專利名稱：基于氧化鎂法脫硫工藝的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣凈化工藝，具體地指一種基于氧化鎂法脫硫工藝的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝及其系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤是一種不清潔的能源，在燃燒過程中會釋放各種污染物。目前，對燃煤煙氣污染物的控制主要集中于粉塵控制、SO2控制、NOx控制方面。汞是煤中一種有毒的微量元素，汞污染對人類及生物環(huán)境造成的危害極大，燃煤汞污染已成為世界公認(rèn)的繼燃煤硫污染之后的又一大污染問題。燃煤電站煙氣中的汞主要以單質(zhì)汞(Hg°)、氧化態(tài)汞(Hg2+)和顆粒態(tài)汞(Hgp)三種形式存在，其中Hg°約占煙氣總汞含量的35 80%。通常，單質(zhì)汞Hg°不溶于水，揮發(fā)性極強(qiáng)，很難脫除，而氧化態(tài)汞Hg2+易溶于水，容易脫除。目前，燃煤煙氣脫汞的主要方法有燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后脫汞三種。由于燃燒前和燃燒中脫汞對汞的去除能力有限，故燃燒后脫汞為主要控制途徑。目前最為成熟的技術(shù)為活性炭噴射技術(shù)(ACI)，對單質(zhì)Hgtl也有較為理想的去除效果，但活性炭消耗量高，運(yùn)行成本高，且影響飛灰的再利用。氧化鎂法脫硫技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于燃煤電站煙氣脫硫和燒結(jié)煙氣脫硫，該工藝一般由煙氣系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、脫硫劑漿液制備及輸送系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、副產(chǎn)物處理系統(tǒng)、 廢水處理系統(tǒng)、自控和電氣等組成，通常為保證副產(chǎn)品品質(zhì)，設(shè)有預(yù)處理塔，用來捕集煙氣中的塵和Cl—等污染物，該技術(shù)具有脫硫率高、運(yùn)行和投資費(fèi)用低、副產(chǎn)物回收價值高等優(yōu)點(diǎn)，但是該工藝不能有效脫除煙氣中的汞，尤其是單質(zhì)Hg°。但是利用現(xiàn)有濕式氧化鎂法脫硫設(shè)備，通過合理改進(jìn)能夠增強(qiáng)其脫汞性能，是實(shí)現(xiàn)聯(lián)合脫硫脫汞的一種極具潛力的煙氣凈化技術(shù)。公開號為CN 101310834A的發(fā)明專利中提到了適用于石灰/石灰石-石膏法的分級脫硫、脫汞工藝，但是在該工藝中原煙氣首先通過脫硫吸收塔，脫硫后進(jìn)入二次脫硫、 脫汞吸收塔中，一方面由于脫硫后煙氣溫度較低，進(jìn)入二次吸收塔脫硫、脫汞后，煙氣溫度大幅降低，煙氣排放需要再次加熱，造成能源的損失，另一方面由于采用氧化的方式脫汞后煙氣直接排放，會造成煙氣中夾帶強(qiáng)腐蝕性液滴，給設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)都造成較大影響。公開號為CN 101157003A的發(fā)明專利中提出了聯(lián)合脫硫脫汞的濕式氨法煙氣凈化工藝，該工藝采用對煙氣中噴射氧化劑氯氣的方法氧化煙氣中單質(zhì)Hg°，考慮到Cl2的腐蝕性和毒性， 運(yùn)輸、存儲不便，且對設(shè)備防腐和防漏性能要求極高，在實(shí)際工程中應(yīng)用困難。公開號為CN 101053738A的發(fā)明專利中，采用紫外線和鹵素類氧化劑對煙氣中的單質(zhì)汞Hg°進(jìn)行氧化處理，結(jié)合石灰石-石膏法濕法脫硫進(jìn)行脫汞，但是需要增設(shè)紫外線照射器和氧化劑噴射器， 會對原煙氣系統(tǒng)中靜電除塵器的正常運(yùn)行造成影響，且不便操作控制。