CN104338425B - 一种湿法烟气脱硝的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟气脱硝的环保工艺，其特点为采用定‑转子反应吸收设备及脱硝吸收塔相结合进行湿法脱硝的工艺过程。采用本发明的工艺方法进行工业烟气脱硝处理具有成本低，脱除效率高，处理气量大的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硝的环保工艺，其特点为采用定-转子反应吸收设备及脱硝吸收塔相结合进行湿法脱硝的工艺过程无污染的工艺方法。
背景技术
氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一，NOx主要包括NO和NO2。NOx的排放会给自然环境和人类生产生活带来严重的危害，多年来一直是科研人员关注的重点之一。
从污染气体中脱除氮氧化物(NOx)的手段常被称之为脱硝，其常规方法包括干法脱硝和湿法脱硝两种。
干法脱硝主要有两种方式：选择性催化还原法(SCR)和非选择性催化还原法(SNCR)。
SCR技术是将SCR反应器布置在火电机组锅炉省煤器和空气预热器之间，烟气垂直进入SCR反应器，经过各层催化剂模块将NOx还原为无害的N2、H2O。上述反应温度可以在300℃-400℃之间进行，脱硝效率约为70％～90％，在大型锅炉上具有相当成熟的运行业绩。
SNCR技术是将含有氮的还原剂，喷入炉膛温度为800-1100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2。
干法脱硝的特点是气体处理量大，脱硝效率高。但干法采用的操作温度高，相对耗能高，且催化剂有寿命需更换，脱除成本较高。
湿法脱硝主要采用水溶液吸收氮氧化物，并且可通过添加氧化剂或者还原剂等来提高氮氧化物在水溶液中的吸收效果。氮氧化物溶于水的化学反应可以下列反应方程表示：
A.2NO+O2→2NO2
B.2NO2→N2O4
C.NO+NO2→N2O3
D.N2O3+H2O→2HNO2
E.N2O4+H2O→HNO2+HNO3
F.2NO2+H2O→HNO2+HNO3
其中反应方程A～C均为气相反应，D～F为氮氧化物被水吸收的化学反应。从反应式中可以看出，如需氮氧化物完全溶于水，需要调控氮氧化物及氧气的比例。
湿法脱除烟气中的NOx(一般NO占90％以上)的主要障碍是NO在水中溶解度很低，室温(25℃)其亨利常数为1.94×10-8mol/L·Pa，液相中的传质阻力较大。通过改变温度以及溶液的pH值的方法都不能使NO在水中溶解度明显提高，但可以通过强化气液传质过程的设备来提高气液传质效果，提高NOx由气相转移到液相的速率。
常规的湿法脱硝方法相对于干法脱硝来讲，脱硝设备相对简单，操作条件温和(50～60℃)，相对干法脱硝工艺温度更低，但是对于氮氧化物的吸收效果局限在气液相传质效果上，通常吸收率在60～70％左右，气体排放量大时吸收效果更加有限。
本发明针对湿法脱硝处理大量气体时效率低，干法脱硝成本高的缺点，开发出一种低成本、效率高、可处理大气量的湿法脱硝工艺新方法。
发明内容
工艺设备及工艺流程：
本发明采用强化传质技术来改善湿法脱硝效果，工艺方法中采用的主要设备包括：定-转子吸收器(专利号ZL200410042631.6)，吸收液储液罐与吸收塔。
采用以上主要设备，其典型的脱硝工艺图见说明书附图1。
如图1所示，一个定-转子吸收器与一个吸收塔串联，吸收液储液罐通过管路与定-转子吸收器及吸收塔间建立吸收液循环回路。
在工艺操作中，含NOx烟气与吸收液储液罐(单元C)泵出的吸收液于定-转子吸收器(单元A)中进行气液接触吸收，产生的吸收中间气进入吸收塔(单 元B)。定-转子吸收器中与烟气混合接触后的液体回流至吸收液储液罐。进入吸收塔的气体通过塔体过程中与储液罐(单元C)泵出的喷淋吸收液进行逆流接触吸收-净化后经塔顶排出。整个工艺流程中，吸收液在设备单元A、B、C中进行内循环，气体经过A、B两个单元后净化排出。
