CN103908881A - 一种电解脱硝的方法 - Google Patents

Abstract

一种电解脱硝的方法，是以配方吸收剂在脱硝吸收塔中吸收烟气中的NOx，然后在加入脱硫副产或在脱硝吸收塔中生成亚硫酸盐作还原剂对吸收液进行电解使NOx生成N₂除去，而亚硫酸盐生成硫酸盐的方法。本发明的有益效果是：(1)以湿法吸收、电解方式实现脱硝的效果，脱硝率≥90％；(2)湿法脱硝，对烟气中含尘情况适应范围广，适应不设布袋除尘的小型电厂除尘脱硝需要，除尘率≥95％；(3)湿法脱硝，烟气中粉尘在脱硝吸收塔中被洗涤下来除去，使后续脱硫副产纯净质量高，副产价值提高；(4)设备投资小，运行成本低。

Description

一种电解脱硝的方法

技术领域

本发明属于锅炉尾气处理领域。本发明涉及一种电解除去烟气中NOx的方法，更具体地说，是以配方吸收剂在吸收塔中吸收烟气中的NOx，然后在有还原剂的情况下对吸收液进行电解使NOx生成N₂除去的方法。

背景技术

对NOx的控制，目前主要是采取低氮氧化物燃烧技术和NH₃选择性催化还原(SCR)。SCR是所有脱氮氧化物中效率最高的，与燃烧改性相结合，可减少90％的NOx排放。欧洲与日本装备的SCR，能脱除60％～80％的NO，氨泄漏率低于5ppm。但NH₃催化降解中，小颗粒易堵塞催化剂，使催化周期缩短，烟气中的氧气对采用NH₃等还原剂还原NOx不利。SCR对中高硫煤的适应性差，因为烟气中硫组分降低催化剂寿命(欧洲和日本多将其用于低硫煤)，含氨的飞灰出售价格也降低了。SCR脱硝一般采取两层蜂窝状催化剂，安装在省煤器与空气预热器之间，催化剂层需不断震荡(往往采取声波震荡，实际又产生刺耳的声波污染)和采取蒸汽吹扫以防飞灰沉积，但仍由于小颗粒易堵塞催化剂，催化剂活性大大降低，需要体积庞大的催化剂层，加上催化剂本身价格较高，导致投资大，运行成本高。

本工艺系统脱硫脱硝一体化，在脱硫吸收塔底设置电解装置，脱硝本身不增加系统空间，即使采取塔外设置电解装置，增加的设备空间也很小，设备投资简单，大大减低脱硝的设备投资，脱硝过程不消耗氨，不使用催化剂，耗电少，运行成本低。

发明内容

针对SCR脱硝工艺投资大、运行成本高的缺点，本申请提出一种电解脱硝的方法，达成脱硝的目的，并达成系统投资少、运行稳定可靠、不消耗氨的效果。

一种电解脱硝的方法，是以配方吸收剂在脱硝吸收塔中吸收烟气中的NOx，然后在加入脱硫副产或在脱硝吸收塔中生成亚硫酸盐作还原剂对吸收液进行电解使NOx生成N₂除去，而亚硫酸盐生成硫酸盐的方法；所述吸收剂配方以亚硫酸钙为还原剂时包括：硫酸铵浓度15～40％(质量分数，以下同)，硫酸亚铁浓度0.1～1％，氨羧络合剂浓度0.1～1％，甘油浓度0～5％；所述吸收剂配方以亚硫酸钠为还原剂时包括：硫酸钠浓度15～25％，硫酸亚铁浓度0.1～1％，氨羧络合剂浓度0.1～1％，甘油浓度0～5％；所述电解是指通入直流电，电压2～4V；所述电解脱硝的方法包括以下步骤：

a、烟气中NOx的吸收

烟气进入脱硝吸收塔中部，以配方溶液吸收烟气中NOx，反应式如下：

Fe²⁺(EDTA)+NO＝Fe²⁺NO(EDTA)

b、加入还原剂

在系统中加入脱硫副产作还原剂；或加入石灰粉在脱硝吸收塔中吸收SO₂后生成还原剂；

c、对吸收液进行电解

在脱硝吸收塔底部设置电解装置，或塔外设置电解装置让浆液流过时电解，对脱硝吸收液进行电解使NOx生成N₂及亚硫酸根生成硫酸根；反应式如下：

阳极反应：

阴极反应：

电解反应：

d、脱硝吸收塔中固相物质的排放及液相的循环

脱硝吸收塔中固相物质包括烟气中的粉尘、硫酸盐的结晶和作为还原剂的脱硫副产，脱硝吸收的浆液经浓缩、过滤，含硫酸盐的固相物排放，液相的循环包括塔内浆液循环、过滤液及过滤洗涤液的循环。