目前，還沒有一種適合氧化鎂法脫硫工藝的脫汞工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，以氧化鎂法脫硫工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)有氧化鎂法脫硫的特點(diǎn)，提出一種改進(jìn)的氧化鎂法脫硫工藝，該方法在保證脫硫效率的同時可有效脫除汞，尤其是采用鹵素氧化劑對單質(zhì)Hg°進(jìn)行深度氧化處理，結(jié)合氧化鎂脫硫塔，能夠達(dá)到高效脫汞率，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合脫硫脫汞。將多個工藝步驟結(jié)合為一體，相互協(xié)同作用，開發(fā)出一種適用于新建項(xiàng)目和改造項(xiàng)目、且新增設(shè)備少、運(yùn)行維護(hù)操作簡單的聯(lián)合脫硫脫汞工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于氧化鎂法脫硫工藝的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝，采用NaCW2溶液作為氧化劑在預(yù)洗滌塔內(nèi)將煙氣中單質(zhì)Hg°進(jìn)行充分氧化，采用MgO為脫硫劑在脫硫塔內(nèi)脫除煙氣中SO2,并在副產(chǎn)品處理系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)中有效回收脫硫副產(chǎn)物MgSO3產(chǎn)品和脫汞副產(chǎn)物HgS。其具體工藝過程包括如下步驟在預(yù)洗滌塔內(nèi)，通過使用氧化劑水溶液以氣液接觸的方式對原煙氣進(jìn)行洗滌，將煙氣中Hg°進(jìn)行深度氧化，氧化為易溶于水的Hg2+，部分進(jìn)入洗滌液中，排入廢水處理系統(tǒng)， 另一部分隨煙氣進(jìn)入脫硫塔內(nèi)。經(jīng)洗滌后煙氣進(jìn)入脫硫塔內(nèi)，煙氣中SA經(jīng)氧化鎂水溶液洗滌后生成MgSO3進(jìn)入循環(huán)漿液中，煙氣中剩余Hg2+經(jīng)過進(jìn)一步的洗滌，同樣進(jìn)入循環(huán)漿液中，循環(huán)漿液經(jīng)排出泵進(jìn)入副產(chǎn)物MgSO3產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)。副產(chǎn)物MgSO3產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的廢水，泵入廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理。
廢水處理系統(tǒng)中通過添加穩(wěn)定劑，將Hg2+轉(zhuǎn)化為脫汞副產(chǎn)物HgS，收集處理。如上所述的深度氧化Hg°，是在噴淋空塔中通過氣液接觸方法而進(jìn)行的。如上所述的氧化劑為NaC102、CaCl2O4, KMnO4中的一種或幾種混合溶液。如上所述的氧化劑水溶液濃度為1 3%，pH為4. 5 5. 5，與煙氣中Hg°化學(xué)計量比為1. 10 1. 20。如上所述的廢水處理系統(tǒng)中所添加穩(wěn)定劑為汞穩(wěn)定劑，選自于有機(jī)硫和硫化鈉。本發(fā)明的一種基于氧化鎂法脫硫工藝的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝系統(tǒng)，包括汞氧化劑和氧化鎂溶液制備及汞氧化處理的預(yù)洗滌塔，煙氣脫硫脫汞反應(yīng)的脫硫塔，副產(chǎn)物處理的旋流分離器和真空皮帶脫水機(jī)，廢水處理和硫化汞沉淀處理的廢水池和沉淀池。如上所述的預(yù)洗滌塔，可為新增或改造原有預(yù)處理塔，塔型為噴淋空塔、填料塔或在噴淋空塔內(nèi)加設(shè)文丘里棒層，內(nèi)部進(jìn)行防腐防氧化處理。如上所述的脫硫塔一般選用噴淋空塔，包括漿液區(qū)、噴淋層、除霧器等主體部分， 與漿液循環(huán)管道和泵、漿液排出管道和泵以及進(jìn)出口煙道相連接。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過改進(jìn)氧化鎂法脫硫工藝中的預(yù)洗滌塔，采用鹵素氧化劑溶液對原煙氣進(jìn)行循環(huán)噴淋，實(shí)現(xiàn)對煙氣中單質(zhì)汞Hg°的充分氧化，并通過改進(jìn)的濕式氧化鎂法脫硫工藝將氧化后的氣相二價離子汞轉(zhuǎn)化為液相二價離子汞，通過添加汞穩(wěn)定劑將廢水處理系統(tǒng)中液相二價離子汞轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化汞沉淀物，收集后進(jìn)行后續(xù)處理。