CN105289254B - 一种络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺。技术方案包括烟气增压后送入浓缩塔反应，出浓缩塔的烟气送入吸收塔与从塔上部喷淋层喷出的循环吸收液逆向接触反应后由吸收塔顶部排出；浓缩塔塔底部分浓缩液经除铁后送入硫酸铵结晶系统；由喷淋层喷出的循环吸收液向下与烟气逆向接触反应后经烟气入口下方的电解再生层进入吸收塔底部，所述电解再生层由上至下依次为阴极层、阳极层和阴极层；所述电极层为导电材料制成的网状结构，相邻两个电极层间相互绝缘；所述电解再生层通过安装在塔壁上的接线柱与电源相接。本发明工艺简单、反应效率高、运行及投资成本低，占地面积小，特别适用于是烟气多污染物的协同治理。

Description

一种络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺

技术领域

本发明涉及一种烟气处理工艺，具体的说是一种络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，特别适用于是烟气的二氧化硫、氮氧化物、微细颗粒物、二噁英等多污染物的协同治理。

背景技术

烟气脱硫脱硝技术种类繁多，且单独的脱硫或脱硝技术的工程应用也越来越完善。但烟气的多污染物协同控制技术的应用较少。目前除较成熟的吸附法外，进行工程应用的其他协同控制技术，特别是烟气湿法多污染物协同控制技术还未见报道。湿法烟气同步脱硫脱硝技术，如湿式氨－络合法同步脱硫脱硝因其脱硫效率高、投资低、耗水少、副产品可以有效利用、无二次污染，可同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物，受到业界高度重视。

该技术最大的问题是吸收液中的Fe(II)EDTA在络合NO的过程中自身很容易被烟气中所携带O₂所氧化，形成对NO无吸收活性的Fe(Ⅲ)EDTA。为了对络合剂进行再生并解析出络合的NO，许多研究者进行了再生方面的研究工作，可实现络合剂的再生还原及络合吸收的NO还原。如公开号为104226095A，发明名称为“基于烟气湿式氨法脱硫的同步脱硝工艺”的专利申请，能够实现同步氨法脱硫胶硝工艺，在该技术方案中，浓缩塔底引出的浓缩液送入除铁反应池，通过调节pH值沉淀除铁，吸收塔底引出的吸收液送入填充有铁屑填料层的再生塔进行再生。

一方面，在再生步骤中采用铁屑法存在以下问题：(1)由于吸收液呈酸性，铁屑易被腐蚀，导致铁屑消耗量大，吸收液中铁离子浓度过高，既增加了除铁成本，还影响脱硫脱硝副产品品质；(2)由于铁屑中的元素铁被氧化腐蚀进入溶液引起吸收液pH值升高，导致铁屑对络合剂的再生还原能力减弱。为了保证脱硝效率，需向系统中补充酸，导致脱硝成本进一步增加。(3)铁屑消耗量较大，大量的元素铁被氧化进入吸收液，由于吸收液的pH值控制在5.0以上，吸收液中含有大量的氢氧化铁胶体(悬浮物)，将会导致循环泵的叶轮磨损加剧，同时还会导致喷嘴及管路道堵塞。(4)由于铁屑填充在封闭的再生塔内，而铁屑的消耗是连续，无法实现铁屑的连续补充。

另一方面，在除铁步骤中，需加入碱调节pH值，从而使浓缩液中带入大量的碱金属离子进入吸收液中，增加生产成本的同时，也不利于后续硫铵结晶，影响脱硫产品品质。

并且，该工艺对烟气中的其他污染物去除效果较差。

为了较好解决吸收液的再生及浓缩液的除铁问题，有研究者开展了电化学再生、除铁的研究。然而，采用传统的电化学再生、除铁工艺，存在再生、除铁效率不高的问题，主要是由于电解液中的Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA之间具有很好的电化学转化的可逆性，电解液在现有的电解装置中流动时，Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA之间会反复发生电化学转化，影响再生效率。在传统的电化学反应器中，出反应器的电解液分别从阴极室和阳极室流出，反应物的转化率低，最高不会超过50％。同时NO还原成氨的反应速率比Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA之间转化速率慢，同等条件下，NO还原成氨或/和氮气的效果差，最终导致同步脱硝效率偏低，影响脱硝效果。所以需开发适用于类似于Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA的反应物与生成物之间电化学转化具有很好的可逆性，同时适用于类似于NO和氨(或氮气)的反应物与生成物之间电化学转化可逆性很低的反应体系的电化学反应工艺。

