CN103566727B

CN103566727B - 烟气脱硫脱氮的方法

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Publication number: CN103566727B
Application number: CN201310559896.2A
Authority: CN
Inventors: 史汉祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: CN103566727A

Abstract

本发明涉及一种工业燃烧产生的烟气的净化方法。烟气脱硫脱氮的方法，依次包括以下步骤：（1）在进气管上冲入混有氢气的空气；（2）烟气由进气管进入吸收塔，浆液循环装置抽取吸收塔底部的循环浆料池中的浆液对烟气进行降温并通过浆液对烟气进行脱硫；硫化物落入循环浆料池内溶解并与循环浆料池中的浆液发生反应生成稀硫酸完成烟气脱硫；稀硫酸与浆液中的活泼金属反应生成氢气；抽取出气管道中5%-20%的气体输送至步骤（1）中的进气管上；（3）空气通过烟囱管道中的除雾器后排出烟囱管道外。该烟气脱硫脱氮的方法的优点是工艺简单，对燃烧产生的烟气脱硫脱氮及粉尘去除效果好。

Description

烟气脱硫脱氮的方法

技术领域

本发明涉及一种工业燃烧产生的烟气的净化方法。

背景技术

工业燃料燃烧产生的工业烟气主要是指工业锅炉的燃烧产生的大量烟气和粉尘，在我国，SO2主要来自燃煤燃烧排放的约占90％，NOx90％来自燃料燃烧，火电企业和金属冶炼企业生产过程中都会产生大量的烟气，因此脱硫脱氮是中国治理燃煤污染改善大气环境的最主要目标。例如金属冶炼中的炼钢厂，其排出的烟气中包含有硫氧化物、氮氧化物、碳化物钢渣及其它的废渣粉尘等；火力电厂排出的烟气中包含有碳化物、硫氧化物、氮氧化物和粉煤灰等。

目前净化工业烟气主要是脱氮、脱硫和除尘，脱硫和除尘一般都是采用传统的水淋法。燃烧后烟气脱氮是控制NOx排放的重要方法，大部分烟气中的NOx都是通过该法进行处理，现有的燃烧后烟气脱氮脱硫技术有以下几种：(1)组合法，是用石灰石石膏法湿式脱SO2(FGD)和选择性催化还原法(SCR)脱NOx组合的技术，德国、日本、美国等国家多数采用这种方法，该组合技术中湿法脱硫效率高，达90％～98％，该组合技术中用氨还原脱氮，缺点是脱氮的催化剂维护比较麻烦，不要不同的加氮。(2)电子束法(EBA)，电子束法是利用电子加速器产生的高能粒子照射，使其SO2和NOx氧化生成硫酸和硝酸，再与添加的氨反应生成硫酸氨和硝酸氨，电子束法处理烟气的优点是用一个过程能同时脱硫脱氮，且去除效率高，不用催化剂，所以不存在催化剂中毒，影响使用寿命的问题，设备结构简单，对烟气条件变化适应性强，容易控制，存在的不足是耗电量大，由此占的运行费用很高，烟气辐射装置还不适合用于大规模应用系统，处理后的烟气仍然存在排放氮、硫酸和一氧化二氮的可能性。(3)活性焦吸附法，用活性焦进行烟气的同时脱硫和脱氮，SO2是通过活性焦的微孔催化吸附作用，生成硫酸储存于焦碳微孔内，NOx是在加氨的条件下，经活性焦的催化作用生成水和氮气再排入大气，优点是脱硫率高，在低温下(100～200℃)能得到高的脱氮率(80％)，因而不需要升温装置，过程中不用水，无需处理装置，没有二次污染问题，不足之处是吸附剂在运行中有磨损消耗，使用成本高，吸附量小，当烟气中NOx含量高时,吸附剂用量多、消耗大，设备体积庞大，所以应用并不广泛。目前同时具有脱硫脱氮功能的设备或方法主要分为两种，一种是如中国专利公开号为“CN103041688A”的“一种烟气同时脱硫脱氮并副产硫酸铵的方法”，或者是如中国专利公开号为“CN 103028301A”的“脱硫脱氮除尘器”，都是通过氨脱氮脱硫，烟气温度很高，一般都超过100摄氏度，要将烟气中的废渣粉尘去除和冷却最好的办法就是采用水淋法，实际使用时氮极易溶于水，因此采用氨脱氮脱硫不仅需要复杂的设备和工艺，而且很难同时得到很高的脱氮率和脱硫率。另外一种是如中国专利公开号为“CN102078760A”的“一种烟气脱硫脱氮方法”，利用H2O2脱氮脱硫，其优点是脱氮率高，不足之处是H2O2是作为一种吸收剂使用，脱硫率不理想，H2O2需要不停的从外部加入吸收塔中，大规模使用时不仅原料成本高，并未使用和维护都不方便。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有烟气脱硫脱氮净化存在的不足，提供一种工艺简单，可以同时对烟气进行脱硫脱氮净化处理，且脱氮率和脱硫率高，使用安全且成本低的烟气脱硫脱氮的方法。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

