CN102327735A - 一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统及方法 - Google Patents

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翁颖
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本发明涉及一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统及方法。所述系统包括烟气产生装置，通过烟道和烟气产生装置相连的除尘器，通过烟道和除尘器相连的吸收塔，吸收塔的顶部连接有烟囱，吸收塔的底部连接有氧化风机和液态除尘装置，液态除尘装置上连接有盐液浓缩结晶装置，盐液浓缩结晶装置上连接有成品包装装置，烟道上连接有过氧化氢储罐，过氧化氢储罐用于提供过氧化氢溶液，并使所述过氧化氢溶液进入烟道后被汽化形成过氧化氢气体。本发明基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统能使烟气达到85%以上的脱硝率和95%以上的脱硫率，该套系统投资成本低廉，能量消耗低且使用便捷，是SCR法和臭氧氧化法脱硝法所不能比拟的。

Description

一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统及方法。
背景技术
燃煤、天然气、重油等在利用过程中以及一些化工生产中产生的氮氧化物和硫氧化物对大气环境造成了严重危害。目前对大气污染治理普遍采取的脱硫技术有干法、半干法和湿法等几类。干法和半干法存在脱硫效率不高的缺点。石灰石/石膏法、氨法、氧化镁法，双减法等湿法是目前广泛采用的方法，但这几种技术在脱硝方面就显得无能为力了。
氮氧化物脱除方法主要有两类：一类是通过燃烧过程控制氮氧化物的产生，效率在30～50％左右，此法效率低，并且容易造成炉内管道结渣。第二类烟气脱硝技术是欧美、日本等国家广泛应用的选择性催化还原技术SCR，脱硝效率一般在60％，但该法在高温段，烟气中粉尘较多，易引起催化剂的堵塞、磨损，粉煤灰中的重金属还会引起催化剂中毒，运行和投资费用非常昂贵，因此，低成本高效率的脱硝技术的开发势在必行。
发明内容
本发明针对现有脱硫脱硝技术存在的上述不足，提供一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统包括烟气产生装置，通过烟道和所述烟气产生装置相连的除尘器，通过烟道和所述除尘器相连的吸收塔，所述吸收塔的顶部连接有烟囱，所述吸收塔的底部连接有氧化风机和液态除尘装置，所述液态除尘装置上连接有盐液浓缩结晶装置，所述盐液浓缩结晶装置上连接有成品包装装置，所述烟道上连接有过氧化氢储罐，所述过氧化氢储罐用于提供过氧化氢溶液，并使所述过氧化氢溶液进入烟道后被汽化形成过氧化氢气体。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述吸收塔内设有碱性溶液，所述吸收塔的底部连接有供给泵，所述供给泵上连接有多个溶液喷头；所述碱性溶液为NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、MgO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3和海水中的一种或多种的混合物。
进一步，所述吸收塔内设有重量比为1∶1的碱性溶液和有机催化剂的混合物；所述有机催化剂为以色列Lextran公司生产的产品LEXFINE，所述碱性溶液为NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、MgO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3和海水中的一种或多种的混合物。
进一步，所述烟道上设有反应仓，所述反应仓包括第一空心圆柱体和套设在所述第一空心圆柱体内的第二空心圆柱体，所述第二空心圆柱体的长度小于第一空心圆柱体的长度，所述第一空心圆柱体的一端和第二空心圆柱体的一端分别连接在一空心圆台侧壁的两端，所述第一空心圆柱体的另一端和第二空心圆柱体的另一端分别连接在另一空心圆台侧壁的两端；所述过氧化氢储罐连接在烟气产生装置和除尘器之间的烟道上，或者连接在除尘器和吸收塔之间的烟道上。
进一步，所述过氧化氢储罐上连接有供给泵，所述供给泵上连接有单向阀，所述单向阀上连接有控制阀，所述控制阀上连接有雾化喷头，所述雾化喷头设置于烟道内。
进一步，当所述烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，且所述除尘器和吸收塔之间的烟道内的烟气的温度小于170℃时，所述雾化喷头设置于烟气产生装置和除尘器之间的烟道内，所述反应仓设置在雾化喷头和除尘器之间。