传统的电化学反应工艺中所使用电化学反应器按其结构不同，可分为箱式、压滤式或板框式、特殊结构式三类；按其工作方式不同，可分为间歇式、柱塞流式、连续搅拌箱式三类。特殊结构的三维电极反应器以及柱塞流式电极反应器为了防止生成物进入相反电极区域发生可逆反应，一般需要采用特殊结构的隔膜，导致反应器结构复杂、制作成本和运行成本增加。特别是对于包含某些反应物与生成物之间电化学转化具有很好的可逆性，同时某些反应物与生成物之间电化学转化可逆性很低的反应体系，采用该类反应器，由于隔膜的分割，其转化率最高也将低于50％。

因此现有的电化学反应工艺及电解除铁反应器存在以下主要问题：

⑴现有的电化学反应工艺的电解液进入反应器的区域是由阴极和阳极以及反应器的外壳围成的区域，出反应器时，电解液分别从阴极室和阳极室流出，反应物的转化率低，最高不会超过50％。

⑵针对反应物和生成物之间具有很好的电化学反应可逆性的反应体系，现有的电解装置会导致反应物与生成物之间在电解除铁反应器中反复转化，既影响转化效率，又浪费电耗；

⑶现有的电解装置不能有效利用电解液自身的流动对电极表面的反应物提供快速更新的较大的湍动力，电化学反应速度较慢，进而降低了反应转化率；

⑷对于复杂的含有副反应的反应体系，现有电解装置不能及时有效移出引起副反应的电化学反应产物；

⑸现有电解装置结构复杂，占地面积大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、运行和投资成本低、浓缩液除铁效果好、吸收液再生效率高、能对烟气污染物协同去除的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺。

本发明工艺包括烟气增压后送入浓缩塔与塔内浓缩液逆向接触反应，出浓缩塔的烟气送入吸收塔与从塔上部喷淋层喷出的循环吸收液逆向接触反应后由吸收塔顶部排出；浓缩塔塔底部分反应后的浓缩液经电解除铁反应器除铁后送入硫酸铵结晶系统,所述由吸收塔上部喷淋层喷出的循环吸收液向下经过塔上部的填料层并与烟气逆向接触反应后经烟气入口下方的电解再生层进入吸收塔底部，所述电解再生层包括上下布置的三层电极层，由上至下依次为阴极层、阳极层和阴极层，所述反应后的循环吸收液由上至下依次穿过阴极层、阳极层和阴极层进行电化学反应；所述电极层为导电材料制成的网状结构，相邻两个电极层间相互绝缘；所述电解再生层通过安装在塔壁上的接线柱与电源相接。

所述烟气由吸收塔中部的烟气入口进入吸收塔，首先经过塔上部设置的至少一层吸收及电化学反应层与循环吸收液逆向接触反应，再经过填料层和喷淋层后由烟气出口排出；所述循环吸收液依次经过塔上部的填料层和至少一层吸收及电化学反应层与烟气逆向接触反应后再穿过电解再生层进入吸收塔底部，再由循环泵回送到吸收塔上部的喷淋层喷入塔内作为循环吸收液；所述吸收及电化学反应层包括上下布置的三层电极层，由下至上依次为阴极层、阳极层和阴极层，烟气由下至上依次穿过阴极层、阳极层和阴极层的同时与循环吸收液逆向接触边进行气－液吸收反应，边进行电化学反应；所述电极层为导电材料制成的网状结构，相邻两个电极层间相互绝缘；所述吸收及电化学反应层通过安装在塔壁上的接线柱与电源相接。

