鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法，主要以價(jià)格便宜的次氯酸鈉作為煙氣污染物凈化的氧化吸收劑，通過濕式氧化工藝將煙氣中的SO2、NOx和Hg氧化，然后將氧化產(chǎn)物以及煙氣中的部分CO2轉(zhuǎn)化為具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨和硫化汞產(chǎn)品，次氯酸鈉的還原產(chǎn)物氯化鈉作為次氯酸鈉的生產(chǎn)原料循環(huán)使用，是一種鍋爐煙氣凈化處理的綠色工藝。通過本發(fā)明所治理煙氣中的SO2脫除率達(dá)到99％以上，NOx脫除率達(dá)到90％以上，Hg脫除率達(dá)到95％以上，獲得的碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨、HgS等產(chǎn)品達(dá)到工業(yè)一級(jí)品，以實(shí)現(xiàn)資源化利用。
【專利說明】鍋妒煙氣脫硫脫硝除親W及資源化利用的綜合治理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鍋爐煙氣治理技術(shù)，具體涉及一種鍋爐煙氣脫硫脫硝除隸W及資源化 利用的綜合治理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類能源資源消耗持續(xù)增加，大氣污染防治壓力不斷加大。由于來源豐富且 價(jià)格低廉，目前煤仍然是發(fā)電燃料的首選。因此，W-種保護(hù)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)的方式來 使用該種能源非常重要。如果使煤的燃燒能夠滿足當(dāng)前和今后越來越嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，一 方面需要發(fā)展新的、更經(jīng)濟(jì)的清潔煤制造技術(shù)，另一方面還需要開發(fā)高效的大氣污染控制 技術(shù)。
[0003] 有關(guān)煙氣的凈化研究最早始于1927年，英國(guó)為了保護(hù)倫敦高層建筑，在泰吾±河 岸的己特富安和班支賽德兩電廠（共120MW)建設(shè)了石灰石煙氣脫硫工藝系統(tǒng)（Flue Gas Desul化rization，簡(jiǎn)稱FGD)。迄今為止，F(xiàn)GD發(fā)展了H代技術(shù)；第一代，起始于20世紀(jì)70年 代，首先在美國(guó)和日本使用，包括石灰基流質(zhì)、軸基溶液、石灰石基流質(zhì)、堿性飛灰基流質(zhì)、 雙堿（石灰和軸）、鎮(zhèn)基流質(zhì)、Wellman-Lord等流程，該裝置初始投資不高，但運(yùn)行維護(hù)費(fèi) 高，系統(tǒng)可靠性差，結(jié)垢和材料失效是最大問題；20世紀(jì)80年代初，為了克服第一代工藝的 結(jié)垢和材料問題，開發(fā)了干法噴射吸收技術(shù)，第二代FGD工藝在運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和系統(tǒng)可靠 性方面都有所提高，然而因其存在設(shè)備鹿大、投資高昂、效率偏低、操作技術(shù)要求高等問題， FGD技術(shù)仍然占主流，主要是石灰基、石灰石基的濕法洗涂技術(shù)；第H代FGD工藝改進(jìn)了爐 膛和煙道噴射工藝，開發(fā)了 LIFAC和流化床技術(shù)，基本解決了結(jié)垢問題，進(jìn)一步提高了工藝 可靠性，投資和運(yùn)行費(fèi)用大幅度降低。第H代FGD工藝特點(diǎn)較為突出；（1)在火電廠得到長(zhǎng) 期應(yīng)用；（2)脫硫效率和吸收利用率高（有的機(jī)組在化/S接近于1時(shí)，脫硫率超過90% );
[3] 適用性強(qiáng)。隨著煙氣凈化技術(shù)的發(fā)展，人們改變了對(duì)濕法工藝效率低、運(yùn)行費(fèi)用高的偏 見。
[0004] 如上所述，脫除煙氣中S化的最常見和有效的方法是用石灰石漿作洗涂液的FGD 煙氣脫硫技術(shù)，其S化脫除率超過95%。此外，對(duì)于煙氣中氮氧化物（NOy)現(xiàn)有許多處理技 術(shù)，如選擇性催化還原（SCR)、選擇性非催化還原（SNCR)、濕式洗涂、電子束照射和吸附等， 其中SCR和SNCR是用于除去NOx最有效的商業(yè)化技術(shù)。SCR脫硝效率很高，達(dá)到80 % -90 %， 但處理費(fèi)用較高，而且煙氣中的灰塵、硫、氯化物會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒。煙氣中化的脫除主要 通過吸附、氧化脫除、注入化C12等方式處理，由于單獨(dú)操作，能源浪費(fèi)較大。
