脱硫、脱硝、脱汞于一体的烟气净化装置及技术路线

脱硫、脱硝、脱汞于一体的烟气净化装置及技术路线

高英华

哈尔滨紫聚新能源科技有限公司150000

摘要：有关脱除烟气中二氧化硫、氮氧化物和汞的工艺已经比较成熟，早已进行大规模工业应用，但是大部分的工艺都只针对单一组分有用。烟气中氮氧化物、二氧化硫和汞往往同时存在，如果利用这些只能处理单一污染物的设备分别进行脱除，存在占地面积大、成本高等问题。因此，进一步研发同时脱硫脱硝脱汞的技术，对于大气污染的控制具有重要意义。本装置的目的是针对上述的不足，提供一种集脱硫、脱硝、脱汞于一体的烟气净化装置。

关键词：二气化硫、氮氧化物：汞：污染物：脱流脱硝脱汞技术：烟气净化

1前言

目前，工业废气与燃煤烟气的排放所造成的污染已到了破坏生态环境和影响人类健康的地步，所以各种消烟除尘与烟气净化技术也随之发展起来，但以往的干式除尘或湿式烟气净化产品都普遍存在不能脱硫脱硝、阻力过大、运行成本过高、湿腐蚀严重和设备不同程度的堵塞所带来的困扰，使除尘与烟气净化效果直线下降，而造成工业设备的带病工作和增加消耗等问题。

现有的各种湿法除尘净化器和除尘净化方法，如喷淋式湿法除尘净化器、冲击式湿法除尘净化器、水膜式湿法除尘净化器、自激式湿法除尘净化器等，都不同程度地存在无法克服的风机带水和堵塞严重，以及阻力过大和运行成本过高等问题，另外在一个装置中不能同时脱硫脱硝、脱汞除尘，而使一次投资过大，运行成本增加。

2014年国家制订了新的《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014），而现有技术很难达到该排放标准的要求。为了解决以上的的技术问题我公司开发了一种净化效果显著的脱硫脱硝、脱汞除尘一体化烟气净化装置。脱硫脱硝脱汞技术的一些瓶颈问题，达到工业排放标准。本装置的尾气洗涤目标为：脱硫率≥90%，脱硝率≥40%，脱汞率≥70%；投资运行费用较单项脱除技术组合费用降低15%以上。

2总体结构及技术路线

2.1总体结构

一种集脱硫、脱硝、脱汞于一体的烟气净化装置，包括反应器壳体，反应器壳体设有进烟管，进烟管连接有开口向下的弯管，还包括立筒，立筒边侧设有开口，弯管通过开口设置在立筒内，立筒上端设有加风机，立筒下端连接排烟管，排烟管内设有两个液体槽，排烟管连接储气罐，储气罐内设有除尘器，储气罐设有出气管，出气管内设有带网孔的过滤盒，过滤盒内设有脱硝催化剂，出气管连接凹槽型烟道，烟道上方设有喷雾器，喷雾器通过水管连接设在反应器壳体外的储水箱。烟道和反应器壳体的下端设有出水口。两个液体槽内分别设有碳酸氢钠液和氢氧化钠液。反应器壳体上设有出烟管。

本装置具有以下优点：将脱硫、脱硝、脱汞集一体设计，工艺流程合理，占地面积小，脱硫脱硝脱汞效果良好。

图1脱硫、脱硝、脱汞于一体的烟气净化装置结构示意图

1反应器壳体，2进烟管，3弯管，4立筒，5加风机，6排烟管，7液体槽，8储气罐，9除尘器，10出气管，11过滤盒，12烟道，13喷雾器，14储水箱，15出水口，16出烟管。

2.2具体实施方式

使用时，锅炉产生的烟气进入反应器壳体1上的进烟管2，进烟管2上的弯管3设置在立筒4内，立筒4上的加风机5将烟气吹向排烟管6，排烟管6内的两个液体槽7中的碳酸氢钠液和氢氧化钠液能首先能对烟气中的二氧化碳做吸收，能对下一步脱硫、脱硝、脱汞产生积极的效果，烟气进入储气罐8，储气罐8中的除尘器9能脱去烟气中的汞，储气罐8上的出气管10内的过滤盒11中的脱硝催化剂能脱去烟气中的硝，烟气进入凹槽型烟道12，烟道12上方的喷雾器13设在反应器壳体1内的上端，喷雾器13通过导管连接水箱14，水箱14内有石灰水通过喷雾器13喷淋到凹槽型烟道12内，能脱去烟气中的硫。使用后的废水通过烟道12和反应器壳体1下端的出水口15排出。本装置设计新颖合理，工艺流程简单优化且清洁环保，充分实现了一体化的烟气脱硫、脱硝、脱汞。

2.3技术路线

烟气污染物超低排放涉及到烟气中颗粒物的超低排放､二氧化硫的超低排放以及氮氧化物的超低排放，每种污染物的超低排放都可以有多种技术选择，同时还需考虑不同污染物治理设施之间的协同作用，因此会组合出很多的技术路线，适用于不同燃煤电厂的具体条件｡颗粒物的超低排放技术不仅涉及到一次除尘，而且涉及到二次除尘（深度除尘），比较而言，技术路线选择较多，这里仅以颗粒物超低排放为例，介绍近几年发展起来的得到较多应用的典型技术路线｡

