CN102172471A

CN102172471A - 一种烟气脱氮处理方法及使用该方法的设备

Info

Publication number: CN102172471A
Application number: CN2011100768722A
Authority: CN
Inventors: 李雪梅; 杨明久
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明提供一种烟气脱氮处理方法，其以金属阳离子的水溶液作为络合吸收剂，将该水溶液雾化后喷淋含有氮氧化物的烟气，生成氮氧化物络合物；然后使生成的氮氧化物络合物在酸性条件下分解为氮气和金属阳离子。本发明还提供使用该方法的烟气脱氮设备。本发明利用金属阳离子的水溶液作为络合吸收剂，能够以简单有效的方式完成脱氮处理，简化了工艺流程，并消除了二次污染的可能性；同时，将金属阳离子的浓度限定在经多次试验所获得的优选范围内，提高了生产工艺的效能；另外，经实验验证，将络合吸收剂的pH值设定在6～7的范围内，能加速反应的进程，且不会对生产设备造成不利的影响。

Description

一种烟气脱氮处理方法及使用该方法的设备

技术领域

本发明涉及一种烟气处理方法，具体地说，涉及一种对含有氮氧化物的烟气进行脱氮处理的方法及使用该方法的设备。

背景技术

目前，随着环保法规的日趋严格和公众环保意识的普遍提高，锅炉的烟气污染已成为突出的环保问题，锅炉烟气的脱氮是一项重大的工程课题。通常的烟气脱氮工艺和流程为SCR脱氮法及SNCR脱氮法，主要采用钒、钛等金属氧化物作为脱氮剂，在高温下利用液氨作为还原剂进行脱氮。但以上这些工艺流程的投资大、工艺流程繁杂、工程周期过长、脱氮剂价格高昂以及液氨逃逸等缺点，这些缺点严重地影响了脱氮工艺的工业化进程。

为了克服这些缺陷，工程人员开发出了以金属为催化剂的脱氮方法，例如美国专利文件US 4222991A公开了一种从烟气中去除氮氧化物的方法，该方法利用含甲酸盐的水溶性吸收剂来吸收烟气中的SO_x，并利用Fe(II)EDTA来去除烟气中的氮氧化物。虽然该方法能完成对烟气的脱硫和脱氮处理，但工艺复杂，且需要使用多种添加剂和许多处理步骤，难于应用在中小规模的产业环境中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺流程简单、设备投资小的烟气脱氮处理方法。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述方法的烟气脱氮处理设备。

为了实现本发明的目的，本发明的烟气脱氮处理方法，其以金属阳离子的水溶液作为络合吸收剂，将该水溶液雾化后喷淋含有氮氧化物的烟气，使金属阳离子与烟气充分接触，生成氮氧化物络合物；然后使生成的氮氧化物络合物在酸性条件下分解为氮气和金属阳离子。

所述金属阳离子在水溶液中的浓度为2.5～3.3g/L，优选为3.0g/L。所述水溶液的pH为6～7。

本发明中，所述金属阳离子优选为Al³⁺或过渡金属阳离子，所述过渡金属阳离子优选为Fe²⁺、Cu²⁺或Mn²⁺。

具体地说，本发明的烟气脱氮处理方法，其包括如下步骤：

1)将可溶性金属盐溶解在水中，制得金属阳离子的水溶液，并使金属阳离子在水溶液中的浓度达到2.5～3.3g/L；

2)在烟温高于180℃的条件下，在气雾混合器中将上述溶液通过高效雾化喷嘴充分雾化后，喷淋含有氮氧化物的烟气，使金属阳离子与氮氧化物充分接触，生成氮氧化物络合物；

3)然后使生成的氮氧化物络合物在酸性条件下分解为氮气和金属阳离子。

其中，步骤2)的气雾混合器中烟气的流速为3～4m/s、在气雾混合器中金属阳离子与烟气的反应时间为3～3.5秒，气雾混合器内的气流分布是均匀的，气雾混合器中加装有脱水器，可在脱氮处理的同时脱除烟气中的多余水分；气雾混合器的系统阻力低于800Pa；此外，气雾混合器的耐腐蚀能力能达到十年。

