一种同时处理燃煤电厂烟气中SO₃和脱硫废水的方法

一种同时处理燃煤电厂烟气中SO₃和脱硫废水的方法
【专利摘要】一种同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，燃煤电厂锅炉的烟道上依次设置省煤器、SCR反应器、雾化蒸发装置、空气预热器、静电除尘器和脱硫塔，所述雾化蒸发装置包括蒸发器，空压机和浆液泵，所述蒸发器设置在SCR反应器与空气预热器之间的烟道上，蒸发器顶部均匀分布若干气液两相流喷嘴；所述脱硫塔产生的脱硫废水与碱性吸收剂混合成浆液，所述浆液在浆液泵和空压机的作用下通过气液两相流喷嘴从蒸发器顶部喷出，碱性吸收剂与烟气中的SO3反应，反应后的浆液干燥成细小颗粒，或沉降到蒸发器的底部排出，或随烟气进入静电除尘器与烟气分离。上述装置能够同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水，并具有设备简单、系统整合、脱除效率高等特点。
【专利说明】
一种同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法
技术领域
[0001]本发明涉及环境工程技术领域，特别是一种火电厂生成烟气及废水的处理方法。
【背景技术】
[0002]
近几年雾霾的频发引发人们对环境问题的普遍关注，各国在加大环境污染治理的同时对治理燃煤电厂排放的“三废”尤为关注，特别是对燃煤电厂的脱硫废水提出零排放的要求，这些要求使燃煤电厂面临重大的环保压力。
[0003]对于脱硫废水的处理，由于烟气中的大部分污染物会转移到脱硫系统中，因此脱硫系统产生的脱硫废水可称为电厂最为恶劣的水源之一，处理难度非常大。脱硫废水的主要成份为粉尘和脱硫产物(CaSO4和CaSO3),还含有可溶性的氯化物和硝酸盐等及汞、铅、镍、砷等重金属。现有工艺中采用中和、絮凝等化学的方法进行处理，但不能很好地达到排放标准。
对于烟气中SO3的处理，烟气中的SO3来源于煤燃烧和SCR反应器对SO2的氧化两个方面，其产生的恶劣影响主要有以下几个方面:
(I)由于烟气中的SO3以气溶胶形式存在，或形成硫酸酸雾气溶胶，气溶胶的粒径为亚微米，非常小，因此难以被静电除尘器和脱硫系统捕集。如排入大气中可对光线产生散射呈现“蓝羽，，现象。
[0004](2)烟气的酸露点取决于烟气中SO3和H2O的浓度，并随着SO3浓度的增加而升高，为了避免烟气冷凝成硫酸造成烟道腐蚀，必然要增加排烟温度，造成机组热效率下降。
[0005](3)在空气预热器中，当烟气温度冷却至177?215°C时，SCR反应器中未反应的NH3与SO3发生反应生成硫酸氢铵(ABS)，硫酸氢铵是一种粘性很强并具有较强腐蚀性的物质，硫酸氢铵的粘性造成大量飞灰沉积在空预器表面引起堵塞，增加空预器的阻力和引风机的功率消耗，严重时甚至迫使机组停炉以清理空预器。
[0006]半干法脱硫技术对SO3有很强的去除作用，但是在不同温度区间下，碱性温区，否则造成碱性吸收剂会大量与SO2发生反应，影响SO3脱除。
[0007]因此脱硫废水和烟气中SO3成为治理燃煤电厂“三废”的关键，如何有效进行脱硫废水的处理和脱除SO3成为亟待解决的问题。

【发明内容】

[0008]本发明所要解决的技术问题是克服已有技术之缺陷，提供一种同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，它能够同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水，并具有设备简单、脱除效率高的特点。
[0009]本发明所述技术问题是以下述技术方案实现的:
一种同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，燃煤电厂锅炉的烟道上依次设置省煤器、SCR反应器、空气预热器、静电除尘器和脱硫塔，所述烟道上增设雾化蒸发装置，所述雾化蒸发装置包括蒸发器，空压机和浆液栗，所述蒸发器设置在SCR反应器与空气预热器之间的烟道上，蒸发器顶部均匀分布若干气液两相流喷嘴;所述脱硫塔产生的脱硫废水与碱性吸收剂混合成浆液，浆液在浆液栗和空压机的作用下通过气液两相流喷嘴从蒸发器顶部喷出，碱性吸收剂与烟气中的SO3反应，反应后的浆液干燥成细小颗粒，一部分颗粒和烟尘沉降到蒸发器的底部排出，剩余部分随烟气进入静电除尘器与烟气分离。
