CN102489129A - 工业烟气净化脱硫脱硝一体化装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业烟气净化脱硫脱硝一体化装置及其工作方法，它是在进入吸收塔之前的烟道上，增加一段预处理烟道，预处理烟道的出口呈向下坡度连接在吸收塔入口烟道上；在预处理烟道内从入口开始，依次设有臭氧喷射装置和预喷淋装置；在臭氧喷射装置上用输气管道连接上臭氧机；通过臭氧喷射装置使SO2转化为易溶于水的SO3硫化物；通过预喷淋装置，将易溶于水的SO3吸收转化为H2SO4即硫酸，同时对烟气进行降温；从而达到脱除氮氧化物和二氧化硫的目的。本发明不仅可以高效去除氮氧化物，而且对二氧化硫和粉尘等颗粒物也有明显的去除效果；是一种应用远景广阔的脱硫脱硝设备。
Description
技术领域
本发明属于工业烟气脱硫脱硝环保设备。
背景技术
燃煤烟气中SO2、NOX是大气的主要污染源。相关资料显示，国内很多地方的酸雨目前已由硫酸型变成了硝酸型；同时，水体中导致富营养化的氨氮日益增多也使得我国一些湖泊的蓝藻频发。国务院印发了《“十二五”节能减排综合性工作方案》，在减排方面，提出2015年，全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨，比2010年的2551.7万吨、2267.8万吨分别下降8％；全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238.0万吨、2046.2万吨，比2010年的264.4万吨、2273.6万吨分别下降10％。随着国家对烟气排放指标的越来越严，控制氮氧化物和二氧化硫的排放量已成为火电厂及冶金行业的首要治理工作。
近年来，我国烟气脱硫行业主要靠引进吸收国外的石灰石石膏法脱硫技术，但是以石灰石石膏法等钙基为主的脱硫行业逐渐显现出脱硫石膏处置困难、设备结垢严重、消耗大量石灰石资源和存在废水废渣等二次污染等问题。
目前国内的脱硝技术仍然是以国外引进的SCR技术为主，不仅投资高而且运行过程中由于要消耗催化剂和吸收剂，运行费用较高。
上述的脱硫、脱硝技术都是分别在吸收塔内进行的，烟气直接进入吸收塔进行处理，至目前，还没有对二氧化硫及氮氧化物进行同时处理的技术。
所以，研究开发适合我国国情的无二次污染、资源消耗少、运行费用低的烟气脱硫脱硝技术，对解决我国的SO2、NOX污染问题具有十分重要的意义，特别是开发具有自主知识产权的烟气净化脱硫脱硝一体化技术更具有深远的意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有脱硫脱硝设备分别建设，设备庞大、工艺复杂、投资较高、运行成本高、副产物难以利用及污染环境的问题，提供一种工业烟气净化脱硫脱硝装置，特别适合新建火电厂以及原有电厂湿法脱硫改造项目。
本发明主要是在烟气进入吸收塔前采用臭氧对烟气进行预处理，然后进入吸收塔。臭氧化学分子式为O3，氧气的同素异形体，每个分子由三个氧原子组成，具有强氧化作用。
臭氧可以将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物；臭氧可以将SO2转化成易溶于水的SO3；转换出的高价态氮氧化物和SO3溶于水后可生成硝酸和硫酸，在吸收塔内再注入氨后可生成硫酸铵和硝酸铵，经过浓缩结晶，作为化肥使用。
以下反应式可以说明工艺原理：
脱硝工艺：
NO+O3→NO2+O2(1)，2NO2+O3→N2O5+O2(2)，
N2O5+H2O→2HNO3(3)，HNO3+NH3→NH4NO3(4)，
脱硫工艺：
3SO2+O3→3SO3(5)，
SO3+H2O→H2SO4(6)，H2SO4+2NH3→(NH4)2SO4(7)；
O3脱除工艺：
7O3+6NH3＝6NO2+9H2O(8)，4NO2+O2+2H2O＝4HNO3(9)。
根据上述化学原理，本发明采用的技术方案如下：
一种工业烟气净化脱硫脱硝装置：它包括吸收塔，其特征在于，在进入吸收塔之前的烟道上，增加一段预处理烟道，预处理烟道的出口呈向下坡度连接在吸收塔入口烟道上；在预处理烟道内从入口开始，依次设有臭氧喷射装置和预喷淋装置；在臭氧喷射装置上用输气管道连接上臭氧机；其中：
所述的臭氧喷射装置结构是：在输气管道上沿烟气走向依次布置有两层气体喷嘴，两层气体喷嘴相互错开，使有效喷气面积覆盖预处理烟道的整个断面；所有气体喷嘴喷射方向与烟气流向呈相反方向，形成逆流式喷气状；
所述的预喷淋装置是由雾化喷嘴及喷淋管道构成，雾化喷嘴采用不锈钢材质，喷淋管道采用玻璃钢管道。
本发明的工作原理是：
烟气经过预处理烟道时，由臭氧喷射装置喷出的臭氧与原烟气激烈碰撞，经过两层充分接触融合反应，将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物，使SO2转化为易溶于水的SO3硫化物。
与臭氧充分反应的烟气进入预喷淋装置，在预喷淋段将易溶于水NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物吸收溶于水中形成硝酸；将易溶于水的SO3吸收转化为H2SO4即硫酸，同时对烟气进行降温。
