和no的方法與裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃煤電廠對富氧燃燒方式產(chǎn)生煙氣進行處理的方法和裝置，具體涉及一種高壓下聯(lián)和脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO并生產(chǎn)石膏和硝酸鈣的方法與裝置。
【背景技術】
[0002]由于CO2等溫室氣體的排放，使得人類居住的地球氣候漸漸變暖，為了減少CO2的排放，保護人類賴以生存的家園，CO2的減排、捕集和封存技術已經(jīng)成為科技工作者研究的課題。
[0003]到目前為止，CO2捕集和封存技術是大量減排⑶^^的最有效方法。CO2捕集主要包括三種技術:燃燒前捕集，燃燒后捕集，富氧燃燒技術。富氧燃燒具有總煙氣體積小、煙氣中雜質(zhì)含量高的特點，采用富氧燃燒技術捕集CO2的成本最低。但煙氣中的雜質(zhì)含量需要減少到地質(zhì)封存和油田驅(qū)油要求限度以下，因此，需要投入煙氣脫硫脫硝設備。
[0004]傳統(tǒng)脫硫脫硝技術往往分別脫除S02和NO。由于這兩種氣體性質(zhì)差異很大，S02在水中溶解度高，而NO在水中溶解度低。傳統(tǒng)脫硫設備為濕法煙氣脫硫、干法煙氣脫硫、半干法煙氣脫硫設備;脫硝設備為選擇性催化還原(SCR)和非選擇性催化還原(SNCR)。這些脫硫脫硝設備雖技術成熟，但成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明公開了一種高壓下聯(lián)和脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的方法與裝置，利用富氧燃燒煙氣濃度高和低體積流量的特點，在CO2地質(zhì)封存或驅(qū)油前增加煙氣壓縮過程。煙氣壓縮過程促進溶解度低的NO氧化為Ν02、Ν203和N2O4等溶解度高的氮氧化物，使得采用濕法同時脫硫脫硝成為可能。本發(fā)明解決了高效聯(lián)合脫硫脫硝及產(chǎn)物的分離和資源化利用問題，大大降低富氧燃燒系統(tǒng)的運行費用，有效克服現(xiàn)有技術存在的單獨進行脫硫、脫硝工藝繁雜，成本較高等缺陷。
[0006]本發(fā)明技術方案是這樣實現(xiàn)的:
一種高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SOdPNO的裝置，包括:鍋爐、鍋筒、過熱器、省煤器、空氣預熱器、除塵器、冷凝塔、壓縮機、汽水分離器、高壓吸收塔、固液分離器、低溫分離裝置。鍋爐頂端連接鍋筒，鍋筒管路與鍋爐內(nèi)置過熱器管路連通且管路末端伸出鍋爐外，鍋爐尾部經(jīng)管路與省煤器連通，鍋爐煙氣管道依次連接空氣預熱器、除塵器、冷凝塔，在冷凝塔與空氣預熱器之間并聯(lián)二次回風管路;其特點是:冷凝塔通過管路依次與壓縮機、汽水分離器和高壓吸收塔連通;高壓吸收塔通過管路分別與固液分離器和低溫分離裝置連通。
[0007]一種高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的的方法，將冷凝塔送出的鍋爐煙氣經(jīng)過壓縮機壓縮、氣液分離、與石灰石漿液混合反應，最后進行氣、液、固分離，通過調(diào)節(jié)壓縮機壓力、煙氣在汽水分離器和高壓吸收塔中的停留時間，脫除富氧燃燒煙氣中SOdPNO，并生產(chǎn)出CaSO4和Ca(NO3)2，具體實施步驟如下:
A)將鍋爐煙氣在冷凝塔中冷卻到50°C后進入壓縮機，提高壓力到2-3MPa，在壓縮過程中NO被部分氧化成NO2和其他高階NOx;
B)將壓縮后的混合氣體進入汽水分離器，此時，部分氣態(tài)水轉(zhuǎn)為液態(tài)水。壓縮氣體與液態(tài)水發(fā)生反應，在液相中生成硝酸和硫酸的混合物，在氣相中生成氣體NOdPHNO2;
C)將分離后的氣相混合物，硝酸和硫酸混合物分別通入高壓吸收塔，在高壓吸收塔內(nèi)氣相混合物、硝酸和硫酸混合物與通入的石灰石漿液充分混合，氣相中Ν02、ΗΝ02和302與混合后的石灰石楽液充分反應，生成主要液相產(chǎn)物CaS04和Ca(N03)2;