所述吸收及电化学反应层和/或电解再生层中，相邻两电极层的极性相反，相邻两个电极层之间的间距为1－10mm，最上层和最下层电极层厚度为100－150mm，中间层电极层厚度为150－200mm，最上层和最下层两层电极层总厚度不小于中间层电极层的厚度。

所述吸收及电化学反应层中的阴极层和阳极层之间的电位差为1.5－4.5V；所述电解再生层中阴极层和阳极层电位差为1.5－4.5V。

所述烟气穿过喷淋层后再经塔上部的静电除雾及反应层后由塔顶的烟气出口排出，所述静电除雾及反应层包括上、下两层电极层，下层为阴极层，上层为阳极层，所述烟气由下至上依次穿过阴极层和阳极层；所述电极层为导电材料制成的网状结构，相邻两个电极层间相互绝缘；所述静电除雾及反应层通过安装在塔壁上的接线柱与电源相接。

所述静电除及反应雾中，每层电极层厚度为100－150mm，两层电极层之间间距为200－300mm。

所述浓缩塔塔底部分反应后的浓缩液送入电解除铁反应器中进行除铁，具体方法为：所述浓缩液经进口连接短管进入电解除铁反应器，所述电解除铁反应器设有一个反应单元，所述反应单元由两个极向相反且相互绝缘的电极室组成，包括阳极室和阴极室，所述浓缩液先进入反应单元中的阳极室发生氧化反应，然后再进入阴极室发生还原反应；反应后的浓缩液由电解除铁反应器的出口连接短管排出送入硫酸铵结晶系统。

所述电解除铁反应器的电极室由至少一块多孔板电极及对应的筒体组成，或者电极室为导电材料制成的网状结构及对应的筒体组成。

所述电极室由两块多孔板电极与对应的筒体围成的区域组成，电极室内填充具有导电性的电极材料，所述浓缩液依次穿过电极室两端的多孔板电极由阳极室向阴极室定向流动，所述浓缩液的总体流动方向垂直于多孔板电极表面。

所述电解除铁反应器为卧式，每个电极室顶部设有气体缓冲箱；电极室内反应产生的气体上升进入气体缓冲箱收集后由气体缓冲箱顶部的气体排出口排出。

所述电解除铁反应器相邻两个电极室端部的多孔板电极间具有间隙，所述间隙的宽度为1－10mm。当浓缩液中的颗粒物进入相邻两个电极室的多孔板电极间的间隙内时，由冲洗液入口管通入冲洗液，冲洗液经电极室筒体内壁面上的进液通道进入相邻两多孔板电极之间间隙的一端，对间隙进行冲洗，冲洗液由间隙的另一端进入电极室筒体内壁面上的排液通道，最后由冲洗液出口管排出。

由所述冲洗液出口管引出部分电解除铁反应器内的浓缩液与进入电解除铁反应器前的浓缩液混合后一起进入电解除铁反应器进行电解反应，实现反应中间产物的部分回流，出电解除铁反应器的部分反应后的浓缩液经冲洗液入口管回送进入电解除铁反应器内实现反应产物的部分回流。

