專利名稱:煙氣的處理方法
本發明涉及含硫化物和灰塵等有害成分的煤燃燒煙氣的處理方法，特別是提供改進干式電除塵裝置性能的同時，也使濕式排煙除硫裝置無廢液或很少廢液的方法。
近年來，由于燃料供應形勢惡化，廉價燃料來源的煤被重新得到重視。這種燃煤煙氣中含有數克～數十克/mN的灰塵，數百ppm～數千ppm的氧化硫，數百ppm的氧化氮等多種有害成分，如何有效地去除這些有害成分，是使人們的注意力從重油一類昂貴燃料轉移到廉價的煤所必須解決的問題。
從防止大氣污染觀點來看，用填充催化劑的干式脫硝裝置去除燃煤煙氣中所含的氧化氮，然后用設置在其后的干式電除塵裝置除塵之后，使用濕式石灰-石膏法去除氧化硫及灰塵的裝置正在逐步得到實用。
因此，無論煙氣中含塵量多少，從防止大氣污染觀點來看，都要求干法電除塵裝置有高除塵效率。
灰塵的電阻值對于式電除塵裝置的性能的影響很大，灰塵的電阻價值越高除塵器性能越差。
眾所周知，灰塵的電阻值受其中所含成分的影響，受堿成分、特別是鈉的含量的影響很大，若鈉含量低，則灰塵的電阻值提高，使電除塵裝置的性能降低。鈉含量隨煤的種類而異，在使用多種煤作為燃料時，有時還必須使用鈉含量低的煤，使電除塵裝置性能降低。為止，傳統的作法是將碳酸鈉混入所用燃煤中，以便增加灰塵中的鈉含量。
以下根據圖2說明傳統的煙氣處理的方法。
在燃煤鍋爐1中，由供煤管2供煤使之燃料。此時，為了提高干式電除塵裝置的性能，由調質劑供料管3將碳酸鈉等調質劑混入煤中。燃煤鍋爐中產生的煙氣通過煙道4進入填充催化劑的干式脫硝裝置6，由作為還原氣體而加入的氨氣5去除其中的氧化氮。然后通過煙道7進入高溫空氣加熱器8，在高溫空氣加熱器中，煙氣與由空氣流入管10進入的空氣進行熱交換。由于熱交換而升溫的空氣，通過鍋爐供氣管11送至鍋爐，作為煤的燃燒空氣用。另一方面，從高溫空氣加熱器8排出的煙氣通過煙管道9進入干式電除塵裝置12，除去煙氣中的灰塵。然后通過13將灰塵排出系統。此后，除去了大部分灰塵的煙氣通過煙道14供入低溫氣體加熱器15，并在其中與通過煙道18來自濕式脫硫裝置17的排氣進行熱交換，冷卻后由管道16進入濕式脫硫裝置17。在濕式脫硫裝置17中噴成霧狀的吸收液和煙氣接觸，吸收去除煙氣中的亞硫酸氣體。從濕式脫硫裝置17流出的排氣在低溫氣體加熱器15中升溫，然后通過煙道19排出系統外。通過管道20將石灰漿和根據需要加入的氧化促進劑供入濕式脫硫裝置17，在裝置17中吸收亞硫酸氣體并生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣被煙氣中的氧氣進一步氧化而生成石膏。由于在裝置17中水分蒸發，故通過管道28向其中供入相應的補給水。濕式脫硫裝置17中生成的石膏漿由管道21送至脫水機22，在脫水機22中進行脫水，生成副產品石膏23，可將石膏從系統內取出而加利用。與此同時脫水機22的濾液通過管道24送入原料槽25以作為吸收液調制用，在原料槽25中，濾液與由管道26供入的吸收劑石灰石或消石灰等混合。為了調節系統雜質濃度，一部分濾液由管道27排出，并送至廢液處理裝置29，通過管道30往廢液處理裝置29中加入消石灰等廢液中和劑，使廢液中的硫酸根離子和溶解的金屬以石膏和氫氧化物形態析出，固體物泥漿31排出系統。通過廢液排放管道32，將固體析出后的廢液排出系統外。
上述傳統方法的缺點如下(1)為改進干式電除塵裝置12性能而混入煤中的碳酸鈉等，使灰塵中鈉的濃度增高，使充填于脫硝裝置6中的催化劑上附著的灰塵增多，將導致該脫硝裝置6的壓力損失增大。同時促使催化劑惡化。
