CN104324610B - 一种脱硫脱硝方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种新型高效脱硫脱硝方法，其特征在于：向烟气中添加诱发剂，在光和热的作用下，诱发剂发生分解产生活性诱发基团，活性诱发基团在光的作用下引发氧气或空气发生离解产生活性氧原子，烟气中SO2和NOx在高活性氧原子的作用下发生氧化还原反应转化为高价态氧化物，高价态氧化物再经过吸收液被完全吸收转化为溶于水的物质后脱除，最终得到纯净烟气。此技术不仅兼具有臭氧氧化脱硫脱硝技术的占地面积小、效率高、运行性能优良等所有技术优势，还免除了臭氧氧化脱硫脱硝技术臭氧制备价格昂贵、工艺条件苛刻难以市场普及和应用的技术限制，而且环保高效、后续吸收处理操作简单，还避免了湿式氨法脱硫脱硝技术氨逃逸的问题。
Description
技术领域
本发明属于新型煤化工技术领域，具体涉及一种脱硫脱硝一体化技术方法。
背景技术
煤炭作为主要能源，其燃烧过程排放的SO2、NOX等污染物的总量很大，会造成严重的大气污染，危害人类健康。近年来，随着国家对烟气排放污染物标准的提高，很多燃煤锅炉都要求同时控制SO2和NOX的排放。若用两套装置分别脱硫脱硝，不但占地面积大，而且投资、操作费用高，因此探寻一种工艺结构简单紧凑、投资与运行费用低、运行性能优良效率高的一体化脱硫脱硝技术已成为烟气污染物控制技术的发展趋势。脱硫脱硝一体化技术按脱除机理的不同可分为两大类：联合脱硫脱硝技术和同时脱硫脱硝技术。联合脱硫脱硝技术是指将单独脱硫和脱硝技术进行整合而成的一体化技术，如SNRB,NFT,DESON-OX、活性炭脱硫脱硝技术等；同时脱硫脱硝技术是指用一种反应剂在一个过程内将烟气中的SO2和NOX同时脱除的技术，如钙基同时脱硫脱硝技术、NOXOS、电子束法、电晕放电法、臭氧氧化法等技术。当今国内外广泛使用的是湿式烟气脱硫和NH3选择催化还原技术脱硝的组合。该技术的脱硫脱硝效率虽然高，但是投资和运行成本昂贵。臭氧氧化脱硫脱硝技术在国外也已有工程应用实例，臭氧是一种清洁的强氧化剂，通过将烟气中的NO快速高效的氧化为高价态的NO2、N2O5等可溶于水的氧化物，然后在洗涤塔内将氧化物和二氧化硫同时吸收转化为溶于水的物质，达到同时脱硫脱硝的目的。采用臭氧的高级氧化技术不仅对NOX具有良好的脱除效果，而且对烟气中的其他有害污染物，比如重金属汞也有一定的去除能力。但现阶段臭氧的制备费用高，脱硫脱硝一体化技术工艺条件苛刻，制约了该技术的推广应用。其他的脱硫脱硝一体化技术多处于研究阶段，都没有得到大规模的工业应用。
发明内容
针对现有联合脱硫脱硝技术占地面积大、投资运行费用高；同时脱硫脱硝一体化技术费用昂贵、工艺技术条件苛刻的技术缺陷，本技术方案如下：
向烟气中添加诱发剂，在光和热的作用下，诱发剂发生分解产生活性诱发基团，活性诱发基团在光的作用下引发氧气或空气发生离解产生活性氧原子，烟气中SO2和NOX在高活性氧原子的作用下发生氧化还原反应转化为高价态氧化物，高价态氧化物再经过吸收液被完全吸收转化为溶于水的物质后脱除，最终得到纯净烟气。
上述诱发剂可为不饱和烃类、卤代烃、羰基化合物、醛类化合物、亚硝基化合物、二茂铁及其衍生物、碱金属和碱土金属四乙酸二乙胺类络合物中的一种或几种。具体的不饱和烃类为：聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯；卤代烃类为：四卤代甲烷、三卤代甲烷、二卤代甲烷、一卤代甲烷以及氟氯烃类；羰基化合物为：丙酮和烷基过氧化物（ROOR')；醛类化合物为：甲醛、乙醛：亚硝基化合物为：烷基亚硝酸（RONO)；二茂铁及其衍生物为：二茂铁、叔丁基二茂铁、正丁基二茂铁、2,2＇-双（乙基二茂铁）丙烷；碱金属和碱士金属四乙酸二乙胺类络合物为：四乙酸二乙胺亚铜、四乙酸二乙胺银、四乙酸二乙胺金、四乙酸二乙胺镉。
实现上述方法的脱硫脱硝装置锅炉（1）、烟气吸收塔（4）、洗涤塔（5）、除雾设备（6）、烟囱（7），其特征在于：所述的锅炉（1）与烟气吸收塔（4）之间设置有诱发催化氧化设备，所述的诱发催化氧化设备包括紫外光栅（3）和诱发剂注入设备（2）。
煤炭燃烧反应的一般温度为800℃左右，燃烧的实质就是高温条件下，在含氧气的环境氛围中，煤炭组分中各元素原子基团的重新组合重排，表观以SO2、NOX气体为主要方式排放。燃烧链式反应机理及高效臭氧氧化脱硫脱硝技术原理，两者相互之间具有一定的衔接关系，具体分析如下：
烟气主要气体成分为SO2和NOX，其中NOX主要以NO占95%，剩余为民NO2.。烟气脱硫的主要途径是将SO2转化为单质S回收利后或通过还原剂转化为硫酸铵回收利用。烟气脱硝的主要途径是将出NOX转化为无毒无害的N2排放或通过还原剂转化为硫酸铵回收利用。
臭氧氧化脱硫脱硝技术机理：