所述吸收及电化学反应层和电解再生层中，定期调换相邻两个电极层的极性，使电极层内的电化学反应析出物发生逆向电化学反应重新进入循环吸收液。

针对背景技术中存在的问题，发明人对现有的烟气脱硫脱硝工艺进行了改进，其主要基于电解原理，利用电解工艺在电解除铁反应器中对浓缩液除铁，在吸收塔中对吸收液再生。

在烟气送入吸收塔内的脱除工艺中，以电解原理为基础，在塔内同步实现烟气的烟气污染物协同去除以及吸收液的再生，具体为：

1)在塔体上部增加了至少一层吸收及电化学反应层，该反应层由上下布置的三层电极层组成，由下至上依次为阴极层、阳极层和阴极层，每个电极层为导电材料制成的网状结构，相邻两个电极层间相互绝缘，并存在一定的间距，这种结构具有多种功能：a烟气由下至上经过吸收及电化学反应层时，与由上至下流经该层的循环吸收液发生化学吸收反应，烟气中的二氧化硫和氮氧化物被吸收下来，同时还存在副反应：吸收液中的络合吸收剂Fe(II)EDTA被烟气中的氧气氧化为Fe(III)EDTA；b,由于吸收及电化学反应层具有电解效果，在阴极室被吸收下来的氮氧化物和被氧化的Fe(III)EDTA随之被还原，具有同步再生作用。c，由于电极层为网状结构，具有很好的过滤效果，烟气中的部分颗粒物会被捕集下来，起到对烟气中的灰尘的过滤效果；d，同样由于吸收及电化学反应层具有电解效果，在电化学作用下，烟气中的二恶英类污染物也被部分电解。所述吸收及电化学反应层可以为一层，也可以根据需要,如为了进一步提高脱硝效率，设计成两层或两层以上，控制各层中的阴极室和阳极室的电位差为1.5－4.5V。

2)在烟气进口下方，液面以上位置设置电解再生层，其结构与吸收及电化学反应层结构相同，由阴极室、阳极室和阴极室三层电极室组成，所述电解再生层的作用是对与烟气反应后的循环吸收液进行电解再生。与烟气反应后循环吸收液先在阴极层内发生还原反应，吸收下来的NOx被还原成NH₃或/和N₂，同时，部分Fe³⁺还原成Fe²⁺；在阴极室发生了还原反应的吸收液越过两电极室间的间隙进入阳极室，在阳极室内发生亚硫酸根离子、Fe²⁺以及OH^-等离子的氧化反应，最后再进入最下一层阴极室再次发生还原反应，循环吸收液依次流经阴极室、阳极室和阴极室，可以有效避免在阴、阳极之间吸收液来回流动引起的反复电化学转化，提高了再生效率。电解再生层的下端面与塔体下部的液面平齐，有利于吸收液在该层内由上向下定向流动，减少上下扰动出现的下层阴极室反应后的液体窜到上层的阳极室中，阳极室反应后的液体窜到上层的阴极室中。因为吸收塔工作时，在塔下的扰动泵的作用下，塔下部所储的吸收液处于高度的湍动状态，液面上部存在一层泡沫层，电解再生层所处的位置正是在这层泡沫层内，从塔上部下来的吸收液进入泡沫层受到的湍动力远小于泡沫下方的液相，不会导致再生后的吸收液在阴、阳极室内窜动。若电解再生层放入塔下部所储的吸收液面下，再生的吸收液在阴、阳极室内窜动程度增加，降低了再生效果。

3)进一步的，所述喷淋层上方设有静电除雾及反应层，所述静电除雾及反应层由两层极性相反的电极层组成，静电除雾及反应层的电极层也为导电材料制成的网状结构，其空隙率控制在0.7－0.9，可外接高压高频脉冲电源，上升的烟气在经过静电除雾及反应层时，随烟气外溢的微细颗粒物、气溶胶等，在静电作用下粒子的双极荷电、静电凝并，最终被捕集在电极层中。可通过定期开启静电除雾及反应层上方的洗涤层的喷头，洗涤捕集下的颗粒物和气溶胶达到清洗静电除雾及反应层的目的。

所述网状结构的导电材料可以使用导电性能好、抗腐蚀性强的铅、铂、钛、石墨等材料制成，其空隙率控制在0.7－0.9。

所述相邻两层电极层的间距中可根据需要填充网状的绝缘垫片，或其他形状的绝缘子，采用如陶瓷、高强塑料等材料制成。

在对浓缩塔引出的浓缩液进行除铁步骤中，发明人使用了电解除铁反应器进行除铁，并且同时改变电解除铁反应器的结构，使浓缩液在电解除铁反应器内由阳极向阴极定向流动，具体为：

