双碱双循环协同脱硫脱硝系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种双碱双循环协同脱硫脱硝系统及方法，通过氧化促进段、一钠基协同吸收段及一钙基脱硫吸收段的三段处理，具有协同脱硝的作用，且双介质两级循环脱硫系统具有吸收液再生循环利用的能力，并在两级吸收区域之间加装湍流管栅整流装置起气流均布作用，在达到同等脱除效果的前提下，可有效降低液气比，并降低运行成本。
【专利说明】
双碱双循环协同脱硫脱硝系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及环保技术领域，尤其涉及烟气脱硫技术，具体涉及一种双碱双循环协同脱硫脱硝系统及方法。
【背景技术】
[0002]《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》要求东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6 %条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米)，中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。到2020年，东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组，改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。鉴于中国燃煤品质，对所有的燃煤电厂产生的烟气都需要进行脱硫和脱硝处理，并使排放的烟气中二氧化硫含量符合上述相关环保要求。
[0003]针对我国大部分区域燃煤含硫过高的问题，传统的单循环脱硫技术很难达到国家环保部的新标准要求。采用单循环脱硫技术，应用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，仅通过石灰石浆液与燃煤烟气充分接触脱硫，即使在理想工况下，脱硫效率最高也只能达到98%，对于二氧化硫含量高于2000mg/Nm3的燃煤烟气，采用上述技术和工艺是难以实现达标排放的，这样一来就需要增加额外的处理装置或设备，提高运行和维护成本，且会增加环保设备占地，影响燃煤电厂的整体布局。另外，燃煤电厂排放的烟气脱硝装置往往设置在锅炉排放烟道后，通过SCR法等脱硝工艺对烟气中的氮氧化物进行脱除，但是有时，脱硝系统并不能够将烟气中的氮氧化物含量降低至符合国家环保排放要求，需要在其他处理环节进行协同脱硝处理。
[0004]为了提高脱硫效率，本领域技术人员已开始尝试研发新的脱硫系统，中国发明专利申请(申请号201510034481.2)公开了一种双循环脱硫系统，通过两级循环浆液各自循环脱硫，对烟气中的二氧化硫进行脱除。但是该专利申请的技术方案需要不断投入钠基脱硫吸收剂，无法实现钠基脱硫吸收剂的再生，因此不仅会造成运行成本的极大浪费，而且整个浆液循环中钠离子浓度不断提高也会影响石膏浆液生成，进而降低脱硫效率，其在实施上存在较大的局限性。
[0005]另外，上述发明专利的技术方案只有单一脱硫功效，两级循环浆液各自循环脱硫，没有实现钠基脱硫吸收剂的再生，也没有充分利用钠基脱硫吸收剂，因此造成运行成本的极大浪费。此外，烟气经过气液分离装置后流场均布会大幅下降，也降低了第二循环脱硫区域中的脱硫效率。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明的目的是提供一种双碱双循环协同脱硫脱硝系统及方法，其具有协同脱硝的作用，且双介质两级循环脱硫系统具有吸收液再生循环利用的能力，并在两级吸收区域之间加装湍流管栅整流装置起气流均布作用，在达到同等脱除效果的前提下，可有效降低液气比，并降低运行成本。
