本发明专利技术涉及一种高压下脱除富氧燃烧烟气中SO2和NO的方法与装置。在冷凝塔后依次与压缩机、汽水分离器和高压吸收塔连通；高压吸收塔分别与固液分离器和低温分离装置连通。锅炉排烟经过冷凝塔冷却后，经压缩机提高压力，在汽水分离器中混合气体与水反应在液相中生成硝酸和硫酸的混合物并在气相中生成NO2和HNO2。经过汽水分离器后气液分别通入高压吸收塔，在吸收塔内NO2、HNO2和SO2气体与石灰石浆液充分反应，生成主要液相产物CaSO4和Ca(NO3)2。通过调节压力、烟气在汽水分离器和高压吸收塔中停留时间保证>99% SO2吸收效率和>90% NO吸收效率。本发明专利技术无需投入脱硫脱硝设备，大大降低运行成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃煤电厂对富氧燃烧方式产生烟气进行处理的方法和装置，具体涉及一种高压下联和脱除富氧燃烧烟气中SO2和NO并生产石膏和硝酸钙的方法与装置。
技术介绍
由于CO2等温室气体的排放，使得人类居住的地球气候渐渐变暖，为了减少CO2的排放，保护人类赖以生存的家园，CO2的减排、捕集和封存技术已经成为科技工作者研究的课题。到目前为止，CO2捕集和封存技术是大量减排⑶^^的最有效方法。CO2捕集主要包括三种技术:燃烧前捕集，燃烧后捕集，富氧燃烧技术。富氧燃烧具有总烟气体积小、烟气中杂质含量高的特点，采用富氧燃烧技术捕集CO2的成本最低。但烟气中的杂质含量需要减少到地质封存和油田驱油要求限度以下，因此，需要投入烟气脱硫脱硝设备。传统脱硫脱硝技术往往分别脱除S02和NO。由于这两种气体性质差异很大，S02在水中溶解度高，而NO在水中溶解度低。传统脱硫设备为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫、半干法烟气脱硫设备;脱硝设备为选择性催化还原(SCR)和非选择性催化还原(SNCR)。这些脱硫脱硝设备虽技术成熟，但成本较高。
技术实现思路
本专利技术公开了一种高压下联和脱除富氧燃烧烟气中SO2和NO的方法与装置，利用富氧燃烧烟气浓度高和低体积流量的特点，在CO2地质封存或驱油前增加烟气压缩过程。烟气压缩过程促进溶解度低的NO氧化为Ν02、Ν203和N2O4等溶解度高的氮氧化物，使得采用湿法同时脱硫脱硝成为可能。本专利技术解决了高效联合脱硫脱硝及产物的分离和资源化利用问题，大大降低富氧燃烧系统的运行费用，有效克服现有技术存在的单独进行脱硫、脱硝工艺繁杂，成本较高等缺陷。本专利技术技术方案是这样实现的: 一种高压下脱除富氧燃烧烟气中SOdPNO的装置，包括:锅炉、锅筒、过热器、省煤器、空气预热器、除尘器、冷凝塔、压缩机、汽水分离器、高压吸收塔、固液分离器、低温分离装置。锅炉顶端连接锅筒，锅筒管路与锅炉内置过热器管路连通且管路末端伸出锅炉外，锅炉尾部经管路与省煤器连通，锅炉烟气管道依次连接空气预热器、除尘器、冷凝塔，在冷凝塔与空气预热器之间并联二次回风管路;其特点是:冷凝塔通过管路依次与压缩机、汽水分离器和高压吸收塔连通;高压吸收塔通过管路分别与固液分离器和低温分离装置连通。一种高压下脱除富氧燃烧烟气中SO2和NO的的方法，将冷凝塔送出的锅炉烟气经过压缩机压缩、气液分离、与石灰石浆液混合反应，最后进行气、液、固分离，通过调节压缩机压力、烟气在汽水分离器和高压吸收塔中的停留时间，脱除富氧燃烧烟气中SOdPNO，并生产出CaSO4和Ca(NO3)2，具体实施步骤如下: A)将锅炉烟气在冷凝塔中冷却到50°C后进入压缩机，提高压力到2-3MPa，在压缩过程中NO被部分氧化成NO2和其他高阶NOx; B)将压缩后的混合气体进入汽水分离器，此时，部分气态水转为液态水。压缩气体与液态水发生反应，在液相中生成硝酸和硫酸的混合物，在气相中生成气体NOdPHNO2; C)将分离后的气相混合物，硝酸和硫酸混合物分别通入高压吸收塔，在高压吸收塔内气相混合物、硝酸和硫酸混合物与通入的石灰石浆液充分混合，气相中Ν02、ΗΝ02和302与混合后的石灰石楽液充分反应，生成主要液相产物CaS04和Ca(N03)2; D)将所述的液相产物流入固液分离器中，利用溶解度的差异将两种产物CaSO4和Ca(NO3) 2分离，得到固体CaSO4和液体Ca (NO3)2;气体为纯净的CO2 ； E)将所述纯净的CO2通入低温分离装置，CO2转化为液体，从而分离出N2、Ar、02气体，流入大气。所述高压吸收塔，其运行温度为20_30°C，运行环境的pH值为5_6。