專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高效低成本煙道氣的凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙道氣的凈化工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐、垃圾氣化爐等在工作過(guò)程中其煙氣中含有多種有毒有害物質(zhì)，如硫化物(S02，SO3等)、鹵化物(HCl，HF, HBr等)、氮氧化物(N0x)、C02、煙塵顆粒物、二噁英等，它們是造成大氣污染主要因素。因此，工業(yè)煙氣在排放前必須加以處理。然而，在國(guó)際范圍內(nèi)，目前處理工業(yè)煙氣的方法存在下列兩方面嚴(yán)重缺陷一是處理過(guò)程的工藝復(fù)雜、裝備投資大，藥品消耗多、處理費(fèi)用高(據(jù)美國(guó)環(huán)境署報(bào)導(dǎo)，采用現(xiàn)有方法， 如SCR、SNCR、SNCR-SCR等單處理NOx —項(xiàng)，其平均操作費(fèi)用成本就高達(dá)1500-10000USD/ t NOx) ;二是處理工藝不能整合，即脫硫、脫硝、除塵、脫有機(jī)污染物如二噁英等相互不能配套，各自為政，或者即使整合后，各工段的處理效率也不理想，脫硫效率僅為90%甚至更低， 脫硝效率一般低于85%，除塵效率則更難控制，有毒有機(jī)物一般則難以除去。因此發(fā)展新的煙道氣凈化工藝極為必要。針對(duì)以上情況，本發(fā)明提出一種高效低成本凈化煙道氣的新工藝，該工藝既能充分凈化煙道氣，又能大幅度地降低處理煙道氣的單耗(處理每立方米煙道氣所需的成本費(fèi)用)，處理后的煙道氣不僅達(dá)到我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，而且可遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效低成本凈化煙道氣的新工藝。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種高效低成本煙道氣凈化工藝，它是由換熱系統(tǒng)、綜合洗滌系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)所組成，其流程如圖I所示，它包括以下步驟
(1)通過(guò)蒸汽鍋爐換熱后而釋出的煙道氣由于具有一定的溫度(150-600°c不等)，首先經(jīng)過(guò)余熱換熱器(或余熱鍋爐)E0進(jìn)行熱交換，制備熱水，可供熱水用戶(hù)使用，煙道氣通過(guò)管道I通入到余熱換熱器EO中，冷水走殼程，煙道氣走管程，余熱換熱器EO直立安裝，以便管程中的煙道氣冷凝液(其中包含部分水溶性有毒有害物質(zhì)，如S03，HCl，HF, HBr,灰塵等) 能順暢下流至混合液暫儲(chǔ)罐Cl之中，經(jīng)過(guò)換熱后，殼程中的冷水則被加熱至70-90°C后， 送至熱水儲(chǔ)罐，供下游熱水用戶(hù)使用，而從余熱換熱器EO頂部排出的煙道氣溫度則被降至 100°C以下，進(jìn)入綜合洗滌塔Tl底部，綜合洗滌塔Tl由2-5個(gè)循環(huán)洗滌回路組成，每個(gè)循環(huán)洗滌回路分別配有循環(huán)泵、外循環(huán)管線(xiàn)上的綜合洗滌塔換熱器和噴淋器；
(2)經(jīng)過(guò)余熱換熱器EO換熱的煙道氣進(jìn)入綜合洗滌塔Tl，在上升過(guò)程中與從稀堿液管道7進(jìn)入的綜合洗滌塔Tl底部的稀堿液(為了降低藥劑成本，通常為氫氧化鈣的稀溶液) 在循環(huán)泵A Pl作用下形成的第一循環(huán)洗滌回路Rl中充分接觸，脫除其中絕大部分硫化物(SO2, SO3等)、鹵化物(HCl，HF，HBr等)、灰塵和二噁英等有害物質(zhì)，之后煙道氣繼續(xù)上升至第二循環(huán)洗滌回路R2和其后的循環(huán)洗滌回路中，進(jìn)行多次洗滌操作，從而使煙道氣中殘余的硫化物(SO2, SO3等)、灰塵和_■嚼英等有害物質(zhì)基本上被清除，然后，煙道氣再?gòu)木C合洗滌塔Tl頂部排出，通過(guò)綜合洗滌塔頂管道6，進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)Fl中，加壓后進(jìn)入脫硝塔T2底部，而洗滌液則沿綜合洗滌塔Tl自上之下下降至塔底，再流至混合液暫儲(chǔ)罐Cl之中，進(jìn)入下一道處理工序；
其中在第一循環(huán)洗滌回路Rl中，通過(guò)Pl循環(huán)的液相為稀堿液，pH值控制在7. 2-10 之間，最好為7. 5-8. 5之間，可以是氫氧化鈣溶液或爐渣的堿性溶液，循環(huán)液的溫度為 30-70°C之間，最好為35-50°C之間，循環(huán)液的溫度通過(guò)外循環(huán)管線(xiàn)上的換熱器El得以實(shí)現(xiàn)，多余的熱量通過(guò)換熱器El移走。