进一步，当所述烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，且所述除尘器和吸收塔之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃时，所述雾化喷头设置于烟气产生装置和除尘器之间的烟道内，所述反应仓设置在雾化喷头和除尘器之间。
进一步，当所述烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，且所述除尘器和吸收塔之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃时，所述雾化喷头设置于除尘器和吸收塔之间的烟道内，所述反应仓设置在雾化喷头和吸收塔之间。
本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝方法包括以下步骤：首先、将过氧化氢储罐内的过氧化氢溶液抽取后通过雾化喷头喷入烟气温度大于或者等于170℃的烟道内，使其在烟气的作用下汽化形成过氧化氢气体，从而将烟气产生装置产生的烟气中低价态氮氧化物氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫氧化生成三氧化硫，其中喷入的过氧化氢溶液和烟气中的氮氧化物摩尔比＞0.5，反应时间≥0.3秒；接着，烟气和过氧化氢气体同时进入反应仓进行进一步的氧化，从而保证烟气内的低价态氮氧化物完全氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫完全氧化生成三氧化硫；接着，被氧化后的烟气进入除尘器除尘后再进入吸收塔，由塔内碱性溶液进行洗涤吸收，同时吸收烟气中的被氧化后的氮氧化物和硫氧化物；最后，从吸收塔出来的烟气依次进行液态除尘、浓缩结晶和干燥后，再进行包装或者排弃。
本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝方法包括以下步骤：首先、烟气产生装置产生的烟气进入除尘器进行除尘；接着，将过氧化氢储罐内的过氧化氢溶液抽取后通过雾化喷头喷入除尘后的烟气温度大于或者等于170℃的烟道内，使其在除尘后的烟气的作用下汽化形成过氧化氢气体，从而将烟气产生装置产生的烟气中低价态氮氧化物氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫氧化生成三氧化硫，其中喷入的过氧化氢溶液和烟气中的氮氧化物摩尔比＞0.5，反应时间≥0.3秒；接着，除尘后的烟气和过氧化氢气体同时进入反应仓进行进一步的氧化，从而保证除尘后的烟气内的低价态氮氧化物完全氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫完全氧化生成三氧化硫；接着，被氧化后的烟气进入吸收塔，由塔内碱性溶液进行洗涤吸收，同时吸收烟气中的被氧化后的氮氧化物和硫氧化物后经烟囱排入大气；最后，吸收塔内部的吸收液经反复循环吸收，当吸收液中的盐分的重量百分比浓度达到35％～40％后，从吸收塔底部出来依次进行液态除尘、浓缩结晶和干燥，再进行包装或者排弃。
本发明的有益效果是：本发明基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统能使烟气达到85％以上的脱硝率和95％以上的脱硫率，该套系统投资成本低廉，能量消耗低且使用便捷，是SCR法和臭氧氧化法脱硝法所不能比拟的。
附图说明
图1为本发明基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统实施例1的结构示意图；
图2为本发明基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统实施例2的结构示意图；
图3为本发明反应仓的主视图；
图4为本发明反应仓的侧视图；
图5为本发明基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统实施例3的结构示意图；
图6为本发明基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统实施例4的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