O3+SO2+H2O=H2SO4+O2
O3+NO=NO2+O2
O3+2NO2=N2O5+O2
N2O5+H2O=2HNO3
臭氧脱硝的原理在于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。臭氧氧化反应实质是离解出高活性氧原子发生了氧化还原反应。
燃烧是一种伴随有热和光的剧烈氧化还原反应，一般发生燃烧必须具备三个基本条件：可燃物（指能与空气中的氧气起燃烧反应的物质）、着火点、助燃物（通常指氧气）。燃烧反应速率的快慢除了温度影响之外，还与发生反应的可燃物燃烧分解片段或离解活性粒子浓度与活性有关，燃烧反应是一个链式反应机理，其具体反应机理如下：
首先，可燃物在燃烧高温作用下发生分解反应，离解出活性粒子（以M表示），活性粒子诱发空气中O2、H2O发生离解反应，产生维持燃烧所需的活性基团，同时活性粒子也可能与燃烧中的活性基团H,OH和O发生多次链反应：
M+O2→MO+O
M+H2O→MOH+H3O+
H3O++MO→MOH+H2O
O+H2O→OH
M+OH→MOH
M+O→MO
MOH+OH→MO+H2O
MOH+H→M+H2O
在燃烧反应过程释放大量热的同时，还释放出大量光，而光以光子形式使得空气中的氧发生离解，生成高活性的氧原子。具体反应如下：
O2+hv→2[O]
综合上述燃烧链式反应机理和臭氧氧化脱硫脱硝技术原理，过程中均出现活性氧原子，不同之处在于臭氧脱硫脱硝技术原理中活性氧原子为现成臭氧替代，而燃烧链式反应中活性氧原子为可燃物分解片段或活性基团诱发空气氧发生离解反应产生活性氧原子，结合燃烧反应速率的影响因素，若在一定程度上能找寻到一种合适的诱发剂，将诱发剂添加到燃烧反应过程中，通过诱发剂受热分解产生活性基团诱发大量空气氧发生离解产生活性氧原子，再通过活性氧原子作用实现氧化脱硫脱硝的目标。
此技术不仅兼具有臭氧氧化脱硫脱硝技术的占地面积小、效率高、运行性能优良等所有技术优势，还免除了臭氧氧化脱硫脱硝技术臭氧制备价格昂贵、工艺条件苛刻难以市场普及和应用的技术限制，而且环保高效、后续吸收处理操作简单，还避免了湿式氨法脱硫脱硝技术氨逃逸的问题。
附图说明
图1为本发明所用装置的示意图：
其中：1锅炉、2诱发剂注入设备、3紫外光栅、4烟气吸收塔、5洗涤塔、6除雾设备、7烟囱。
具体实施方式
本发明的具体实施过程为：从锅炉1来的原热烟气在经过通道进入吸收液前，先通过诱发剂注入设备2向原烟气中通入携带有大量诱发剂的氧气或空气，混合气体在经过紫外光栅3的过程中，在紫外光照射下，诱发剂迅速发生分解产生大量活性诱发基团，诱使氧气或空气离解产生活性氧原子，原烟气中的SO2和NOX在高活性氧原子的作用下发生氧化还原反应转化为高价态氧化物，高价态氧化物再经过吸收液被完全吸收脱除，经过净化烟气通过除雾设备6脱除水分后经烟囱排放，而吸收液经水循环处理系统后，所有产物则被再次回收使用。
Claims (7)
1.一种脱硫脱硝方法，其特征在于：向烟气中添加诱发剂，在光和热的作用下，诱发剂发生分解产生活性诱发基团，活性诱发基团在光的作用下引发氧气或空气发生离解产生活性氧原子，烟气中SO2和NOx在高活性氧原子的作用下发生氧化还原反应转化为高价态氧化物，高价态氧化物再经过吸收液被完全吸收转化为溶于水的物质后脱除，最终得到纯净烟气；所述的诱发剂为不饱和烃类、卤代烃、羰基化合物、醛类化合物、亚硝基化合物、二茂铁及其衍生物中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的不饱和烃类为：聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯。
3.根据权利要求1所述的脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的卤代烃类为：四卤代甲烷、三卤代甲烷、二卤代甲烷、一卤代甲烷以及氟氯烃类。
4.根据权利要求1所述的脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的羰基化合物为：丙酮和烷基过氧化物（ROOR'）。
5.根据权利要求1所述的脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的醛类化合物为：甲醛、乙醛。
6.根据权利要求1所述的脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的亚硝基化合物为：烷基亚硝酸（RONO）。
7.根据权利要求1所述的脱硫脱硝方法，其特证在于：所述的二茂铁及其衍生物为：二茂铁、叔丁基二茂铁、正丁基二茂铁、2,2`-双（乙基二茂铁）丙烷。
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