來(lái)自煤渣或垃圾焚燒、氣化的殘?jiān)罅亢蠧a，Mg, Al, Si, Fe的氧化物，約占總量的60%以上，在出爐后高溫下，加入水激冷，即產(chǎn)生堿性混合溶液，pH=10-12。其中的清液可以用于綜合洗滌塔第一段的循環(huán)液。在第二和其后的循環(huán)洗滌回路R2和Rn中，通過(guò)循環(huán)泵B P2和其后循環(huán)洗滌回路的循環(huán)泵N Pn循環(huán)的液相為普通水，循環(huán)液的溫度為10-40°C之間，最好為15_35°C之間， 第二和依次的循環(huán)液的溫度分別通過(guò)外循環(huán)管線(xiàn)上的綜合洗滌塔換熱器E2和En得以實(shí)現(xiàn)，多余的熱量通過(guò)綜合洗滌塔換熱器E2和En移走，綜合洗滌塔換熱器El、E2和En的冷媒為10-32°C的冷水，或其它低溫的冷媒；
依據(jù)煙氣實(shí)際情況，綜合洗滌塔Tl的循環(huán)洗滌回路可以設(shè)置2-5級(jí)，即n=2-5，最好為 3級(jí)。綜合洗滌塔Tl的操作壓力(絶壓)為O. 09-0. IlMPa,最好為O. 095-0. IMPa。綜合洗滌塔Tl內(nèi)部的傳質(zhì)元件可以是填料，也可以是塔板，以規(guī)整填料為優(yōu)。每米填料的壓降最好保持在IOOPa以下，全塔壓降最好控制在2KPa以下，填料的材質(zhì)以耐腐蝕同時(shí)又能在80°C時(shí)長(zhǎng)時(shí)間操作的材料為宜；
(3)通過(guò)Fl加壓后的煙道氣進(jìn)入脫硝塔T2底部，脫硝塔由三個(gè)循環(huán)吸收回路組成，每個(gè)吸收回路分別配有循環(huán)泵P4、P5和P6、外循環(huán)管線(xiàn)上的脫硝塔換熱器E4、E5和E6以及噴淋器，加壓后的煙道氣在沿塔上升過(guò)程中先后與循環(huán)吸收回路R4，R5和R6中由循環(huán)泵 P4, P5和P6循環(huán)的NOx吸收液(通常為水)進(jìn)行逆流接觸吸收，其中的NO2等與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性成分將最終轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛?，而NO等化學(xué)成分則與煙道氣中的過(guò)量氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2等進(jìn)一步可與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)而最終被水吸收，通過(guò)多次循環(huán)吸收后的煙道氣，上升至脫硝塔T2頂部，可以通過(guò)脫硝塔頂管道13直接放空；
通過(guò)上述多循環(huán)洗滌，煙道氣中除CO2以外的各種水溶性及反應(yīng)性物質(zhì)幾乎完全被洗滌進(jìn)入液相中，而其中的微量有機(jī)物如二噁英等，也會(huì)由于大量的液相循環(huán)洗滌和冷凝分離作用而絕大部分進(jìn)入液相之中，因此，通過(guò)上述步驟之后，煙道氣中各類(lèi)有毒有害物質(zhì)的含量分別可控制在 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,固體顆粒物< 3 mg/m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于世界各國(guó)有關(guān)煙道氣的排放標(biāo)準(zhǔn)；
下降至T2底部的吸收液(即稀硝酸)則通過(guò)第一循環(huán)吸收回路的循環(huán)泵P4通過(guò)管道14 將部分部分吸收液送至稀硝酸產(chǎn)品儲(chǔ)罐C2，稀硝酸可作為金屬清洗劑和配置中等濃度硝酸的原料使用。上述三個(gè)循環(huán)洗滌回路R4，R5和R6的循環(huán)液均為普通水，它通過(guò)塔頂部管道8和 9以一定的速率輸送至T2上的液體分布器內(nèi)，進(jìn)行均勻分布后流入填料層而逐級(jí)下降，其溫度為5-20°C之間，最好為8-15°C之間，循環(huán)液的溫度分別通過(guò)外循環(huán)管線(xiàn)上的三個(gè)脫硝塔換熱器E4、E5和E6得以實(shí)現(xiàn)，多余的熱量通過(guò)它們移走。脫硝塔換熱器E4、E5和E6的冷媒為5_12°C的冷水，在氣溫高的季節(jié)，可通過(guò)配備適當(dāng)?shù)闹评錂C(jī)獲取冷媒，由于煙氣中最高NOx含量通常較低，為800-2000ppm之間，所以反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的熱量有限，故制冷量和電力消耗很低。依據(jù)煙氣實(shí)際情況，脫硝塔T2的循環(huán)洗滌回路可以設(shè)置2-4級(jí)，最好為3級(jí)。脫硝塔T2為低壓操作，操作壓力(絶壓)為O. 13-0. 