[0005] 近年來，國(guó)內(nèi)外鍋爐煙氣凈化技術(shù)的相關(guān)研究大多集中在能夠進(jìn)行多種污染物 控制的濕式高級(jí)催化氧化一體化工藝及裝置。如；CN103406020公開了用于煙氣脫硫脫 硝的添加劑及一種煙氣脫硫脫硝的方法，使用巧基吸收和四價(jià)鋪化合物作添加劑，其脫污 效率雖高但易堵塞設(shè)備，且會(huì)造成二次污染；CN1843574公開了一種液相脫硫脫硝凈化方 法及裝置，通過氧化劑亞氯酸軸與添加劑搭配使用，將S、N等氧化物氧化后用氨水吸收成 鹽，脫硫脫硝效率較高，同時(shí)產(chǎn)物資源化，但氧化劑消耗量大，成本過高；CN102258936公開 了一種多污染物控制技術(shù)中隸回收的裝置及方法，在脫硫脫硝預(yù)處理的基礎(chǔ)上，能高效脫 隸，但過程繁瑣，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高；CN102658021公開了一種高級(jí)氧化催化脫硫脫硝一體化工 藝W及裝置，在脫污的同時(shí)得到資源化產(chǎn)物，但過程繁瑣，操作復(fù)雜；CN103041698公開了 一種煙氣電催化-吸附脫硫脫硝除塵除重金屬一體化裝置，將吸附劑與電催化過程結(jié)合 起來，脫污效率高，但同時(shí)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也過高；CN103657368公開了一種同時(shí)脫硫脫硝脫隸 的干法煙氣凈化方法及裝置，主要是使用吸附劑吸附，工藝簡(jiǎn)潔，但成本高，易二次污染； CN103505997公開了一種煙氣多污染物高效協(xié)同凈化方法及其應(yīng)用，將煙氣分流并氧化吸 收，脫污效率高，但氧化劑過于昂貴；CN103585869公開了一種堿吸收液可循環(huán)利用的煙氣 凈化方法，莫氧氧化污染物后使用堿液吸收，是一種循環(huán)工藝，沒有二次污染，但脫污效率 有待提高；CN101879404公開了一種資源化的煙氣脫硫脫硝方法，脫硫后再用莫氧氧化脫 氮，最后統(tǒng)一結(jié)晶處理，該方法引入的雜質(zhì)離子過多，資源化產(chǎn)物純度難W保證。
[0006] 煙氣凈化處理工藝主要有五項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)（脫污率、液氣比、阻損率、后處理和成 本），該些指標(biāo)相互制約，然而，現(xiàn)有的技術(shù)大都存在阻損、后處理和成本的瓶頸。顯然需要 開發(fā)更先進(jìn)的技術(shù)，既要有高的脫污率、合適的氣液比、低的阻損率，又能夠后處理簡(jiǎn)單、成 本低廉。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鍋爐煙氣脫硫脫硝除隸W及資源化利用 的綜合治理方法，能夠高效脫除煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、重金屬隸等污染物并且進(jìn)行 資源化利用。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0009] -種鍋爐煙氣脫硫脫硝除隸W及資源化利用的綜合治理方法，包括如下步驟：
[0010] a.氧化吸收劑的制備；將食鹽水送入次氯酸軸發(fā)生器電解得到次氯酸軸溶液，作 為氧化吸收劑；
[0011] b.煙氣中污染物的氧化吸收；將步驟a得到的次氯酸軸溶液從噴淋氧化吸收裝置 頂端粟入，并與通入的煙氣形成對(duì)流，使得煙氣中的(?直接被溶液吸收，S化被氧化為硫酸 鹽，NOx被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，化被轉(zhuǎn)化為Hg",并得到氧化吸收液；
[0012] C.氧化吸收產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化；向步驟b得到的氧化吸收液中加入NasS溶液至檢測(cè)不到 Hg2"，過濾得到固體化S，用于生產(chǎn)顏料，將濾液與氨水混合，控制混合液的抑值，得到含有 碳酸氨饋、硝酸饋、硫酸饋、氯化軸的混合液；
[0013] d.饋鹽的分離；將步驟C得到的混合液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，按各組分的溶解特性結(jié)晶 分離，并控制混合液的濃度和結(jié)晶溫度，依次得到碳酸氨饋、硫酸饋、硝酸饋粗品W及氯化 軸粗鹽水；
[0014] e.產(chǎn)品精制；將步驟d得到的碳酸氨饋、硫酸饋、硝酸饋粗品通過重結(jié)晶方法獲得 所需純度的產(chǎn)品，將氯化軸粗鹽水通過除氨、精制后循環(huán)作為制備次氯酸軸溶液的食鹽水 的補(bǔ)充水。
[00巧]在步驟a中，所述采用的食鹽水的濃度為15g/L，并經(jīng)凈化處理。
[0016] 在步驟a中，通過對(duì)電解溫度、氯化軸濃度、溶液pH、電極面積、電流密度的條 件控制來獲得不同濃度的次氯酸軸溶液，作為氧化吸收劑，次氯酸軸溶液的濃度控制在 0. 9-3. 5g/L〇
