专利名称：燃烧废气处理方法和处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃烧废气处理方法和装置。
在火力发电锅炉应用含硫量高的重油和石油焦炭作为燃料的情况下，已知废气含有SO2及SO3和/或硫酸雾。废气中所含的SO3和/或硫酸雾不能用使用碳酸钙的硫化装置很容易除去，因此它们的除去是通过将氨注入脱硝装置的下游的废气中，将它转变成无害的硫酸铵或硫酸氢铵(下面也称之为“酸性硫酸铵”)，然后用电集尘器和脱硫装置将其分离和除去。
供给到脱硝装置下游端的氨，必须以超过化学计算量的量供给，以用于完全除去SO3和/或硫酸雾，而过量供给的未反应的氨后来在脱硫装置中被吸收。作为SO3和/或硫酸雾与氨的反应产物，大部分硫酸铵或酸式硫酸铵后来通过电集尘器除去，而未除去的硫酸铵或酸性硫酸铵与未反应的氨一起，在脱硫装置处被吸收。因此，从脱硫装置排出的废水含有大量呈氨、硫酸铵和酸性硫酸铵形式的氮部分，而在没有处理的情况下，根据最近实施的废水规范，不能排放这种废水。
已经用电集尘器分离和除去的粉尘灰也含有硫酸铵和酸性硫酸铵，并且由于用来洗涤这种粉尘灰的废水含有大量呈氨，硫酸铵和酸性硫酸铵形式的氮部分，所以这种废水除非经过处理，否则根据现行的氮废水规范也不能排放。因此已有的做法是用一种方法使废水中的氮含量降低到规范标准之内，在该方法中是利用废水处理装置中的硝化细菌，通过生物处理脱硝除去氮部分。然而，利用硝化细菌来生物处理溶解于废水中的氮部分的方法，造成大的处理装置体积和增加设备投资的问题，这使得必须减少为除去SO3和/或硫酸雾所加的氨的量。
为了减少所用的氨的量，最好是从含氨脱硫装置的含氨废水和用来洗涤粉尘灰的含氨废水中回收和循环利用氨。然而，在应用碳酸钙通过石灰石-石膏法分离脱硫所产生的硫酸钙分离之后，滤液具有高的Ca含量，并且当将这种废水引入用于氨回收程序的空气加热器或汽提塔(回收塔)时，Ca在蒸发器或汽提塔中沉淀并堵塞蒸发器或汽提塔，造成阻碍长期连续工作的问题。
因此已成为通用操作程序的是，在由一过滤器分离脱硫废水中产生的石膏(CaSO4)之后，用一种碱金属氢氧化物如NaOH调节pH值，使滤液中的Ca部分与凝结剂一起沉淀和除去。另外，在为沉淀和分离进行pH调节之后已加入凝结剂的滤液通常含有至少200ppm Ca，其中大部分是呈Ca(OH)2形式。当将这种溶液供给到蒸发器或汽提塔中用于加热时，包括在其中的微量碳酸铵释放出碳酸，并且释放的碳酸与Ca(OH)2反应，沉淀出碳酸钙，因此造成阻碍长期连续工作的问题。
由于为达到这个目的努力研究的结果，本发明人成功地完成了本发明，发现通过以下措施可以实现上述目的从由过滤一种已用含碳酸钙的水溶液脱硫的溶液所得到的上清液中除去氨，在加二氧化碳和/或碳酸水溶液的同时调节滤液的pH值至9-12，要么是在加入二氧化碳和/或碳酸水溶液之后再调节pH值至9-12，和然后加入絮凝剂以从上清液中沉淀和分离固体部分。
因此，本发明提供一种燃烧废气处理方法，该方法包括将氨加到脱硝后的燃烧废气中，以将SO3和/或硫酸雾转变成硫酸铵和/或硫酸氢铵；将所产生的硫酸铵和/或硫酸氢铵与粉尘一起除去；用含碳酸钙的水溶液使所得到的气体脱硫，并过滤该溶液，以分离硫酸钙和滤液；和然后在加二氧化碳和/或碳酸水溶液的同时调节滤液的pH值至9-12，要么是在加入二氧化碳和/或碳酸水溶液之后调节该pH值至9-12；加凝结剂以便沉淀和分离固体部分以形成上清液；将上清液引入分开设置的氨回收工序，在该氨回收工序，通过加入蒸汽用于蒸发和浓缩回收氨；及在此后将回收的氨加到上述脱硝后的气体中。