2MPa,最好為O. 15-0. 17MPa。脫硝塔T2內(nèi)部的傳質(zhì)元件可以是填料，也可以是塔板，以規(guī)整填料為優(yōu)。每米填料的壓降最好保持在IOOPa以下。填料的材質(zhì)以耐稀硝酸腐蝕材料為宜。(4)余熱換熱器EO中的煙氣冷凝液和綜合洗滌塔Tl的塔底洗滌液分別通過(guò)管道 3和4進(jìn)入混合液暫儲(chǔ)罐Cl，并由暫儲(chǔ)罐Cl通過(guò)管道5輸送至廢液池BI進(jìn)行初步處理，這種處理一般是加入適量生石灰進(jìn)行中和，或通過(guò)其它更為廉價(jià)的堿性物質(zhì)處理，在廢液池 BI中，上部為清液層，下部為沉降固體層，上部的清液則通過(guò)管道12輸送至下游生化處理池B2進(jìn)一步生化處理，以降解其中的有機(jī)物(包括二噁英、苯并芘等劇毒有機(jī)物)，并使廢水達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)使用，廢液池BI下部的污泥則可定期進(jìn)行清理和處理，其處理方式可通過(guò) 1000°C以上高溫灼燒以徹底破壞其中二噁英等有毒有機(jī)殘留物，或作為燒制水泥的添加料等(由于此類(lèi)工藝較為成熟，這里不再詳述)使用。廢液池BI內(nèi)的pH值一般控制在7. 2-10之間，最好為7. 5-8. 5之間。廢液池BI 內(nèi)的部分清液也可作為稀堿液的來(lái)源，而省去專(zhuān)門(mén)配置堿液的工序和設(shè)備。廢液池BI上部的清液，通過(guò)管道12溢流或通過(guò)泵輸送至生化處理池B2進(jìn)行生化降解處理，直到達(dá)標(biāo)為止，達(dá)標(biāo)后的清液(中水)則可通過(guò)管道8再由泵P7和管道9、10、11 輸送分別至綜合洗滌塔Tl和脫硝塔T2頂部作為噴淋液，從而實(shí)現(xiàn)中水循環(huán)。通過(guò)以上4個(gè)步驟可以對(duì)煙道氣進(jìn)行高效率低消耗凈化處理，并使處理后的煙道氣完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。需要指出的是，以上步驟連續(xù)進(jìn)行，在穩(wěn)定工況下，4個(gè)步驟同時(shí)進(jìn)行，并且有機(jī)結(jié)合，不是間歇操作，本文只是為了描述方便才分成4個(gè)步驟。本發(fā)明突出的優(yōu)點(diǎn)有如下幾個(gè)方面
第一、由于采用了步驟(1)，它一方面可使煙道氣中水蒸汽(通常占煙道氣總體積 20-40%不等)總量的90%以上在余熱換熱器EO中得到冷凝而轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗨?，從而沿?fù)Q熱器通道流入混合液暫儲(chǔ)罐Cl，同時(shí)釋放出潛熱可產(chǎn)生盡可能多的熱水，使煙道氣中的熱能得到充分回收和利用；另一方面，隨著水蒸汽的冷凝，煙道氣中夾雜的部分灰塵、SO3, NO2, CO2, HC1、HF和HBr等，可以被冷凝水吸收而一起流入混合液暫儲(chǔ)罐Cl ;此外，由于煙道氣中絕大部分水蒸汽在余熱換熱器EO中得到冷凝，進(jìn)入下游綜合洗滌和脫硝系統(tǒng)的煙道氣總量將大幅減少，理論上可減少18-35%不等，從而大幅降低了下游系統(tǒng)的處理負(fù)荷和設(shè)備尺寸，節(jié)省了處理成本。第二、由于采用了步驟(2)，它不僅使煙道氣進(jìn)一步降溫至常溫，而且脫除了煙道氣中的絕大部分硫化物(S02，SO3等)、鹵化物(HCl，HF，HBr等)、灰塵和二噁英等有害物質(zhì)，使氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)廢水廢渣，便于進(jìn)一步處理和解毒，乃至資源化。其中硫化物的脫除率高達(dá)98%以上，灰塵基本清除(包括脫硝工段)，二噁英等有機(jī)毒物脫除率高達(dá)99%以上。通過(guò)步驟(2 )和步驟(3 )，煙道氣中各類(lèi)有毒有害物質(zhì)的含量分別可控制在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，固體顆粒物彡3 mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于世界各國(guó)有關(guān)煙道氣的排放標(biāo)準(zhǔn)，這也是其它煙氣治理方法無(wú)法達(dá)到的。第三、在步驟(3)中，由于采用絕對(duì)壓力為O. 15-0. 17MPa的低壓操作，這個(gè)壓力是普通羅茲鼓風(fēng)機(jī)即能實(shí)現(xiàn)的，而不是通常采用的O. 4MPa以上的壓力操作一它必須通過(guò)壓縮機(jī)才能實(shí)現(xiàn)，如此可以節(jié)能大量的脫硝能源消耗。第四、由于本發(fā)明不采用布袋除塵或電除塵，而采用多級(jí)洗滌的濕法除塵工藝，所以不僅除塵的能耗得到大幅節(jié)省(僅相當(dāng)于電除塵能耗的10%左右)，而且除塵效率可高達(dá) 99. 5%以上，這是其它所有除塵方法均無(wú)法比擬的。第五、由于采用了迄今為止最為簡(jiǎn)捷、化學(xué)品消耗最少、和能耗最低的工藝方法， 使得本發(fā)明治理煙道氣的綜合消耗(能耗、物耗、維修和操作費(fèi)用等)僅為其它先進(jìn)方法的 20-30% (不包括回收的硝酸帶來(lái)的效益部分)，所以在工業(yè)上推廣更具有競(jìng)爭(zhēng)力。


