專利名稱：燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置，尤其涉及一種采用
一種反應裝置實現(xiàn)多種污染物同時脫除的裝置。
背景技術：
隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，能源與環(huán)境問題日益凸現(xiàn)。我國以燃煤為主的 能源格局在相當長的一段時期內(nèi)不會出現(xiàn)大的變化，而燃煤電廠產(chǎn)生的煙氣中含有多種氣 態(tài)或固態(tài)污染物，如S02、 N0x、 Hg和粒徑小于20 ii m或2. 5 ii m的顆粒物PM10或PM2. 5等， 盡管C02尚未被列入大氣污染物的治理對象，但由于其溫室效應而日益受到關注，而電廠 是最大的C02固定排放源之一。 目前，國內(nèi)外針對各污染物大都開展逐一治理的方法，即不同污染物建設不同的 裝置加以脫除，形成各個脫除工藝的串聯(lián)，如圖4所示，相關技術的燃煤鍋爐煙氣污染物治 理工藝包括鍋爐1'，與鍋爐依次相連的選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置10、空氣預熱器2'， 電除塵器3'、布袋除塵器ll，濕法煙氣脫硫裝置(WFGD)12，脫除C02裝置13和煙囪6'，在 這過程中需要投資建設大量的輔助系統(tǒng)，消耗大量的能量及吸收劑，如SCR脫硝裝置10所 用的氨氣F、WFGD濕法脫硫裝置所用的Ca、Mg或Na的氧化物(氫氧化物)I ，脫除C02裝置 所用的MEA或MDEA，并需處理大量的副產(chǎn)物，或提存或拋棄，投資費用和運行成本巨大，同 時由于流程較長，可靠性較低，甚至會影響鍋爐的正常安全運行。 盡管現(xiàn)已經(jīng)有部分同時脫硫脫硝的工藝出現(xiàn)，如活性焦、電催化氧化、等離子法 等，但由于其投資和運行費用巨大而未得到廣泛應用，并且對于其他的氣態(tài)污染物及固體 顆粒物仍需串聯(lián)其他的工藝裝置加以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種高效率、低成本的燃煤鍋爐煙氣 多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法。
技術方案為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術方案為 —種燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置，該裝置包括依次相連通的鍋
爐、空氣預熱器和除塵器，該裝置還包括設有集塵極和電極的且通過煙道與除塵器相連通
的濕式電除塵器、與該濕式電除塵器相連通的煙囪、用于冷卻煙道的冷卻裝置和用于向濕
式電除塵器噴入離子液體的噴入裝置，其中，濕式電除塵器的濕式煙氣輸入端與除塵器的
除塵器煙氣輸出端相連，濕式電除塵器的濕式煙氣輸出端與煙囪的煙囪煙氣輸入端相連，
噴入裝置的離子液體輸出端與濕式電除塵器的濕式離子液體輸入端相連。 優(yōu)選的，該裝置還包括設置在除塵器與濕式電除塵器之間的混合器，其中，除塵器
的除塵煙氣輸出端與混合器的混合離子液體輸入端相連，混合器的混合煙氣輸出端與濕式
電除塵器的濕式煙氣輸入端相連，噴入裝置的離子液體輸出端還與混合器的混合器的混合
離子液體輸入端相連。
優(yōu)選的，該裝置還包括與濕式電除塵器相連通的用于除去煙氣中灰份和重金屬的
除灰裝置、與除灰裝置相連通的用于脫去煙氣中有害鹽份的除鹽裝置和與除鹽裝置相連通
的解析塔，其中，濕式電除塵器的濕式離子液體富液輸出端與除灰裝置的除灰離子液體富
液輸入端相連，除灰裝置的除灰離子液體富液輸出端與除鹽裝置的除鹽離子液體富液輸入
端相連，除鹽裝置的除鹽離子液體富液輸出端與解析塔的解析塔離子液體富液輸入端相
連，解析塔的解析塔離子液體貧液輸出端與濕式電除塵器的濕式離子液體輸入端相連。 優(yōu)選的，所述離子液體是由陰陽離子組成的、熔點低于10(TC的、對S02、N0x及C02