作為燃煤煙氣脫硝裝置的催化劑，其載體主要采用二氧化鈦、二氧化硅、氧化鎂和氧化鋯等多孔質材料，其活化物主要采用釩、鎢、 錳和鉻等金屬的氧化物或硫酸鹽。形狀為柵格狀，蜂窩狀，管狀或板狀等。該脫硝催化劑由于混入煙氣中的鈉、鉀等的堿金屬鹽而使其活性降低，其混入比例越大，活性降低越厲害，因此，進入干式脫硝裝置的煙氣中鈉濃度增加會促使催化劑惡化，從而需要更換催化劑，這是不經濟的。此外，脫硝裝置6的壓力損失也會在短期內增加，因此，鍋爐必須停爐清掃去除積灰，這是很麻煩的。
(2)為了防止濕式脫硝裝置17內積留雜質，要進行廢液處理。來自排放管的排放液，是除掉了硫酸根離子、溶解金屬物以及大部分懸浮固體的中性液體，但氯化物的溶解度大，它仍然以氯離子形態殘留下來。因此，如果將這種排放液作為濕式脫硫裝置17的補給水，氯離子便不能排出，將高濃度地積存在系統內，腐蝕裝置材料并降低脫硫性能，而且帶來結垢等問題，因此不能將排放液用作濕式脫硫裝置17的補給水。
(3)需要進行泥漿處理雖然副產品石膏可以作為水泥和板材原料而具有利用價值，但是含有各種雜七雜八金屬氧化物、石膏和粉塵的泥漿卻沒有利用價值，而且在廢棄之前必須進行無害化處理。
本發明提出的方法克服了傳統方法的上述缺點。不會使適用于干式脫硝裝置的催化劑惡化，也不會使壓力損失增加，能改善干式電除塵裝置的性能，同時使濕式脫硫裝置排出的廢液減少或無廢液排出。
本發明方法是在傳統的將燒煤煙氣進入干式脫硝裝置去除氧化氮，然后進入設置于其后的干式電除塵器和濕式煙氣脫硫裝置除塵的方法中，以在該干式脫硝裝置和干式電除塵器之間向煙氣中噴入含有調質劑的溶液，使干燥固體和灰塵一起收集在該干式電除塵裝置作為特征的煙氣處理方法。
通過以下的詳細說明和附圖，可進一步地了解本發明的目的、特征和效益。
圖1是表示本發明一個實施例的流程圖，圖2是表示傳統方法的流程圖。
以下根據圖1說明本發明方法的一個實施例。圖1中與圖2相同的符號表示同一部件，故省略其部件和作用的說明。即圖1中的1，2，4-28與圖2完全相同。圖1中刪除了圖2中的29-32，增加了含調質劑溶液的噴霧裝置33，在廢液管道27的途中設置了調質劑供給管3。
從濕式脫硫裝置17出來的石膏漿由管道21供入脫水機22，作為副產品石膏取出。同時脫水機22的部分濾液放入管道27，由調質劑供給管3向管道27中添加碳酸鈉、氫氧化鈉、硫酸鈉等調質劑。然后通過噴霧裝置33向干式脫硝裝置6和干式電除塵裝置12之間煙道9中的含塵高溫煙氣噴霧。利用煙道9中的煙氣熱能，使含有調質劑的噴霧中的水分蒸發并干燥固化，與灰塵一起被捕集在干式電除塵裝置12中，由捕集管13排出系統。
此時，調質劑的添加量應使進入干式電除塵裝置12的灰塵中的鈉含量按氧化鈉折算為0.5-3Wt%。這樣就能使灰塵的電阻值降低，從而提高干式電除塵裝置12的除塵效率。
作為噴霧裝置33，使用超聲波噴嘴那樣的能使噴霧液分散成100μ以下的微粒的噴嘴更為有效，這是由于如果分散成微粒，能使煙氣中的噴霧液更快干燥和固化，還可使作為調質劑添加的鈉同灰塵能更均勻地混合，從而降低灰塵的電阻值的緣故。
為了提高電除塵裝置12的效率，不僅如上所述，使噴霧液形成微粒，而且最好是增加噴霧液量。但是，如果噴霧液量過多，液體不能完全蒸發掉，給電除塵裝置12帶來不利影響，同時廢氣的溫度下降過低，對后面設備影響很大。因此噴霧液量通常以煙氣能使其蒸發達到最大蒸發量的1/3左右為宜，這種噴霧液量還能使煙氣溫度降不超過15℃。另外如果只希望改善電除塵裝置12性能，可以將來自排煙脫硫裝置17的廢液進行一般處理，通過另外的途徑自噴霧裝置33噴入含調質劑的溶液。
