强水性浆液，所述水性浆液去除SO2，NO2和烟道气中被氧化的汞；
介质再循环部分包括再循环流发生器和容器，所述容器向洗涤系统的第二阶段提供连续的浆料流再循环，再循环流发生器连接到容器，使得在再循环的浆料流中夹带的烟道气的量最小化；
洗涤系统和烟囱之间的烟气路径还包含排放控制设备，液体吸附剂溶液在排放控制设备中作为细雾化的喷雾注入烟道气中。
2.根据权利要求1所述的氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法，其特征在于，在线气体分析仪被配置为测量烟道气中的NO浓度，并且与控制器进行信号通信，控制器与设置在氧化剂供应管线中的流量调节器进行信号通信，以控制氧化剂的注入速率。
3.根据权利要求1所述的氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法，其特征在于，所述介质再循环部分在第二阶段中沿烟道气流动方向在多个位置处切向地向烟道气中注入水性浆液，在烟道气中实现连续更新的反应活性表面。
4.根据权利要求1所述的氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法，其特征在于，排放控制设备包括空气预热器，在空气预热器上游设置有选择性催化还原系统，以减少NOx排放，在空气预热器的下游设置有颗粒去除设备和织物过滤器。
5.根据权利要求1所述的氧化镁作为脱硫剂的烟气脱硫方法，其特征在于，洗涤系统还包括第三阶段和第四阶段，在第三阶段中注入将金属氧化物与水混合从而将金属氧化物转化成金属氢氧化物的溶液，在第四阶段中，引入来自第三阶段的溶液洗涤气流，以使金属氢氧化物与二氧化碳反应以形成金属碳酸盐/碳酸氢盐产物。
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