[0007]为达上述目的，本发明采取的具体技术方案是:
[0008]—种双碱双循环协同脱硫脱硝系统，包括:
[0009]作为烟气通路的一塔体；
[0010]所述塔体内沿烟气流向依次布置有一入口烟道、一钠基协同吸收段及一钙基脱硫吸收段；
[0011 ]所述入口烟道设有一氧化促进剂喷射装置；
[0012]所述钙基脱硫吸收段包括:若干二级喷淋层，位于所述二级喷淋层下方的一浆液收集装置，位于所述二级喷淋层与所述浆液收集装置之间的一整流装置，与连通于所述二级喷淋层及所述浆液收集装置之间的一钙基吸收剂池；
[0013]所述钠基协同吸收段包括:连通位于所述吸收塔底部的钠基浆液池的若干一级喷淋层；
[0014]所述钠基吸收剂池及钙基浆液池同时连通一再生装置；
[0015]所述再生装置的一再生浆液出口连通至所述吸收塔底部的钠基吸收剂池。
[0016]进一步地，所述氧化促进剂喷射装置包括布置于所述入口烟道的侧壁上均布的多个喷嘴。
[0017]进一步地，整流装置选自导流板、多孔托盘、整流格栅或整流管列。
[0018]进一步地，所述浆液收集装置底部设置多个凸起，所述凸起的顶部或侧部具有通气孔。
[0019 ]进一步地，所述浆液收集装置底部为锥型。
[0020]—种双碱双循环协同脱硫脱硝方法，包括以下步骤:
[0021]I)燃煤烟气进入一烟气通路，与氧化促进剂均匀混合，获得氧化烟气；
[0022]2)氧化烟气与雾化后的钠基吸收剂逆向接触进行一级脱硝脱硫，得到一次脱硝脱硫烟气;钠基吸收剂循环使用；
[0023]3)对一次脱硝脱硫烟气的流场进行整流，使其流场均布后与雾化后的钙基吸收剂逆向接触进行二级脱硫，得到二次脱硫烟气;钙基吸收剂循环使用；
[0024]4)当钠基吸收剂的pH值低于一阀值时，与钙基吸收剂二者按比例注入一再生装置；
[0025]5)再生装置产生的再生钠基浆液补充钠基吸收剂。
[0026]进一步地，步骤I)中所述氧化促进剂为包含三价铁离子的溶液。
[0027]进一步地，步骤2)中所述钠基吸收剂的pH值为10-12;步骤3)中所述钙基吸收剂pH值为 5.8-6.4。
[0028]进一步地，步骤4)中所述阀值选自5.5-6.5之间。
[0029]进一步地，步骤4)中钠基吸收剂与钙基吸收剂的注入比例保证钠离子浓度与钙离子浓度比例为2:1。
[0030]原烟气由吸收塔入口进入吸收塔内，依次经过钠基吸收段、湍流管栅整流装置、钙基吸收段及烟气除雾装置，最终通过吸收塔出口排出。在吸收塔入口烟道内设有氧化促进剂喷嘴，用于向塔内喷射促使NO转化为NO2的氧化促进剂。两级脱硫后的循环吸收液按比例打入再生装置进行钠基吸收剂的再生，再生后的上清液作为吸收剂可循环使用，再生后的下部剩余浆液送入氧化池产生石膏。
[0031]本发明利用浆液中大量存在的S032—离子，在吸收塔入口处喷入NO氧化促进剂，使NO转化为NO2，并利用碱液边转化边吸收，最终随反应后吸收剂排出。为实现NO2的充分吸收，本发明选用了二氧化硫吸收效率更高的钠盐溶液作为一级循环吸收剂，二级循环吸收剂仍使用PH较高的石灰石浆液，并将钙基吸收剂和钠基吸收剂脱硫后的循环浆液按比例注入再生池进行反应，使参与再生反应的钠离子浓度与钙离子浓度比例在2:1左右，以实现钠基吸收剂的再生，并生成具有经济价值的副产品石膏。由于钠基吸收剂的脱硫效果明显优于钙基吸收剂，可降低脱硫系统的液气比，从而降低投入及运行成本。另外，在二级浆液收集装置上部安装湍流管栅整流装置，起均布流场的作用，提高二级脱硫吸收段的气液传质效率，增加脱硫效率。
[0032]通过采取上述技术方案，本发明具有脱硫效率高的优点，由于采用了两种不同的吸收介质，可以有效提高脱硫效率，降低液气比，且钠基吸收剂可再生循环使用，降低运行成本。并且可以实现协同脱硝作用。由于使用钠基吸收剂处理综合成本较高，本发明不仅使其实现再生循环，而且利用钠基吸收剂的强碱性，同时进行协同脱硝，提高钠基吸收剂的利用率，实现了利益最大化。