具有吸收或吸附作用的有機鹽。 優(yōu)選的，所述離子液體是咪唑鹽類。 本發(fā)明還提供了一種燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法，該方法包括如下步驟；鍋爐燃燒所產(chǎn)生的煙氣經(jīng)空氣預熱器換熱后，進入除塵器，在除塵器中脫除煙氣中粒徑較大的灰份，粒徑較小的灰份進入濕式電除塵器，由冷卻裝置向電除塵器與濕式電除塵器之間的連接煙道中噴入水將煙氣冷卻，由噴入裝置向濕式電除塵器中噴入離子液體，在濕式電除塵器的集塵極上形成液膜，灰份或固體顆粒因電荷力聚集到集塵極上后隨液膜滑落至濕式電除塵器底部，同時噴入的離子液體在與含有氣態(tài)污染物的煙氣接觸時發(fā)生吸收反應。 優(yōu)選的，由噴入裝置先噴入離子液體將煙氣溫度從15(TC降低到IO(TC，再由噴入裝置噴入水將煙氣溫度進一步降低，并帶走熱量。
優(yōu)選的，所述氣態(tài)污染物包括S02、 NOx、 C02。 優(yōu)選的，所述離子液體是由陰陽離子組成的、熔點低于10(TC的、對S02、N0x及C02
等氣態(tài)污染物具有吸收或吸附作用的有機鹽。 優(yōu)選的，所述離子液體是咪唑鹽類。 有益效果本發(fā)明提供的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置利用一個反應裝置——濕式電除塵器實現(xiàn)多種氣態(tài)污染物S02、N0x及C02等和細微顆粒物及重金屬的聯(lián)合脫除，與傳統(tǒng)的針對單一污染物脫除裝置的串聯(lián)工藝相比，可大幅簡化工藝流程，降低投資和運行費用，并可以回收煙氣中的余熱用于解析或他用。


圖1為本發(fā)明提供的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法一個實施例的流程示意圖； 圖2為本發(fā)明提供的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法的第二種實施方式的流程示意； 圖3為本發(fā)明提供的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法的第三種實施方式的流程簡圖； 圖4為相關技術的污染物脫除工藝流程簡圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。 參見圖1-圖3，本發(fā)明提供的，一種燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置，
5該裝置包括依次相連通的鍋爐1、空氣預熱器2和除塵器3，該裝置還包括設有集塵極和電 極的且通過煙道與除塵器3相連通的濕式電除塵器5、與該濕式電除塵器5相連通的煙囪 6、用于冷卻煙道的冷卻裝置和用于向濕式電除塵器5噴入離子液體L的噴入裝置，其中，濕 式電除塵器5的濕式煙氣輸入端與除塵器3的除塵器煙氣輸出端相連，濕式電除塵器5的 濕式煙氣輸出端與煙囪6的煙囪煙氣輸入端相連，噴入裝置的離子液體輸出端與濕式電除 塵器5的濕式離子液體輸入端相連。 在一個優(yōu)選實施例中，該裝置還包括設置在除塵器3與濕式電除塵器5之間的混 合器4，其中，除塵器3的除塵煙氣輸出端與混合器4的混合離子液體輸入端相連，混合器4 的混合煙氣輸出端與濕式電除塵器5的濕式煙氣輸入端相連，噴入裝置的離子液體輸出端 還與混合器4的混合器4的混合離子液體輸入端相連。 在一個優(yōu)選實施例中，該裝置還包括與濕式電除塵器5相連通的用于除去煙氣中 灰份和重金屬的除灰裝置7、與除灰裝置7相連通的用于脫去煙氣中有害鹽份的除鹽裝置8 和與除鹽裝置7相連通的解析塔9，其中，濕式電除塵器5的濕式離子液體富液輸出端與除 灰裝置7的除灰離子液體富液輸入端相連，除灰裝置7的除灰離子液體富液輸出端與除鹽 裝置8的除鹽離子液體富液輸入端相連，除鹽裝置8的除鹽離子液體富液輸出端與解析塔9 的解析塔離子液體富液輸入端相連，解析塔9的解析塔離子液體貧液輸出端與濕式電除塵 器5的濕式離子液體輸入端相連。 上述裝置中，所述離子液體L是由陰陽離子組成的、熔點低于10(TC的、對S02、N0x 及C02具有吸收或吸附作用的有機鹽。所述離子液體(L)是咪唑鹽類，如[bmim] [BF4] 、 [bmim] [PF6] 、 [omim] [PF6]、 [omim] [BF4]、 [bmim] [N03]，或季銨鹽類、吡啶鹽類等，及其帶有功能團的變體。