所述的汽水分离器中压缩后的混合气体与H2O发生反应，包括4个化学反应式: 2NO+O2~； NO2+SO2+H2O 分 N0+2H++S042—；2Ν02+Η20—ΗΝ02+Η++Ν03—；3ΗΝ02 ^ Η++Ν03—+2Ν0+Η20; 所述高压吸收塔中发生的主要反应包括6种:碳酸钙的溶解、NO的气态氧化、SO2的单独吸收、NOx的单独吸收、NOx和SO2的相互作用和沉淀生成； a)碳酸钙的溶解 CaCO3(S)分 Ca2++C032—;CO32—+H20? HCO3—+0H—;HCO3—+H2O* H2CO3+OH—; b)N0的气态氧化 2N0+02—2N02 ； N0+N02 ° N2O3 ； 2N〇2 0 N2O4 ； C)SO2的单独吸收 S02+H20?H++HS03—; HSO3—OH++S032—; d)N0x的单独吸收 2Ν02+Η20—ΗΝ02+Η++Ν03—； Ν203+Η20^2ΗΝ02 ；3ΗΝ02 ^ Η++Ν03—+2Ν0+Η20; e)N0x和SO2相互作用 2NO2+SO32—+Η20—2Η++2Ν02—+S042—；2NO2+HSO3—+Η20—3Η++2Ν02—+S042—；HNO2+2HSO3——HNO (SO3)22- +H2O; f)沉淀生成 Ca2++S042— ^CaS04(s) ο所述压缩机压力为2-3MPa。汽水分离器中为使NO氧化为NO2，烟气在汽水分离器中的停留时间>2s，以保证〉60%N0转化率。烟气在高压吸收塔中停留时间>8s，以保证具有>99%S02吸收效率和>90%N0吸收效率。本专利技术优点和积极效果: (1)本专利技术充分利用富氧燃烧烟气特点(即高烟气浓度和低体积流量)和富氧燃烧技术流程特点(即烟气压缩过程促进NO氧化为N02)。提出高压下联合脱硫脱硝和产物利用技术，该技术实现SO2吸收效率>99%，N0吸收效率>90%; (2)S0#PN0的共吸收促进彼此的气液吸收效率； (3)传统的烟气脱硫脱硝需要氧化环节，将生成的Ca(HSO3)2和CaSO3氧化为石膏。而采用联合净化技术，NOx会氧化液相中的S(IV)，液相氧化过程可以省略； (4)反应后主要的液态组分为Ca(NO3)2和CaS04。由于两种组分具有很大的溶解度差异，产物容易分离； (5)Ca(N03)2作为易溶于液体的组分，存在于最终液体中。采用蒸馏的方法可以将溶液中的水分分离出来。留下浓度较高的Ca (NO3) 2作为固体或液体的植物养料。过程中的水分得到回收利用，避免浪费； (6)Ca(N03)2为强酸弱碱盐，水解略显酸性，不会对设备有腐蚀作用。(7)采用本专利技术设备和方法脱硫脱硝，无需投入烟气脱硫脱硝设备，大大降低富氧燃烧系统的运行费用，且效率高、过程易控制。【附图说明】图1为本专利技术的装置结构示意图。1、煤粉;2、02;3、锅炉;4、锅筒;5、过热蒸汽;6、过热器；7、省煤器;8、给水;9、空气预热器；10、除尘器；11、冷凝塔；12、压缩机；13、汽水分离器；14、高压吸收塔；15、Ca⑶3浆液;16、固液分离器；17、CaSO4颗粒；18、Ca (NO3) 2溶液；19、低温分离装置;20、Ar、O2、N2等;21、液体CO2。【具体实施方式】以下结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术所述方法的系统装置连接如图1所示，锅当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压下脱除富氧燃烧烟气中SO2和NO的装置，包括：锅炉（3）、锅筒（4）、过热器（6）、省煤器（7）、空气预热器（9）、除尘器（10）、冷凝塔（11）、压缩机（12）、汽水分离器（13）、高压吸收塔（14）、固液分离器（16）、低温分离装置（19）；锅炉（3）顶端连接锅筒（4），锅筒（4）管路与锅炉内置过热器（6）管路连通且管路末端伸出锅炉外，锅炉尾部经管路与省煤器（7）连通，锅炉烟气管道依次连接空气预热器（9）、除尘器（10）、冷凝塔（11），在冷凝塔（11）与空气预热器（9）之间并联二次回风管路；其特征在于：冷凝塔（11）通过管路依次与压缩机（12）、汽水分离器（13）和高压吸收塔（14）连通；高压吸收塔（14）通过管路分别与固液分离器（16）和低温分离装置（19）连通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘敦禹，熊志波，金晶，姚宇翔，王永贞，侯封校，寇学森，高姗姗，钟程鹏，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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