上述同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，所述蒸发器上部为圆柱形，下部为锥形的灰斗，灰斗的底部设置排料阀，灰斗中部安装料位计。
上述同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，所述脱硫废水与碱性吸收剂混合后的浆液的pH为8.5?1.0。
上述同时处理燃煤电厂烟气中S03和脱硫废水的方法，所述碱性吸收剂为石灰、白泥、NaHSO3或Na2CO3中的一种，碱性吸收剂的粒度范围为20-50um。
上述同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，所述蒸发器的温度为280°C?3800C，浆液的喷入量为浆液喷入后蒸发器温度降幅为5°C_10°C。
[0010]本发明对SCR反应器与空气预热器之间的烟道进行改造设立蒸发器，将燃煤电厂湿法脱硫系统产生的脱硫废水与碱性吸收剂在浆液池中混合，调制成一定浓度的浆液，利用气液两相流喷嘴将浆液喷入蒸发器中，通过在高温区SO3与碱性吸收剂的选择性反应有效脱除烟气中S03，脱硫废水中的重金属与盐分在高温条件下迅速蒸发形成固体颗粒物，一部分产物和飞灰通过蒸发器底部的排料阀间歇排出，剩余固体颗粒物和烟尘在静电除尘器中捕集。实现了脱硫废水零排放，同时有效去除烟气中的S03，减少硫酸氢铵的生成，避免堵塞空预器。由于SO3浓度大幅下降，酸露点降低可有效降低空预器出口的烟气温度，提高了锅炉的热效率和除尘效率，而且锅炉尾部受热面的腐蚀大大减轻，减少设备的维护、延长使用期限。本发明适用于燃煤电厂排放的烟气中SO3浓度高、烟温高且脱硫废水等高含盐水处置困难的情况。
[0011]本发明通过雾化蒸发装置实现了脱硫废水零排放与烟气中SO3双重控制的效果，从而克服现有技术中火电厂的废水和烟气处理系统所需配置设备多、投资大、运行成本高的缺点，实现节能环保的现实要求。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图。
[0013]图中各标号清单为:1、锅炉，2、省煤器，3、SCR反应器，4、空气预热器，5、静电除尘器，6、脱硫塔，7、烟囱，8、空压机，9、脱硫废水，10、浆液池，11、碱性吸收剂，12、浆液栗，13、气液两相流喷嘴，14、料位计，15、排料阀，16、蒸发器。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明包括锅炉I尾部的烟道上依次设置的省煤器2、SCR反应器3、雾化蒸发装置、空气预热器4、静电除尘器5和脱硫塔6，所述SCR反应器可选择性的将NO和NO2还原成犯，用以去除烟气中的含氮化合物。所述雾化蒸发装置包括蒸发器16、空压机8、浆液池10和浆液栗12。所述蒸发器16设置在SCR反应器3与空气预热器4之间的烟道上，蒸发器16的上部为圆柱形，下部为锥形的灰斗，灰斗的底部设置排料阀15，灰斗中部安装料位计14，用以计量灰斗内物料的位置，并发出排料信号控制蒸发器底部的排料阀间歇排出。通过定期排出一部分飞灰和蒸发后的颗粒，以减轻对空预器的堵塞。所述蒸发器16的顶部均匀分布若干气液两相流喷嘴13，根据脱硫废水的处理效率设置喷嘴的数量。
[0015]脱硫塔6产生的脱硫废水9在浆液池10中与碱性吸收剂11混合成浆液，通过控制碱性吸收剂的加入量调整混合后的浆液PH范围为8.5?1.0。所述碱性吸收剂选用石灰、造纸废弃物一白泥、Mg0、NaHS03(SBS)或Na2CO3中的一种，优选为石灰和白泥。白泥的主要成分为碳酸钙，还含有部分天然纤维，选用白泥作为碱性吸收剂不仅可以降低购买石灰石的成本，还能变废为宝实现废物再利用的目的。碱性吸收剂的粒度范围为20-50μπι。碱性吸收剂的加入量由浆液含固量和PH双重控制，其中浆液的含固量数值由运行试验中获得最佳脱除三氧化硫效率的含固量所决定，以碱性吸收剂石灰为例说明本发明的运行过程。
