一种高效低成本烟道气的净化工艺的制作方法

专利名称：一种高效低成本烟道气的净化工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及烟道气的净化工艺。
背景技术：
当今世界，燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、垃圾气化炉等在工作过程中其烟气中含有多种有毒有害物质，如硫化物(S02，SO3等)、卤化物(HCl，HF, HBr等)、氮氧化物(N0x)、C02、烟尘颗粒物、二噁英等，它们是造成大气污染主要因素。因此，工业烟气在排放前必须加以处理。然而，在国际范围内，目前处理工业烟气的方法存在下列两方面严重缺陷一是处理过程的工艺复杂、装备投资大，药品消耗多、处理费用高(据美国环境署报导，采用现有方法， 如SCR、SNCR、SNCR-SCR等单处理NOx —项，其平均操作费用成本就高达1500-10000USD/ t NOx) ;二是处理工艺不能整合，即脱硫、脱硝、除尘、脱有机污染物如二噁英等相互不能配套，各自为政，或者即使整合后，各工段的处理效率也不理想，脱硫效率仅为90%甚至更低， 脱硝效率一般低于85%，除尘效率则更难控制，有毒有机物一般则难以除去。因此发展新的烟道气净化工艺极为必要。针对以上情况，本发明提出一种高效低成本净化烟道气的新工艺，该工艺既能充分净化烟道气，又能大幅度地降低处理烟道气的单耗(处理每立方米烟道气所需的成本费用)，处理后的烟道气不仅达到我国标准，而且可远远优于有关国际标准。

发明内容
本发明的目的是提供一种高效低成本净化烟道气的新工艺。为实现上述目标，本发明的技术方案如下
一种高效低成本烟道气净化工艺，它是由换热系统、综合洗涤系统、脱硝系统和废液处理系统所组成，其流程如图I所示，它包括以下步骤
(1)通过蒸汽锅炉换热后而释出的烟道气由于具有一定的温度(150-600°c不等)，首先经过余热换热器(或余热锅炉)E0进行热交换，制备热水，可供热水用户使用，烟道气通过管道I通入到余热换热器EO中，冷水走壳程，烟道气走管程，余热换热器EO直立安装，以便管程中的烟道气冷凝液(其中包含部分水溶性有毒有害物质，如S03，HCl，HF, HBr,灰尘等) 能顺畅下流至混合液暂储罐Cl之中，经过换热后，壳程中的冷水则被加热至70-90°C后， 送至热水储罐，供下游热水用户使用，而从余热换热器EO顶部排出的烟道气温度则被降至 100°C以下，进入综合洗涤塔Tl底部，综合洗涤塔Tl由2-5个循环洗涤回路组成，每个循环洗涤回路分别配有循环泵、外循环管线上的综合洗涤塔换热器和喷淋器；
(2)经过余热换热器EO换热的烟道气进入综合洗涤塔Tl，在上升过程中与从稀碱液管道7进入的综合洗涤塔Tl底部的稀碱液(为了降低药剂成本，通常为氢氧化钙的稀溶液) 在循环泵A Pl作用下形成的第一循环洗涤回路Rl中充分接触，脱除其中绝大部分硫化物(SO2, SO3等)、卤化物(HCl，HF，HBr等)、灰尘和二噁英等有害物质，之后烟道气继续上升至第二循环洗涤回路R2和其后的循环洗涤回路中，进行多次洗涤操作，从而使烟道气中残余的硫化物(SO2, SO3等)、灰尘和_■嚼英等有害物质基本上被清除，然后，烟道气再从综合洗涤塔Tl顶部排出，通过综合洗涤塔顶管道6，进入鼓风机Fl中，加压后进入脱硝塔T2底部，而洗涤液则沿综合洗涤塔Tl自上之下下降至塔底，再流至混合液暂储罐Cl之中，进入下一道处理工序；
其中在第一循环洗涤回路Rl中，通过Pl循环的液相为稀碱液，pH值控制在7. 2-10 之间，最好为7. 5-8. 5之间，可以是氢氧化钙溶液或炉渣的碱性溶液，循环液的温度为 30-70°C之间，最好为35-50°C之间，循环液的温度通过外循环管线上的换热器El得以实现，多余的热量通过换热器El移走。