圖I為本發(fā)明的一種高效低成本凈化煙道氣的新工藝流程示意圖，其中T1為綜合洗滌塔；T2為脫硝塔；Ε0為余熱換熱器；Ε1、Ε2和Ε3為綜合洗滌塔換熱器；Ε4、Ε5、Ε6為脫硝塔換熱器；C1為混合液暫儲(chǔ)罐；C2為稀硝酸儲(chǔ)罐；B1為廢液池；B2為生化處理池；F1 為鼓風(fēng)機(jī)；P1為循環(huán)泵A ；P2為循環(huán)泵B ；P3為循環(huán)泵C ;P4、P5和P6為脫硝塔循環(huán)泵；I、
2、13為煙道氣管道；6為綜合洗滌塔頂管道；7為稀堿液管道；8、9、10為新鮮水管道；3和4 為混合液管道，5為混合液暫儲(chǔ)罐混合液流出管道；11為稀硝酸出料管道；管道12為廢液池清液流出料管道。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，但不能理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制。實(shí)施例I :
現(xiàn)處理某公司自備電廠煙道氣，以體積分?jǐn)?shù)計(jì)，其含CO2為11. 2%，O2為8. 49%, N2為 54%，H2O為24%，SO2為1509 mg/m3, NOx為1212mg/m3,其余為其它微量污染物和煙塵。煙氣流量為1124980 m3/h，煙氣溫度為220°C。采用上述工藝方法，煙道氣通過(guò)管道I進(jìn)入余熱換熱器E0，使得煙道氣的溫度由220°C降為115°C，同時(shí)生產(chǎn)熱水，可以得到溫度為88°C 的350t/h液態(tài)水進(jìn)熱水儲(chǔ)罐，供熱水用戶(hù)使用。隨后，煙道氣從余熱換熱器EO上部通過(guò)管道2進(jìn)入綜合洗滌塔Tl下部，與逆流而下的第一循環(huán)液第二循環(huán)液和第三循環(huán)液逐級(jí)進(jìn)行接觸，并在其中同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱和洗滌等單元操作。綜合洗滌塔Tl的直徑為 11000mm,高度為28000mm。第一循環(huán)洗滌回路采用防腐蝕的塑料散堆填料，第二和第三循環(huán)洗滌回路采用防腐蝕的不銹鋼規(guī)整填料。第一、第二和第三填料床層的循環(huán)液噴淋密度分別為30m3/ m2. h, 25m3/ m2. h, 20m3/ m2· h。第一填料床層的循環(huán)液的pH值為9. I左右，為氫氧化鈣溶液。第一、第二和第三填料床層的最高操作溫度分別為80°C，40°C和20°C，并分別通過(guò)綜合洗滌塔換熱器E1、E2和E3的冷卻水實(shí)施溫度控制。綜合洗滌塔Tl頂部的壓力為0.0996MPa，全塔壓力降控制在3kPa以?xún)?nèi)。經(jīng)過(guò)三段循環(huán)洗滌回路操作后，進(jìn)入綜合洗滌塔Tl的煙道氣中含有的SOx，HCl，HF，HBr，二噁英，苯并芘，以及固體顆粒物和重金屬等，將通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)或物理吸收，洗滌、溶解和冷凝等理化作用進(jìn)入液相之中。因此， 綜合洗滌塔Tl下部的液相是一個(gè)多化學(xué)成分并含有灰塵粒子的混合物，它將按設(shè)定的速率與余熱換熱器EO管程中的冷凝液一起進(jìn)入混合液暫儲(chǔ)罐Cl，并隨后流入廢液池BI之中。 該速率與綜合洗滌塔Tl頂部清水加入的速率相等，均為2t/h。從綜合洗滌塔Tl頂部排放的煙道氣，經(jīng)綜合洗滌塔頂管道6并通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)Fl加壓后鼓入脫硝塔T2底部，脫硝塔的操作壓力為O. 18 MPa,溫度為12°C，并分別通過(guò)脫硝塔換熱器E4、E5和E6以及第四循環(huán)吸收回路的脫硝塔換熱器的低溫冷卻水實(shí)施溫度控制。 脫硝塔T2的直徑為9000mm，高度為22000mm。脫硝塔T2由4個(gè)循環(huán)吸收回路組成，均填充不銹鋼規(guī)整填料。自上而下填料床層的循環(huán)液噴淋密度分別為15m3/ m2. h, 15m3/ m2. h, 20m3/ m2. h和25m3/ m2. h。通過(guò)管道8加入脫硝塔T2頂部的清水流量依據(jù)脫硝塔T2底部吸收液中硝酸的濃度確定，一般控制在20-40%之間為宜。通過(guò)控制脫硝塔T2底部的液位， 底部的吸收液將以一定的速率經(jīng)管道11溢流至稀硝酸儲(chǔ)罐C2之中，可以用做金屬清洗液、 鈍化液出售，或進(jìn)一步濃縮成濃硝酸出售。流入廢液池BI之中的混合液，以一定的流量加入CaO，并將廢液池中pH值控制在
