[发明专利]高压下脱除富氧燃烧烟气中SO2和NO的方法与装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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CO₂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SO₂和NO。由于这两种气体性质差异很大，SO₂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。

发明内容

本发明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NO₂、N₂O₃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。本发明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。

本发明技术方案是这样实现的：

一种高压下脱除富氧燃烧烟气中SO₂和NO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SO₂和NO，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^oC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NO₂和HNO₂；

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NO₂、HNO₂和SO₂与混合后的石灰石浆液充分反应，生成主要液相产物CaSO₄和Ca(NO₃)₂；