本工艺最基本的流程搭配如图1所示。除此之外，本工艺还可拓展为多个操作单元串联，并联;以及单定-转子吸收器与多个吸收塔串联，或者多个定-转子吸收器与单吸收塔串联。所有搭配方式中必须至少含有一个定-转子吸收器、一个吸收塔及一个吸收液储液罐。其常见拓展工艺，如定-转子吸收器串联双塔及不同的组合顺序见说明书附图2及图3。
工艺参数：
本发明克服了常规湿法脱硝的瓶颈，工艺设备中采用定-转子吸收器(专利号ZL200410042631.6)，强化了气液传质效果，能够在短时间内处理大量的气体并达到良好的脱硝效果。其操作采用的工艺参数如下：
(A)工业烟气进入脱硝工艺流程前，如温度过高，可经喷淋降温器利
用吸收液喷淋降温至温度低于100℃；
(B)定-转子吸收器转速范围为50～3000rpm；
(c)吸收液可采用一种或多种添加剂，添加剂可为：可溶碳酸盐、次氯酸钠、亚硫酸盐、尿素、碱。添加后吸收液的浓度范围0.1％～30％；
(D)吸收塔可采用板式塔或者填料塔结构。
附图说明
图1为单定-转子吸收器串联单吸收塔的工艺示意图。
图2为单定-转子吸收器串联双吸收塔的工艺示意图。
图3为单定-转子吸收器采用不同顺序串联双吸收塔的工艺示意图。
具体实施例
实施例1
工艺特点：定-转子吸收器串联单塔
工业烟气排放量：35000Nm3/h
烟气中NOx浓度：1500～1650mg/Nm3
烟气处理入口温度：70～80℃
吸收液：浓度25％的尿素溶液
烟气排放出口NOx浓度：50～85mg/Nm3
NOx去除效率：96％
实施例2
工艺特点：定-转子吸收器串联双塔
工业烟气排放量：50000Nm3/h
烟气中NOx浓度：400～600mg/Nm3
烟气处理入口温度：60～70℃
吸收液：浓度30％的尿素溶液
烟气排放出口NOx浓度：20～30mg/Nm3
NOx去除效率：95％
实施例3
工艺特点：定-转子吸收器串联双塔
工业烟气排放量：100000Nm3/h
烟气中NOx浓度：500～700mg/Nm3
烟气处理入口温度：70～80℃
吸收液：浓度2％的碳酸氢铵溶液
烟气排放出口NOx浓度：25～40mg/Nm3
NOx去除效率：95％。
Claims (1)
1.一种湿法脱硝的工艺方法，其特点在于采用以下设备、组合及工艺参数：
工艺方法中的主要设备包括：定-转子吸收器、脱硝吸收塔及吸收液储液罐；其组合方式有以下三种：
A组合方式为一个定-转子吸收器与一个吸收塔串联，烟气依次通过定-转子吸收器与吸收塔，吸收液储液罐通过管路为定-转子吸收器及吸收塔提供吸收液，并通过管路回流经过烟气吸收后的吸收液；烟气经过定-转子吸收器与吸收塔后被净化排空；
B组合方式为一个定-转子吸收器与两个吸收塔串联，烟气依次通过定-转子吸收器与两个吸收塔，吸收液储液罐通过管路为定-转子吸收器及吸收塔提供吸收液，并通过管路回流经过烟气吸收后的吸收液；烟气经过定-转子吸收器与吸收塔后被净化排空；
C组合方式为一个定-转子吸收器与两个吸收塔串联，烟气依次通过第一个吸收塔、定-转子吸收器与第二个吸收塔，吸收液储液罐通过管路为定-转子吸收器及吸收塔提供吸收液，并通过管路回流经过烟气吸收后的吸收液；烟气经过定-转子吸收器与吸收塔后被净化排空；
采用上述设备及组合方式的同时，在工艺操作中采用以下工艺参数：
(A)工业烟气进入脱硝工艺流程前，如温度过高，经喷淋降温器利用吸收液喷淋降温至温度低于100℃；
(B)定-转子吸收器转速范围为50～3000rpm；
(C)吸收液采用一种或多种添加剂，添加剂为：可溶碳酸盐、次氯酸钠、亚硫酸盐、尿素、碱；添加后吸收液的浓度范围0.1％～30％；
(D)烟气处理量采用35000Nm3/h，50000Nm3/h或100000Nm3/h其中一种。
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