本發(fā)明還提供了煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置的燃煤鍋爐煙氣多種 污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法，該方法包括如下步驟鍋爐l燃燒所產(chǎn)生的煙氣經(jīng)空氣預熱器2 換熱后，進入除塵器3，在除塵器3中脫除煙氣中粒徑較大的灰份，粒徑較小的灰份進入濕 式電除塵器5，由冷卻裝置向電除塵器3與濕式電除塵器5之間的連接煙道中噴入水W將煙 氣冷卻，由噴入裝置向濕式電除塵器5中噴入離子液體L，在濕式電除塵器5的集塵極上形 成液膜，灰份或固體顆粒因電荷力聚集到集塵極上后隨液膜滑落至濕式電除塵器5底部， 同時噴入的離子液體L在與含有氣態(tài)污染物的煙氣接觸時發(fā)生吸收反應。
在一個優(yōu)選實施例中，由噴入裝置先噴入離子液體L將煙氣溫度從15(TC降低到 IO(TC ，再由噴入裝置噴入水W將煙氣溫度進一步降低，并帶走熱量。
在一個優(yōu)選實施例中，所述氣態(tài)污染物包括S02、N0x、C02。 上述實施例中，所述離子液體L是由陰陽離子組成的、熔點低于10(TC的、對S02、
N0x及C02等氣態(tài)污染物具有吸收或吸附作用的有機鹽。 所述離子液體(L)是咪唑鹽類。如:[bmim] [BF4] 、 [bmim] [PF6] 、 [omim] [PF6]、 [omim] [BF4]、 [bmim] [N03]、季銨鹽類、吡啶鹽類等，或其帶有功能團的變體。
請參閱圖1所示，一種燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置及方法，應用 于燃煤煙氣中氣態(tài)污染物S02、 N0x及C02等和細微顆粒物及重金屬的脫除，其包括有依次 相連通的鍋爐1、空氣預熱器2、除塵器3，除塵器3的下游設有濕式電除塵器5以及與濕式 電除塵器5相連通的煙囪6，在除塵器3與濕式電除塵器5之間的連接煙道中噴入水W將煙氣冷卻，在濕式電除塵器5中噴入離子液體L作為濕式電除塵器5的沖洗液，在濕式電除塵 器5的電極上形成液膜，收集煙氣中的細微顆粒物和Hg等重金屬元素，并在與煙氣接觸時 脫除煙氣中的氣態(tài)污染物S02、N0x以及C02。 鍋爐1燃燒所產(chǎn)生的煙氣經(jīng)空氣預熱器2換熱后，進入除塵器3，在除塵器3中脫 除其中大部分的粒徑較大的灰份，由于電除塵器3基本都采用機械振打清灰的方式，其中 粒徑較小的灰份因二次揚塵等原因隨煙氣進入下游的設備，即濕式電除塵器5。由于離子 液體L能吸收S02、 N0x以及C02的溫度一般在IO(TC以下，因此在電除塵器3與濕式電除 塵器5之間的連接煙道中噴入水將煙氣冷卻，在濕式電除塵器5中采用噴入離子液體L的 方式在濕式電除塵器5的集塵極上形成液膜，灰份或固體顆粒因電荷力聚集到集塵極上后 隨液膜滑落至濕式電除塵器5底部，不產(chǎn)生二次揚塵現(xiàn)象，因此對粒徑較小的顆粒，如PM10 或PM2. 5有較好的脫除效果。同時噴入的離子液體在與含有S02、 N0x以及C02等氣態(tài)污 染物的煙氣接觸時發(fā)生吸收反應，吸收后的富液作為液膜隨灰塵一起沿集塵極被收集到濕 式電除塵器5的底部。噴入的離子液體L是由陰陽離子組成的、熔點低于10(TC的、對S02、 N0x及C02具有吸收或吸附作用的有機鹽，可以是咪唑鹽類，如[bmim] [BF4] 、 [bmim] [PF6]、 [omim] [PF6] 、 [omim] [BF4] 、 [bmim] [N03]、季銨鹽類、妣啶鹽類等，或其帶有功能團的變體。 