所提工藝實(shí)現(xiàn)脫硫脫汞一體化，流程簡單，占地面積小；與傳統(tǒng)鎂法脫硫工藝相比較， 新增設(shè)備少，可用于新項(xiàng)目的設(shè)計，也可用于舊項(xiàng)目的改造，對運(yùn)行、維護(hù)影響小；本發(fā)明所提工藝具有高脫硫率和脫汞率，通過氧化劑的添加，可提升脫硫率和脫硝，其中脫硫率> 98%，脫汞率>90%，同時還能夠脫部分NOx ；能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫副產(chǎn)物和脫汞副產(chǎn)物的資源化利用。


圖1是本發(fā)明所述一種基于氧化鎂法脫硫工藝的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝及其系統(tǒng)的工藝流程圖。圖中，1-增壓風(fēng)機(jī)，2-預(yù)洗滌塔，3-預(yù)洗滌塔循環(huán)泵，4-脫硫塔，5-脫硫漿液循環(huán)泵，6-煙齓7-漿液排出泵，8-旋流分離器，9-真空皮帶脫水機(jī)，10-廢水池，11-汞穩(wěn)定劑加料，12-廢水排出泵，13-沉淀池，H-MgSO3產(chǎn)品，15-氧化劑水溶液，16_Mg0水溶液，17-頂流廢水，18-排放廢水，19-HgS產(chǎn)品，20-除霧器沖洗
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合圖1，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的一種基于氧化鎂法脫硫工藝的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝過程如下1，采用NaCW2作為氧化劑，配制成質(zhì)量濃度為3 %的水溶液，根據(jù)單質(zhì)Hgtl測量濃度，將氧化劑與單質(zhì)Hg°化學(xué)計量比1. 10 1. 20的NaClO2水溶液泵入預(yù)洗滌塔內(nèi)后，采用空塔循環(huán)噴淋的方式對所引入的燃煤煙氣進(jìn)行淋洗，煙氣中單質(zhì)汞Hg°與NaCW2發(fā)生氧化反應(yīng)，迅速生成易溶于水的二價離子汞Hg2+。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)如下主要反應(yīng)2Hg+4NaC102+2H20 — 2HgCl2+4Na0H+302 個副反應(yīng)2S02+NaC102+2H20 — 2H2S04+NaCl4N0+3NaC102+2H20 — 4HN03+3NaCl2Na0H+H2S04 — Na2S04+2H20
Na0H+HN03 — NaN03+H202，經(jīng)氧化劑洗滌后煙氣進(jìn)入脫硫塔內(nèi)進(jìn)行脫硫，在脫硫過程中，預(yù)洗滌塔中未被洗滌掉的煙氣中的二價汞離子Hg2+被進(jìn)一步淋洗到脫硫漿液中。主要化學(xué)反應(yīng)如下MgCHH2O — Mg (OH) 2Mg (OH) 2+S02 — MgSO33，NaClO2溶液洗滌煙氣后進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，控制溶液pH值范圍為4. 5 5. 5， 在廢水處理過程中加入助凝劑和汞穩(wěn)定劑HgS (或有機(jī)S)，將液相二價離子汞Hg2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的HgS沉淀，實(shí)現(xiàn)Hg資源回收。其中，化學(xué)反應(yīng)式如下Hg2++S2_ — 4HgS |4，所生成MgSO3漿液進(jìn)入副產(chǎn)物MgSO3產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)后，對脫硫副產(chǎn)物MgSO3進(jìn)行旋流分離，其中頂流進(jìn)入步驟3中廢水處理系統(tǒng)，底流進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理，得到MgSO3產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)資源化利用。本發(fā)明的基于氧化鎂法脫硫工藝的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝系統(tǒng)，包括汞氧化劑和氧化鎂溶液制備及汞氧化處理的預(yù)洗滌塔2，煙氣脫硫脫汞反應(yīng)的脫硫塔4，副產(chǎn)物處理的旋流分離器8和真空皮帶脫水機(jī)9，廢水處理和硫化汞沉淀處理的廢水池10和沉淀池 13。其預(yù)洗滌塔噴淋空塔，內(nèi)設(shè)文丘里棒層，內(nèi)部進(jìn)行防腐防氧化處理。其脫硫塔為噴淋空塔，包括漿液區(qū)、噴淋層、除霧器等主體部分，與漿液循環(huán)管道和泵、漿液排出管道和泵以及進(jìn)出口煙道相連接。其使用方法是原燃煤煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)1引入預(yù)洗滌塔2中，配制好質(zhì)量濃度為 3%的NaCW2溶液15加入預(yù)洗滌塔2內(nèi)，通過預(yù)洗滌塔循環(huán)泵3將氧化劑水溶液循環(huán)噴淋與煙氣充分接觸，將煙氣中單質(zhì)Hg°氧化為二價離子汞Hg2+，絕大多數(shù)二價離子汞Hg2+被洗滌到水溶液中，之后進(jìn)入到廢水池10中，通過汞穩(wěn)定劑加料11加入Na2S (或有機(jī)硫)，充分?jǐn)嚢韬螅脧U水排出泵12排入到沉淀池13中。廢水中二價離子汞Hg2+被穩(wěn)定劑穩(wěn)定生成HgS沉淀物19在沉淀池13中富集后進(jìn)行后續(xù)處理，沉淀池13頂流排放廢水18進(jìn)入其它廢水處理設(shè)施中進(jìn)行深度處理。經(jīng)氧化劑水溶液洗滌后煙氣進(jìn)入到脫硫塔4中，脫硫劑水溶液經(jīng)脫硫漿液循環(huán)泵 5循環(huán)噴淋，對煙氣進(jìn)行脫硫洗滌，脫硫率達(dá)98%以上，同時剩余部分二價離子汞Hg2+也被洗滌到漿液中，煙氣被凈化后通過脫硫塔4內(nèi)除霧器，除去絕大部分水滴后進(jìn)入煙@ 6排放。吸收飽和的脫硫漿液經(jīng)漿液排出泵7進(jìn)入旋流分離器8，頂流廢水17進(jìn)入到上述廢水系統(tǒng)中進(jìn)行處理，底流漿液通過真空皮帶脫水機(jī)9進(jìn)行脫水，得到脫硫副產(chǎn)品MgS0314。實(shí)施效果1 煙氣流量為3000Nm7h，SO2 濃度 3000mg/Nm3，N0x 濃度 500mg/Nm3，Hg 濃度為 18 μ g/ Nm3。氧化劑與煙氣中Hg°化學(xué)計量比為1.10，溶液pH為5. 5。在上述條件下，脫硫率可達(dá) 98 %，脫汞率可達(dá)90 %，脫硝率可達(dá)10 %。實(shí)施效果2 煙氣流量為3000Nm7h，SO2 濃度 3000mg/Nm3，N0x 濃度 500mg/Nm3，Hg 濃度為 18 μ g/ Nm3。氧化劑與煙氣中Hg°化學(xué)計量比為1.15，溶液pH為5.0。在上述條件下，脫硫率可達(dá) 98. 5%,脫汞率可達(dá)92%，脫硝率可達(dá)10.6%。實(shí)施效果3 煙氣流量為3000Nm7h，SO2 濃度 3000mg/Nm3，N0x 濃度 500mg/Nm3，Hg 濃度為 18 μ g/ Nm3。氧化劑與煙氣中Hg°化學(xué)計量比為1.20，溶液pH為4. 5。在上述條件下，脫硫率可達(dá) 98.6%,脫汞率可達(dá)93.1%，脫硝率可達(dá)10.9%。
權(quán)利要求
1.一種基于氧化鎂法脫硫工藝的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝，包括對煙氣預(yù)洗滌，煙氣脫硫，回收脫硫副產(chǎn)物和脫汞副產(chǎn)物，其具體工藝步驟特征是在預(yù)洗滌塔內(nèi)，通過使用氧化劑水溶液以氣液接觸的方式對原煙氣進(jìn)行洗滌，將煙氣中Hg°進(jìn)行深度氧化，氧化為易溶于水的Hg2+，部分進(jìn)入洗滌液中，排入廢水處理系統(tǒng)，另一部分隨煙氣進(jìn)入脫硫塔內(nèi)；經(jīng)洗滌后煙氣進(jìn)入脫硫塔內(nèi)，煙氣中Sh經(