申请日2016.05.26
公开(公告)日2016.09.28
IPC分类号C02F9/10; B01D53/76; B01D53/56; B01D53/64; F23J15/02; F23J15/04; F23G7/04; C02F103/18
摘要
一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞的方法和装置，涉及燃煤锅炉烟气治理。所述装置设有锅炉燃烧器、雾化喷嘴、脱硫废水输送管道、锅炉、烟道、除尘器、脱硫塔、烟囱、石膏堆、反应池、澄清池和清水池。所述方法：烟气湿法脱硫废水从脱硫塔排出，先依次经过反应池、澄清池、清水池进行常规废水处理，即经过调节pH，去除重金属离子和悬浮物后，将清液输送至锅炉燃烧器中心处，采用雾化喷嘴将其雾化，使雾化后的脱硫废水与煤粉混合后进入锅炉的炉膛燃烧区进行燃烧;当清液消耗不完时，将余下的清液输送至除尘器前的烟道中，采用雾化喷嘴将其雾化后喷出，保证雾化后的液滴粒径较小，在进入除尘器前蒸发完毕。
摘要附图
权利要求书
1.一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞装置，其特征在于设有锅炉燃烧器、雾化喷嘴、脱硫废水输送管道、锅炉、烟道、除尘器、脱硫塔、烟囱、石膏堆、反应池、澄清池和清水池;
所述脱硫塔的脱硫废水排出口一路依次经反应池、澄清池和清水池进行常规废水处理，脱硫塔的脱硫废水排出口另一路接石膏堆;清水池的脱硫废水出口一路经脱硫废水输送管道接锅炉燃烧器的入口，由设于锅炉燃烧器中心的雾化喷嘴将脱硫废水雾化，锅炉燃烧器的进口送入煤灰和雾化喷嘴雾化的清液混合后进入锅炉内高温区燃烧，达到同时脱氮脱汞的目的;清水池的脱硫废水出口另一路经烟道进入除尘器，除尘器的出口接脱硫塔，脱硫塔的烟气出口接烟囱，锅炉燃烧器设在锅炉外壁一侧。
2.一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞方法，其特征在于包括以下步骤：
1)烟气湿法脱硫废水从脱硫塔排出，先依次经过反应池、澄清池、清水池进行常规废水处理，即经过调节pH，去除重金属离子和悬浮物后，将清液输送至锅炉燃烧器中心处，采用雾化喷嘴将其雾化，使雾化后的脱硫废水与煤粉混合后进入锅炉的炉膛燃烧区进行燃烧;
2)当清液消耗不完时，将余下的清液输送至除尘器前的烟道中，采用雾化喷嘴将其雾化后喷出，保证雾化后的液滴粒径较小，在进入除尘器前蒸发完毕。
3.如权利要求2所述一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞方法，其特征在于在步骤1)中，所述雾化喷嘴的雾化角需进行控制，使得液滴在喷出燃烧器前不得与锅炉燃烧器进行接触，避免对锅炉燃烧器造成腐蚀，液滴喷射速度应与煤粉喷射速度相等。
4.如权利要求2所述一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞方法，其特征在于在步骤1)中，所述雾化后的脱硫废水与煤粉混合后进入锅炉的炉膛燃烧区的脱硫废水清液中的氯元素与煤中氯元素之和不得超过煤总质量的0.3%，水煤浆燃烧形成的氮氧化物比干煤粉燃烧形成的氮氧化物含量低10%～30%。
说明书
一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞的方法和装置
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉烟气治理，具体是涉及一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞的方法和装置。