本发明体现在以下几点：

(1)以湿法吸收、电解方式实现脱硝，脱销率≥90％。以亚硫酸钙为还原剂时吸收剂配方包括：硫酸铵浓度15～40％，硫酸亚铁浓度0.1～1％，氨羧络合剂浓度0.1～1％，甘油浓度0～5％；以亚硫酸钠为还原剂时吸收剂配方包括：硫酸钠浓度15～25％，硫酸亚铁浓度0.1～1％，氨羧络合剂浓度0.1～1％，甘油浓度0～5％；其中硫酸盐是主要介质成分，氨羧络合剂指乙二胺四乙酸盐EDTA、氨三乙酸钠NTA、二乙烯三胺五羧酸盐DTPA、…中的一种或复配，有一定浓度的甘油有辅助络合剂的作用；电解是指通入直流电，采用复极式结构，两相邻电极电压差为2～4V；电解电极材料选择石墨。

(2)SCR脱硝受烟气粉尘影响大，催化剂层需不断震荡(往往采取声波震荡，实际又产生刺耳的声波污染)和采取蒸汽吹扫以防飞灰沉积，但仍由于小颗粒易堵塞催化剂，催化剂活性大大降低，需要体积庞大的催化剂层，加上催化剂本身价格较高，导致投资大，运行成本高；本方法为湿法脱硝，烟气中粉尘在脱硝吸收塔中被洗涤下来除去，对烟气中含尘情况无特殊要求，适应不设布袋除尘的小型电厂除尘脱硝需要，除尘率≥95％，大大减低脱硝的设备投资，脱硝过程不消耗氨，不使用催化剂，耗电少，运行成本低。

(3)SCR脱硝粉尘又进入后续脱硫工序，影响副产的价值；本方法为湿法脱硝，烟气中粉尘在脱硝吸收塔中被洗涤下来除去，确保后续脱硫过程无粉尘影响，使后续脱硫副产纯净质量高，副产价值提高。

(4)本工艺电解装置消耗直流电，经试验数据测算脱硝消耗直流电的量约为发电量的5/100000，直接耗电费用相当于SCR脱硝成本的1/1000；采用本工艺装置脱硝的设备投资约为SCR脱硝装置(包括催化剂)成本的1/2。

本发明的具体实现过程：烟气进入脱硝吸收塔中部，与从上部喷淋下的循环液逆流接触，以亚硫酸钙为还原剂时吸收剂配方包括：硫酸铵浓度15～40％，硫酸亚铁浓度0.1～1％，氨羧络合剂浓度0.1～1％，甘油浓度0～5％；以亚硫酸钠为还原剂时吸收剂配方包括：硫酸钠浓度15～25％，硫酸亚铁浓度0.1～1％，氨羧络合剂浓度0.1～1％，甘油浓度0～5％；电解是指通入直流电，采用复极式结构，两相邻电极电压差为2～4V；电解电极材料选择石墨。通过喷淋洗涤，烟气中的氮氧化物及粉尘被除去，脱硝烟气离开脱硝吸收系统送后续脱硫工序。脱硝吸收塔下部槽体部分设电解装置，或设塔外电解装置，加入脱硫副产或加入石灰粉在脱硝吸收塔中吸收SO₂生成亚硫酸根作还原剂，对吸收液进行电解使NOx生成N₂除去，亚硫酸盐生成硫酸盐随固相排出。

附图说明

附图1是发明实施例1的工艺流程示意图

附图2是发明实施例2的工艺流程示意图

附图3是发明实施例3的工艺流程示意图

具体实施方式

实施例1

图1中脱硝吸收塔1，料浆槽2，过滤机3，滤液罐4，洗涤液罐5，浆液泵6，料浆泵7，滤液泵8，洗涤液泵9，塔内电解装置10；亚硫酸钙A，烟气B，脱硝烟气C，洗涤工艺水D，固相渣E。

温度为110℃的烟气B进入脱硝吸收塔1中部，与从上部喷淋下的循环浆液、料浆液、过滤液和洗涤工艺水逆流接触，塔内浆液的循环在图中未画出，塔内浆液由浆液泵6输出，一部送料浆槽2与输入的亚硫酸钙A制浆再由料浆泵7送入脱硝吸收塔1，一部送过滤机3，过滤液收集于滤液罐4，由滤液泵8送回脱硝吸收塔1；过滤固相经洗涤工艺水D洗涤，洗涤液收集于洗涤液罐5，由洗涤液泵9送往脱硝吸收塔1。通过喷淋洗涤，烟气中的粉尘、氮氧化物被除去，脱硝烟气C离开脱硝系统送后续脱硫。在脱硝吸收塔1底部设置塔内电解装置10，对吸收液进行电解使NOx生成N₂；亚硫酸钙作为还原剂在电解过程中生成硫酸钙，经过滤、洗涤得固相渣E排放。

采用的吸收剂配方：硫酸铵浓度25％，硫酸亚铁浓度0.4％，氨羧络合剂浓度0.5％，甘油浓度5％；电解是以石墨作电极，通入直流电，电压3V。

实施效果：脱销率≥90％，除尘率≥95％。

实施例2

图2中脱硝吸收塔1，料浆槽2，过滤机3，滤液罐4，洗涤液罐5，浆液泵6，料浆泵7，滤液泵8，洗涤液泵9，塔外电解装置10；石灰粉A，烟气B，脱硝烟气C，洗涤工艺水D，固相渣E。