烟气脱硫脱氮的方法，依次包括以下步骤：

(1)在进气管上冲入混有氢气的空气，按体积浓度计氢气是空气的0.01-3％，烟气中的氮化物与氢气在进气管中通过第一多相反应器接触并反应，产生氮气和水；

(2)烟气由进气管进入吸收塔，烟气中的氮化物与氢气在吸收塔内通过第二多相反应器接触并反应，产生氮气和水，浆液循环装置抽取吸收塔底部的循环浆料池中的浆液对烟气进行降温并通过浆液对烟气进行脱硫，烟气中的固态粉尘颗粒及硫化物落入吸收塔底部的循环浆料池中；循环浆料池中的浆液主要由炼铁炉渣或炼钢炉渣或粉煤灰和水混合制成，浆液的浓度在5％-20％之间；硫化物落入循环浆料池内溶解并与循环浆料池中的浆液发生反应生成稀硫酸完成烟气脱硫，稀硫酸使浆液呈酸性，浆液pH值在4.5-6之间，向循环浆料池注入蒸汽对浆液进行加温处理，控制浆液的温度保持在45-80摄氏度之间；稀硫酸与浆液中的活泼金属反应生成氢气；一部分氢气与吸收塔内的氮化物继续反应，完成烟气脱氮，剩余的氢气与经过净化的空气由出气管道送至烟囱管道中，抽取出气管道中5％-20％的气体输送至步骤(1)中的进气管上，所述气体即混有氢气的空气；

(3)空气通过烟囱管道中的除雾器后排出烟囱管道外。

作为优选，进气管中的多相反应器和吸收塔中的多相反应器结构相同，均由多个锥形圈和多个锥体挡块组合配装构成，锥体挡块的锥顶对着锥形圈，锥体挡块的底面直径不小于锥形圈小口直径，多相反应器可以使空气中氮化物和氢气进行充分的接触从而提高反应的效率，还可以使硫化物与水和氢气的充分的接触从而提高反应的效率。

作为优选，除雾器包括水淋装置和多相反应器，空气通过烟囱管道中的多相反应器并进行水淋处理，对经过净化的空气进行除雾降温和再次过滤，氢气对经过净化的空气中剩余的微量氮化物进行最后的净化反应，剩余的微量粉尘颗粒被水冲下，经过最终净化的空气由烟囱管道排出。

采用了上述的技术方案的烟气脱硫脱氮的方法，在进气管上冲入混有氢气的空气，烟气进入进气管就与氢气发生反应，通过氢气对烟气进行脱氮处理，烟气由进气管进入吸收塔并通过浆液对烟气进行脱硫处理，并且通过多相反应器使烟气与氢气进行紧密的接触，也使烟气与浆液进行紧密的接触，加快了反应的速度，浆液还对烟气进行降温，并使固态的粉尘颗粒和硫化物遇浆液落入循环浆料池中，通过循环浆料池中的浆液进行脱硫处理，尤其是进行脱氮处理的氢气是由于脱硫处理而在吸收塔内自然产生的，其脱硫脱氮的综合处理是非常环保和有序的，通过脱硫处理产生的氢气的数量可以通过蒸汽控温装置来控制，即通过注入蒸汽调整温度的方式控制氢气产生的数量和进度，与现有的需要额外加入H2O2的方法存在本质的不同，不仅环保生产成本低，而且维护非常的方便。硫化物落入循环浆料池内溶解并与循环浆料池中的浆液发生反应生成稀硫酸完成烟气脱硫，稀硫酸使浆液呈酸性，浆液PH值在4.5-6之间，只有浆液呈酸性才能在吸收塔内最合理和安全的条件下产生氢气，浆液PH值过高无法产生氢气或者产生的氢气量不够，不足以完成烟气脱氮，浆液PH值过低容易腐蚀吸收塔内壁和其它配合的部件，致使设备的使用寿命降低。出气管道中按体积浓度计氢气是空气的0.01-3％，抽取出气管道中5％-20％的气体输送至进气管，即保证了氢气使用的安全性，又保证了足够的氢气完成烟气脱硫脱氮的工作。综上所述，该烟气脱硫脱氮的方法的优点是工艺简单，对燃烧产生的烟气脱硫脱氮及粉尘去除效果好，可以同时对烟气进行脱硫脱氮净化处理，使用安全且成本低，且脱氮率和脱硫率高，对烟气的脱硫率可到98％，对烟气的脱氮率可到90％，对细颗粒物PM2.5的粉尘净化器达到95％。