来自煤渣或垃圾焚烧、气化的残渣均大量含有Ca，Mg, Al, Si, Fe的氧化物，约占总量的60%以上，在出炉后高温下，加入水激冷，即产生碱性混合溶液，pH=10-12。其中的清液可以用于综合洗涤塔第一段的循环液。在第二和其后的循环洗涤回路R2和Rn中，通过循环泵B P2和其后循环洗涤回路的循环泵N Pn循环的液相为普通水，循环液的温度为10-40°C之间，最好为15_35°C之间， 第二和依次的循环液的温度分别通过外循环管线上的综合洗涤塔换热器E2和En得以实现，多余的热量通过综合洗涤塔换热器E2和En移走，综合洗涤塔换热器El、E2和En的冷媒为10-32°C的冷水，或其它低温的冷媒；
依据烟气实际情况，综合洗涤塔Tl的循环洗涤回路可以设置2-5级，即n=2-5，最好为 3级。综合洗涤塔Tl的操作压力(絶压)为O. 09-0. IlMPa,最好为O. 095-0. IMPa。综合洗涤塔Tl内部的传质元件可以是填料，也可以是塔板，以规整填料为优。每米填料的压降最好保持在IOOPa以下，全塔压降最好控制在2KPa以下，填料的材质以耐腐蚀同时又能在80°C时长时间操作的材料为宜；
(3)通过Fl加压后的烟道气进入脱硝塔T2底部，脱硝塔由三个循环吸收回路组成，每个吸收回路分别配有循环泵P4、P5和P6、外循环管线上的脱硝塔换热器E4、E5和E6以及喷淋器，加压后的烟道气在沿塔上升过程中先后与循环吸收回路R4，R5和R6中由循环泵 P4, P5和P6循环的NOx吸收液(通常为水)进行逆流接触吸收，其中的NO2等与水发生化学反应的活性成分将最终转变为硝酸，而NO等化学成分则与烟道气中的过量氧气发生氧化反应，转变为NO2等进一步可与水发生化学反应的物质而最终被水吸收，通过多次循环吸收后的烟道气，上升至脱硝塔T2顶部，可以通过脱硝塔顶管道13直接放空；
通过上述多循环洗涤，烟道气中除CO2以外的各种水溶性及反应性物质几乎完全被洗涤进入液相中，而其中的微量有机物如二噁英等，也会由于大量的液相循环洗涤和冷凝分离作用而绝大部分进入液相之中，因此，通过上述步骤之后，烟道气中各类有毒有害物质的含量分别可控制在 SOx ^ 5 mg/m3, NOx ^ 50 mg/m3, HCl ^ 5 mg/m3 , HF ^ I mg/m3, HBr < lmg/m3, 二卩惡英(DOX) ^ 0. 005TEQ ng/m3,固体颗粒物< 3 mg/m3,远远优于世界各国有关烟道气的排放标准；
下降至T2底部的吸收液(即稀硝酸)则通过第一循环吸收回路的循环泵P4通过管道14 将部分部分吸收液送至稀硝酸产品储罐C2，稀硝酸可作为金属清洗剂和配置中等浓度硝酸的原料使用。上述三个循环洗涤回路R4，R5和R6的循环液均为普通水，它通过塔顶部管道8和 9以一定的速率输送至T2上的液体分布器内，进行均匀分布后流入填料层而逐级下降，其温度为5-20°C之间，最好为8-15°C之间，循环液的温度分别通过外循环管线上的三个脱硝塔换热器E4、E5和E6得以实现，多余的热量通过它们移走。脱硝塔换热器E4、E5和E6的冷媒为5_12°C的冷水，在气温高的季节，可通过配备适当的制冷机获取冷媒，由于烟气中最高NOx含量通常较低，为800-2000ppm之间，所以反应过程产生的热量有限，故制冷量和电力消耗很低。依据烟气实际情况，脱硝塔T2的循环洗涤回路可以设置2-4级，最好为3级。脱硝塔T2为低压操作，操作压力(絶压)为O. 13-0. 2MPa,最好为O. 15-0. 17MPa。脱硝塔T2内部的传质元件可以是填料，也可以是塔板，以规整填料为优。每米填料的压降最好保持在IOOPa以下。填料的材质以耐稀硝酸腐蚀材料为宜。