烟气B进入脱硝吸收塔1中部，与从上部喷淋下的循环浆液、料浆液、过滤液和洗涤工艺水逆流接触，塔内浆液的循环在图中未画出，塔内浆液流经塔外电解装置10，一部流入送料浆槽2与输入的石灰粉A制浆再由料浆泵7送入脱硝吸收塔1，一部由浆液泵6输出，送过滤机3，过滤液收集于滤液罐4，由滤液泵8送回脱硝吸收塔1；过滤固相经洗涤工艺水D洗涤，洗涤液收集于洗涤液罐5，由洗涤液泵9送往脱硝吸收塔1。通过喷淋洗涤，烟气中的粉尘、氮氧化物被除去，脱硝烟气C离开脱硝系统送后续脱硫工序。在脱硝吸收塔1外部设置塔外电解装置10，在浆液流过时对吸收液进行电解使NOx生成N₂；吸收所得亚硫酸作为硫源与碳酸钙在吸收塔底搅拌作用下反应生成亚硫酸钙作还原剂，在电解的作用下生成硫酸钙，经过滤、洗涤得到固相渣E排放。

采用的吸收剂配方：硫酸铵浓度25％，硫酸亚铁浓度0.4％，氨羧络合剂浓度0.5％，甘油浓度5％；电解是以石墨作电极，通入直流电，电压3V。

实施效果：脱硝率≥90％，除尘率≥95％。

实施例3

图3中脱硝吸收塔1，过滤机2，溶料槽3，洗涤液罐4，浆液泵5，循环浆液泵6，料液泵7，洗涤液泵8，塔内电解装置9；烟气A，脱硝烟气B，洗涤工艺水C，亚硫酸钠D，固相渣E。

温度为110℃的烟气A进入脱硝吸收塔1中部，与从上部喷淋下的循环浆液、料液和洗涤工艺水逆流接触，塔内浆液大部分由循环浆液泵6实现循环，少部分由浆液泵5输出送过滤机2过滤，滤液与输入的亚硫酸钠D在溶料槽3中溶解再由料液泵7送入脱硝吸收塔1，过滤固相经洗涤工艺水C洗涤，洗涤液收集于洗涤液罐4，由洗涤液泵8送往脱硝吸收塔1。通过喷淋洗涤，烟气中的粉尘、氮氧化物被除去，脱硝烟气B离开脱硝系统送后续脱硫工序。在脱硝吸收塔1底部设置塔内电解装置9，对吸收液进行电解使NOx生成N₂；亚硫酸根作为还原剂在电解作用下生成硫酸根，固相含硫酸钠结晶，经过滤、洗涤得固相渣E。

采用的吸收剂配方：硫酸钠浓度20％，硫酸亚铁浓度0.4％，氨羧络合剂浓度0.5％，甘油浓度5％；电解是以石墨作电极，通入直流电，电压3V。

实施效果：脱硝率≥90％，除尘率≥95％。

本发明的有益效果是：(1)以湿法吸收、电解方式实现脱硝的效果，脱硝率≥90％；(2)湿法脱硝，对烟气中含尘情况适应范围广，适应不设布袋除尘的小型电厂除尘脱硝需要，除尘率≥95％；(3)湿法脱硝，烟气中粉尘在脱硝吸收塔中被洗涤下来除去，使后续脱硫副产纯净质量高，副产价值提高；(4)设备投资小，运行成本低。

Claims (1)

1.一种电解脱硝的方法，是以配方吸收剂在脱硝吸收塔中吸收烟气中的NOx，然后在加入脱硫副产或在脱硝吸收塔中生成亚硫酸盐作还原剂对吸收液进行电解使NOx生成N₂除去，而亚硫酸盐生成硫酸盐的方法；所述吸收剂配方以亚硫酸钙为还原剂时包括：硫酸铵浓度15～40％(质量分数，以下同)，硫酸亚铁浓度0.1～1％，氨羧络合剂浓度0.1～1％，甘油浓度0～5％；所述吸收剂配方以亚硫酸钠为还原剂时包括：硫酸钠浓度15～25％，硫酸亚铁浓度0.1～1％，氨羧络合剂浓度0.1～1％，甘油浓度0～5％；所述电解是指通入直流电，电压2～4V；所述电解脱硝的方法包括以下步骤：

a、烟气中NOx的吸收

烟气进入脱硝吸收塔中部，以配方溶液吸收烟气中NOx；

b、加入还原剂

在系统中加入脱硫副产作还原剂，或加入石灰粉在脱硝吸收塔中吸收SO₂后生成还原剂；

c、对吸收液进行电解

在脱硝吸收塔底部设置电解装置，或塔外设置电解装置让浆液流过时电解，对脱硝吸收液进行电解使NOx生成N₂及亚硫酸根生成硫酸根；

d、脱硝吸收塔中固相物质的排放及液相的循环

脱硝吸收塔中固相物质包括烟气中的粉尘、硫酸盐的结晶和作为还原剂的脱硫副产，脱硝吸收的浆液经浓缩、过滤，含硫酸盐的固相物排放，液相的循环包括塔内浆液循环、过滤液及过滤洗涤液的循环。