(1)取消了现有的电化学反应器中常用的隔膜，改变电化学反应器单元结构。所述反应单元由两个极向相反且相互绝缘的电极室组成，电极室内填充电极材料，浓缩液依次流经两个电极室，一方面避免浓缩液中的反应物与生成物之间在电解除铁反应器中反复转化，提高了反应物的转化率，节能降耗；另一方面，填充的电极材料也有利于浓缩液在电极室内的均布，因而无需另设搅拌装置，进一步简化结构、降低能耗；

(2)创造性的在电极室的两端设置多孔板电极，多孔电极板为具有孔板结构的电极，多孔板电极的设置一方面可与对应的筒体形成相对封闭的空间(即电极室)，以便于在电极室内填充电极材料；另一方面，以便于浓缩液可经由多孔板电极上的开孔由阳极室向阴极室定向流动，液相流动方向垂直于多孔板电极的表面，浓缩液在阳极室内发生氧化后再进入阴极室进行还原反应,避免反复转化，转换效率高；相邻两个电极室间被各自对应的多孔板电极(合计有两个多孔板电极)隔开，进一步保证转换反应的可靠性，提高反应效率。所述多孔板电极的孔径为优选为6－10mm，过大会导致填充的电极材料流失，同时不利于浓缩液的均布。过小会出现部分孔被填充的电极材料堵塞，同时会增加浓缩液流动的阻力。

(3)相邻两个电极室端部的多孔板电极间具有间隙，该间隙是由于两个电极室串联后保证两者间处于绝缘状态。所述间隙的宽度优选为1－10mm，过大会导致电解反应的效率下降，过小会增加电解除铁反应器的加工及安装成本。同时在两电极室间隙两端的上下相对设有冲洗液进出口，通过筒体内壁的进出液通道与间隙相通。

(4)本发明电解除铁反应器可以根需要设计为立式或卧式，当电解除铁反应器为卧式时，可以在电极室顶部设置气体缓冲箱，气体缓冲箱有多个作用，用于收集反应过程中产生的气体，并及时排出；还可作为填充电极的加入口。当需要向电解液的单极区域通入反应物，或移出中间产物时，可通过气体缓冲箱和/或者冲洗液入口管向电极室内通入，或移出。本发明工艺的有益效果：

⑴本发明工艺方法简单、可控性好，脱硫脱硝效果好、占地面积小，在吸收塔中将吸收与再生两个单元有机整合成一个单元。

⑵投资成本低，与铁屑再生相比，少建一个铁屑塔，不用沉淀系统，投资节省20％以上；在浓缩液除铁步骤中采用电解除铁反应器，结合多孔板电极，使液流垂直于多孔板电极流动，流过电极室内填充的电极材料或者网状结构时时，上述结构相当于填料对流体具有均布效果，无需搅拌设施，结构紧凑，比电极面积大。同时填充料使电解液流动的通道曲折，电解液流动时的湍动程度大于平板电极结构时电解液的流动，增大了液相流动时对反应物产生的湍动力，有利于电极表面反应液的更新，提高反应转化率；适用性强，适用于复杂的含有副反应的反应体系，对于电化学可逆性好的浓缩液有效除铁，能及时有效移出引起副反应的电化学反应产物。

⑶运行成本低，与铁屑再生相比，无铁屑消耗，在塔内边进行吸收反应，边再生。再生系统运行成本降低60％以上，用于除铁再生时，无需调节pH值，不引入大量的碱，能够有效降低成本；

⑷无二次污染物产生。与现有工艺的铁屑再生步骤相比，无沉淀物－氢氧化铁产生。电解再生及电解除铁时，不向系统添加其他物质，不产生任何废弃物。除下来的铁以元素铁的形态析出在电极上，可作为烧结矿的优质原料；