背景技术
汞作为燃煤电厂烟气中含有的一类污染物，在烟气中通常以元素汞和氧化态汞的形式存在，其中氧化态汞易被污染物控制设备联合脱除，而元素汞不易被脱除。大量研究表明，氯元素对气态单质汞向氧化态汞的转化以及飞灰对汞的吸附能力起重要作用。烟气中氯元素含量越大，汞作为稳定相存在的量就越多。而我国煤大部分都为低氯煤，限制了烟气中单质汞的氧化。
煤本身含有一定量的氮元素，加上燃煤锅炉中的高温环境，导致燃煤锅炉尾部烟气中含有一定量的氮氧化物。这些氮氧化物会对人体健康造成危害，同时会造成光化学烟雾、酸雨等环境污染。控制燃煤锅炉氮氧化物的排放有重要意义。通常情况下，水煤浆燃烧排放的氮氧化物比干煤粉燃烧排放的氮氧化物含量低10%～30%，这是由于在高温区内，煤中的焦炭与水蒸气反应生成具有还原性的氢气和一氧化碳，从而将生成的氮氧化物还原。
燃煤电厂的烟气湿法脱硫废水经过常规废水处理后，仍然含有大量钙离子、氯离子，在现在脱硫废水零排放压力日益增大的今天，如何使脱硫废水达到零排放是每个电厂面临的问题。
中国专利201110277656.4公开一种燃煤电厂采用烟气湿法脱硫废水脱氮脱汞的方法和装置，其具体实施方案为：将脱硫废水经过常规水处理后，将其回流输送至煤粉传送带上方、喷洒到煤粉中或者回流输送至空预器与除尘器之间、喷入烟道气中，其中喷入的脱硫废水Cl与煤粉或烟道气中Hg的质量比为0.1～0.4。该发明存在以下缺点：依据脱硫废水中的氯元素与废水或烟道气中汞元素的质量比为0.1～0.4计算，该发明喷入的脱硫废水量较小，只能处理掉部分燃煤电厂烟气湿法脱硫产生的脱硫废水，导致无法使脱硫废水达到零排放。同时该发明利用了脱硫废水，仅仅达到了脱汞的效果;将脱硫废水在传送带处喷洒到煤中，达不到脱氮的目的。
中国专利201310020027.2公开一种煤中氯元素循环利用实现污染物联合脱除的装置及方法，其具体实施方案为：将经过Ph调节后的脱硫废水通过雾化喷嘴喷射到烟道SCR脱氮装置与空预器之间的位置，调节压缩空气和废水流量、控制雾化液滴粒径，保证雾化液滴水分在设定时间内蒸干，其中喷入脱硫废水使烟气达到脱汞的效果，而SCR脱氮装置对烟气进行脱氮。该发明存在以下缺点：该发明中的脱硫废水在经过了Ph调节后即喷入SCR脱氮装置与空预器之间的烟道中，有可能导致重金属重新回到脱硫废水中富集。由于脱硫废水喷入空预器前的烟道中，会使得脱硫废水中的水分蒸发，烟温降低，从而导致锅炉效率下降。该发明中，如果没有SCR脱氮装置，将不会对氮氧化物的排放造成影响。该发明提到的脱氮效果是由系统中的SCR脱硝装置完成的，与脱硫废水无关。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞装置。
本发明的另一目的在于提供一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞方法。
本发明所述燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞装置设有锅炉燃烧器、雾化喷嘴、脱硫废水输送管道、锅炉、烟道、除尘器、脱硫塔、烟囱、石膏堆、反应池、澄清池和清水池;
所述脱硫塔的脱硫废水排出口一路依次经反应池、澄清池和清水池进行常规废水处理，脱硫塔的脱硫废水排出口另一路接石膏堆;清水池的脱硫废水出口一路经脱硫废水输送管道接锅炉燃烧器的入口，由设于锅炉燃烧器中心的雾化喷嘴将脱硫废水雾化，锅炉燃烧器的进口送入煤灰和雾化喷嘴雾化的清液混合后进入锅炉内高温区燃烧，达到同时脱氮脱汞的目的;清水池的脱硫废水出口另一路经烟道进入除尘器，除尘器的出口接脱硫塔，脱硫塔的烟气出口接烟囱，锅炉燃烧器设在锅炉外壁一侧。