燃煤锅炉烟气的氮氧化物中，一氧化氮占90％以上，其他的是二氧化氮等，一氧化氮是较难处理的污染物质之一，当其被氧化为高价态的二氧化氮，三氧化二氮，五氧化二氮后能与水反应生成硝酸和亚硝酸，极易被湿法吸收装置脱除，通过在烟道里加入汽态的过氧化氢，过氧化氢和一氧化氮的摩尔比大于0.5，可将一氧化氮氧化为高价态氮氧化物，用湿法吸收塔进行脱除，同时部分二氧化硫也可以被氧化成三氧化硫，而三氧化硫比二氧化硫更容易溶于水，因此在汽态过氧化氢氧化后的尾部配合湿法吸收装置，就可以实现同时脱硫脱硝。脱硝效率与喷入的汽态过氧化氢量有关，对于已经配备湿法脱硫装置(或水膜除尘器)的系统，则可以对其进行适当改造，与本发明的方法配套，节约投资成本。吸收液为碱液，循环使用，富集的硫酸盐和硝酸盐经过除尘、浓缩、结晶即可出售或进一步处理，本发明与现有的有机催化法(即吸收塔内使用碱性溶液和有机催化剂的混合物)结合，更可防止亚硫酸根和亚硝酸根的分解和氨法中和后的氨逃逸。
实施例1
如图1所示，在本实施例中，所述基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统包括烟气产生装置1(在本实施例中为锅炉)，通过烟道和所述烟气产生装置1相连的除尘器3，通过烟道和所述除尘器3相连的吸收塔4，所述吸收塔4的顶部连接有烟囱5，所述吸收塔4的底部连接有氧化风机9和液态除尘装置6，所述液态除尘装置6上连接有盐液浓缩结晶装置7，所述盐液浓缩结晶装置7上连接有成品包装装置8，所述烟气产生装置1和除尘器3之间的烟道上连接有过氧化氢储罐10，所述过氧化氢储罐10用于提供过氧化氢溶液，并使所述过氧化氢溶液进入烟道后被汽化形成过氧化氢气体。所述氧化风机9有助于未被氧化的SO3 2-及NO2 -的强制氧化。所述过氧化氢储罐10上连接有供给泵，所述供给泵上连接有单向阀，所述单向阀后连接有控制阀，所述控制阀上连接有雾化喷头，所述雾化喷头设置于烟气产生装置1和除尘器3之间的烟道内。所述吸收塔4上部设有除雾器，下部设有储液槽，所述储液槽内设有碱性溶液，所述吸收塔4的底部连接有供给泵，所述供给泵上连接有多个溶液喷头。所述碱性溶液为NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、MgO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3和海水中的一种或多种的混合物。
使用实施例1的系统进行脱硫脱硝操作时，其中，过氧化氢溶液喷入量的摩尔数为一氧化氮摩尔数的1.1倍，氧化时间0.5秒，在不同温度下汽化过氧化氢的脱硫脱硝效果如表1所示，烟气中的氮氧化物和二氧化硫采用的检测仪器是：NOVA2000：
表1使用实施例1的系统进行脱硫脱硝的效果表
Figure BDA0000082012120000061
注：烟气入口NOx：316mg/m3；SO2：803mg/m3
吸收塔配湿法氨法工艺，吸收液为NH3·H2O循环使用，烟气被吸收洗涤后，送入烟囱，吸收后的盐液硫酸铵和硝酸铵富集后经除尘、浓缩、结晶、脱水即为成品化肥，氮含量在25％左右，该实例的吸收剂也可以是水、NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3、海水等其中一种或多种，从表1上可以看到，实施例1的脱硫脱硝系统在当烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，脱硫脱硝的效果最好，脱硝率可以达到85％以上和脱硫率可以达到95％以上。
实施例2
如图2所示，和实施例1不同之处在于，所述雾化喷头和除尘器3之间的烟道上设有反应仓2，如图3及4所示，所述反应仓包括第一空心圆柱体11和套设在所述第一空心圆柱体11内的第二空心圆柱体12，所述第二空心圆柱体12的长度小于第一空心圆柱体的长度11，所述第一空心圆柱体11的一端和第二空心圆柱体12的一端分别连接在一空心圆台侧壁13的两端，所述第一空心圆柱体11的另一端和第二空心圆柱体12的另一端分别连接在另一空心圆台14侧壁的两端。
使用实施例2的系统进行脱硫脱硝操作时，其中，过氧化氢溶液喷入量的摩尔数为一氧化氮摩尔数的0.8倍，氧化时间0.5秒，在不同温度下汽化过氧化氢的脱硫脱硝效果如表2所示，烟气中的氮氧化物和二氧化硫采用的检测仪器是：NOVA2000：
表2使用实施例2的系统进行脱硫脱硝的效果表
Figure BDA0000082012120000071
Figure BDA0000082012120000081
注：烟气入口NOx：330mg/m3；SO2：810mg/m3
吸收塔配为NH3·H2O工艺，吸收液为NH3·H2O循环使用，烟气被吸收洗涤后，送入烟囱，吸收后的盐液硫酸铵和硝酸铵富集后经除尘、浓缩、结晶、脱水即为成品化肥，氮含量在25％左右，该实例的吸收剂也可以是水、NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3、海水等其中一种或多种，从表2上可以看到，实施例2的脱硫脱硝系统在当烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，脱硫脱硝的效果最好，脱硝率可以达到85％以上和脱硫率可以达到95％以上，而且使用反应仓后，在相同温度下，脱硝脱硫效率明显高于未使用反应仓的情况，这是因为该反应仓在瞬间能使反应物充分混合，并成倍增大反应动力，不仅适用于化工过程中的气-气反应场合，还适用于化工过程中的气-液反应场合。
实施例3
如图5所示，和实施例1不同之处在于，所述过氧化氢储罐10连接在除尘器3和吸收塔4之间的烟道上，所述除尘器和吸收塔之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃时。
使用实施例3的系统进行脱硫脱硝操作时，其中，过氧化氢溶液喷入量的摩尔数为一氧化氮摩尔数的1.8倍，氧化时间0.5秒，在不同温度下汽化过氧化氢的脱硫脱硝效果如表3所示，烟气中的氮氧化物和二氧化硫采用的检测仪器是：NOVA2000：
表3使用实施例3的系统进行脱硫脱硝的效果表
Figure BDA0000082012120000082
Figure BDA0000082012120000091
注：烟气入口NOx：318mg/m3；SO2：815mg/m3
吸收塔配湿法氨法工艺，吸收液为NH3·H2O循环使用，烟气被吸收洗涤后，送入烟囱，吸收后的盐液硫酸铵和硝酸铵富集后经除尘、浓缩、结晶、脱水即为成品化肥，氮含量在25％左右，该实例的吸收剂也可以是水、NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3、海水等其中一种或多种，从表3上可以看到，实施例3的脱硫脱硝系统在当烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，脱硫脱硝的效果最好，脱硝率可以达到85％以上和脱硫率可以达到95％以上。
实施例4
如图6所示，和实施例3不同之处在于，所述雾化喷头和吸收塔4之间的烟道上设有反应仓2，该反应仓2的结构和实施例2中的反应仓结构是一样的。
使用实施例4的系统进行脱硫脱硝操作时，其中，过氧化氢溶液喷入量的摩尔数为一氧化氮摩尔数的1.5倍，氧化时间0.5秒，在不同温度下汽化过氧化氢的脱硫脱硝效果如表4所示，烟气中的氮氧化物和二氧化硫采用的检测仪器是：NOVA2000：
表4使用实施例4的系统进行脱硫脱硝的效果表
Figure BDA0000082012120000101
注：烟气入口NOx：327mg/m3；SO2：806mg/m3
吸收塔配湿法氨法工艺，吸收液为NH3·H2O循环使用，烟气被吸收洗涤后，送入烟囱，吸收后的盐液硫酸铵和硝酸铵富集后经除尘、浓缩、结晶、脱水即为成品化肥，氮含量在25％左右，该实例的吸收剂也可以是水、NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3、海水等其中一种或多种，从表4上可以看到，实施例4的脱硫脱硝系统在当烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，脱硫脱硝的效果最好，脱硝率可以达到85％以上和脱硫率可以达到95％以上，而且使用反应仓后，在相同温度下，脱硝脱硫效率明显高于未使用反应仓的情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统，包括烟气产生装置，通过烟道和所述烟气产生装置相连的除尘器，通过烟道和所述除尘器相连的吸收塔，所述吸收塔的顶部连接有烟囱，所述吸收塔的底部连接有氧化风机和液态除尘装置，所述液态除尘装置上连接有盐液浓缩结晶装置，所述盐液浓缩结晶装置上连接有成品包装装置，其特征在于，所述烟道上连接有过氧化氢储罐，所述过氧化氢储罐用于提供过氧化氢溶液，并使所述过氧化氢溶液进入烟道后被汽化形成过氧化氢气体。
2.根据权利要求1所述的基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述吸收塔内设有碱性溶液，所述吸收塔的底部连接有供给泵，所述供给泵上连接有多个溶液喷头；所述碱性溶液为NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、MgO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3和海水中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述吸收塔内设有重量比为1:1的碱性溶液和有机催化剂的混合物；所述有机催化剂为以色列Lextran公司生产的产品LEXFINE，所述碱性溶液为NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、MgO、CaCO3、NH3·H2O、NH4HCO3和海水中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述烟道上设有反应仓，所述反应仓包括第一空心圆柱体和套设在所述第一空心圆柱体内的第二空心圆柱体，所述第二空心圆柱体的长度小于第一空心圆柱体的长度，所述第一空心圆柱体的一端和第二空心圆柱体的一端分别连接在一空心圆台侧壁的两端，所述第一空心圆柱体的另一端和第二空心圆柱体的另一端分别连接在另一空心圆台侧壁的两端；所述过氧化氢储罐连接在烟气产生装置和除尘器之间的烟道上，或者连接在除尘器和吸收塔之间的烟道上。
5.根据权利要求4所述的基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述过氧化氢储罐上连接有供给泵，所述供给泵上连接有单向阀，所述单向阀上连接有控制阀，所述控制阀上连接有雾化喷头，所述雾化喷头设置于烟道内。
6.根据权利要求5所述的基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统，其特征在于，当所述烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，且所述除尘器和吸收塔之间的烟道内的烟气的温度小于170℃时，所述雾化喷头设置于烟气产生装置和除尘器之间的烟道内，所述反应仓设置在雾化喷头和除尘器之间。
7.根据权利要求5所述的基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统，其特征在于，当所述烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，且所述除尘器和吸收塔之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃时，所述雾化喷头设置于烟气产生装置和除尘器之间的烟道内，所述反应仓设置在雾化喷头和除尘器之间。
8.根据权利要求5所述的基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝系统，其特征在于，当所述烟气产生装置和除尘器之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃，且所述除尘器和吸收塔之间的烟道内的烟气的温度大于或者等于170℃时，所述雾化喷头设置于除尘器和吸收塔之间的烟道内，所述反应仓设置在雾化喷头和吸收塔之间。
9.一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：首先、将过氧化氢储罐内的过氧化氢溶液抽取后通过雾化喷头喷入烟气温度大于或者等于170℃的烟道内，使其在烟气的作用下汽化形成过氧化氢气体，从而将烟气产生装置产生的烟气中低价态氮氧化物氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫氧化生成三氧化硫，其中喷入的过氧化氢溶液和烟气中的氮氧化物摩尔比>0.5，反应时间≥0.3秒；接着，烟气和过氧化氢气体同时进入反应仓进行进一步的氧化，从而保证烟气内的低价态氮氧化物完全氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫完全氧化生成三氧化硫；接着，被氧化后的烟气进入除尘器除尘后再进入吸收塔，由塔内碱性溶液进行洗涤吸收，同时吸收烟气中的被氧化后的氮氧化物和硫氧化物；最后，从吸收塔出来的烟气依次进行液态除尘、浓缩结晶和干燥后，再进行包装或者排弃。
10.一种基于过氧化氢作用的对烟气同时脱硫脱硝方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：首先、烟气产生装置产生的烟气进入除尘器进行除尘；接着，将过氧化氢储罐内的过氧化氢溶液抽取后通过雾化喷头喷入除尘后的烟气温度大于或者等于170℃的烟道内，使其在除尘后的烟气的作用下汽化形成过氧化氢气体，从而将烟气产生装置产生的烟气中低价态氮氧化物氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫氧化生成三氧化硫，其中喷入的过氧化氢溶液和烟气中的氮氧化物摩尔比>0.5，反应时间≥0.3秒；接着，除尘后的烟气和过氧化氢气体同时进入反应仓进行进一步的氧化，从而保证除尘后的烟气内的低价态氮氧化物完全氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫完全氧化生成三氧化硫；接着，被氧化后的烟气进入吸收塔，由塔内碱性溶液进行洗涤吸收，同时吸收烟气中的被氧化后的氮氧化物和硫氧化物后经烟囱排入大气；最后，吸收塔内部的吸收液经反复循环吸收，当吸收液中的盐分的重量百分比浓度达到35%～40%后，从吸收塔底部出来依次进行液态除尘、浓缩结晶和干燥，再进行包装或者排弃。
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