本发明还提供一种燃烧废气处理装置，该燃烧废气处理装置包括至少一个用于除去粉尘的电集尘器；应用碳酸钙的脱硫装置和用于处理从脱硫装置排出的脱硫后的废水的废水处理装置，该燃烧废气处理装置以这种方式构造，以便用一个废水处理装置将从脱硫后的废水中回收的氨返回到电集尘器的上游端，此废水处理装置包括下列装置(1)-(4)。
(1)用于过滤硫酸钙的过滤装置。
(2)具有供给二氧化碳和/或碳酸水溶液功能的pH调节装置。
(3)在加入凝结剂之后沉淀和分离固体部分的沉淀和分离装置。
(4)将蒸汽加入由沉淀和分离固体部分所得到的上清液中并回收氨的浓缩装置。
图2是示出本发明的燃烧废气处理方法另一个例子的示意图。
供锅炉燃烧废气脱硝处理所用的方法没有特别加以限制，并例如，它可以包括在催化剂存在下用氨来处理NOx部分。脱硝之后，加入氨以便将SO3和/或硫酸雾转变成硫酸铵和/或硫酸氢铵，并将由氨与SO3和/或硫酸雾之间反应所产生的硫酸铵和/或硫酸氢铵与粉尘一起收集。然后将从中已除去大部分固体部分的气体用含碳酸钙的水溶液处理，用于脱硫。
脱硫之后，滤出所产生的石膏(CaSO4)，并在加二氧化碳和/或碳酸水溶液的同时，用碱金属氢氧化物来调节滤液的pH值到9-12，要不然是在加二氧化碳和/或碳酸水溶液之后用碱金属氢氧化物来调节pH值至9-12，并加入凝结剂，以便作为碳酸钙沉淀和分离Ca部分。如上所述，在常规的方法中，是在pH调节之后加凝结剂，Ca部分仍然留下总量约至少200ppm，但应用本发明的方法，其中在加入二氧化碳和/或碳酸水溶液的同时将滤液的pH值调节至9-12，要么是在加入二氧化碳和/或碳酸水溶液之后再调节pH至9-12，以便将Ca部分转变成碳酸钙，并且另外加絮凝剂用于处理，能够将Ca部分降到5ppm以下，并因此防止Ca部分在氨回收工序中沉积。
另外，通过调节pH值至9-12，能够建立起让废水的Ca部分作为一种碳酸盐沉淀和分离的条件，同时便于在回收工序中氨的汽提。在回收工序中氨的产率可以通过供给的蒸汽量调节，而留在回收工序排出的废水中的氨浓度可以降到40ppm以下。
本发明的燃烧废气处理方法也可以是这样一种方法其中，与通过加氨到脱硝的气体中所产生的硫酸铵和/或硫酸氢铵一起收集的粉尘与水和重油混合，将该混合物分离成含粉尘和重油的固体部分及含硫酸铵和/或硫酸氢铵的水溶液，将水溶液的pH值调节至9-12，然后加入絮凝剂，沉淀和分离该固体部分，并将上清液引到氨回收工序。当本发明的处理方法用来处理锅炉燃烧废气时，它也可以应用该固体部分作为燃料。
本发明的燃烧废气处理装置装备有至少一个用于除去粉尘的电集尘器，一个应用碳酸钙的脱硫装置和一个用于处理从脱硫装置排放的脱硫后的废水的废水处理装置，并可以用氨来处理从锅炉排放的燃烧废气中所含的SO3和/或硫酸雾，从而用一个废水处理装置从来自脱硫装置的废水中回收氨，此废水处理装置包括(1)用于过滤碳酸钙的过滤装置，(2)具有供给二氧化碳和/或碳酸水溶液功能的pH调节装置，(3)在加入凝结剂之后沉淀和分离固体部分的沉淀和分离装置，和(4)浓缩装置，该浓缩装置将蒸汽加入由沉淀和分离所得到的上清液中并回收氨，和将氨返回电集尘器的上游端。在上述(2)的pH调节装置中，将过滤掉硫酸钙之后所得的滤液调节至pH为9-12，并且用来完成这项工作的方法可以是在加入二氧化碳和/或碳酸水溶液的同时调节pH值至9-12的方法，或者是在加入二氧化碳和/或碳酸水溶液之后再调节pH值至9-12的方法。
现在将参照
本发明的燃烧废气处理方法和处理装置。图1和图2二者是按照本发明所述的燃烧废气处理方法用于处理从锅炉排放的燃烧废气的简略示意图，但本发明不限于这些方法或装置。