所述燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞方法，包括以下步骤：
1)烟气湿法脱硫废水从脱硫塔排出，先依次经过反应池、澄清池、清水池进行常规废水处理，即经过调节pH，去除重金属离子和悬浮物后，将清液输送至锅炉燃烧器中心处，采用雾化喷嘴将其雾化，使雾化后的脱硫废水与煤粉混合后进入锅炉的炉膛燃烧区进行燃烧;
2)当清液消耗不完时，将余下的清液输送至除尘器前的烟道中，采用雾化喷嘴将其雾化后喷出，保证雾化后的液滴粒径较小，在进入除尘器前蒸发完毕，由于废水液滴在蒸发后盐分结晶为颗粒物析出，这些盐分会被除尘器捕集，不会造成后面脱硫系统中的污染物富集。
在步骤1)中，所述雾化喷嘴的雾化角需进行控制，使得液滴在喷出燃烧器前不得与锅炉燃烧器进行接触，避免对锅炉燃烧器造成腐蚀，液滴喷射速度应与煤粉喷射速度相等;所述雾化后的脱硫废水与煤粉混合后进入锅炉的炉膛燃烧区的脱硫废水清液中的氯元素与煤中氯元素之和不得超过煤总质量的0.3%，水煤浆燃烧形成的氮氧化物比干煤粉燃烧形成的氮氧化物含量低10%～30%，这是由于在高温区内，煤中的焦炭与水蒸气反应生成具有还原性的氢气和一氧化碳，将生成的氮氧化物还原，降低烟气中氮氧化物的含量。而煤中的汞则随着温度的降低，被进入炉膛中的氯元素逐渐还原为易被捕集的二价汞，从而达到脱汞的目的。由于将脱硫废水喷入炉膛后，水分得以蒸发，带走了一部分热量，从而使烟气湿度增加，温度降低，这两个因素都会降低烟气中烟尘的比电阻，可以提高电除尘器的除尘效率。在脱硫塔中，烟气温度降低可以使脱硫塔出口的烟温降低，减少烟气携带走的水蒸气量，而烟气湿度的增加可以使更多的水在脱硫塔中凝结为水，这两项因素一起作用，节约了脱硫塔中的水资源。
在本发明中，水煤浆燃烧形成的氮氧化物比干煤粉燃烧形成的氮氧化物含量低10%～30%，这是由于在高温区内，煤中的焦炭与水蒸气反应生成具有还原性的氢气和一氧化碳，将生成的氮氧化物还原，降低烟气中氮氧化物的含量。而煤中的汞则随着温度的降低，被进入炉膛中的氯元素逐渐还原为易被捕集的二价汞，从而达到脱汞的目的。由于将脱硫废水喷入炉膛后，水分得以蒸发，带走了一部分热量，从而使烟气湿度增加，温度降低，这两个因素都会降低烟气中烟尘的比电阻，可以提高电除尘器的除尘效率。在脱硫塔中，烟气温度降低可以使脱硫塔出口的烟温降低，减少烟气携带走的水蒸气量，而烟气湿度的增加可以使更多的水在脱硫塔中凝结为水，这两项因素一起作用，节约了脱硫塔中的水资源。
本发明提供的一种脱硫废水的解决方法，使脱硫废水达到零排放的同时，更加合理地利用脱硫废水，协同控制污染物排放。而现有的技术中，一般采用使用脱硫废水中的氯元素进行协同脱汞的思路，合理利用了脱硫废水中的氯元素，但并未更多的利用到脱硫废水中的水，现有的技术中，并没有能利用脱硫废水脱氮的方案。通常情况下，水煤浆锅炉燃烧产生的氮氧化物含量比干煤粉锅炉燃烧产生的氮氧化物含量低得多，原因就是水煤浆燃烧时会产生一些还原性气体。本发明采用了将脱硫废水与部分煤粉混合后进入炉膛烟气燃烧的方法，可以有效降低氮氧化物的排放，达到协同脱氮的目的。
本发明充分利用脱硫废水含有的水以及氯元素，将经过常规处理后的脱硫废水输送至煤粉燃烧器的中心处，采用机械雾化喷嘴喷入燃烧器中，使煤粉与雾化后的脱硫废水充分混合后进入炉膛燃烧。其他的脱硫废水喷入除尘器前端的烟道中。在处理掉脱硫废水的同时，可以同时达到脱汞和脱氮的额外效果。该方法一水两用，变废为宝，一举三得，成本低廉，工艺简单，是一种可行的燃煤电厂处理脱硫废水的方法。