步骤3)可以分为两种情况：若烟气中含有二氧化硫时，该氮氧化物络合物在二氧化硫和水的作用下迅速分解为氮气和相应金属阳离子，从而脱除氮氧化物并使金属阳离子循环利用；若烟气中不存在二氧化硫，该氮氧化物络合物为稳定化合物，此时可以将其输送至储液罐中加酸予以分解，从而释放出氮气和相应的金属阳离子，达到脱除氮氧化物的目的。

本发明将Al³⁺或过渡金属阳离子等金属阳离子应用于脱氮处理中，由于上述金属阳离子的半径小、正电性强，对烟气中的氮氧化物的电子分布正好不对称产生了氧化作用，从而使金属阳离子与氮氧化物发生络合反应，同时利用特殊工艺使溶液雾化后与一定流速的烟气气流充分接触，增强气液接触面积，从而快速形成络合产物；并且，在酸性条件下该络合产物发生分解放出氮气，从而实现脱氮，同时释放出金属阳离子，继续进行脱氮，实现了资源的合理利用；此外，由于仅使用金属阳离子的水溶液，因此保证了在中性条件下即可完成脱氮反应，大大降低了对设备制造的要求。

此外，本发明还可以在上述水溶液中加入碱性物质，使其在脱氮的同时脱除烟气中的二氧化硫。所述碱性物质优选为氢氧化钠或氢氧化钙。

本发明还提供一种烟气脱氮设备，其包括烟气通道、气雾混合器、储液罐、加药装置及循环装置，其中，所述气雾混合器中设置有两个处理单元，分别执行烟气脱氮处理及脱水处理；所述烟气通道与所述气雾混合器相连；所述加药装置设置在所述气雾混合器的底部，用于向所述储液罐加药；所述储液罐通过所述循环装置与所述气雾混合器相连，所述储液罐中含有金属阳离子的水溶液；所述循环装置使金属阳离子的水溶液在气雾混合器与储液罐之间循环流动。

本发明的优点在于，本发明利用金属阳离子的水溶液作为络合吸收剂，能够以简单有效的方式完成脱氮处理，简化了工艺流程，并消除了二次污染的可能性；同时，将金属阳离子的浓度限定在经多次试验所获得的优选范围内，提高了生产工艺的效能；另外，经实验验证，络合吸收剂的pH值为中性(6～7)时，能加速反应的进程，且不会对生产设备造成不利的影响；同时，本发明的烟气脱氮处理方法，还可以在金属阳离子的水溶液中加入碱性物质，使其在脱氮的同时具备脱除二氧化硫的作用。

附图说明

图1是本发明的烟气脱氮设备的主视图，其中，1为烟气通道、2为气雾混合器、3为加药装置、4为循环装置、5为储液罐。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。以下实施例均使用图1所示的烟气脱氮设备，该设备包括烟气通道1、气雾混合器2、加药装置3、循环装置4及储液罐5，其中，所述气雾混合器2中设置有两个处理单元，分别执行烟气脱氮处理及脱水处理；所述烟气通道1与所述气雾混合器2相连；所述加药装置3设置在所述气雾混合器2的底部，用于向所述储液罐加药；所述储液罐5通过所述循环装置4与所述气雾混合器相连，所述储液罐5中含有金属阳离子的水溶液；所述循环装置4使金属阳离子的水溶液在气雾混合器2与储液罐5之间循环流动。

实施例1

将硫酸亚铁(FeSO₄)溶于水中，使Fe²⁺的浓度为3.0g/L，制得Fe²⁺的水溶液。

使用图1所示的设备，将上述水溶液加入到储液罐5中，利用循环装置4输送到气雾混合器2，并通过高效雾化喷嘴喷淋；将含有氮氧化物的烟气从烟气通道1流入气雾混合器2，使金属阳离子与氮氧化物充分接触，生成络合产物，其反应式为(以NO为例)：