jīng)氧化鎂水溶液洗滌后生成MgSO3進(jìn)入循環(huán)漿液中，煙氣中剩余Hg2+經(jīng)過進(jìn)一步的洗滌，同樣進(jìn)入循環(huán)漿液中，循環(huán)漿液經(jīng)排出泵進(jìn)入副產(chǎn)物MgSO3產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)；副產(chǎn)物MgSO3產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的廢水，泵入廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理；廢水處理系統(tǒng)中通過添加穩(wěn)定劑將Hg2+轉(zhuǎn)化為HgS，收集處理。
2.如權(quán)利要求1所述的基于氧化鎂法脫硫的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝，其特征是， 所述深度氧化Hg°，是在噴淋空塔中通過氣液接觸方法而進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的基于氧化鎂法脫硫的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝，其特征是， 所述氧化劑為NaC102、CaCl2O4, KMnO4中的一種或幾種混合溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的基于氧化鎂法脫硫的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝，其特征是， 所述氧化劑水溶液濃度為1 3%，pH為4. 5 5. 5，與煙氣中Hgtl化學(xué)計量比為1. 10 1. 20。
5.如權(quán)利要求1所述的基于氧化鎂法脫硫的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝，其特征是， 廢水處理系統(tǒng)中所添加穩(wěn)定劑為汞穩(wěn)定劑，選自于有機(jī)硫和硫化鈉。
6.采用如權(quán)利要求1所述工藝的基于氧化鎂法脫硫的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝系統(tǒng)，包括汞氧化劑和氧化鎂溶液制備及汞氧化處理的預(yù)洗滌塔，煙氣脫硫脫汞反應(yīng)的脫硫塔、副產(chǎn)物處理的旋流分離器和真空皮帶脫水機(jī)，廢水處理和硫化汞沉淀處理的廢水池和沉淀池，其特征是，預(yù)洗滌塔為噴淋空塔，內(nèi)設(shè)文丘里棒層，內(nèi)部進(jìn)行防腐防氧化處理脫硫塔為噴淋空塔，主體內(nèi)設(shè)漿液區(qū)、噴淋層、除霧器，與漿液循環(huán)管道和泵、漿液排出管道和泵以及進(jìn)出口煙道相連接。
全文摘要
一種基于氧化鎂法脫硫的聯(lián)合脫硫脫汞煙氣凈化工藝及其系統(tǒng)，該工藝通過改進(jìn)氧化鎂法脫硫工藝中的預(yù)洗滌塔，采用鹵素氧化劑溶液對原煙氣進(jìn)行循環(huán)噴淋，實(shí)現(xiàn)對煙氣中單質(zhì)汞Hg0的充分氧化，通過改進(jìn)的濕式氧化鎂法脫硫工藝將氧化后的氣相二價離子汞轉(zhuǎn)化為液相二價離子汞，通過添加汞穩(wěn)定劑將廢水處理系統(tǒng)中液相二價離子汞轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化汞沉淀物。其系統(tǒng)主要包括汞氧化劑和氧化鎂溶液制備和汞氧化處理的預(yù)洗滌塔，煙氣脫硫脫汞反應(yīng)的脫硫塔，副產(chǎn)物處理的旋流分離器和真空皮帶脫水機(jī)，廢水處理和硫化汞沉淀處理的廢水池和沉淀池。該工藝能夠在保證氧化鎂法脫硫工藝優(yōu)勢的前提下，有效去除煙氣中二價汞和單質(zhì)汞，適用于現(xiàn)有氧化鎂法脫硫工藝的改造。
文檔編號B01D53/78GK102205203SQ201110143138
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者宋寶華, 張翔宇, 王中原, 王昕竑, 趙文峰, 錢偉 申請人:中節(jié)能六合天融環(huán)?？萍加邢薰?br>