(4)余热换热器EO中的烟气冷凝液和综合洗涤塔Tl的塔底洗涤液分别通过管道 3和4进入混合液暂储罐Cl，并由暂储罐Cl通过管道5输送至废液池BI进行初步处理，这种处理一般是加入适量生石灰进行中和，或通过其它更为廉价的碱性物质处理，在废液池 BI中，上部为清液层，下部为沉降固体层，上部的清液则通过管道12输送至下游生化处理池B2进一步生化处理，以降解其中的有机物(包括二噁英、苯并芘等剧毒有机物)，并使废水达标排放或循环使用，废液池BI下部的污泥则可定期进行清理和处理，其处理方式可通过 1000°C以上高温灼烧以彻底破坏其中二噁英等有毒有机残留物，或作为烧制水泥的添加料等(由于此类工艺较为成熟，这里不再详述)使用。废液池BI内的pH值一般控制在7. 2-10之间，最好为7. 5-8. 5之间。废液池BI 内的部分清液也可作为稀碱液的来源，而省去专门配置碱液的工序和设备。废液池BI上部的清液，通过管道12溢流或通过泵输送至生化处理池B2进行生化降解处理，直到达标为止，达标后的清液(中水)则可通过管道8再由泵P7和管道9、10、11 输送分别至综合洗涤塔Tl和脱硝塔T2顶部作为喷淋液，从而实现中水循环。通过以上4个步骤可以对烟道气进行高效率低消耗净化处理，并使处理后的烟道气完全达到排放标准。需要指出的是，以上步骤连续进行，在稳定工况下，4个步骤同时进行，并且有机结合，不是间歇操作，本文只是为了描述方便才分成4个步骤。本发明突出的优点有如下几个方面
第一、由于采用了步骤(1)，它一方面可使烟道气中水蒸汽(通常占烟道气总体积 20-40%不等)总量的90%以上在余热换热器EO中得到冷凝而转变为液相水，从而沿换热器通道流入混合液暂储罐Cl，同时释放出潜热可产生尽可能多的热水，使烟道气中的热能得到充分回收和利用；另一方面，随着水蒸汽的冷凝，烟道气中夹杂的部分灰尘、SO3, NO2, CO2, HC1、HF和HBr等，可以被冷凝水吸收而一起流入混合液暂储罐Cl ;此外，由于烟道气中绝大部分水蒸汽在余热换热器EO中得到冷凝，进入下游综合洗涤和脱硝系统的烟道气总量将大幅减少，理论上可减少18-35%不等，从而大幅降低了下游系统的处理负荷和设备尺寸，节省了处理成本。第二、由于采用了步骤(2)，它不仅使烟道气进一步降温至常温，而且脱除了烟道气中的绝大部分硫化物(S02，SO3等)、卤化物(HCl，HF，HBr等)、灰尘和二噁英等有害物质，使气态污染物转变为液态废水废渣，便于进一步处理和解毒，乃至资源化。其中硫化物的脱除率高达98%以上，灰尘基本清除(包括脱硝工段)，二噁英等有机毒物脱除率高达99%以上。通过步骤(2 )和步骤(3 )，烟道气中各类有毒有害物质的含量分别可控制在SOx ( 5 mg/ m3, NOx ^ 50 mg/m3, HCl ^ 5 mg/m3 , HF ^ I mg/m3,HBr < lmg/m3, 二Il惡英(DOXX O. 005TEQ ng/m3，固体颗粒物彡3 mg/m3，远远优于世界各国有关烟道气的排放标准，这也是其它烟气治理方法无法达到的。第三、在步骤(3)中，由于采用绝对压力为O. 15-0. 17MPa的低压操作，这个压力是普通罗兹鼓风机即能实现的，而不是通常采用的O. 4MPa以上的压力操作一它必须通过压缩机才能实现，如此可以节能大量的脱硝能源消耗。第四、由于本发明不采用布袋除尘或电除尘，而采用多级洗涤的湿法除尘工艺，所以不仅除尘的能耗得到大幅节省(仅相当于电除尘能耗的10%左右)，而且除尘效率可高达 99. 5%以上，这是其它所有除尘方法均无法比拟的。第五、由于采用了迄今为止最为简捷、化学品消耗最少、和能耗最低的工艺方法， 使得本发明治理烟道气的综合消耗(能耗、物耗、维修和操作费用等)仅为其它先进方法的 20-30% (不包括回收的硝酸带来的效益部分)，所以在工业上推广更具有竞争力。


图I为本发明的一种高效低成本净化烟道气的新工艺流程示意图，其中T1为综合洗涤塔；T2为脱硝塔；Ε0为余热换热器；Ε1、Ε2和Ε3为综合洗涤塔换热器；Ε4、Ε5、Ε6为脱硝塔换热器；C1为混合液暂储罐；C2为稀硝酸储罐；B1为废液池；B2为生化处理池；F1 为鼓风机；P1为循环泵A ；P2为循环泵B ；P3为循环泵C ;P4、P5和P6为脱硝塔循环泵；I、
2、13为烟道气管道；6为综合洗涤塔顶管道；7为稀碱液管道；8、9、10为新鲜水管道；3和4 为混合液管道，5为混合液暂储罐混合液流出管道；11为稀硝酸出料管道；管道12为废液池清液流出料管道。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体描述，但不能理解为对本发明专利保护范围的限制。实施例I :
现处理某公司自备电厂烟道气，以体积分数计，其含CO2为11. 2%，O2为8. 49%, N2为 54%，H2O为24%，SO2为1509 mg/m3, NOx为1212mg/m3,其余为其它微量污染物和烟尘。烟气流量为1124980 m3/h，烟气温度为220°C。采用上述工艺方法，烟道气通过管道I进入余热换热器E0，使得烟道气的温度由220°C降为115°C，同时生产热水，可以得到温度为88°C 的350t/h液态水进热水储罐，供热水用户使用。随后，烟道气从余热换热器EO上部通过管道2进入综合洗涤塔Tl下部，与逆流而下的第一循环液第二循环液和第三循环液逐级进行接触，并在其中同时进行反应、传质、传热和洗涤等单元操作。综合洗涤塔Tl的直径为 11000mm,高度为28000mm。第一循环洗涤回路采用防腐蚀的塑料散堆填料，第二和第三循环洗涤回路采用防腐蚀的不锈钢规整填料。第一、第二和第三填料床层的循环液喷淋密度分别为30m3/ m2. h, 25m3/ m2. h, 20m3/ m2· h。第一填料床层的循环液的pH值为9. I左右，为氢氧化钙溶液。第一、第二和第三填料床层的最高操作温度分别为80°C，40°C和20°C，并分别通过综合洗涤塔换热器E1、E2和E3的冷却水实施温度控制。综合洗涤塔Tl顶部的压力为0.0996MPa，全塔压力降控制在3kPa以内。经过三段循环洗涤回路操作后，进入综合洗涤塔Tl的烟道气中含有的SOx，HCl，HF，HBr，二噁英，苯并芘，以及固体颗粒物和重金属等，将通过化学反应、化学或物理吸收，洗涤、溶解和冷凝等理化作用进入液相之中。因此， 综合洗涤塔Tl下部的液相是一个多化学成分并含有灰尘粒子的混合物，它将按设定的速率与余热换热器EO管程中的冷凝液一起进入混合液暂储罐Cl，并随后流入废液池BI之中。 该速率与综合洗涤塔Tl顶部清水加入的速率相等，均为2t/h。从综合洗涤塔Tl顶部排放的烟道气，经综合洗涤塔顶管道6并通过鼓风机Fl加压后鼓入脱硝塔T2底部，脱硝塔的操作压力为O. 18 MPa,温度为12°C，并分别通过脱硝塔换热器E4、E5和E6以及第四循环吸收回路的脱硝塔换热器的低温冷却水实施温度控制。 脱硝塔T2的直径为9000mm，高度为22000mm。脱硝塔T2由4个循环吸收回路组成，均填充不锈钢规整填料。自上而下填料床层的循环液喷淋密度分别为15m3/ m2. h, 15m3/ m2. h, 20m3/ m2. h和25m3/ m2. h。通过管道8加入脱硝塔T2顶部的清水流量依据脱硝塔T2底部吸收液中硝酸的浓度确定，一般控制在20-40%之间为宜。通过控制脱硝塔T2底部的液位， 底部的吸收液将以一定的速率经管道11溢流至稀硝酸储罐C2之中，可以用做金属清洗液、 钝化液出售，或进一步浓缩成浓硝酸出售。流入废液池BI之中的混合液，以一定的流量加入CaO，并将废液池中pH值控制在
8.5左右，澄清并让清液通过管道12溢流入生化处理池B2进一步降解处理，直至达标。废液池BI和生化处理池B2的沉淀污泥中还可能含有多种有害物质，包括重金属元素，将定期进行清理并进行解毒处理。通过上述操作，经检测脱硝塔顶排放的烟气得知，烟道气中各类有毒有害物质的含量为 SOx <4. 2 mg/m3, NOx ^ 38 mg/m3, HCl ^ 2 mg/m3 , HF ^ O. 2 mg/m3, HBr ^ O. 3mg/ m3，二噁英(DOX) ( O. 0022TEQ ng/m3,固体颗粒物彡 2. I mg/m3。
实施例2
现处理某公司处理量为360t/d的生活垃圾焚烧的烟道气，以体积分数计，其含CO2为 12. 4%, O2 为 7. 63%, N2 为 56. 2%, H2O 为 20. 8%, SOx 为 1434 mg/m3, NOx 为 1056mg/m3，其余为其它微量污染物和烟尘。烟气流量为45080 m3/h，烟气温度为120°C (已经冷却处理)。 采用上述工艺方法，烟道气通过管道I进入余热换热器E0，使得烟道气的温度由120°C降为 850C，同时生产热水，可以得到温度为64°C的8t/h液态水进热水储罐，供热水用户使用。随后，烟道气从余热换热器EO上部通过管道2进入综合洗涤塔Tl下部，与逆流而下的第一循环液第二循环液和第三循环液逐级进行接触，并在其中同时进行反应、传质、传热和洗涤等单元操作。综合洗涤塔Tl的直径为2500mm，高度为26000mm。第一循环洗涤回路采用防腐蚀的塑料散堆填料，第二和第三循环洗涤回路采用防腐蚀的不锈钢规整填料。第一、第二和第三循环洗漆回路的填料床层的循环液喷淋密度分别为25m3/ m2. h, 20m3/ m2. h, 15m3/ m2. h。 第一、第二和第三填料床层的最高操作温度分别为55°C，32°C和20°C，并分别通过综合洗涤塔换热器El、E2、E3的冷却水实施温度控制。综合洗涤塔Tl顶部的压力为O. 0997MPa,全塔压力降控制在3.2kPa以内。经过三段循环洗涤回路操作后，进入综合洗涤塔Tl的烟道气中含有的SOx，HCl，HF，HBr，二噁英，苯并芘，以及固体颗粒物和重金属等，将通过化学反应、化学或物理吸收，洗涤、溶解和冷凝等理化作用进入液相之中。因此，综合洗涤塔Tl 下部的液相是一个多化学成分并含有灰尘粒子的混合物，它将按设定的速率与余热换热器 EO管程中的冷凝液一起进入混合液暂储罐Cl，并随后流入废液池BI之中。该速率与综合洗涤塔Tl顶部清水加入的速率相等，均为O. 5t/h。第一循环洗涤回路的循环液的pH值为
8.9左右，为氢氧化钙溶液。从综合洗涤塔Tl顶部排放的烟道气，经综合洗涤塔顶管道6并通过鼓风机Fl加压后鼓入脱硝塔T2底部，脱硝塔的操作压力为O. 17 MPa，温度为14°C，并分别通过脱硝塔换热器E4、E5、E6的低温冷却水实施温度控制。脱硝塔T2的直径为2000mm，高度为 24000mm。脱硝塔T2由3个循环吸收回路组成，均为不锈钢规整填料。自上而下填料床层的循环液喷淋密度分别为12m3/ m2. h, 13m3/ m2. h, 18m3/ m2. h。通过管道8加入脱硝塔T2顶部的清水流量依据脱硝塔Τ2底部吸收液中硝酸的浓度确定，一般控制在8-15%之间为宜。 通过控制脱硝塔Τ2底部的液位，底部的吸收液将以一定的速率经管道11溢流至稀硝酸储罐C2之中，经进一步浓缩后可作为硝酸产品出售。流入废液池BI之中的混合液，以一定的流量加入CaO，并将废液池BI中的pH值控制在9. O左右，澄清并让清液通过管道12溢流入生化处理池B2进一步降解处理，直至达标。废液池BI和生化处理池B2的沉淀污泥中还可能含有多种有害物质，包括重金属元素，将定期进行清理并进行解毒处理。通过上述操作，经检测脱硝塔顶排放的烟气得知，烟道气中各类有毒有害物质的含量为 SOx 彡 3. 8 mg/m3, NOx ( 41 mg/m3, HCl 彡 2· 5 mg/m3，HF 彡 O. 21 mg/m3, HBr ( O. 29mg/m3，二噁英(DOX) ( 0. 0026TEQ ng/m3,固体颗粒物彡 I. 9 mg/m3。
实施例3
现处理某公司处理量为360t/d的生活垃圾焚烧的烟道气，以体积分数计，其含CO2为 12. 4%, O2 为 7. 63%, N2 为 56. 2%, H2O 为 20. 8%, SOx 为 1434 mg/m3, NOx 为 1056mg/m3，其余为其它微量污染物和烟尘。烟气流量为45080 m3/h，烟气温度为120°C (已经冷却处理)。 采用上述工艺方法，烟道气通过管道I进入余热换热器E0，使得烟道气的温度由120°C降为85V，同时生产热水，可以得到温度为64°C的8t/h液态水进热水储罐，供热水用户使用。 随后，烟道气从余热换热器EO上部通过管道2进入综合洗涤塔Tl下部，与逆流而下的第一循环液第二循环液和第三循环液逐级进行接触，并在其中同时进行反应、传质、传热和洗涤等单元操作。综合洗涤塔Tl的直径为2500mm，高度为26000mm。第一循环洗涤回路采用防腐蚀的塑料散堆填料，第二和第三循环洗涤回路采用防腐蚀的不锈钢规整填料。第一、第二和第三填料床层的循环液喷淋密度分别为25m3/ m2. h, 20m3/ m2. h, 15m3/ m2. h。第一、第二和第三填料床层的最高操作温度分别为55°C，32°C和20°C，并分别通过综合洗涤塔换热器El、E2、E3的冷却水实施温度控制。综合洗涤塔Tl顶部的压力为O. 0997MPa,全塔压力降控制在3. 2kPa以内。经过三段循环操作后，进入综合洗涤塔Tl的烟道气中含有的SOx， HCl，HF，HBr，二噁英，苯并芘，以及固体颗粒物和重金属等，将通过化学反应、化学或物理吸收，洗涤、溶解和冷凝等理化作用进入液相之中。因此，综合洗涤塔Tl下部的液相是一个多化学成分并含有灰尘粒子的混合物，它将按设定的速率与余热换热器EO管程中的冷凝液一起进入混合液暂储罐Cl，并随后流入废液池BI之中。该速率与综合洗涤塔Tl顶部清水加入的速率相等均为O. 5t/h。第一循环洗涤回路的循环液的pH值为9. 6左右，为氢氧化钙溶液。从综合洗涤塔Tl顶部排放的烟道气，经综合洗涤塔顶管道6并通过鼓风机Fl加压后鼓入脱硝塔T2底部，脱硝塔T2的操作压力为O. 17 MPa,温度为14°C，并分别通过脱硝塔换热器E4、E5、E6的低温冷却水实施温度控制。脱硝塔T2的直径为2000mm，高度为30000mm。脱硝塔T2由3个循环吸收回路组成，均填充不锈钢规整填料。自上而下填料床层的循环液喷淋密度分别为12m3/ m2. h, 13m3/ m2. h, 18m3/ m2. h。通过管道8加入脱硝塔 T2顶部的清水流量依据脱硝塔T2底部吸收液中硝酸的浓度确定，一般控制在8-15%之间为宜。通过控制脱硝塔T2底部的液位，底部的吸收液将以一定的速率经管道11溢流至稀硝酸储罐C2之中，经进一步浓缩后可作为硝酸产品出售。流入废液池BI之中的混合液，以一定的流量加入CaO，并将废液池中的pH值控制在9. O左右，澄清并让清液通过管道12溢流入生化处理池B2进一步降解处理，直至达标。废液池BI和生化处理池B2的沉淀污泥中还可能含有多种有害物质，包括重金属元素，将定期进行清理并进行解毒处理。通过上述操作，经检测脱硝塔定排放的烟气得知，烟道气中各类有毒有害物质
的含量为SOx ( HBr ^ O. 29mg/m3,
3. 8 mg/m3, NOx ^ 二噁英(DOX)彡O.