根據本發明方法，能改善干式電塵裝置的性能，而不會引起干式脫硝催化劑的活性降低和脫硝裝置的壓力損失上升。此外，傳統的濕式脫硫裝置要求廢液處理的主要原因之一，是氯離子在系統內積存，然而按照本發明方法，氯離子能以固體的氯化物和灰塵一起從管道13排出，因而不需上述的廢液處理。而且，本發明方法中，由于將燃煤鍋爐煙氣用作廢液蒸發的熱源，無須從外部提供蒸發所需要的大量能量，其經濟性亦極佳。
實施例1由圖1表出的處理能力為4000m3N/H燃煤煙氣的中間工廠實施了本發明。
表1示出廢液無噴霧狀態下干式電除塵裝置12入口處的煙氣性質。
表1干式電除塵裝置12入口處煙氣性質煙氣流量 4000m3/H煙氣溫度 170℃煙氣中水分含量 8.1%SO2濃度 420ppmHCL濃度 3ppmHF濃度 6ppm灰塵含量 18.5g/m3N干式電除塵裝置的操作條件為當每單位煙氣量的集塵面積是27m2/m3s-1、電流密度是0.3mA/m2時，除塵裝置出口煙氣中灰塵的濃度為2.1g/m3N。捕集灰塵中鈉的濃度按氧化鈉形態計為0.1Wt%。
然后在來自濕式脫硫裝置17的流量為40l/H的廢液中，通過調質劑供給管3供入流量為1.3kg/H的碳酸鈉。通過裝在內徑為400mm園管9中心處的，利用空氣的超聲波雙流體噴嘴(噴嘴裝置33)，一邊吹入空氣，一邊向煙氣中噴霧。噴入的廢液立即被蒸發干燥，以固體形態同灰塵一起被捕集體在電除塵裝置12中。此時，干式電除塵裝置出口處灰塵濃度為950mg/m3N，捕集下的灰塵中鈉濃度以氧化鈉形態計為1.1Wt%，干式電除塵裝置出口處煙氣中氯化氫氣體濃度為3ppm，與噴霧前相同，證實了氯離子以固體氯化物形態被除掉了。
此實施例證實了，如依據本發明方法，能改善干式電除塵裝置性能，同時能使濕式脫硫裝置無廢液排出。
實施例2改變實施例1的碳酸鈉的加入量，進行干式電除塵裝置12的性能試驗，得到表2所示之結果，證實了本發明的有效性。
表2 干式電除塵裝置的除塵試驗結果碳酸鈉加入量 灰塵中氧化鈉濃度 干式電除塵裝置除塵效率(kg/H) (Wt%) (%)0 0.1 88.61.3 0.1 94.92.5 2.0 96.13.3 2.6 96.權利要求
1.將燃煤煙氣送入干式脫硝裝置去除氧化氮，然后在后側設置干式電除塵裝置和濕式排煙脫硝裝置，進行除塵的廢氣處理方法，其特征是，在該干式脫硝裝置和該干式電除塵裝置之間的煙氣中噴入含調質劑的溶液，使其固態干燥物同灰塵一起被捕集在該干式電除塵裝置中。
2.根據權利要求
(1)所述之煙氣處理方法，其特征是含調質劑的溶液是一種含鈉化合物的溶液。
3.根據權利要求
(1)或(2)所述之煙氣處理方法，其特征是，用作含調質劑的溶液，是將濕式排煙脫硫裝置排出的廢液之全部或一部分中添加調質劑而得到的溶液。
4.根據權利要求
(1)所述之煙氣處理方法，其特征是，上述含調質劑溶液的噴霧液滴是直徑不超過100μ的微粒。
5.根據權利要求
2所述之煙氣處理方法，其特征是，上述調質劑溶液中所含的鈉添加量，按進入上述干式電除塵裝置的灰塵中的氧化鈉計量，在0.5-3Wt%范圍內。
專利摘要
本發明涉及將燃煤煙氣送入干式脫硝裝置去除氧化氮，然后在后側設置干式電除塵裝置和濕式排煙脫硫裝置以進行除塵的煙氣處理方法，其特征是往該干式脫硝裝置和該干式電除塵裝置之間的煙氣中噴入含調質劑的溶液，使其固態干燥物同灰塵一起捕集在該干式電除塵裝置中。
文檔編號B01D53/81GK87100906SQ87100906
公開日1987年9月16日 申請日期1987年2月24日
發明者新宮令也, 諫早司, 濱田滋, 荒堀強, 日野正夫, 米田健一, 三宅正一, 尾谷英彥 申請人:三菱重工業株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan