CN102350190A - 脱硫脱硝烟气集成净化工艺及装置 - Google Patents

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杜文丹
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Abstract

本发明提供了一种新型脱硫脱硝烟气集成净化工艺及能够实现该工艺的装置。所述工艺在同一吸收塔内通过喷淋吸收液对烟气中的二氧化硫、氮氧化物同时进行脱除，所述吸收液为含有脱除吸收剂的水溶液，所述脱除吸收剂为氨水。该脱硫脱硝烟气集成净化装置，包括吸收塔、供氨装置和强氧化剂供给装置，所述供氨装置连通所述吸收塔下部，所述强氧化剂供给装置分别连接所述进烟气管道和设置在所述吸收塔内的曝气管。利用本发明进行烟气净化，占用面积小，净化效率高，副产物利用价值高，使得经济效益，社会效益能够得到显著增加。

Description

脱硫脱硝烟气集成净化工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种脱硫脱硝烟气集成净化工艺及能够实现该工艺的装置。适用于燃煤、燃油、燃气火力发电厂、冶金、化工、固废(垃圾)处理等行业的烟气污染或工业尾气污染集中治理。
背景技术
目前，国内烟气或工业尾气污染治理技术较多，其中比较成熟、具有代表性的技术有：治理二氧化硫(SO2)污染的石灰石-石膏法、氨法、双碱法的脱硫技术；治理氮氧化物(NOx)污染物的SCR、SNCR、低氮燃烧法的脱硝技术。
就目前实际情况，无论采用何种技术，对烟气中的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)及重金属的脱除都是在两个功能不同的装置中实现的，没有同一套装置高效脱硫脱硝的技术。国家环保要求对二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)的污染排放浓度控制越来越严格。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硫脱硝烟气集成净化工艺及能够实现该工艺的装置，以实现对烟气中二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)等污染物集成高效脱除。
本发明提供的脱硫脱硝烟气集成净化工艺包括以下步骤：
(1)利用强氧化剂对烟气中的一氧化氮进行氧化处理；
(2)在同一吸收塔内通过喷淋吸收液对烟气中的二氧化硫、氮氧化物同时进行脱除，所述吸收液为含有脱除吸收剂的水溶液，所述脱除吸收剂为氨水。
较佳地，还包括以下步骤：
(3)利用强氧化剂对吸收塔内浆液中的亚硫酸盐和亚硝酸盐进行氧化处理；
(4)对浆液进行回收处理。
较佳地，所述强氧化剂为臭氧、双氧水、纯氧或浓硫酸。
较佳地，所述强氧化剂为臭氧，臭氧与烟气中的NO的供给摩尔比保持在0.8～1.6∶1。
较佳地，步骤(1)和步骤(3)中的强氧化剂为通过同一装置供给的臭氧，步骤(3)中，臭氧通过吸收塔内的曝气管分布于吸收塔内，供给到步骤(1)和步骤(3)中的臭氧的摩尔量比为0.1～0.5∶1。
较佳地，步骤(2)中，吸收塔的喷淋吸收液的喷淋层之上喷出冲洗水，用于吸收逃逸的氨。
较佳地，步骤(4)中，所述浆液经固液分离器分离出所述粉尘沉积物；分离出的粉尘运到煤场重新燃烧或排至灰场，分离后的浆液经蒸发结晶系统处理得到成品硫酸铵和硝酸铵晶体。
本发明提供的脱硫脱硝烟气集成净化装置包括吸收塔、供氨装置和强氧化剂供给装置，所述吸收塔内设置有喷淋层，所述吸收塔在所述喷淋层之下连接有进烟气管道，所述喷淋层和所述吸收塔下部通过循环泵管连通，所述供氨装置连通所述吸收塔下部，所述强氧化剂供给装置为臭氧供给装置或双氧水供给装置或纯氧供给装置，所述吸收塔内设置有曝气管，所述强氧化剂供给装置分别连接所述进烟气管道和所述曝气管。
较佳地，所述的脱硫脱硝烟气集成净化装置还包括：与所述吸收塔下部通过排出管道相连的浆液排出泵、与所述吸收塔上部相连的用于排出净烟气的净烟道、设置于吸收塔内位于所述喷淋层上部的除雾器和冲洗水层以及与所述冲洗水层相连的用于提供除雾用水的冲洗水管道。
较佳地，所述强氧化剂供给装置包括相连接的空分装置和臭氧发生器，所述供氨装置包括氨水储罐和供氨泵。
本发明提供的脱硫脱硝烟气集成净化装置，由于在一套吸收装置中实现脱硫、脱硝功能，因此整套装置的烟气系统阻力仅与现有的石灰石-石膏法相当，较用湿法脱硫加SCR脱硝布置降低了约30％面积。利用本发明进行烟气净化，占用面积小，脱硫效率显著提高，能够适应含硫率高的煤质要求，也能够满足环保部门更严格脱硫环保要求。
附图说明
图1为本发明的脱硫脱硝烟气集成净化装置的使用状态结构示意图。
图中：1-原烟道，2-增压风机，3-吸收塔，4-除雾器，5-净烟道，6-烟囱，7-旁路烟道，8-冲洗水管道，9-循环泵，10-浆液排出泵，11-浆液排出管道，12-空气管道，13-空分装置，14-臭氧发生器，15-臭氧管道，16-氨水储罐，17-供氨泵，18-固液分离器，19-多效蒸发系统，20-化肥干燥系统，21-硫酸铵、硝酸铵肥料产出端，22-喷淋层，23-冲洗水层。
具体实施方式
作为脱除吸收剂的氨水可用液氨配制，也可用氨气或尿素制备。只要能够满足系统维持水平衡，氨水的浓度没有特殊要求。吸收剂在液面以下加入。加入位置不同时，氨的逃逸率稍有不同。
臭氧(O3)或双氧水或纯氧将烟气中一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)或三氧化二氮(N2O3)、五氧化二氮(N2O5)等；原烟气(即未处理的烟气)中一氧化氮(NO)基本被氧化成高价氮氧化物(NOx)。臭氧供给装置向原烟气中供给臭氧的管路接入端可设置在引风机后或增压风机后。另一路臭氧注射塔内浆池将塔内浆液中的亚硫酸铵、亚硝酸铵最大程度氧化成硫酸铵、硝酸铵。臭氧(O3)可以经过空分装置制得纯氧气，再经臭氧(O3)发生器电离而成；也可用空气直接经过臭氧(O3)发生器电离制得。
吸收液通过循环泵输送到吸收塔中部的喷淋层，原烟气进入所述吸收装置后向上经过所述喷淋层，原烟气中的SO2、NOx被吸收液吸收脱除。
达到一定浓度的浆液，经浆液排出泵排除，排除的浆液，能够首先通过离心分离机/固液分离离心机将粉尘分离出来，之后，送到蒸发结晶系统处理。最终氮氧化物(NOx)中的氮元素转化到硝酸铵中。最终二氧化硫(SO2)被脱除反应生成硫酸铵。
下面结合附图对本发明的一种脱硫脱硝烟气集成净化装置的使用状态进行说明。
如图1所示，该脱硫脱硝烟气集成净化装置主要包括吸收塔3、空分装置13、臭氧发生器14、氨水储罐16、供氨泵17、吸收塔3为空塔喷淋塔。空分装置13和臭氧发生器14构成臭氧供给装置，空分装置13连接有空气管道12，用于通入空气，分离出氧气；臭氧发生器14连接有臭氧管道15，臭氧管道15一路接入原烟气管道，另一路接入吸收塔3内。进烟气管道通过增压风机2连通原烟道1，原烟道1还通过旁路烟道7连接净烟道5，净烟道5的两端分别连通吸收塔3和烟囱6。氨水储罐16和供氨泵17构成供氨装置，接入吸收塔3下部(即浆液池)，吸收塔3的喷淋层22和吸收塔3的下部之间通过设置循环泵9实现浆液的循环吸附。吸收塔3的下部还连接有浆液排出泵10和浆液排出管道11，用于将浆液排出。吸收塔3的上部还连接有冲洗水层23，冲洗水层23能够喷水吸收逃逸的氨。吸收塔3的顶部还可以设置除雾器4。该脱硫脱硝烟气集成净化装置还包括固液分离器18、多效蒸发系统19、化肥干燥系统20和硫酸铵、硝酸铵肥料产出端21。
下面结合图1对本发明的脱硫脱硝烟气集成净化工艺做进一步说明。从原烟道1进入的烟气经过增压风机2与经臭氧管道15供给来的臭氧混合，臭氧(O3)可将烟气中的一氧化氮(NO)基本氧化为二氧化氮(NO2)，之后进入吸收塔3，进入吸收塔3的烟气向上流动通过喷淋层，烟气中的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、被喷淋层喷出的含有氨水的吸收液反应吸收脱除，洗涤吸收脱除二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)后的净烟气，再经过除雾器4除去雾滴后，经过净烟道5由烟囱6排放。吸收塔3下部的吸收液保持一定液位，以保证反应时间。吸收液通过循环泵9输送到喷淋层喷嘴雾化后，洗涤吸收烟气中的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)。氨水储罐16的氨水利用供氨泵17加入吸收塔下部。臭氧是经过空分装置13制得纯氧气，再经臭氧发生器14电离而成，吸收塔内设臭氧(O3)曝气管。臭氧(O3)通过曝气管均匀分布于吸收塔内，用于亚硫酸铵氧化为硫酸铵，亚硝酸氧化成硝酸。
利用该工艺，净烟气中氮氧化物(NOx)含量降低到50mg以下。脱硝效率的高低取决于一氧化氮氧化率的控制。净烟气中二氧化硫(SO2)含量降低到50mg以下。该工艺还克服了其它脱除技术易生成气溶胶和盐液中的亚硫酸铵、亚硝酸难氧化，硫酸铵、硝酸铵品质差的缺点。
当硫酸铵、硝酸铵溶液达到一定的浓度后，浆液经浆液排出泵排出。排出的浆液，首先通过固液分离器将粉尘和盐液进行分离，分离出的粉尘返回煤场循环利用或排至灰场；盐液送到蒸发结晶系统处理，得到副产品硫酸铵、硝酸铵化肥，硫酸铵、硝酸铵产品的品质达一等品。

Claims (10)

1.脱硫脱硝烟气集成净化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用强氧化剂对烟气中的一氧化氮进行氧化处理；
(2)在同一吸收塔内通过喷淋吸收液对烟气中的二氧化硫、氮氧化物同时进行脱除，所述吸收液为含有脱除吸收剂的水溶液，所述脱除吸收剂为氨水。
2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝烟气集成净化工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
(3)利用强氧化剂对吸收塔内浆液中的亚硫酸盐和亚硝酸盐进行氧化处理；
(4)对浆液进行回收处理。
3.根据权利要求1所述的脱硫脱硝烟气集成净化工艺，其特征在于，所述强氧化剂为臭氧、双氧水、纯氧或浓硫酸。
4.根据权利要求1所述的脱硫脱硝烟气集成净化工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述强氧化剂为臭氧，臭氧与烟气中的NO的供给摩尔比保持在0.8～1.6∶1。
5.根据权利要求2所述的脱硫脱硝烟气集成净化工艺，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中的强氧化剂为通过同一装置供给的臭氧，步骤(3)中，臭氧通过吸收塔内的曝气管分布于吸收塔内，供给到步骤(1)和步骤(3)中的臭氧的摩尔量比为0.1～0.5∶1。
6.根据权利要求1所述的脱硫脱硝烟气集成净化工艺，其特征在于，步骤(2)中，吸收塔的喷淋吸收液的喷淋层之上喷出冲洗水，用于吸收逃逸的氨。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述浆液经固液分离器分离出所述粉尘沉积物；分离出的粉尘运到煤场重新燃烧或排至灰场，分离后的浆液经蒸发结晶系统处理得到成品硫酸铵和硝酸铵晶体。
8.脱硫脱硝烟气集成净化装置，其特征在于，包括吸收塔、供氨装置和强氧化剂供给装置，所述吸收塔内设置有喷淋层，所述吸收塔在所述喷淋层之下连接有进烟气管道，所述喷淋层和所述吸收塔下部通过循环泵管连通，所述供氨装置连通所述吸收塔下部，所述强氧化剂供给装置为臭氧供给装置或双氧水供给装置或纯氧供给装置，所述吸收塔内设置有曝气管，所述强氧化剂供给装置分别连接所述进烟气管道和所述曝气管。
9.根据权利要求8所述的脱硫脱硝烟气集成净化装置，其特征在于，所述净化装置还包括：与所述吸收塔下部通过排出管道相连的浆液排出泵、与所述吸收塔上部相连的用于排出净烟气的净烟道、设置于吸收塔内位于所述喷淋层上部的除雾器和冲洗水层以及与所述冲洗水层相连的用于提供除雾用水的冲洗水管道。
10.根据权利要求8所述的脱硫脱硝烟气集成净化装置，其特征在于，所述强氧化剂供给装置包括相连接的空分装置和臭氧发生器，所述供氨装置包括氨水储罐和供氨泵。
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