申请日2016.08.08
公开(公告)日2016.11.09
IPC分类号B01D53/78; B01D53/68; B01D53/50
摘要
本发明公开了一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统。本发明包括高浓度碱液管路、脱硫废水管路、稀释碱液管路、碱液雾化装置、压缩空气管路、工艺水管路、烟道。高浓度碱液根据机组负荷和烟气中HCl浓度控制流量，与脱硫废水混合成稀释碱液，再通过多喷嘴网格化布置的碱液雾化装置喷入空预器与除尘器之间的烟道中，与烟气充分均匀混合，将烟气中的HCl、HF、SO3等气体大部分固化到飞灰中，大幅度减少脱硫废水排放量，脱硫废水又作为碱基溶剂喷入烟道，实现了脱硫废水零流量排放。本发明对烟温、尾部烟道与设备影响较小，有效减少尾部低温烟道与设备积灰腐蚀的倾向性，提升脱硫效率，具有系统简单、投资小、运行成本低的优点。
权利要求书
1.一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统，其特征在于包括高浓度碱液管路、脱硫废水管路、稀释碱液管路、碱液雾化装置、压缩空气管路、工艺水管路、烟道;
所述的高浓度碱液管路，用于输送高浓度碱液，包括高浓度碱液储罐、高浓度碱液调节阀、高浓度碱液流量计;高浓度碱液配置好后存放于高浓度碱液储罐，通过高浓度碱液调节阀控制高浓度碱液流量，高浓度碱液流量由高浓度碱液流量计计量;
所述的脱硫废水管路，用于输送脱硫废水，包括脱硫废水澄清池、脱硫废水调节阀、脱硫废水流量计;脱硫废水预先经过脱硫废水澄清池除去大部分可沉淀物，脱硫废水澄清池也用于缓冲脱硫废水流量;
所述的碱液雾化装置，布置于空预器与除尘器之间的烟道中，将来自于稀释碱液管路的稀释碱液雾化成雾滴，并与烟气充分均匀混合，雾化的碱液即可与烟气中的酸性气体反应;
所述的压缩空气管路，用于提供碱液雾化装置所需的压缩空气，并作为系统停运时的保护气，防止碱液雾化装置的喷嘴堵塞;
所述的工艺水管路，接入脱硫废水管路的入口附近，用于系统停运时清洗系统管路，防止管路堵塞与腐蚀;
所述的烟道是燃煤机组已有的尾部烟道，烟道中的设备包括燃煤机组已有的空预器、除尘器、脱硫系统。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统，其特征在于所述的高浓度碱液为饱和或接近饱和的碱基溶液。
3.根据权利要求2所述的一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统，其特征在于所述的高浓度碱液为NaOH溶液。
4.根据权利要求3所述的一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统，其特征在于采用NaOH作为碱基，控制Na+、Cl-离子摩尔比为1～15。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统，其特征在于碱液雾化装置采用气力雾化，以适应大范围的负荷调节;碱液雾化装置采用多喷嘴网格化布置，使雾化碱液能够在全烟道断面均匀覆盖，以满足雾化碱液与烟气充分均匀混合的需求。
6.根据权利要求1所述的一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统，其特征在于压缩空气来自于燃煤机组已有的压缩空气母管。
7.根据权利要求1所述的一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统，其特征在于工艺水来自于燃煤机组已有的工艺水母管。
说明书
一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统
技术领域
本发明属于节能减排技术领域，涉及一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统。
背景技术
煤中含有硫、氯、氟等元素成分，煤燃烧时这些元素成分会生成SO2、HCl、HF、SO3等气体，其中HCl、HF、SO3虽然微量，但属于强腐蚀性气体，会给锅炉尾部低温烟道与设备带来不利影响。HCl、HF气体在湿法脱硫系统中基本上可以完全脱除，所以Cl-、F-会在脱硫浆液中富集，过高浓度的Cl-、F-会降低脱硫效率甚至使脱硫浆液中毒，目前脱硫系统主要通过排放脱硫废水来控制脱硫浆液中的Cl-浓度。
脱硫废水不仅富含Cl-、F-，还富含多种盐类，所以脱硫废水是一种污染物，因此脱硫废水需要经过废水处理才能排出到环境中。随着环保意识及要求的提高，脱硫废水零排放被逐渐提上日程，脱硫废水中的绝大多数污染物都可以通过常规较低成本方法去除，但是Cl-却因为较难形成沉淀物而难以简单去除，目前较有效的技术就是采用蒸发的方法，不过其能耗很大，从而存在运行成本过高的问题。常规的废水零排放相当于零污染物水排放，目前也有尝试将脱硫废水再喷入较高温烟道中，实现脱硫废水的零流量排放，该方法实施简单，但是由于喷水量较大而存在烟温降幅偏大、烟道沾污严重等突出问题，因此难以有效实施。
