[发明专利]一种基于SNCR-SCR联用的NOx与汞联合脱除工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤电厂污染物协同脱除的烟气净化领域，具体为一种基于SNCR-SCR联用的NOx与汞联合脱除工艺及脱除装置。

背景技术

环境和资源问题是当今人类面临的重大课题，煤、石油和天然气等化石燃料的大量使用带来的污染和生态环境恶化日益加重。汞是一种剧毒污染物，燃煤排放的汞是人为汞污染的主要来源之一，当汞排放到大气中，就会造成严重的危害。在微生物的作用下汞会转变成一种毒性更强的甲基汞，可通过食物链积累到达人体内，由于汞对含硫化合物的高度亲和能力，可以破坏酶和其它蛋白质的功能并影响其重新合成，由此引起肝脏和肾脏损害甚至衰竭等各种严重后果。此外，汞也是一种神经毒素，可以累积在大脑组织中，导致人体运动失调、语言障碍等。

汞是煤中普遍存在的一种微量元素，其平均含量约为0.1ppm。汞在煤中以有机态、元素态、硫化态及硒化物等形式存在，黄铁矿和辰砂是汞在煤中的主要寄主。在锅炉中的高温燃烧区域，绝大部分汞以汞蒸气的形式从煤中释放出来。对汞的排放控制可分为燃烧前控制、燃烧中控制和尾部烟气控制三种，已有的研究发现活性炭除汞是尾部烟气汞控制中最有前途的技术之一，然而目前使用的活性炭主要是煤质活性炭，制约活性炭在脱汞方面应用的关键问题是活性炭吸附量较低、成本高，并且需要增加新的附属除汞设备，因而经济性较差。

污染物控制设备(APCDs)中汞的脱除主要取决于燃煤烟气中汞的存在形态。燃煤烟气中汞通常以元素汞、氧化汞以及颗粒态汞三种形式存在。颗粒态汞可以与颗粒物一起在静电除尘器(ESP)、布袋除尘器(FF)等颗粒物控制设备(PMCD)中被脱除。氧化态汞易溶于水，可以在脱硫系统(FGD)，尤其是湿法脱硫系统(WFGD)中被脱除；其也易于吸附在飞灰及干法脱硫剂等颗粒上形成颗粒态汞，进而被颗粒物控制设备脱除。相反，单质汞极易挥发，也不溶于水，使得烟气中的汞很难被脱硫、脱硝装置协同脱除，因此无法依靠现有的燃煤电厂在燃后区设置的污染物控制设备(APCDs)，例如静电除尘系统(ESP)、布袋除尘系统(FF)、湿法或干法的脱硫系统(FGD)、选择性催化还原(SCR)以及选择性非催化还原(SNCR)设备等进行协同脱除。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种对单质汞的脱除率大，不增加额外的脱除设备，实现协同脱除的基于SNCR-SCR联用的NOx与汞联合脱除工艺及脱除装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明一种基于SNCR-SCR联用的NOx与汞联合脱除工艺，包括如下步骤，

1)在SNCR系统中，采用尿素和氯化铵混合做系统还原剂，通过除盐水将尿素和氯化铵一同溶解，制得溶质的总质量浓度为40～60％的还原剂混合溶液；首次混合时，氯化铵的量不大于溶质总质量的2％；

2)将混合还原剂溶液喷入炉膛中温度为850～1100℃的区域，利用尿素和氯化铵热分解出NH₃与烟气中的NOx进行反应生成N₂和H₂O；利用NH₄Cl受热分解出HCl气体，得到包含有HCl和未反应的NH₃的尾气；

3)步骤2)中的尾气进入到SCR系统中，在SCR催化剂的作用下，HCl将烟气中的单质汞氧化成二价汞，完成单质汞的氧化；同时未反应的NH₃做为还原剂继续与烟气中的NOx进行反应生成N₂和H₂O，得到含二价汞的混合烟气；

4)步骤3)中的混合烟气进入湿法脱硫塔中；在完成脱硫的同时，二价汞溶于湿法脱硫塔内的石膏浆液中，完成单质汞的脱除。

优选的，还包括以下步骤：

a.在湿法脱硫塔的出口对烟气进行单质汞检测，然后根据单质汞在烟气中的浓度，根据化学反应中物质的量比，计算得到喷入炉膛中氯化铵的变化量；

b.在SCR系统的出口对混合烟气进行氮氧化物的检测，然后根据氮氧化物的浓度，根据化学反应中物质的量比，计算得到喷入炉膛的还原剂混合溶液的变化量；

c.根据氯化铵的变化量和还原剂混合溶液的变化量，得到还原剂混合溶液中尿素和氯化铵的质量比，根据质量比分别对两者的加入量进行调节。

优选的，在步骤2中，通过在炉膛顶部安装红外高速摄像机，接收炉膛内的飞灰颗粒及粉尘的红外辐射能量，结合辐射逆求解理论在线监测炉膛内的烟气温度，根据烟气温度调整各混合还原剂喷口的喷射位置。

优选的，步骤4)中，采用的石膏浆液中添加有用于固化二价离子汞的硫化钠添加剂。