41 mg/m3, HCl 0026TEQ ng/m3,I.
HF彡 9 mg/m'
O. 21 mg/m3,
权利要求
1.一种高效低成本烟道气净化工艺，其特征是它是由换热系统、综合洗涤系统、脱硝系统和废液处理系统所组成，它包括以下步骤(1)通过蒸汽锅炉换热后而释出的烟道气由于具有一定的温度，首先经过余热换热器 (EO)进行热交换，烟道气通过管道(I)通入到余热换热器(EO)中，冷水走壳程，烟道气走管程，余热换热器(EO)直立安装，以便管程中的烟道气冷凝液能顺畅下流至混合液暂储罐 (Cl)之中，经过换热后，壳程中的冷水则被加热至70-90°C后，送至热水储罐，供下游热水用户使用，而从余热换热器(EO)顶部排出的烟道气温度则被降至100°C以下，进入综合洗涤塔(Tl)底部，综合洗涤塔(Tl)由2-5个循环洗涤回路组成，每个循环洗涤回路分别配有循环泵、外循环管线上的综合洗涤塔换热器和喷淋器；(2)经过余热换热器(EO)换热的烟道气进入综合洗涤塔(Tl)，在上升过程中与从稀碱液管道(7)进入的综合洗涤塔(Tl)底部的稀碱液在循环泵A ( Pl)作用下形成的第一循环洗涤回路(Rl)中充分接触，脱除其中绝大部分硫化物、卤化物、灰尘和二噁英等有害物质， 之后烟道气继续上升至第二循环洗涤回路(R2)和其后的循环洗涤回路中，进行多次洗涤操作，从而使烟道气中残余的硫化物、灰尘和二噁英等有害物质基本上被清除，然后，烟道气再从综合洗涤塔(Tl)顶部排出，通过综合洗涤塔顶管道(6)，进入鼓风机(Fl)中，加压后进入脱硝塔(T2)底部，而洗涤液则沿综合洗涤塔(Tl)自上之下下降至塔底，再流至混合液暂储罐(Cl)之中，进入下一道处理工序；其中在第一循环洗涤回路(Rl)中，通过循环泵A (Pl)循环的液相为稀碱液，pH值控制在7. 2-10之间，循环液的温度为30-70°C之间，循环液的温度通过外循环管线上的综合洗涤塔换热器(EI)得以实现，多余的热量通过综合洗涤塔换热器(EI)移走。
2.在第二和其后的循环洗涤回路(R2)和(Rn)中，通过循环泵B(P2)和其后循环洗涤回路的循环泵N (Pn)循环的液相为普通水，循环液的温度为10-40°C之间，第二和其后的循环液的温度分别通过外循环管线上的综合洗涤塔换热器(E2)和(En)得以实现，多余的热量通过综合洗涤塔换热器(E2)和(En)移走，综合洗涤塔换热器(El、E2和En)的冷媒为 10-32°C的冷水，或其它低温的冷媒；综合洗涤塔(Tl)的操作絶压为O. 09-0. IlMPa ；(3)通过鼓风机(Fl)加压后的烟道气进入脱硝塔(T2)底部，脱硝塔由三个循环吸收回路组成，每个吸收回路分别配有循环泵(P4、P5和P6)、外循环管线上的脱硝塔换热器(E4、 E5和E6)以及喷淋器，加压后的烟道气在沿塔上升过程中先后与循环吸收回路(R4、R5和 R6)中由循环泵(P4、P5和P6)循环的NOx吸收液进行逆流接触吸收，其中的NO2与水转变为硝酸，而NO等化学成分则与烟道气中的过量氧气发生氧化反应，转变为NO2并进一步可与水发生化学反应而最终被水吸收，通过多次循环吸收后的烟道气，上升至脱硝塔(T2)顶部，可以通过脱硝塔顶管道(13)直接放空；下降至脱硝塔(T2)底部的吸收液，即稀硝酸，则通过第一循环吸收回路的循环泵(P4) 通过管道(14)将部分吸收液送至稀硝酸产品储罐(C2)；所述的三个循环吸收回路(R4，R5和R6)的循环液均为水，它通过脱硝塔顶部管道(9和 10)送至脱硝塔(T2)上的液体分布器内，进行均匀分布后流入填料层而逐级下降，其温度为 5-20°C之间，最好为8-15°C之间，循环液的温度分别通过外循环管线上的三个脱硝塔换热器(E4、E5和E6)得以实现，多余的热量通过它们移走；脱硝塔换热器(E4、E5和E6)的冷媒为5-12°C的冷水，脱硝塔(T2)为低压操作，操作压2力絶压为O. 