【附图说明】
[0033]图1是本发明一实施例中双碱双循环协同脱硫脱硝系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面配合所附图对本发明的特征和优点作详细说明。
[0035]在如图1所示的实施例中，提供一种双碱双循环协同脱硫脱硝系统，包括:
[0036]作为烟气通路的一塔体I;
[0037]塔体I内沿烟气流向依次布置有入口烟道2、钠基协同吸收段3及钙基脱硫吸收段5；
[0038]入口烟道2设有氧化促进剂喷射装置12;
[0039]钙基脱硫吸收段5包括:若干二级喷淋层6，位于二级喷淋层6下方的浆液收集装置8，位于喷淋层6与浆液收集装置8之间的整流装置7，与连通于二级喷淋层6及浆液收集装置8之间的钙基吸收剂池9 ；
[0040]钠基协同吸收段3包括:连通位于吸收塔底部的钠基浆液池4的若干一级喷淋层10；
[0041 ]钠基吸收剂池4及钙基浆液池9同时连通再生装置11;
[0042]再生装置11的再生浆液出口连通至吸收塔底部的钠基吸收剂池4。
[0043]具体地，氧化促进剂喷射装置包括布置于入口烟道的侧壁上均布的多个喷嘴(图未不)。
[0044]整流装置7如图所示为两列平行布置的管列，在其实施例中还可以选择导流板、多孔托盘、整流格栅等其他结构的具有导流、均流功能的结构。
[0045]另外，在一些实施例中，浆液收集装置底部的上面设置多个凸起，所述凸起的顶部或侧部具有通气孔。烟气可从这些通气孔中流过，在此基础上可以使浆液收集装置的边缘紧贴吸收塔的塔壁，避免钙基吸收剂沿塔壁流入塔底。
[0046]在又一些实施例中，浆液收集装置底部为锥型，锥角大于160°。
[0047]图1中所示的装置实施的双碱双循环协同脱硫脱硝方法，包括以下步骤:
[0048]I)燃煤烟气进入一烟气通路，与氧化促进剂均匀混合，获得氧化烟气；
[0049]2)氧化烟气与雾化后的钠基吸收剂逆向接触进行一级脱硝脱硫，得到一次脱硝脱硫烟气;钠基吸收剂循环使用；
[0050]3)对一次脱硝脱硫烟气的流场进行整流，使其流场均布后与雾化后的钙基吸收剂逆向接触进行二级脱硫，得到二次脱硫烟气;钙基吸收剂循环使用；
[0051]4)当钠基吸收剂的pH值低于一阀值时，与钙基吸收剂二者按比例注入一再生装置；
[0052]5)再生装置产生的再生钠基浆液补充钠基吸收剂。
[0053]其中，步骤I)中所述氧化促进剂为包含三价铁离子的溶液。
[0054]步骤2)中所述钠基吸收剂的pH值为10-12。
[0055]步骤4)中所述阀值选自5.5-6.5之间。
[0056]步骤4)中钠基吸收剂与钙基吸收剂的注入比例保证钠离子浓度与钙离子浓度比例为2:1。
[0057]含硫原烟气经入口进入吸收塔，依次经过钠基脱硫吸收段、钙基脱硫吸收段、烟气除雾装置，最终由出口排出。主要工作原理为:
[0058]1.原烟气由经过吸收塔入口，与氧化促进剂，如Fe3+、C102—、C10—、ΚΜηθ4等按一定比例混合；
[0059]2.混合均匀后的烟气进入吸收塔，首先与雾化后的钠基吸收剂逆向接触进行脱硫，脱硫后的浆液收集至塔外浆池循环利用。钠基吸收剂选用氢氧化钠，为实现同步脱硝，有效反应pH在10-12之间，脱硫后浆液回落至塔底浆池再循环利用。
[0060]3.烟气经一级吸收剂脱硫后，向上经过二级浆液收集装置，并经湍流管栅装置整流后，与雾化后的钙基吸收剂逆向接触进行脱硫，钙基吸收剂PH在5.8-6.4之间，脱硫后浆液经塔中集液器回收送回塔外浆池循环利用。
[0061]4.全部的钠基吸收剂均注入再生池，而钙基吸收剂的注入量需保证使参与再生反应的钠离子浓度与钙离子浓度比例在2:1左右。经充分搅拌反应完全后，将上部再生的钠基吸收剂清液注回塔外浆池，下部浆液打入氧化池鼓入氧化空气，并经旋流器及真空皮带脱水机后制成副产品石膏。