8.5左右，澄清并讓清液通過(guò)管道12溢流入生化處理池B2進(jìn)一步降解處理，直至達(dá)標(biāo)。廢液池BI和生化處理池B2的沉淀污泥中還可能含有多種有害物質(zhì)，包括重金屬元素，將定期進(jìn)行清理并進(jìn)行解毒處理。通過(guò)上述操作，經(jīng)檢測(cè)脫硝塔頂排放的煙氣得知，煙道氣中各類(lèi)有毒有害物質(zhì)的含量為 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,固體顆粒物彡 2. I mg/m3。
實(shí)施例2
現(xiàn)處理某公司處理量為360t/d的生活垃圾焚燒的煙道氣，以體積分?jǐn)?shù)計(jì)，其含CO2為 12. 4%, O2 為 7. 63%, N2 為 56. 2%, H2O 為 20. 8%, SOx 為 1434 mg/m3, NOx 為 1056mg/m3，其余為其它微量污染物和煙塵。煙氣流量為45080 m3/h，煙氣溫度為120°C (已經(jīng)冷卻處理)。 采用上述工藝方法，煙道氣通過(guò)管道I進(jìn)入余熱換熱器E0，使得煙道氣的溫度由120°C降為 850C，同時(shí)生產(chǎn)熱水，可以得到溫度為64°C的8t/h液態(tài)水進(jìn)熱水儲(chǔ)罐，供熱水用戶(hù)使用。隨后，煙道氣從余熱換熱器EO上部通過(guò)管道2進(jìn)入綜合洗滌塔Tl下部，與逆流而下的第一循環(huán)液第二循環(huán)液和第三循環(huán)液逐級(jí)進(jìn)行接觸，并在其中同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱和洗滌等單元操作。綜合洗滌塔Tl的直徑為2500mm，高度為26000mm。第一循環(huán)洗滌回路采用防腐蝕的塑料散堆填料，第二和第三循環(huán)洗滌回路采用防腐蝕的不銹鋼規(guī)整填料。第一、第二和第三循環(huán)洗漆回路的填料床層的循環(huán)液噴淋密度分別為25m3/ m2. h, 20m3/ m2. h, 15m3/ m2. h。 第一、第二和第三填料床層的最高操作溫度分別為55°C，32°C和20°C，并分別通過(guò)綜合洗滌塔換熱器El、E2、E3的冷卻水實(shí)施溫度控制。綜合洗滌塔Tl頂部的壓力為O. 0997MPa,全塔壓力降控制在3.2kPa以?xún)?nèi)。經(jīng)過(guò)三段循環(huán)洗滌回路操作后，進(jìn)入綜合洗滌塔Tl的煙道氣中含有的SOx，HCl，HF，HBr，二噁英，苯并芘，以及固體顆粒物和重金屬等，將通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)或物理吸收，洗滌、溶解和冷凝等理化作用進(jìn)入液相之中。因此，綜合洗滌塔Tl 下部的液相是一個(gè)多化學(xué)成分并含有灰塵粒子的混合物，它將按設(shè)定的速率與余熱換熱器 EO管程中的冷凝液一起進(jìn)入混合液暫儲(chǔ)罐Cl，并隨后流入廢液池BI之中。該速率與綜合洗滌塔Tl頂部清水加入的速率相等，均為O. 5t/h。第一循環(huán)洗滌回路的循環(huán)液的pH值為
8.9左右，為氫氧化鈣溶液。從綜合洗滌塔Tl頂部排放的煙道氣，經(jīng)綜合洗滌塔頂管道6并通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)Fl加壓后鼓入脫硝塔T2底部，脫硝塔的操作壓力為O. 17 MPa，溫度為14°C，并分別通過(guò)脫硝塔換熱器E4、E5、E6的低溫冷卻水實(shí)施溫度控制。脫硝塔T2的直徑為2000mm，高度為 24000mm。脫硝塔T2由3個(gè)循環(huán)吸收回路組成，均為不銹鋼規(guī)整填料。自上而下填料床層的循環(huán)液噴淋密度分別為12m3/ m2. h, 13m3/ m2. h, 18m3/ m2. h。通過(guò)管道8加入脫硝塔T2頂部的清水流量依據(jù)脫硝塔Τ2底部吸收液中硝酸的濃度確定，一般控制在8-15%之間為宜。 通過(guò)控制脫硝塔Τ2底部的液位，底部的吸收液將以一定的速率經(jīng)管道11溢流至稀硝酸儲(chǔ)罐C2之中，經(jīng)進(jìn)一步濃縮后可作為硝酸產(chǎn)品出售。流入廢液池BI之中的混合液，以一定的流量加入CaO，并將廢液池BI中的pH值控制在9. O左右，澄清并讓清液通過(guò)管道12溢流入生化處理池B2進(jìn)一步降解處理，直至達(dá)標(biāo)。廢液池BI和生化處理池B2的沉淀污泥中還可能含有多種有害物質(zhì)，包括重金屬元素，將定期進(jìn)行清理并進(jìn)行解毒處理。通過(guò)上述操作，經(jīng)檢測(cè)脫硝塔頂排放的煙氣得知，煙道氣中各類(lèi)有毒有害物質(zhì)的含量為 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,固體顆粒物彡 I. 9 mg/m3。