锅炉产生的烟气依次经过省煤器2、SCR反应器3、蒸发器16、空气预热器4、静电除尘器5进入脱硫塔6。脱硫塔6中的吸收剂吸收烟气中的SO2产生脱硫废水9，脱硫废水9排入浆液池10中，并经烟囱7排出符合排放标准的烟气。在浆液池10中混合后的浆液通过浆液栗12输送到蒸发器16中的气液两相流喷嘴13。空压机8输送压缩空气进入气液两相流喷嘴13，通过压缩空气的作用，浆液在喷嘴处雾化后由蒸发器顶部向下喷射，空气与浆液混合后的气液比为180-220。从顶部进入塔内的烟气中的SO3与浆液中的石灰反应生成硫酸钙，同时硫酸钙及浆液由烟气干燥成细小颗粒，一部分硫酸钙颗粒和烟尘沉降到蒸发器的底部并由排料阀15间歇排出，排料信号通过料位计14控制。剩余的颗粒随烟气进入空气预热器4后，被静电除尘器5捕集从烟气中分离出来，从而同时实现脱硫废水的零排放及控制烟气中SO3的含量两个目标。
[0016]气液两相流喷嘴能够将浆液迅速雾化，从而提高雾化及干燥的效果。蒸发器内的反应温度控制在280°C?380°C之间，使碱性吸收剂与SO3的反应活性优于吸收剂与SO2的反应活性，以提高SO3的脱除效率，还可使烟气温度高于酸露点，减少硫酸氢铵的生成。浆液喷入量决定于SO3的控制程度和热能效率两个综合指标，如浆液喷入量大，吸收效率高，但是温度下降大，热能损失大，因此浆液实际喷入量由蒸发器内的反应温度进行控制，即烟气的温降度幅需控制在5°C-10°C，并保证喷入的浆液在进入空气预热器之前被蒸干。烟气与浆液的气液比为200，即蒸发lkg/h的浆液需要的烟气量为200Nm3/h，锅炉烟气的参数越高，蒸发效果也好，低锅炉负荷条件下蒸发器停止运行。
【主权项】
1.一种同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，燃煤电厂锅炉(I)的烟道上依次设置省煤器(2)、SCR反应器(3)、空气预热器(4)、静电除尘器(5)和脱硫塔(6)，其特征在于，所述烟道上增设雾化蒸发装置，所述雾化蒸发装置包括蒸发器(16)，空压机(8)和浆液栗(12)，所述蒸发器(16)设置在SCR反应器(3)与空气预热器(4)之间的烟道上，蒸发器顶部均匀分布若干气液两相流喷嘴(13);所述脱硫塔(6)产生的脱硫废水(9)与碱性吸收剂(11)混合成浆液，浆液在浆液栗(12)和空压机(8)的作用下通过气液两相流喷嘴(13)从蒸发器(16)顶部喷出，碱性吸收剂(11)与烟气中的SO3反应，反应后的浆液干燥成细小颗粒，一部分颗粒和烟尘沉降到蒸发器(16)的底部排出，剩余部分随烟气进入静电除尘器(5)与烟气分呙。2.根据权利要求1所述的同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，其特征在于，所述蒸发器(16)上部为圆柱形，下部为锥形的灰斗，灰斗的底部设置排料阀(15)，灰斗中部安装料位计(14)。3.根据权利要求2所述的同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，其特征在于，所述脱硫废水(9)与碱性吸收剂(11)混合后的浆液的pH为8.5?10.0。4.根据权利要求3所述的同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，其特征在于，所述碱性吸收剂为石灰、白泥、NaHSO3或Na2CO3中的一种，碱性吸收剂的粒度范围为20-50μmD5.根据权利要求4所述的同时处理燃煤电厂烟气中SO3和脱硫废水的方法，其特征在于，所述蒸发器(16)的温度为280°C?380°C;浆液的喷入量为浆液喷入后蒸发器的温度降幅为5。010。(:。
【文档编号】F23J15/02GK105854575SQ201610265089
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】马双忱, 杨静, 于伟静, 柴晋, 张立男, 陈公达, 陶冶
【申请人】华北电力大学（保定）