[0062]以一实际脱硫系统为例，以碳酸钠作为钠基吸收剂，石灰石浆液作为钙基吸收剂，原始烟气在进入吸收塔前二氧化硫含量为4000mg/Nm3，氮氧化物含量为100mg/Nm3分别经过一级、二级脱硫后，烟气中的二氧化硫含量降低至35mg/Nm3，氮氧化物含量降低至50mg/Nm3，符合排放标准。其中，由于钠基吸收剂可不断再生，钙基吸收剂经过脱硫后可以用于制作石膏，可降低烟气处理成本。
[0063]对比例:
[0064]同样采用上述脱硫系统，去除均流装置及氧化促进剂，由于浆液收集装置安放在一级脱硫和二级脱硫之间，是烟气主要沿塔壁集中，无法实现均布，导致二级脱硫效果并不理想，同样的二氧化硫含量为4000mg/Nm3的烟气，氮氧化物含量为100mg/Nm3通过本对比例进行处理后，烟气中的二氧化硫含量降低至50mg/Nm3，无法达标排放。对于氮氧化物去除率几乎为零，无法实现协同脱除。
【主权项】
1.一种双碱双循环协同脱硫脱硝系统，其特征在于，包括: 作为烟气通路的一塔体； 所述塔体内沿烟气流向依次布置有一入口烟道、一钠基协同吸收段及一钙基脱硫吸收段； 所述入口烟道设有一氧化促进剂喷射装置； 所述钙基脱硫吸收段包括:若干二级喷淋层，位于所述二级喷淋层下方的一浆液收集装置，位于所述二级喷淋层与所述浆液收集装置之间的一整流装置，与连通于所述二级喷淋层及所述浆液收集装置之间的一钙基吸收剂池； 所述钠基协同吸收段包括:连通位于所述吸收塔底部的钠基浆液池的若干一级喷淋层； 所述钠基吸收剂池及钙基浆液池同时连通一再生装置； 所述再生装置的一再生浆液出口连通至所述吸收塔底部的钠基吸收剂池。2.如权利要求1所述的双碱双循环协同脱硫脱硝系统，其特征在于，所述氧化促进剂喷射装置包括布置于所述入口烟道的侧壁上的多个喷嘴。3.如权利要求1所述的双碱双循环协同脱硫脱硝系统，其特征在于，整流装置选自导流板、多孔托盘、整流格栅或整流管列。4.如权利要求1所述的双碱双循环协同脱硫脱硝系统，其特征在于，所述浆液收集装置底部设置多个凸起，所述凸起的顶部或侧部具有通气孔。5.如权利要求1所述的双碱双循环协同脱硫脱硝系统，其特征在于，所述浆液收集装置底部为锥型。6.一种双碱双循环协同脱硫脱硝方法，包括以下步骤: 1)燃煤烟气进入一烟气通路，与氧化促进剂均匀混合，获得氧化烟气； 2)氧化烟气与雾化后的钠基吸收剂逆向接触进行一级脱硝脱硫，得到一次脱硝脱硫烟气;钠基吸收剂循环使用； 3)对一次脱硝脱硫烟气的流场进行整流，使其流场均布后与雾化后的钙基吸收剂逆向接触进行二级脱硫，得到二次脱硫烟气;钙基吸收剂循环使用； 4)当钠基吸收剂的pH值低于一阀值时，与钙基吸收剂二者按比例注入一再生装置； 5)再生装置产生的再生钠基浆液补充钠基吸收剂。7.如权利要求6所述的双碱双循环协同脱硫脱硝方法，其特征在于，步骤I)中所述氧化促进剂为包含三价铁离子的溶液。8.如权利要求6所述的双碱双循环协同脱硫脱硝方法，其特征在于，步骤2)中所述钠基吸收剂的pH值为10-12;步骤3)中所述钙基吸收剂pH值为5.8-6.4。9.如权利要求6所述的双碱双循环协同脱硫脱硝方法，其特征在于，步骤4)中所述阀值选自5.5-6.5之间。10.如权利要求6所述的双碱双循环协同脱硫脱硝方法，其特征在于，步骤4)中钠基吸收剂与钙基吸收剂的注入比例保证钠离子浓度与钙离子浓度比例为2:1。
【文档编号】B01D53/96GK105879623SQ201610334267
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】赵怡凡, 谷小兵, 苏博恺, 赵宇明
【申请人】大唐环境产业集团股份有限公司