實(shí)施例3
現(xiàn)處理某公司處理量為360t/d的生活垃圾焚燒的煙道氣，以體積分?jǐn)?shù)計(jì)，其含CO2為 12. 4%, O2 為 7. 63%, N2 為 56. 2%, H2O 為 20. 8%, SOx 為 1434 mg/m3, NOx 為 1056mg/m3，其余為其它微量污染物和煙塵。煙氣流量為45080 m3/h，煙氣溫度為120°C (已經(jīng)冷卻處理)。 采用上述工藝方法，煙道氣通過(guò)管道I進(jìn)入余熱換熱器E0，使得煙道氣的溫度由120°C降為85V，同時(shí)生產(chǎn)熱水，可以得到溫度為64°C的8t/h液態(tài)水進(jìn)熱水儲(chǔ)罐，供熱水用戶(hù)使用。 隨后，煙道氣從余熱換熱器EO上部通過(guò)管道2進(jìn)入綜合洗滌塔Tl下部，與逆流而下的第一循環(huán)液第二循環(huán)液和第三循環(huán)液逐級(jí)進(jìn)行接觸，并在其中同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱和洗滌等單元操作。綜合洗滌塔Tl的直徑為2500mm，高度為26000mm。第一循環(huán)洗滌回路采用防腐蝕的塑料散堆填料，第二和第三循環(huán)洗滌回路采用防腐蝕的不銹鋼規(guī)整填料。第一、第二和第三填料床層的循環(huán)液噴淋密度分別為25m3/ m2. h, 20m3/ m2. h, 15m3/ m2. h。第一、第二和第三填料床層的最高操作溫度分別為55°C，32°C和20°C，并分別通過(guò)綜合洗滌塔換熱器El、E2、E3的冷卻水實(shí)施溫度控制。綜合洗滌塔Tl頂部的壓力為O. 0997MPa,全塔壓力降控制在3. 2kPa以?xún)?nèi)。經(jīng)過(guò)三段循環(huán)操作后，進(jìn)入綜合洗滌塔Tl的煙道氣中含有的SOx， HCl，HF，HBr，二噁英，苯并芘，以及固體顆粒物和重金屬等，將通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)或物理吸收，洗滌、溶解和冷凝等理化作用進(jìn)入液相之中。因此，綜合洗滌塔Tl下部的液相是一個(gè)多化學(xué)成分并含有灰塵粒子的混合物，它將按設(shè)定的速率與余熱換熱器EO管程中的冷凝液一起進(jìn)入混合液暫儲(chǔ)罐Cl，并隨后流入廢液池BI之中。該速率與綜合洗滌塔Tl頂部清水加入的速率相等均為O. 5t/h。第一循環(huán)洗滌回路的循環(huán)液的pH值為9. 6左右，為氫氧化鈣溶液。從綜合洗滌塔Tl頂部排放的煙道氣，經(jīng)綜合洗滌塔頂管道6并通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)Fl加壓后鼓入脫硝塔T2底部，脫硝塔T2的操作壓力為O. 17 MPa,溫度為14°C，并分別通過(guò)脫硝塔換熱器E4、E5、E6的低溫冷卻水實(shí)施溫度控制。脫硝塔T2的直徑為2000mm，高度為30000mm。脫硝塔T2由3個(gè)循環(huán)吸收回路組成，均填充不銹鋼規(guī)整填料。自上而下填料床層的循環(huán)液噴淋密度分別為12m3/ m2. h, 13m3/ m2. h, 18m3/ m2. h。通過(guò)管道8加入脫硝塔 T2頂部的清水流量依據(jù)脫硝塔T2底部吸收液中硝酸的濃度確定，一般控制在8-15%之間為宜。通過(guò)控制脫硝塔T2底部的液位，底部的吸收液將以一定的速率經(jīng)管道11溢流至稀硝酸儲(chǔ)罐C2之中，經(jīng)進(jìn)一步濃縮后可作為硝酸產(chǎn)品出售。流入廢液池BI之中的混合液，以一定的流量加入CaO，并將廢液池中的pH值控制在9. O左右，澄清并讓清液通過(guò)管道12溢流入生化處理池B2進(jìn)一步降解處理，直至達(dá)標(biāo)。廢液池BI和生化處理池B2的沉淀污泥中還可能含有多種有害物質(zhì)，包括重金屬元素，將定期進(jìn)行清理并進(jìn)行解毒處理。通過(guò)上述操作，經(jīng)檢測(cè)脫硝塔定排放的煙氣得知，煙道氣中各類(lèi)有毒有害物質(zhì)
的含量為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,
權(quán)利要求