NO+FeSO₄＝Fe(NO)SO₄

该络合产物在酸性条件下分解生成氮气及金属阳离子，其反应式为：

2Fe(NO)SO₄+H₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₃+N₂↑+H₂O

其中，气雾混合器中气体的流速为3m/s，气雾混合器的反应时间为3.5秒，气雾混合器的气流分布是均匀的，处理后的烟气在气雾混合器中呈螺旋状流动，在通过脱水系统时，通过离心力作用，使气液分开，达到脱水效果，气雾混合器的系统阻力低于800Pa。处理后的烟气，其脱氮率达到80％。

此外，当上述溶液中添加氢氧化钠的情况下，还可以在脱氮的同时脱除烟气中的二氧化硫，其脱硫效率可达到60％。

实施例2

将硫酸铜(CuSO₄)溶于水中，使Cu²⁺的浓度为2.5g/L，制得Cu²⁺的水溶液，备用。

使用图1所示的设备，将上述水溶液加入到储液罐5中，并利用循环装置输送到气雾混合器2，通过高效雾化喷嘴喷淋；将含有氮氧化物的烟气从烟气通道1流入气雾混合器2，使金属阳离子与氮氧化物充分接触，生成络合产物，其反应式为(以NO为例)：

NO+CuSO₄＝Cu(NO)SO₄

2Cu(NO)SO₄+H₂SO₄＝CuSO₄+N₂↑+H₂O

气雾混合器中气体的流速为4m/s，气雾混合器的反应时间为3秒，气雾混合器的气流分布是均匀的，处理后的烟气在气雾混合器中呈螺旋状流动，在通过脱水系统时，通过离心力作用，使气液分开，达到脱水效果，气雾混合器的系统阻力低于800Pa。

处理后的烟气，其脱氮率达到65％。

实施例3

将硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)溶于水中，使Al³⁺的浓度为3.3g/L，制得Al³⁺的水溶液，备用。

2NO+Al₂(SO₄)₃＝Al₂(NO)₂(SO₄)₃

Al₂(NO)₂(SO₄)₃+H₂SO₄＝Al₂(SO₄)₃+N₂↑+H₂O

气雾混合器中气体的流速为3.5m/s，气雾混合器的反应时间为3.2秒，气雾混合器的气流分布是均匀的，处理后的烟气在气雾混合器中呈螺旋状流动，在通过脱水系统时，通过离心力作用，使气液分开，达到脱水效果，气雾混合器的系统阻力低于800Pa。处理后的烟气，其脱氮率达到78％。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种烟气脱氮处理方法，其特征在于，其以金属阳离子的水溶液作为络合吸收剂，将该水溶液雾化后喷淋含有氮氧化物的烟气，生成氮氧化物络合物；然后使生成的氮氧化物络合物在酸性条件下分解为氮气和金属阳离子。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述金属阳离子在水溶液中的浓度为2.5～3.3g/L。

3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述金属阳离子的浓度为3.0g/L。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的处理方法，其特征在于，所述水溶液的pH为6～7。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的处理方法，其特征在于，所述金属阳离子为Al³⁺或过渡金属阳离子。

6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述过渡金属阳离子为Fe²⁺、Cu²⁺或Mn²⁺。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将可溶性金属盐溶解在水中，制得金属阳离子的水溶液，并使金属阳离子在水溶液中的浓度为2.5～3.3g/L；

2)在烟温高于180℃的条件下，将上述溶液通过高效雾化喷嘴充分雾化后喷淋含有氮氧化物的烟气，使金属阳离子与氮氧化物充分接触，生成氮氧化物络合物；

8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，步骤2)中烟气的流速为3～4m/s、金属阳离子与烟气的反应时间为3～3.5秒。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的处理方法，其特征在于，向所述金属阳离子的水溶液中加入碱性物质，然后喷淋，在脱氮的同时脱除烟气中的二氧化硫。

10.一种烟气脱氮设备，其特征在于，包括烟气通道、气雾混合器、储液罐、加药装置及循环装置，其中，所述气雾混合器中设置有两个处理单元，分别执行烟气脱氮处理及脱水处理；所述烟气通道从所述气雾混合器中穿过；所述加药装置设置在所述气雾混合器的底部，用于向所述储液罐加药；所述储液罐通过所述循环装置与所述气雾混合器相连，所述储液罐中含有金属阳离子的水溶液；所述循环装置使金属阳离子的水溶液在气雾混合器与储液罐之间循环流动。