[0017] 在步驟a中，所述用于電解生成次氯酸軸溶液的食鹽水使用電廠廢棄的鹽水通過 凈化、精制獲得。
[0018] 在步驟b中，所述煙氣是所有使用煤炭作為燃料的鍋爐煙氣。
[0019] 在步驟b中，發(fā)生的氧化反應(yīng)方程式如下：
[0020] S02+C10-+20H_ - SO42-+CI-+H2O [00引]2NO+3Cl〇-+20H_ 一 2N〇3_+3Cr+H2〇
[0022] Hg+Cl〇-+H2〇 一 Hg2++Cr+20H_。
[0023] 在步驟b中，通過控制氣液比、溫度、氣體流速條件W獲得最佳轉(zhuǎn)化效果和最高的 污染物脫除效率，其中，液氣比為6-15,溫度40-6(TC，煙氣流速4-lOm/s。
[0024] 在步驟C中，所述NasS溶液濃度控制為0. 5-1. 2g/l，混合液抑控制為5-7。
[0025] 采用上述技術(shù)方案，該鍋爐煙氣脫硫脫硝除隸W及資源化利用的綜合治理方法具 有W下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 1、針對(duì)鍋爐煙氣凈化問題，從循環(huán)經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，能夠高效脫除煙氣中的二氧化 硫、氮氧化物、重金屬隸等污染物并且進(jìn)行了資源化利用。
[0027] 2、可對(duì)鍋爐煙氣同時(shí)脫硫脫硝脫隸，二氧化硫脫除率可達(dá)99% W上，氮氧化物脫 除率可達(dá)90% W上，隸脫除率可達(dá)95% W上。
[0028] 3、能夠?qū)煔庵谐サ奈廴疚镛D(zhuǎn)化為有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化學(xué)品，變廢為寶，其中，碳酸 氨饋、硫酸饋、硝酸饋都可作為服料，硫化隸可作為顏料，并且均達(dá)到了工業(yè)一級(jí)品。
[0029] 4、鍋爐煙氣中的二氧化碳也可W部分得到利用，實(shí)現(xiàn)真正意義上的煙氣處理綠色 化。
[0030] 5、適用于所有使用煤炭作為燃料的鍋爐煙氣凈化處理，如發(fā)電廠、熱電廠、取暖鍋 爐等，適用范圍廣，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明的鍋爐煙氣脫硫脫硝除隸W及資源化利用的綜合治理方法的原理 流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明的鍋爐煙氣脫硫脫硝除隸W及資源化利用的綜合治理方法如圖1所示，具 體包括如下步驟：
[0033] a.氧化吸收劑的制備；將經(jīng)過凈化的食鹽水送入次氯酸軸發(fā)生器電解得到次氯 酸軸溶液和&，其中，次氯酸軸溶液作為氧化吸收劑。在步驟a中，通過對(duì)電解溫度、氯化軸 濃度、溶液抑、電極面積、電流密度等條件的控制來獲得不同濃度的次氯酸軸溶液，作為氧 化吸收劑，次氯酸軸溶液的濃度控制在0. 9-3. 5g/L。在步驟a中，所述用于電解生成次氯酸 軸溶液的食鹽水還可使用電廠廢棄的鹽水通過凈化、精制獲得。
[0034] b.煙氣中污染物的氧化吸收；將步驟a得到的次氯酸軸溶液從噴淋氧化吸收裝置 頂端粟入，并與通入的煙氣形成對(duì)流，使得煙氣中的(?直接被溶液吸收（可通過升溫從煙 畫排出），S〇2被氧化為硫酸鹽（S〇4^，NOx被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（N(V)，化被轉(zhuǎn)化為Hg",并得 到氧化吸收液。其中，所述煙氣可采用所有使用煤炭作為燃料的鍋爐煙氣。在步驟b中，發(fā) 生的氧化反應(yīng)方程式如下：
[00巧]S02+C10-+20H_ 一 SO42-+CI-+H2O
[0036] 2NO+3Cl〇-+20H_ 一 2N〇3_+3Cr+H2〇
[0037] Hg+Cl〇-+H2〇 - Hg2++Cr+20H_。
[0038] 在步驟b中，可通過控制氣液比、溫度、氣體流速等條件W獲得最佳轉(zhuǎn)化效果和最 高的污染物脫除效率，其中，液氣比為6-15，溫度40-6(TC，煙氣流速4-lOm/s。
[003引 C.氧化吸收產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化；向步驟b得到的氧化吸收液中加入崎8溶液至檢測(cè)不到 Hg",過濾得到固體化S，用于生產(chǎn)顏料，將濾液與氨水混合，控制混合液的抑值，得到含有 碳酸氨饋、硝酸饋、硫酸饋、氯化軸的混合液。其中，所述化2S溶液濃度控制為0. 5-1. 2g/L， 混合液抑控制為5-7。當(dāng)然，還可通過對(duì)噴淋氧化吸收裝置的設(shè)計(jì)和調(diào)整來使氣液接觸更 加充分，從而氧化脫除效率更高