1.一種高效低成本煙道氣凈化工藝，其特征是它是由換熱系統(tǒng)、綜合洗滌系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)所組成，它包括以下步驟(1)通過(guò)蒸汽鍋爐換熱后而釋出的煙道氣由于具有一定的溫度，首先經(jīng)過(guò)余熱換熱器 (EO)進(jìn)行熱交換，煙道氣通過(guò)管道(I)通入到余熱換熱器(EO)中，冷水走殼程，煙道氣走管程，余熱換熱器(EO)直立安裝，以便管程中的煙道氣冷凝液能順暢下流至混合液暫儲(chǔ)罐 (Cl)之中，經(jīng)過(guò)換熱后，殼程中的冷水則被加熱至70-90°C后，送至熱水儲(chǔ)罐，供下游熱水用戶(hù)使用，而從余熱換熱器(EO)頂部排出的煙道氣溫度則被降至100°C以下，進(jìn)入綜合洗滌塔(Tl)底部，綜合洗滌塔(Tl)由2-5個(gè)循環(huán)洗滌回路組成，每個(gè)循環(huán)洗滌回路分別配有循環(huán)泵、外循環(huán)管線(xiàn)上的綜合洗滌塔換熱器和噴淋器；(2)經(jīng)過(guò)余熱換熱器(EO)換熱的煙道氣進(jìn)入綜合洗滌塔(Tl)，在上升過(guò)程中與從稀堿液管道(7)進(jìn)入的綜合洗滌塔(Tl)底部的稀堿液在循環(huán)泵A ( Pl)作用下形成的第一循環(huán)洗滌回路(Rl)中充分接觸，脫除其中絕大部分硫化物、鹵化物、灰塵和二噁英等有害物質(zhì)， 之后煙道氣繼續(xù)上升至第二循環(huán)洗滌回路(R2)和其后的循環(huán)洗滌回路中，進(jìn)行多次洗滌操作，從而使煙道氣中殘余的硫化物、灰塵和二噁英等有害物質(zhì)基本上被清除，然后，煙道氣再?gòu)木C合洗滌塔(Tl)頂部排出，通過(guò)綜合洗滌塔頂管道(6)，進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)(Fl)中，加壓后進(jìn)入脫硝塔(T2)底部，而洗滌液則沿綜合洗滌塔(Tl)自上之下下降至塔底，再流至混合液暫儲(chǔ)罐(Cl)之中，進(jìn)入下一道處理工序；其中在第一循環(huán)洗滌回路(Rl)中，通過(guò)循環(huán)泵A (Pl)循環(huán)的液相為稀堿液，pH值控制在7. 2-10之間，循環(huán)液的溫度為30-70°C之間，循環(huán)液的溫度通過(guò)外循環(huán)管線(xiàn)上的綜合洗滌塔換熱器(EI)得以實(shí)現(xiàn)，多余的熱量通過(guò)綜合洗滌塔換熱器(EI)移走。
2.在第二和其后的循環(huán)洗滌回路(R2)和(Rn)中，通過(guò)循環(huán)泵B(P2)和其后循環(huán)洗滌回路的循環(huán)泵N (Pn)循環(huán)的液相為普通水，循環(huán)液的溫度為10-40°C之間，第二和其后的循環(huán)液的溫度分別通過(guò)外循環(huán)管線(xiàn)上的綜合洗滌塔換熱器(E2)和(En)得以實(shí)現(xiàn)，多余的熱量通過(guò)綜合洗滌塔換熱器(E2)和(En)移走，綜合洗滌塔換熱器(El、E2和En)的冷媒為 10-32°C的冷水，或其它低溫的冷媒；綜合洗滌塔(Tl)的操作絶壓為O. 09-0. IlMPa ；(3)通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)(Fl)加壓后的煙道氣進(jìn)入脫硝塔(T2)底部，脫硝塔由三個(gè)循環(huán)吸收回路組成，每個(gè)吸收回路分別配有循環(huán)泵(P4、P5和P6)、外循環(huán)管線(xiàn)上的脫硝塔換熱器(E4、 E5和E6)以及噴淋器，加壓后的煙道氣在沿塔上升過(guò)程中先后與循環(huán)吸收回路(R4、R5和 R6)中由循環(huán)泵(P4、P5和P6)循環(huán)的NOx吸收液進(jìn)行逆流接觸吸收，其中的NO2與水轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛?，而NO等化學(xué)成分則與煙道氣中的過(guò)量氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2并進(jìn)一步可與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而最終被水吸收，通過(guò)多次循環(huán)吸收后的煙道氣，上升至脫硝塔(T2)頂部，可以通過(guò)脫硝塔頂管道(13)直接放空；下降至脫硝塔(T2)底部的吸收液，即稀硝酸，則通過(guò)第一循環(huán)吸收回路的循環(huán)泵(P4) 通過(guò)管道(14)將部分吸收液送至稀硝酸產(chǎn)品儲(chǔ)罐(C2)；所述的三個(gè)循環(huán)吸收回路(R4，R5和R6)的循環(huán)液均為水，它通過(guò)脫硝塔頂部管道(9和 10)送至脫硝塔(T2)上的液體分布器內(nèi)，進(jìn)行均勻分布后流入填料層而逐級(jí)下降，其溫度為 5-20°C之間，最好為8-15°C之間，循環(huán)液的溫度分別通過(guò)外循環(huán)管線(xiàn)上的三個(gè)脫硝塔換熱器(E4、E5和E6)得以實(shí)現(xiàn)，多余的熱量通過(guò)它們移走；脫硝塔換熱器(E4、E5和E6)的冷媒為5-12°C的冷水，脫硝塔(T2)為低壓操作，操作壓2力絶壓為O. 13-0. 