在图1中，从锅炉1排出的燃烧废气首先在脱硝装置2处进行脱硝，在此之后供给氨34和回收的氨31，用于除去废气中的SO3和/或硫酸雾，从而SO3和/或硫酸雾转变成硫酸铵和/或酸性硫酸铵。这里，按相对于SO3和/或硫酸雾为2-2.5的比例供给氨。废气中所产生的硫酸铵和/或酸性硫酸铵作为粉尘灰21与燃烧废气中未烧尽的灰一起，在下一阶段的电集尘器3处分离。在电集尘器3处从中已除去了固体部分的废气，含有超过化学计算量供给的未反应的氨，将这种废气供给到脱硫装置4中。在脱硫装置4处，将碳酸钙22作为吸收剂进行循环，以便与SO2一起吸收未反应的氨，而废气的惰性部分作为大气排出气体23排放。吸收液供给到过滤装置5中，在此处分离所产生的石膏(硫酸钙)24并从系统中排出，但滤液25送到氨回收系统，该氨回收系统包括一个pH调节槽6，一个絮凝(凝集)反应槽7，一个沉淀/分离槽8和一个汽提塔(回收塔)9。
在氨回收系统的pH调节槽6处，用氢氧化钠水溶液26将pH调至9-12，以便于在沉淀/分离槽8内沉淀滤液25中的Ca部分。这种pH条件不仅便于Ca的沉淀和分离，而且也便于氨在汽提塔9中的分散。在pH调节槽6处，还供给一种含碳酸水溶液27的液体，用于沉淀和分离Ca部分。流出pH调节槽6的液体供给到絮凝反应槽7中，在此处它与凝结剂28混合。流出絮凝反应槽7的液体供给到沉淀/分离槽8中，在此处沉淀和分离包括碳酸钙和重金属的盐类，并且作为固体从沉淀/分离槽8的底部排出系统。接下来，将上清液29供给到汽提塔9中，并从汽提塔9的底部吹入蒸汽32，氨31在汽提塔的顶部处作为水溶液回收，同时氨也从塔的底部除去，而氮部分作为满足废水规范的废水33从系统中排出。
如上所述，供给超过化学计算量的氨，用于除去从脱硝装置2排出的气体中所含的SO3和/或硫酸雾；然而，氨不是从脱硫装置4排放到大气中，而是被吸收在脱硫循环液中。滤出脱硫循环液中所产生的硫酸钙，然后可以用本发明的处理方法，通过使Ca浓度降到5ppm以下来连续地回收氨，这样让回收的氨循环用于除去SO3和/或硫酸雾，由此可以减少新鲜氨的供给量并因此可以使该方法变得更经济。同时，从汽提塔底部排出该系统的废水也足以满足废水排放规范。
在图2中，示出了与图1类似的情况，从锅炉1排出的燃烧废气在脱硝装置2处脱硝，在此之后用氨34和回收的氨31除去废气中的SO3和/或硫酸雾，并且所产生的硫酸铵和/或酸性硫酸铵在电集尘器3处作为粉尘灰21和燃烧废气中未烧尽的灰一起分离。将含有硫酸铵和/或酸性硫酸铵的粉尘灰21引入混合槽10并与水35混合。
混合槽10装备有一个搅拌器，并将粉尘灰21和水35的混合物送入粉灰造粒机11中，用于与粘结剂(重油)36混合，并将粉灰造粒成为适合于供给到锅炉中的形状。然后将成粒后的灰37送到水分离器12中用于分离水，开且在分离成粒后的灰37和水38之后，使成粒后的灰37作为锅炉燃料循环。水38含有氨及硫酸铵和/或酸性硫酸铵，并在pH调至9-12时加入凝结剂28，此后沉淀和分离固体部分，并将上清液送到氨回收系统中。
现在将通过下面实施例进一步详细说明本发明，然而，该实施例不打算以任何方法限制本发明。
实施例1对含有约100体积(vol)ppm(以干气体为基准)SO3和/或硫酸雾的脱硝废气，供给的氨量相当于SO3和/或硫酸雾摩尔量的2-2.5倍。未反应的氨约为50vol ppm(以干气体为基准)。大部分与氨反应的SO3和/或硫酸雾都转变成硫酸铵或酸性硫酸铵，它们与粉尘一起除去。
将含有未反应氨的废气引入浆状碳酸钙水溶液中，以便将SO2转变成石膏，同时在循环液中吸收未反应的氨。在脱硫之后排放的大气废气中，SO3和/或硫酸雾约为2vol ppm(以干气体为基准)。
