爐3連接鍋筒4和過(guò)熱器6，然后連接省煤器7和空氣預(yù)熱器9。隨后依次連接除塵器10、冷凝塔11、壓縮機(jī)12、汽水分離器13和高壓吸收塔14。高壓吸收塔14分別與固液分離器16和低溫分離裝置19連接。
[0019]所述系統(tǒng)工作過(guò)程為煤粉I和空氣分離后的O22分別進(jìn)入鍋爐3內(nèi)燃燒，再循環(huán)煙氣引入爐內(nèi)調(diào)節(jié)溫度。一般保證爐內(nèi)O2體積分?jǐn)?shù)為29?48%，燃燒后產(chǎn)生的煙氣主要為CO2和H20。煙氣途經(jīng)鍋筒4和過(guò)熱器6，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽5。煙氣隨即進(jìn)入尾部煙道并經(jīng)過(guò)省煤器7加熱給水8，然后經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器9加熱再循環(huán)煙氣。煙氣從鍋爐系統(tǒng)中排出后約為160°C，該煙氣經(jīng)過(guò)除塵器10除去煙氣中灰分顆粒，煙氣溫度降低為150°C。隨后，煙氣在冷凝塔11中降溫到50°C。冷卻后一部分煙氣約70%作為二次風(fēng)返回空氣預(yù)熱器9預(yù)熱，另一部分煙氣約30%經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)12升壓至2-3MPa，然后進(jìn)入汽水分離器13中，汽水分離器13為NO氧化為NO2提供停留時(shí)間。在汽水分離器13中N0、02、H20、S02發(fā)生復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)在液相中形成硫酸和硝酸，并在氣相中形成NO^HNO2?？刂仆Ａ魰r(shí)間>2s以保證>60%N0轉(zhuǎn)化為其他氮化合物。經(jīng)過(guò)汽水分離器13后氣液分別通入高壓吸收塔14，在高壓吸收塔內(nèi)NO2、ΗΝ02和SO2氣體與Ca⑶3漿液15充分反應(yīng)，并生成主要液相產(chǎn)物CaSO4顆粒17和Ca(NO3)2溶液18。高壓吸收塔14的運(yùn)行溫度20-30°C，運(yùn)行pH 5-6。調(diào)節(jié)壓力和煙氣在高壓吸收塔14中停留時(shí)間應(yīng)>8s，以保證系統(tǒng)具有>99%S02吸收效率和>90%N0吸收效率。液體產(chǎn)物流入固液分離器16中，利用溶解度的差異將液相產(chǎn)物CaSO4顆粒17和Ca(NO3)2溶液18分離。氣體主要為較純凈CO2通入低溫分離裝置19轉(zhuǎn)化為液體CO2 21，剩余氣體N2、Ar、02等20排入大氣。該技術(shù)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(wèn)題，大大降低富氧燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，為該富氧燃燒技術(shù)的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SOdPNO的裝置，包括:鍋爐(3)、鍋筒(4)、過(guò)熱器(6)、省煤器(7)、空氣預(yù)熱器(9)、除塵器(10)、冷凝塔(11)、壓縮機(jī)(12)、汽水分離器(13)、高壓吸收塔(14)、固液分離器(16)、低溫分離裝置(19);鍋爐(3)頂端連接鍋筒(4)，鍋筒(4)管路與鍋爐內(nèi)置過(guò)熱器(6)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(7)連通，鍋爐煙氣管道依次連接空氣預(yù)熱器(9)、除塵器(10)、冷凝塔(11)，在冷凝塔(11)與空氣預(yù)熱器(9)之間并聯(lián)二次回風(fēng)管路；其特征在于:冷凝塔(11)通過(guò)管路依次與壓縮機(jī)(12)、汽水分離器(13)和高壓吸收塔(14)連通;高壓吸收塔(14)通過(guò)管路分別與固液分離器(16)和低溫分離裝置(19)連通。2.—種高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SOdPNO的方法，將冷凝塔(11)送出的鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮、氣液分離、與石灰石漿液混合，最后進(jìn)行固、液、氣分離，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力、煙氣在汽水分離器和高壓吸收塔中的停留時(shí)間，聯(lián)合脫除富氧燃燒煙氣中S0#PN0，并生產(chǎn)出CaSO4和Ca(NO3)2，其特征在于具體實(shí)施步驟如下: A)將鍋爐煙氣在冷凝塔(11)中冷卻到50°C后進(jìn)入壓縮機(jī)(12)，提高壓力到2-3MPa，在壓縮過(guò)程中煙氣中NO被部分氧化成NO2和其他高階NOx; B)將壓縮后的氣體進(jìn)入汽水分尚器(13)，此時(shí)，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(yīng)，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(14)，在高壓吸收塔內(nèi)氣相混合物、硝酸和硫酸混合物、通入的石灰石漿液充分混合，氣相中NO2、ΗΝ02和SO2與混合后的石灰石楽液充分反應(yīng)，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(16)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(19)，0)2轉(zhuǎn)化為液體，從而分離出他^^02氣體，流入大氣。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的的方法，其特征在于: 所述高壓吸收塔(14)，其運(yùn)行溫度為20-30°C，運(yùn)行環(huán)境的pH值為5-6。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的的方法，其特征在于:步驟B)中所述的壓縮后的混合氣體進(jìn)入汽水分離器(13)后與H2O發(fā)生反應(yīng)，包括4個(gè)化學(xué)反應(yīng)式: 2N0+02—2N02 ；NO2+SO2+H2O 分 N0+2H++S042—； 2Ν02+Η20—ΗΝ02+Η++Ν03—； 3ΗΝ02 ^ Η++Ν03—+2Ν0+Η20。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的的方法，其特征在于:步驟C)所述高壓吸收塔(14)中發(fā)生的主要反應(yīng)包括6種:碳酸鈣的溶解、NO的氣態(tài)氧化、SO2的單獨(dú)吸收、NOx的單獨(dú)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—+H2Oe H2CO3+OH—; b)NO的氣態(tài)氧化 2Ν0+02^2Ν02；ΝΟ+ΝΟ2 ° Ν2Ο3 ；2Ν02 ° Ν2Ο4； C)SO2的單獨(dú)吸收 S02+H20?H++HS03—; HSO3—OH++S032—; d)N0x的單獨(dú)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—+SO/—； 2N02+HS03—+Η20—3Η++2Ν02—+S042—； HNO2+2HSO3——HNO (SO3)22- +H2O; f)沉淀生成 Ca2++S042— *CaS04(s)o6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的的方法，其特征在于:步驟A)所述壓縮機(jī)壓力提高到2-3MPa。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的的方法，其特征在于:為使NO氧化為NO2，控制煙氣在汽水分離器中的停留時(shí)間>2s，以保證>60%N0轉(zhuǎn)化率。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的的方法，其特征在于: 控制煙氣在高壓吸收塔中的停留時(shí)間>8s，以保證具有>99%S02吸收效率和>90%N0吸收效率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高壓下脫除富氧燃燒煙氣中SO2和NO的方法與裝置。在冷凝塔后依次與壓縮機(jī)、汽水分離器和高壓吸收塔連通；高壓吸收塔分別與固液分離器和低溫分離裝置連通。鍋爐排煙經(jīng)過(guò)冷凝塔冷卻后，經(jīng)壓縮機(jī)提高壓力，在汽水分離器中混合氣體與水反應(yīng)在液相中生成硝酸和硫酸的混合物并在氣相中生成NO2和HNO2。經(jīng)過(guò)汽水分離器后氣液分別通入高壓吸收塔，在吸收塔內(nèi)NO2、HNO2和SO2氣體與石灰石漿液充分反應(yīng)，生成主要液相產(chǎn)物CaSO4和Ca(NO3)2。通過(guò)調(diào)節(jié)壓力、煙氣在汽水分離器和高壓吸收塔中停留時(shí)間保證>99%？SO2吸收效率和>90%？NO吸收效率。本發(fā)明無(wú)需投入脫硫脫硝設(shè)備，大大降低運(yùn)行成本。
【IPC分類】F23J15/04, B01D53/75, B01D53/73, B01D53/60, F25J3/08, F23J15/02
【公開號(hào)】CN105664684
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610025982
【發(fā)明人】劉敦禹, 熊志波, 金晶, 姚宇翔, 王永貞, 侯封校, 寇學(xué)森, 高姍姍, 鐘程鵬
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月15日