硫酸和硝酸混合溶液通过预处理烟道出口自流进入吸收塔内，吸收塔内的喷淋系统将NH3液雾化喷出，与烟气生成NH4NO3化肥和(NH4)2SO4化肥，在吸收塔底部取出外销，从而达到脱除氮氧化物和二氧化硫的目的。
当装置需要检修时，可以打开旁通烟道的阀门，对该装置进行处理。
本发明的有益效果在于：
1、此装置以臭氧O3作为氧化剂，并采用两层喷射器喷射，覆盖面积广，有效的降低了氧化剂的使用量，增强了反应效果，使反应时间缩短，在短时间内即可达到氧化效果，O3与NO的摩尔比值控制在1左右，氧化效率高；因此对NO和SO2脱除率最高可达到90％以上，不仅可以高效去除氮氧化物，而且对二氧化硫和粉尘等颗粒物也有明显的去除效果；是一种应用远景广阔的脱硫脱硝设备。
2、此装置以臭氧O3作为氧化剂，最终将烟气生成农业急需的化肥，不消耗大量石灰石资源和存在废水废渣、脱硫石膏等二次污染问题，投资费用低，装置占地面积小，易于操作，运行费用低，也不存在催化剂失效的制约性。
附图说明
图1是本发明实施例的示意简图；
图2是实施例中的第一层气体喷嘴A向布置图；
图3是实施例中的第二层气体喷嘴A向布置图；
图4是气体喷嘴的样式图。
图中：1-预处理烟道；2-臭氧喷射装置；3-第二层气体喷嘴；4-雾化喷嘴；5-喷淋管道；6-出口；7-吸收塔；8-第一层气体喷嘴；9-输气管道；10-臭氧机。
具体实施方式
如图1所示，一种工业烟气净化脱硫脱硝装置：它包括吸收塔7，在进入吸收塔7之前的烟道上，增加一段预处理烟道1，预处理烟道1的出口6呈向下坡度连接在吸收塔7的入口烟道上；在预处理烟道1内从入口开始，依次设有臭氧喷射装置2和预喷淋装置；在臭氧喷射装置2上用输气管道9连接上臭氧机10。
所述的臭氧喷射装置2是由第一层气体喷嘴8、第二层气体喷嘴3用输气管道9连接组成，每层上均匀布置有四个气体喷嘴；且第一层气体喷嘴8和第二层气体喷嘴3相互错开，如图2所示第一层气体喷嘴8十字形式布置，图3所示第二层气体喷嘴3对角线形式布置，使有效喷气面积覆盖预处理烟道的整个断面；所有气体喷嘴喷射方向与烟气流向呈相反方向，形成逆流式喷气状。
所述的预喷淋装置是由若干雾化喷嘴4及喷淋管道5构成，雾化喷嘴4采用不锈钢材质，喷淋管道5采用玻璃钢管道。
工作时，烟气经过预处理烟道1时，由臭氧喷射装置2喷出的臭氧与原烟气激烈碰撞，经过两层充分接触融合反应，将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物，使SO2转化为易溶于水的SO3硫化物。
与臭氧充分反应的烟气进入预喷淋装置，在预喷淋段将易溶于水NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物吸收溶于水中形成硝酸；将易溶于水的SO3吸收转化为H2SO4即硫酸，同时对烟气进行降温。
硫酸和硝酸混合溶液通过预处理烟道1出口自流进入吸收塔7内，吸收塔7内的喷淋系统将NH3液雾化喷出，与烟气生成NH4NO3化肥和(NH4)2SO4化肥，在吸收塔7底部取出外销，从而达到脱除氮氧化物和二氧化硫的目的。
当装置需要检修时，可以打开旁通烟道的阀门，对该装置进行处理。
Claims (3)
1.一种工业烟气净化脱硫脱硝一体化装置，它包括吸收塔，其特征在于，在进入吸收塔之前的烟道上，增加一段预处理烟道，预处理烟道的出口呈向下坡度连接在吸收塔入口烟道上；在预处理烟道内从入口开始，依次设有臭氧喷射装置和预喷淋装置；在臭氧喷射装置上用输气管道连接上臭氧机；其中：
所述的臭氧喷射装置结构是：在输气管道上沿烟气走向依次布置有两层气体喷嘴，两层气体喷嘴相互错开，使有效喷气面积覆盖预处理烟道的整个断面；所有气体喷嘴喷射方向与烟气流向呈相反方向，形成逆流式喷气状；
所述的预喷淋装置是由雾化喷嘴及喷淋管道构成，雾化喷嘴采用不锈钢材质，喷淋管道采用玻璃钢管道。
2.如权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，两层气体喷嘴错开布置时，一层气体喷嘴呈十字形式布置，另一层气体喷嘴呈对角线形式布置。
3.一种如权利要求1或2所述的一体化装置的工作方法，其特征在于：
烟气经过预处理烟道时，由臭氧喷射装置喷出的臭氧与原烟气激烈碰撞，经过两层充分接触融合反应，将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3和N2O5高价态氮氧化物，使SO2转化为易溶于水的SO3硫化物；
与臭氧充分反应的烟气进入预喷淋装置，在预喷淋段将易溶于水NO2、N2O3和N2O5高价态氮氧化物吸收溶于水中形成硝酸；将易溶于水的SO3吸收转化为H2SO4即硫酸，同时对烟气进行降温；
硫酸和硝酸混合溶液通过预处理烟道出口自流进入吸收塔内，吸收塔内的喷淋系统将NH3液雾化喷出，与烟气生成NH4NO3化肥和(NH4)2SO4化肥，在吸收塔底部取出外销，从而达到脱除氮氧化物和二氧化硫的目的。
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