（1）以湿式电除尘器做为二次除尘的超低排放技术路线

湿式电除尘器作为燃煤电厂污染物控制的精处理技术设备，一般与干式电除尘器和湿法脱硫系统配合使用，也可以与低低温电除尘技术､电袋复合除尘技术､袋式除尘技术等合并使用，可应用于新建工程和改造工程｡对PM2.5粉尘､SO3酸雾､气溶胶等多污染物协同治理，实现燃煤电厂超低排放｡

根据现场场地条件，WESP可以低位布置，占用一定的场地；如果没有场地，也可以高位布置，布置在脱硫塔的顶端｡颗粒物的超低排放源于湿式电除尘器的应用，2015年以前燃煤电厂超低排放工程中应用WESP较为普遍｡WESP去除颗粒物的效果较为稳定，基本不受燃煤机组负荷变化的影响，因此，对于煤质波动大､负荷变化幅度大且较为频繁等严重影响一次除尘效果的电厂，较为适合采用湿式电除尘器作为二次除尘的超低排放技术路线｡

当要求颗粒物排放限值为5mg/m3时，WESP入口颗粒物浓度宜小于20mg/m3，不宜超过30mg/m3｡当要求颗粒物排放限值为10mg/m3时，WESP入口颗粒物浓度宜小于30mg/m3，不宜超过60mg/m3｡当然，WESP入口颗粒物浓度过高时，还可通过增加比集尘面积､降低气流速度等方法提高WESP的除尘效率，实现颗粒物的超低排放｡

（2）以湿法脱硫协同除尘做为二次除尘的超低排放技术路线

石灰石-石膏湿法脱硫系统运行过程中，会脱除烟气中部分烟尘，同时烟气中也会出现部分次生物，如脱硫过程中形成的石膏颗粒､未反应的碳酸钙颗粒等｡湿法脱硫系统的净除尘效果取决于气液接触时间､液气比､除雾器效果､流场均匀性､脱硫系统入口烟气含尘浓度､有无额外的除尘装置等许多因素｡

对于实现二氧化硫超低排放的复合脱硫塔，采用了旋汇耦合､双托盘､增强型的喷淋系统以及管束式除尘除雾器和其他类型的高效除尘除雾器等方法，协同除尘效率一般大于70%，可以做为二次除尘的技术路线｡2015年以后越来越多的超低排放工程选择该技术路线，以减少投资及运行费用，减少占地｡

当要求颗粒物排放限值为5mg/m3时，湿法脱硫入口颗粒物浓度宜小于20mg/m3｡当要求颗粒物排放限值为10mg/m3时，湿法脱硫入口颗粒物浓度宜小于30mg/m3｡

（3）以超净电袋复合除尘为基础不依赖二次除尘的超低排放技术路线

采用超净电袋复合除尘器，直接实现除尘器出口烟尘<10mg/m3或5mg/m3｡对后面的湿法脱硫系统没有额外的除尘要求，只要保证脱硫系统出口颗粒物浓度不增加，就可以实现颗粒物（包括烟尘及脱硫过程中生成的次生物）<10mg/m3或5mg/m3，满足超低排放要求｡

该技术路线适用于各种灰份的煤质，且占地较少，电袋复合除尘器的出口烟尘浓度基本不受煤质与机组负荷变动的影响｡2015年以后在燃煤电厂超低排放工程中，该技术路线的应用明显增多｡

（4）烟气脱汞技术路线

目前在脱汞技术研究中，主要围绕燃烧前脱汞、燃烧中控制和燃烧后脱汞来进行。燃烧前脱汞是通过洗选煤和低温热解减少煤中汞的含量，平均去除率38%，而先进的化学物理洗煤（技术去除率可达60%以上。此外，煤低温热解，也可使汞含量减少60%~90%。燃烧中控制主要包括喷洒卤素添加剂，或炉膛喷射微量氧化剂、催化剂、吸附剂等，低氮燃烧也有利于烟气中氧化态汞的形成。燃烧后脱汞即对排放烟气中的汞进行处理，目前被普遍采用。主要方法有向烟气喷入活性炭等来吸附单质汞的吸附法，喷洒碘化钾、硫化钠等与汞发生化学反应的化学试剂法，以及在烟气脱硫前的催化剂氧化法。

燃煤电厂现有的除尘､脱硫和脱硝等环保设施对汞的脱除效果明显，基本都可以达标｡对于个别燃烧高汞煤，汞排放超标的电厂，可以采用单项脱汞技术｡

3总结

烟气污染是困扰世界各国的难题，脱硫脱硝脱汞是烟气治理的有效手段。在众多的烟气脱硫脱硝脱汞技术中，本装置是比较经济而有效的一种，具有可同时脱除多种污染物，且脱除效率高、投资小，经在客户处成功应用表明，该技术具有很好的商业前景并交得到更进一步的推广应用。

参考文献：

1.王学海，方向晨。烟气同时脱硫、脱硝的研究进展[J]当代化工，2008，37（2）.

2.周玉新，刘建章。烟气脱硫技术现状与发展趋势[J]：化学工程师，20070145（10）