发明内容
为了解决背景技术中涉及的脱硫废水零排放所存在的问题，本发明提供了一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统，在燃煤烟气进入除尘器前喷入碱基溶液，使烟气中的HCl、HF、SO3等气体转化成固态盐与飞灰一起随除尘器脱除，大幅减少进入脱硫塔的HCl、HF、SO3等气体，进而大幅减少脱硫废水量，所排出的少量的脱硫废水作为碱基物质溶剂，从而有效实现了脱硫废水的零流量排放。
燃煤烟气中含有的HCl、HF、SO3气体的浓度一般约为数十μL/L浓度，而烟气中同时也含有数百至数千μL/L浓度的SO2气体，半干法脱除氟氯技术存在高浓度SO2与低浓度目标脱除物的竞争关系，对本发明的技术可行性存在一定的影响。因此，申请人在提出本发明申请前，已开展了机理性研究，分别通过化学反应动力学模拟研究(利用CHEMKIN软件)和实验台模拟实验研究，得出了NaOH与烟气实际浓度组合气体反应的基本规律：Na+、Cl-摩尔比达到5时，HCl脱除率可达70%以上，Na+、Cl-摩尔比达到10时，HCl脱除率可接近100%，化学反应能够在0.1s内充分完成。两种研究方法得到的结果基本一致，说明本发明具有技术可行性。当HCl脱除率达到70%时，脱硫废水流量减少到原来的30%，此时的脱硫废水作为碱基溶剂喷入烟道内对烟温的影响很小。本发明系统简单、投资小，NaOH的消耗成本远低于其它脱硫废水零排放技术的运行成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
本发明包括高浓度碱液管路、脱硫废水管路、稀释碱液管路、碱液雾化装置、压缩空气管路、工艺水管路、烟道。
所述的高浓度碱液管路，用于输送高浓度碱液，包括高浓度碱液储罐、高浓度碱液调节阀、高浓度碱液流量计。高浓度碱液为饱和或接近饱和的NaOH溶液，也可以是其它碱基溶液。高浓度碱液配置好后存放于高浓度碱液储罐，根据机组负荷(烟气量)和烟气中HCl气体浓度，通过高浓度碱液调节阀控制高浓度碱液流量，高浓度碱液流量由高浓度碱液流量计计量。采用NaOH作为碱基，控制Na+、Cl-离子摩尔比为1～15。
所述的脱硫废水管路，用于输送脱硫废水，包括脱硫废水澄清池、脱硫废水调节阀、脱硫废水流量计。脱硫系统的脱硫废水预先经过脱硫废水澄清池除去大部分可沉淀物，脱硫废水澄清池也用于缓冲来自于脱硫系统的脱硫废水流量。脱硫废水流量一般等于脱硫系统废水排放量，实现脱硫废水自平衡。在特殊情况下，可以采用工艺水作为必要的补充或替代。
所述的稀释碱液管路，包括碱液稀释混合器、高压泵。来自于高浓度碱液管路的高浓度碱液和脱硫废水管路的脱硫废水在碱液稀释混合器中均匀混合稀释，稀释后的碱液通过高压泵输送至碱液雾化装置。
所述的碱液雾化装置，布置于空预器与除尘器之间的烟道中，将来自于稀释碱液管路的稀释碱液雾化成雾滴，并与烟气充分均匀混合，雾化的碱液即可与烟气中的酸性气体反应。碱液雾化装置采用气力雾化，以适应大范围的负荷调节。碱液雾化装置采用多喷嘴网格化布置，使雾化碱液能够在全烟道断面均匀覆盖，以满足雾化碱液与烟气充分均匀混合的需求。
所述的压缩空气管路，用于提供碱液雾化装置所需的压缩空气，并作为系统停运时的保护气，防止碱液雾化装置的喷嘴堵塞。压缩空气来自于燃煤机组已有的压缩空气母管。
所述的工艺水管路，接入脱硫废水管路的入口附近，用于系统停运时清洗系统管路，防止管路堵塞与腐蚀。在特殊情况下，可以补充或替代脱硫废水，保证系统稳定运行。工艺水来自于燃煤机组已有的工艺水母管。
所述的烟道是燃煤机组已有的尾部烟道，烟道中的设备包括燃煤机组已有的空预器、除尘器、脱硫系统。
本发明的高浓度碱液根据机组负荷和烟气中HCl浓度控制流量，与脱硫废水混合成稀释碱液，再通过多喷嘴网格化布置的碱液雾化装置喷入空预器与除尘器之间的烟道中，与烟气充分均匀混合，将烟气中的HCl、HF、SO3等气体大部分固化到飞灰中，大幅度减少脱硫废水排放量，脱硫废水又作为碱基溶剂喷入烟道，实现了脱硫废水零流量排放。
本发明的有益效果是：
少量的碱基溶液喷入除尘器前的烟气中，将烟气中的HCl、HF、SO3固化到飞灰中，大幅减少脱硫废水流量，脱硫废水又作为碱基物质的溶剂，实现了脱硫废水在烟道中内循环，从而实现了脱硫废水零流量排放。本发明对烟气温度影响较小，对尾部烟道与设备安全经济运行影响较小，同时由于烟气中的HCl、HF、SO3等气体被脱除，还会有效减少尾部低温烟道与设备积灰腐蚀的倾向性，并提升脱硫效率。本发明具有系统简单、投资小、运行成本低的显著优点。