D)將所述的液相產(chǎn)物流入固液分離器中，利用溶解度的差異將兩種產(chǎn)物CaSO4和Ca(NO3) 2分離，得到固體CaSO4和液體Ca (NO3)2;氣體為純凈的CO2 ；
E)將所述純凈的CO2通入低溫分離裝置，CO2轉(zhuǎn)化為液體，從而分離出N2、Ar、02氣體，流入大氣。
[0008]所述高壓吸收塔，其運行溫度為20_30°C，運行環(huán)境的pH值為5_6。
[0009]所述的汽水分離器中壓縮后的混合氣體與H2O發(fā)生反應，包括4個化學反應式: 2NO+O2~；
NO2+SO2+H2O 分 N0+2H++S042—；
2Ν02+Η20—ΗΝ02+Η++Ν03—；
3ΗΝ02 ^ Η++Ν03—+2Ν0+Η20;
所述高壓吸收塔中發(fā)生的主要反應包括6種:碳酸鈣的溶解、NO的氣態(tài)氧化、SO2的單獨吸收、NOx的單獨吸收、NOx和SO2的相互作用和沉淀生成；
a)碳酸鈣的溶解 CaCO3(S)分 Ca2++C032—;
CO32—+H20? HCO3—+0H—;
HCO3—+H2O* H2CO3+OH—;
b)N0的氣態(tài)氧化 2N0+02—2N02 ；
N0+N02 ° N2O3 ；
2N〇2 0 N2O4 ；
C)SO2的單獨吸收 S02+H20?H++HS03—;
HSO3—OH++S032—;
d)N0x的單獨吸收 2Ν02+Η20—ΗΝ02+Η++Ν03—；
Ν203+Η20^2ΗΝ02 ；
3ΗΝ02 ^ Η++Ν03—+2Ν0+Η20;
e)N0x和SO2相互作用 2NO2+SO32—+Η20—2Η++2Ν02—+S042—；
2NO2+HSO3—+Η20—3Η++2Ν02—+S042—；
HNO2+2HSO3——HNO (SO3)22- +H2O;
f)沉淀生成
Ca2++S042— ^CaS04(s) ο
[0010]所述壓縮機壓力為2-3MPa。
[OO11 ]汽水分離器中為使NO氧化為NO2，煙氣在汽水分離器中的停留時間>2s，以保證〉60%N0轉(zhuǎn)化率。
[0012]煙氣在高壓吸收塔中停留時間>8s，以保證具有>99%S02吸收效率和>90%N0吸收效率。
[0013]本發(fā)明優(yōu)點和積極效果:
(1)本發(fā)明充分利用富氧燃燒煙氣特點(即高煙氣濃度和低體積流量)和富氧燃燒技術流程特點(即煙氣壓縮過程促進NO氧化為N02)。提出高壓下聯(lián)合脫硫脫硝和產(chǎn)物利用技術，該技術實現(xiàn)SO2吸收效率>99%，N0吸收效率>90%;
(2)S0#PN0的共吸收促進彼此的氣液吸收效率；
(3)傳統(tǒng)的煙氣脫硫脫硝需要氧化環(huán)節(jié)，將生成的Ca(HSO3)2和CaSO3氧化為石膏。而采用聯(lián)合凈化技術，NOx會氧化液相中的S(IV)，液相氧化過程可以省略；
(4)反應后主要的液態(tài)組分為Ca(NO3)2和CaS04。由于兩種組分具有很大的溶解度差異，產(chǎn)物容易分離；
(5)Ca(N03)2作為易溶于液體的組分，存在于最終液體中。采用蒸餾的方法可以將溶液中的水分分離出來。留下濃度較高的Ca (NO3) 2作為固體或液體的植物養(yǎng)料。過程中的水分得到回收利用，避免浪費；
(6)Ca(N03)2為強酸弱堿鹽，水解略顯酸性，不會對設備有腐蝕作用。
[0014](7)采用本發(fā)明設備和方法脫硫脫硝，無需投入煙氣脫硫脫硝設備，大大降低富氧燃燒系統(tǒng)的運行費用，且效率高、過程易控制。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]1、煤粉;2、02;3、鍋爐;4、鍋筒;5、過熱蒸汽;6、過熱器；7、省煤器;8、給水;9、空氣預熱器；10、除塵器；11、冷凝塔；12、壓縮機；13、汽水分離器；14、高壓吸收塔；15、Ca⑶3漿液;16、固液分離器；17、CaSO4顆粒；18、Ca (NO3) 2溶液；19、低溫分離裝置;20、Ar、O2、N2等;21、液體CO2。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0018]本發(fā)明所述方法的系統(tǒng)裝置連接如圖1所示，鍋