然后抽取出用于脱硫的吸收液部分并滤出所产生的石膏。这种抽取出的溶液含氨约9000ppm，而在除去石膏之后，用氢氧化钠水溶液将滤液的pH值调至9-12。调好pH值的溶液含钙约300ppm，并且因为如果不降低Ca含量供给到汽提塔中时，这会引起堵塞，所以供给碳酸水溶液以便将Ca转变成碳酸钙。此处供给的碳酸水溶液的量相当于Ca量的10倍。当此溶液与絮凝剂混合以沉淀固体部分时，上清液中所含的Ca降到5ppm以下。在热交换器中将上清液加热之后，将它供给到氨回收工序。
用于氨回收的条件是在常压至0.1kg/cmG范围内，并回收氨含量为5-8wt％的氨水溶液。在将回收的氨气化之后，将它供给到脱硝后的气体中，用于除去SO3和/或硫酸雾。
结果，能够减少从外部供给的氨量，同时在排放的大气废气中氨量低于1vol ppm，并且排放到外部的废水中氨型氮量低于40ppm。
工业应用性如上所述，在利用供给氨来除去燃烧废气中所含的SO3和/或硫酸雾的废气处理过程中，通过调节脱硝废水的pH值，及供给二氧化碳和/或碳酸水溶液，能够作为碳酸钙除去溶解的Ca部分，并因此能让汽提塔连续工作，而不会由于汽提塔中Ca的沉积而造成堵塞。此外，氨可以从塔顶回收，并循环用于除去SO3和/或硫酸雾，以便减少必需使用的氨量，并从塔底产生处理废水，该处理废水满足氮含量规范。
权利要求
1.一种燃烧废气处理方法，它包括将氨加到脱硝后的燃烧废气中，以便将SO3和/或硫酸雾转变成硫酸铵和/或硫酸氢铵；将所产生的硫酸铵和/或硫酸氢铵与粉尘一起除去；用含碳酸钙的水溶液使所得到的气体脱硫，并过滤溶液以使硫酸钙与滤液分离；然后在加入二氧化碳和/或碳酸水溶液的同时调节滤液的pH值至9-12，要么是在加入二氧化碳和/或碳酸水溶液之后调节pH值至9-12；加絮凝剂沉淀和分离固体部分，以便形成上清液；将上清液引入单独设置的氨回收工序，在该工序通过引入蒸汽用于蒸馏和浓缩来回收氨；和在此之后将回收的氨加到上述脱硝后的气体中。
2.权利要求1所述的方法，其中，燃烧废气是从锅炉排出的燃烧废气。
3.权利要求1或2所述的方法，其中，除去的硫酸铵和/或硫酸氢铵与粉尘一起同水和重油混合，将混合物分离成含粉尘和重油的固体部分及含硫酸铵和/或硫酸氢氨的水溶液，调节水溶液的pH值至9-12，和然后加入凝结剂，沉淀和分离固体部分，并将上清液引入氨回收工序。
4.权利要求1或2所述的方法，其中，引入到氨回收工序的上清液中的Ca浓度不大于5ppm。
5.权利要求1-4任一项所述的方法，其中，已引入氨回收工序并已使氨回收的废水中氨的浓度不大于40ppm。
6.一种燃烧废气处理装置，它包括至少一个用于除去粉尘的电集尘器，应用碳酸钙的脱硫装置和用于处理从脱硫装置排出的脱硫后的废水的废水处理装置，该燃烧废气处理装置以这种方式构造，以便用一个废水处理装置将从脱硫后的废水中回收的氨返回到电集尘器的上游端，此废水处理装置包括下列装置(1)-(4)(1)一个于过滤硫酸钙的过滤装置，(2)一个具有供给二氧化碳和/或碳酸水溶液功能的pH调节装置，(3)一个在加絮凝剂之后沉淀和分离固体部分的沉淀和分离装置，(4)一个将蒸汽加入由沉淀和分离固体部分所得到的上清液中并回收氨的浓缩装置。
全文摘要
一种处理燃烧废气的方法,它包括给燃烧废气脱硝,用氨对它脱硫,对脱硫产生的废水或洗涤收集到的粉尘灰所得到的废水用碳酸钙过滤,调节滤液的pH值,加入二氧化碳和/或碳酸水溶液,然后加入絮凝剂以使固体物质沉降,然后从上清液中回收氨。将回收的氨加到脱硝后的气体中用于处理燃烧废气。
文档编号B01D53/73GK1386069SQ01802242
公开日2002年12月18日 申请日期2001年7月30日 优先权日2000年7月31日
发明者大井敏夫, 水野義治, 新井龙晴, 西村浩一, 栗山常吉, 丰增康昭, 广俊孝 申请人:昭和电工株式会社