具体实施方式

烟气脱硫脱氮的方法，依次包括以下步骤：

(1)在进气管上冲入混有氢气的空气，按体积浓度计氢气是空气的0.01-3％，烟气中的氮化物与氢气在进气管中通过多相反应器接触并反应，产生氮气和水；(2)烟气由进气管进入吸收塔，烟气中的氮化物与氢气在吸收塔内通过第二多相反应器接触并反应，产生氮气和水，浆液循环装置抽取吸收塔底部的循环浆料池中的浆液对烟气进行降温并通过浆液对烟气进行脱硫，烟气中的固态粉尘颗粒及硫化物落入吸收塔底部的循环浆料池中；循环浆料池中的浆液主要由炼铁炉渣或炼钢炉渣或粉煤灰和水混合制成，浆液的浓度在5％-20％之间；硫化物落入循环浆料池内溶解并与循环浆料池中的浆液发生反应生成稀硫酸完成烟气脱硫，稀硫酸使浆液呈酸性，浆液pH值在4.5-6之间，向循环浆料池注入蒸汽对浆液进行加温处理，控制浆液的温度保持在45-80摄氏度之间，稀硫酸与浆液中的活泼金属反应生成氢气，活泼金属是炼铁炉渣或炼钢炉渣中的铁，或者粉煤灰中的铝；一部分氢气与吸收塔内的氮化物继续反应，完成烟气脱氮，剩余的氢气与经过净化的空气由出气管道送至烟囱管道中，抽取出气管道中5％-20％的气体输送至步骤(1)中的进气管上，所述气体即混有氢气的空气；(3)空气通过烟囱管道中的除雾器后排出烟囱管道外，对经过净化的空气进行除雾降温。上述进气管中的多相反应器和吸收塔中的多相反应器结构相同，均由多个锥形圈和多个锥体挡块组合配装构成，锥体挡块的锥顶对着锥形圈，锥体挡块的底面直径不小于锥形圈小口直径。

上述除雾器可以是本领域常规的水洗带金属网的除雾器，还可以是由水淋装置和多相反应器构成，空气通过烟囱管道中的多相反应器并进行水淋处理，对经过净化的空气进行除雾降温和再次过滤，氢气对经过净化的空气中剩余的微量氮化物进行最后的净化反应，剩余的微量粉尘颗粒被水冲下，经过最终净化的空气由烟囱管道排出。除雾器中的多相反应器结构与上述的多相反应器结构相同。

上述浆液主要由炼铁炉渣或炼钢炉渣或粉煤灰和水混合制成，可以通过向循环浆料池内注入蒸汽的方式控制浆液的温度，并且同时可以控制制氢的进度。为了加快溶解速度可以在浆液中加入助熔剂，助溶剂是氟化铵，为了加快硫化物的反应速度和便于后续的沉淀物提取，可以加入混合催化剂制成，混合催化剂由MnO2品位≥35％的软锰矿和硫酸亚铁组成。

使用时，烟气的温度不同，一般在100-500摄氏度之间,按烟气的温度和输入量不同抽取相应的出气管道中的含氢气的气体，一般烟气温度高时抽入的气体比例低，因为烟气温度高氢气与氮化物反应的效率就高，按体积浓度计氢气是空气的0.01-3％，氢气占空气的比例即氢气的输入量实际是由烟气中氮化物的含量决定的，烟气中氮化物的含量高输入的氢气就多。烟气中硫化物与浆液反应完成脱硫，沉淀物与浆液一起由回收再利用，粉尘接触多相反应器遇水沉入浆液中，也被回收，氮化物与硫化物脱硫而产生的氢气反应生成氮气和水，水与浆液混合，氮气直接排出，即排出的经过净化的空气中包含了经过降温的氢气和氮气，通过上述烟气脱硫脱氮的方法对烟气的脱硫率可到98％，对烟气的脱氮率可到90％，对细颗粒物PM2.5的粉尘净化器达到95％。使用一段时间后，需要回收包含固定沉淀物的浆液，并更换浆液，回收的浆液中的水经过处理可以重复使用。上述氮化物主要是指氮氧化物，如一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等。

上述循环浆料池中的浆液相当于吸收剂。本专利的发明人已经申请了多项分别以炼铁炉渣、炼钢炉渣及粉煤灰加水调制成浆液为吸收剂，用于吸收烟气中的二氧化硫，即通过特殊吸收剂进行脱硫的工艺，专利号包括ZL200710079615.8，ZL201010123046.4,ZL201010137024.3。本专利的烟气脱硫脱氮的方法是在前述发明的基础上，在没有大幅增加使用成本的前提下经过适当的工艺改进，就实现了上述的发明目的。通过内部的监测试验，上述烟气脱硫脱氮的方法的脱氮分布区间如下，步骤(1)中的脱氮率大约在40％，步骤(2)中的脱氮率大约在45％，步骤(3)中的脱氮率大约在5％。

Claims

1.烟气脱硫脱氮的方法，其特征在于依次包括以下步骤：

(3)空气通过烟囱管道中的除雾器后排出烟囱管道外。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱氮的方法，其特征在于进气管中的多相反应器和吸收塔中的多相反应器结构相同，均由多个锥形圈和多个锥体挡块组合配装构成，锥体挡块的锥顶对着锥形圈，锥体挡块的底面直径不小于锥形圈小口直径。

3.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱氮的方法，其特征在于除雾器包括水淋装置和多相反应器，空气通过烟囱管道中的多相反应器并进行水淋处理，对经过净化的空气进行除雾降温和再次过滤，氢气对经过净化的空气中剩余的微量氮化物进行最后的净化反应，剩余的微量粉尘颗粒被水冲下，经过最终净化的空气由烟囱管道排出。