噴入的離子液體L可以是一種離子液體，也可以是幾種離子液體的混合物。這樣就在一個 反應裝置——濕式電除塵器實現(xiàn)了多種氣態(tài)污染物S02、N0x及C02等和細微顆粒物及重金 屬的聯(lián)合脫除。 本發(fā)明的第二種實施方式如圖2所示。電除塵器3和噴水W點之間設有混合器4， 在混合器4中噴入離子液體L。在第一種實施方式中，主要采用噴水的冷卻方式，由于煙氣 溫度較高，需要采用大量的水才能達到冷卻的效果，同時由于該處的煙氣溫度通常在150°C 左右，大量的水蒸發(fā)成蒸汽隨煙氣帶走，無法回用，加大了水耗。由于離子液體具有蒸汽壓 低，基本上不揮發(fā)的物理特性，同時在IO(TC以上和煙氣中主要組分不發(fā)生化學反應，因此 可以利用先噴入離子液體L將煙氣溫度從15(TC左右降低到IO(TC左右，再噴入水W將煙氣 溫度進一步降低，并帶走熱量，這樣可以大幅降低水耗。 本發(fā)明的第三種實施方式如圖3所示。電除塵器3和濕式電除塵器5之間設有冷 卻器40，在冷卻器40中加入離子液體L并通過泵循環(huán)與煙氣接觸，冷卻器40下部的持液池 中設有換熱器將回收的熱量帶走。由于離子液體具有比熱大、蒸汽壓低，基本上不揮發(fā)的物 理特性，同時在IO(TC以上和煙氣中主要組分不發(fā)生化學反應，因此本實施例通過噴淋大量 的離子液體與煙氣接觸，將煙氣的溫度迅速降到合適的IO(TC左右，且不增加煙氣中的水蒸 汽含量，減少后續(xù)處理的難度，同時回收的熱量可作為解析塔9所需的熱量，降低系統(tǒng)運行 能耗。 濕式電除塵器5底部與除灰裝置7相連通，含有灰份和重金屬的吸收氣態(tài)污染物 后的離子液體進入除灰裝置7，除去其中的固體雜質(zhì)，由于鹽份的存在會降低離子液體的吸 收效率，因此需要進入除鹽裝置8脫除其中的有害鹽份，而后泵入解析塔9，通過調(diào)整不同 的溫度和壓力可解析回收純度較高的S02(S) 、N0x(N)以及C02(C)，回收后氣體可用來制硫 酸、硝酸或其他化工原料或化工中間體，得到了較高程度的資源化利用，還原后的離子液體 與補充的新鮮離子液體L噴入混合器4或濕式電除塵器5中。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領域普通技術人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應納入權利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。
權利要求
一種燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置，該裝置包括依次相連通的鍋爐(1)、空氣預熱器(2)和除塵器(3)，其特征在于該裝置還包括設有集塵極和電極的且通過煙道與除塵器(3)相連通的濕式電除塵器(5)、與該濕式電除塵器(5)相連通的煙囪(6)、用于冷卻煙道的冷卻裝置和用于向濕式電除塵器(5)噴入離子液體(L)的噴入裝置，其中，濕式電除塵器(5)的濕式煙氣輸入端與除塵器(3)的除塵器煙氣輸出端相連，濕式電除塵器(5)的濕式煙氣輸出端與煙囪(6)的煙囪煙氣輸入端相連，噴入裝置的離子液體輸出端與濕式電除塵器(5)的濕式離子液體輸入端相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置，其特征在于該裝置還包括設置在除塵器(3)與濕式電除塵器(5)之間的混合器(4)，其中，除塵器(3)的除塵煙氣輸出端與混合器(4)的混合離子液體輸入端相連，混合器(4)的混合煙氣輸出端與濕式電除塵器(5)的濕式煙氣輸入端相連，噴入裝置的離子液體輸出端還與混合器(4)的混合離子液體輸入端相連。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置，其特征在于該裝置還包括與濕式電除塵器(5)相連通的用于除去煙氣中灰份和重金屬的除灰裝置(7)、與除灰裝置(7)相連通的用于脫去煙氣中有害鹽份的除鹽裝置(8)和與除鹽裝置(7)相連通的解析塔(9)，其中，濕式電除塵器(5)的濕式離子液體富液輸出端與除灰裝置(7)的除灰離子液體富液輸入端相連，除灰裝置(7)的除灰離子液體富液輸出端與除鹽裝置(8)的除鹽離子液體富液輸入端相連，除鹽裝置(8)的除鹽離子液體富液輸出端與解析塔(9)的解析塔離子液體富液輸入端相連，解析塔(9)的解析塔離子液體貧液輸出端與濕式電除塵器(5)的濕式離子液體輸入端相連。