2MPa ；(4)余熱換熱器EO中的煙氣冷凝液和綜合洗滌塔Tl的塔底洗滌液分別通過(guò)管道3和 4進(jìn)入混合液暫儲(chǔ)罐Cl，并由暫儲(chǔ)罐Cl通過(guò)管道5輸送至廢液池BI進(jìn)行初步處理，處理是加入生石灰進(jìn)行中和，或通過(guò)其它更為廉價(jià)的堿性物質(zhì)處理，廢液池BI內(nèi)的pH值控制7.2-10之間，在廢液池BI中，上部為清液層，下部為沉降固體層，上部的清液則通過(guò)管道12 輸送至下游生化處理池B2進(jìn)一步生化處理，以降解其中的有機(jī)物，達(dá)標(biāo)后的清液則通過(guò)管道8再由泵P7和管道9、10、11輸送分別至綜合洗滌塔Tl和脫硝塔T2頂部作為噴淋液，從而實(shí)現(xiàn)中水循環(huán)，廢液池BI下部的污泥則定期進(jìn)行清理和處理，其處理方式是通過(guò)1000°C 以上高溫灼燒以徹底破壞其中二噁英和其他有毒有機(jī)殘留物，或作為燒制水泥的添加料使用；根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效低成本煙道氣凈化工藝，其特征是所述的綜合洗滌塔Tl 的循環(huán)洗滌回路設(shè)置為3個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效低成本煙道氣凈化工藝，其特征是所述的綜合洗滌塔 Tl的第一循環(huán)洗滌回路(Rl)的循環(huán)洗滌液為氫氧化鈣溶液或爐渣的堿性溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效低成本煙道氣凈化工藝，其特征是所述的綜合洗滌塔 Tl的操作絶壓為為O. 095-0. IMPa0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效低成本煙道氣凈化工藝，其特征是所述的綜合洗滌塔 Tl內(nèi)部的傳質(zhì)元件是填料，或是塔板，每米填料的壓降保持在IOOPa以下，全塔壓降控制在 2KPa以下，填料的材質(zhì)為耐腐蝕同時(shí)又能在80°C時(shí)長(zhǎng)時(shí)間操作的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效低成本煙道氣凈化工藝，其特征是所述的脫硝塔T2的循環(huán)吸收回路設(shè)置為2-4個(gè)；脫硝塔的操作壓力絕壓為O. 15-0. 17MPa，循環(huán)泵P4、P5和P6 循環(huán)的NOx吸收液為水。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效低成本煙道氣凈化工藝，其特征是所述的脫硝塔T2內(nèi)部的傳質(zhì)元件是填料，或是塔板，當(dāng)是填料時(shí)，每米填料的壓降保持在IOOPa以下，填料的材質(zhì)為耐稀硝酸腐蝕材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效低成本煙道氣凈化工藝，其特征是所述的廢液池BI內(nèi)的pH值控制在7. 5-8. 5之間，廢液池BI內(nèi)的部分清液作為稀堿液的來(lái)源，而省去專(zhuān)門(mén)配置堿液的工序和設(shè)備。
全文摘要
一種高效低成本煙道氣的凈化工藝，它是由換熱系統(tǒng)、綜合洗滌系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)所組成，綜合洗滌系統(tǒng)為由2-5個(gè)循環(huán)洗滌回路組成的綜合洗滌塔T1，第一循環(huán)洗滌回路的洗滌液為稀堿液，其后的循環(huán)洗滌回路的洗滌液為水，洗滌后的洗滌液經(jīng)中和處理和生化處理后循環(huán)使用，處理后生成的污泥定期清理和解毒處理；脫硝系統(tǒng)為由2-4個(gè)循環(huán)吸收回路組成的脫硝塔T2，循環(huán)吸收液為水，吸收NOX后的吸收液為稀硝酸，可以直接銷(xiāo)售或使用。脫硝塔T2塔頂排放的煙氣中各類(lèi)有毒有害物質(zhì)的含量分別可控制在SOx≤5mg/m3，NOx≤50mg/m3，HCl≤5mg/m3,HF≤1mg/m3，HBr≤1mg/m3，固體顆粒物≤3mg/m3，二噁英(DOX)≤0.001TEQng/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于美國(guó)、歐盟和中國(guó)有關(guān)煙道氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)B01D53/75GK102600708SQ20121005818
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者周政, 張志炳, 熊永生, 王寶榮, 陳金明 申請(qǐng)人:南京大學(xué), 杭州恒明環(huán)境技術(shù)有限公司