13-0. 2MPa ；(4)余热换热器EO中的烟气冷凝液和综合洗涤塔Tl的塔底洗涤液分别通过管道3和 4进入混合液暂储罐Cl，并由暂储罐Cl通过管道5输送至废液池BI进行初步处理，处理是加入生石灰进行中和，或通过其它更为廉价的碱性物质处理，废液池BI内的pH值控制7.2-10之间，在废液池BI中，上部为清液层，下部为沉降固体层，上部的清液则通过管道12 输送至下游生化处理池B2进一步生化处理，以降解其中的有机物，达标后的清液则通过管道8再由泵P7和管道9、10、11输送分别至综合洗涤塔Tl和脱硝塔T2顶部作为喷淋液，从而实现中水循环，废液池BI下部的污泥则定期进行清理和处理，其处理方式是通过1000°C 以上高温灼烧以彻底破坏其中二噁英和其他有毒有机残留物，或作为烧制水泥的添加料使用；根据权利要求I所述的高效低成本烟道气净化工艺，其特征是所述的综合洗涤塔Tl 的循环洗涤回路设置为3个。
3.根据权利要求I所述的高效低成本烟道气净化工艺，其特征是所述的综合洗涤塔 Tl的第一循环洗涤回路(Rl)的循环洗涤液为氢氧化钙溶液或炉渣的碱性溶液。
4.根据权利要求I所述的高效低成本烟道气净化工艺，其特征是所述的综合洗涤塔 Tl的操作絶压为为O. 095-0. IMPa0
5.根据权利要求I所述的高效低成本烟道气净化工艺，其特征是所述的综合洗涤塔 Tl内部的传质元件是填料，或是塔板，每米填料的压降保持在IOOPa以下，全塔压降控制在 2KPa以下，填料的材质为耐腐蚀同时又能在80°C时长时间操作的材料。
6.根据权利要求I所述的高效低成本烟道气净化工艺，其特征是所述的脱硝塔T2的循环吸收回路设置为2-4个；脱硝塔的操作压力绝压为O. 15-0. 17MPa，循环泵P4、P5和P6 循环的NOx吸收液为水。
7.根据权利要求I所述的高效低成本烟道气净化工艺，其特征是所述的脱硝塔T2内部的传质元件是填料，或是塔板，当是填料时，每米填料的压降保持在IOOPa以下，填料的材质为耐稀硝酸腐蚀材料。
8.根据权利要求I所述的高效低成本烟道气净化工艺，其特征是所述的废液池BI内的pH值控制在7. 5-8. 5之间，废液池BI内的部分清液作为稀碱液的来源，而省去专门配置碱液的工序和设备。
全文摘要
一种高效低成本烟道气的净化工艺，它是由换热系统、综合洗涤系统、脱硝系统和废液处理系统所组成，综合洗涤系统为由2-5个循环洗涤回路组成的综合洗涤塔T1，第一循环洗涤回路的洗涤液为稀碱液，其后的循环洗涤回路的洗涤液为水，洗涤后的洗涤液经中和处理和生化处理后循环使用，处理后生成的污泥定期清理和解毒处理；脱硝系统为由2-4个循环吸收回路组成的脱硝塔T2，循环吸收液为水，吸收NOX后的吸收液为稀硝酸，可以直接销售或使用。脱硝塔T2塔顶排放的烟气中各类有毒有害物质的含量分别可控制在SOx≤5mg/m3，NOx≤50mg/m3，HCl≤5mg/m3,HF≤1mg/m3，HBr≤1mg/m3，固体颗粒物≤3mg/m3，二噁英(DOX)≤0.001TEQng/m3，远远优于美国、欧盟和中国有关烟道气的排放标准。
文档编号B01D53/75GK102600708SQ20121005818
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者周政, 张志炳, 熊永生, 王宝荣, 陈金明 申请人:南京大学, 杭州恒明环境技术有限公司