4. 根據(jù)權利要求1或2任一所述的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置，其特征在于所述離子液體(L)是由陰陽離子組成的、熔點低于10(TC的、對S02、N0x及(A具有吸收或吸附作用的有機鹽。
5. 根據(jù)權利要求4所述的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置，其特征在于所述離子液體(L)是一種或多種離子液體的混合物。
6. —種用于如權利要求l的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法，其特征在于該方法包括如下步驟鍋爐(1)燃燒所產(chǎn)生的煙氣經(jīng)空氣預熱器(2)換熱后，進入除塵器(3)，在除塵器(3)中脫除煙氣中粒徑較大的灰份，粒徑較小的灰份進入濕式電除塵器(5)，由冷卻裝置向電除塵器(3)與濕式電除塵器(5)之間的連接煙道中噴入水(W)將煙氣冷卻，由噴入裝置向濕式電除塵器(5)中噴入離子液體(U，在濕式電除塵器(5)的集塵極上形成液膜，灰份或固體顆粒因電荷力聚集到集塵極上后隨液膜滑落至濕式電除塵器(5)底部，同時噴入的離子液體(L)在與含有氣態(tài)污染物的煙氣接觸時發(fā)生吸收反應。
7. 根據(jù)權利要求6所述的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法，其特征在于由噴入裝置先噴入離子液體(L)將煙氣溫度從15(TC降低到IO(TC，再由噴入裝置噴入水(W)將煙氣溫度進一步降低，并帶走熱量。
8. 根據(jù)權利要求6所述的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法，其特征在于所述氣態(tài)污染物包括S02、 NOx、 C02。
9. 根據(jù)權利要求6或7所述的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法，其特征在于所述離子液體(L)是由陰陽離子組成的、熔點低于10(TC的、對S02、N0x及C02等氣態(tài)污 染物具有吸收或吸附作用的有機鹽。
10.根據(jù)權利要求9所述的燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除方法，其特征在于 所述離子液體(L)是一種或多種離子液體的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃煤鍋爐煙氣多種污染物聯(lián)合協(xié)同脫除裝置及方法，該裝置包括依次相連通的鍋爐(1)、空氣預熱器(2)和除塵器(3)，該裝置還包括設有集塵極和電極的且通過煙道與除塵器(3)相連通的濕式電除塵器(5)、與該濕式電除塵器(5)相連通的煙囪(6)、用于冷卻煙道的冷卻裝置和用于向濕式電除塵器(5)噴入離子液體(L)的噴入裝置，其中，濕式電除塵器(5)的濕式煙氣輸入端與除塵器(3)的除塵器煙氣輸出端相連，濕式電除塵器(5)的濕式煙氣輸出端與煙囪(6)的煙囪煙氣輸入端相連，噴入裝置的離子液體輸出端與濕式電除塵器(5)的濕式離子液體輸入端相連。該裝置可大幅簡化工藝流程，降低投資和運行費用。
文檔編號B03C3/014GK101749722SQ20101001831
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權日2010年1月13日
發(fā)明者周長城, 孫克勤, 徐海濤, 沈凱 申請人:東南大學