[0040] d.饋鹽的分離；將步驟C得到的混合液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，按各組分的溶解特性結(jié)晶 分離，并控制混合液的濃度和結(jié)晶溫度，依次得到碳酸氨饋、硫酸饋、硝酸饋粗品W及氯化 軸粗鹽水。
[0041] e.產(chǎn)品精制；將步驟d得到的碳酸氨饋、硫酸饋、硝酸饋粗品通過重結(jié)晶方法獲得 所需純度的產(chǎn)品，將氯化軸粗鹽水通過除氨、精制后循環(huán)作為制備次氯酸軸溶液的食鹽水 的補(bǔ)充水。
[0042] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0043] W下實(shí)施例中煙氣主要污染物組成如表1，其余組分為馬和C〇2。
[0044] 表1煙氣主要污染物組成
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法，其特征在于，包括如 下步驟： a. 氧化吸收劑的制備：將食鹽水送入次氯酸鈉發(fā)生器電解得到次氯酸鈉溶液，作為氧 化吸收劑； b. 煙氣中污染物的氧化吸收：將步驟a得到的次氯酸鈉溶液從噴淋氧化吸收裝置頂端 泵入，并與通入的煙氣形成對(duì)流，使得煙氣中的C0 2直接被溶液吸收，S02被氧化為硫酸鹽， NOx被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，Hg被轉(zhuǎn)化為Hg2+，并得到氧化吸收液； c. 氧化吸收產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化：向步驟b得到的氧化吸收液中加入似#溶液至檢測(cè)不到 Hg22+，過濾得到固體HgS，用于生產(chǎn)顏料，將濾液與氨水混合，控制混合液的pH值，得到含有 碳酸氫銨、硝酸銨、硫酸銨、氯化鈉的混合液； d. 銨鹽的分離：將步驟c得到的混合液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，按各組分的溶解特性結(jié)晶分離， 并控制混合液的濃度和結(jié)晶溫度，依次得到碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨粗品以及氯化鈉粗鹽 水； e. 產(chǎn)品精制：將步驟d得到的碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨粗品通過重結(jié)晶方法獲得所需 純度的產(chǎn)品，將氯化鈉粗鹽水通過除氨、精制后循環(huán)作為制備次氯酸鈉溶液的食鹽水的補(bǔ) 充水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法，其 特征在于：在步驟a中，所述采用的食鹽水的濃度為15g/L，并經(jīng)凈化處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法， 其特征在于：在步驟a中，通過對(duì)電解溫度、氯化鈉濃度、溶液pH、電極面積、電流密度的 條件控制來獲得不同濃度的次氯酸鈉溶液，作為氧化吸收劑，次氯酸鈉溶液的濃度控制在 0. 9-3. 5g/L〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法，其 特征在于：在步驟a中，所述用于電解生成次氯酸鈉溶液的食鹽水使用電廠廢棄的鹽水通 過凈化、精制獲得。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法，其 特征在于：在步驟b中，所述煙氣是所有使用煤炭作為燃料的鍋爐煙氣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法，其 特征在于：在步驟b中，發(fā)生的氧化反應(yīng)方程式如下： S02+CKT+20!T - SO 廣+Cr+H20 2NO+3C10>2〇r ^ 2N03>3Cr+H20 Hg+C10>H20 - Hg2++Cr+20H'
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法，其 特征在于：在步驟b中，通過控制氣液比、溫度、氣體流速條件以獲得最佳轉(zhuǎn)化效果和最高 的污染物脫除效率，其中，液氣比為6-15,溫度40-60°C，煙氣流速4-lOm/s。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫脫硝除汞以及資源化利用的綜合治理方法，其 特征在于：在步驟c中，所述似#溶液濃度控制為0. 5-1. 2g/L，混合液pH控制為5-7。
【文檔編號(hào)】B01D53/64GK104258711SQ201410521521
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】林海波, 施大鐘, 裴育峰, 施登宇, 曲艷南, 吳總, 陳榮玲 申請(qǐng)人:上海援夢(mèng)電力能源科技咨詢中心