⑸提高了副产品品质。在进行电解除铁的同时，还可除去部分其他金属离子，降低了进结晶系统的浓缩液的铁及其他重金属物的含量，进一步提高了副产物硫酸铵的品质；

⑹除铁效率高。与铁屑法相比，系统只有复配Fe(II)EDTA时引入了铁元素，含量较低。浓缩液进行电解除铁时采用电解除铁反应器，100％的浓缩液都要按照顺序依次经过阳极室和阴极室，与传统的电解装置相比，提高了进入阴极进行电解还原的反应液的比率，从而保证除铁效果，除铁效率可高达90％以上。

⑺再生效果好，再生效率高，实现了边吸收，边再生。与现有的再生步骤相比，循环吸收液的再生率可达80％以上，特别适用于烟气氨－Fe(II)EDTA法同步脱硫脱硝剂的吸收液的再生以及浓缩液的除铁。

⑻吸收塔中可实现烟气中多污染物协同控制，吸收及电化学反应层进行污染物的吸收、氧化及吸收液再生，电解再生层可对循环吸收液进一步再生，静电除雾及反应层可在高压静电作用下，特别是在高压高频脉冲电场力作用下，净化烟气中的部分其他污染物，如二恶英等，同时还具有湿式电除尘的功能，可进一步捕集微细颗粒物，一塔集中多个功能，具有显著的技术效果。

以435m²的烧结烟气氨法脱硫脱硝工艺为例，可节省投资20％以上，年节省运行费用500万元以上。同时，由于除铁提纯，硫铵副产物质量提高，年新增效益达300万元。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为本发明中吸收塔结构示意图。

图3本发明中卧式的电解除铁反应器的结构示意图。

图4为本发明中立式的电解除铁反应器的结构示意图。

图5为电极室为网状结构的电解除铁反应器的结构示意图。

其中，1-塔体、2-烟气入口、3-烟气出口、4-循环泵、5-电解再生层、5.1-阴极层、5.2-阳极层、5.3-阴极层、6-吸收及电化学反应层、6.1-阴极层、6.2-阳极层、6.3-阴极层、7-填料层、8-喷淋层、9-静电除雾及反应层、9.1-阴极层、9.2-阳极层、10-循环吸收液出口、11-接线柱、12-洗涤层、13-进口连接短管、14-出口连接短管、15-填充电极取出口、16-浓缩塔、17-吸收塔、18-电解除铁反应器、19-排液通道、20-绝缘法兰、21-硫酸铵结晶系统、22-筒体、23-电极室、24-电极材料、25-多孔板电极、26-缓冲箱、27-气体排出口、28-间隙、29-冲洗液入口管、30-冲洗液出口管、31-进液通道、32-网状结构。

具体实施方式

参见图2，所述吸收塔的结构为：

本发明同步脱硫脱硝反应塔包括塔体1，所述塔体顶部设有烟气出口3、中部设有烟气入口2，塔体1底部设循环吸收液出口10，所述循环吸收液出口10经循环泵4与塔体上部的喷淋层8连通，所述喷淋层8上方塔体内设静电除雾及反应层9，所述静电除雾及反应层9上方设有洗涤层；所述喷淋层8下方塔体内设有填料层7，所述填料层7下方设有至少一层吸收及电化学反应层6(本实施例中为两层，相邻两层吸收及电化学反应层的间距为1.0－2.0米)，所述烟气入口2下方的塔体1内设有电解再生层5，所述电解再生层5的下端面与塔体1下部液面平齐，所述吸收及电化学反应层6由三层电极层组成，最上层和最下层为阴极层6.3、6.1，中间层为阳极层6.2；所述电解再生层5由三层电极层组成，最上层和最下层为阴极层5.3、5.1，中间层为阳极层5.2；所述静电除雾及反应层9由两层电极层组成，上层为阳极室9.2，下层为阴极室9.1。所述电极层均为由导电材料制成的网状结构，可以使用导电性能好、抗腐蚀性强的铅、铂、钛、石墨等材料制成，其空隙率控制在0.7－0.9，相邻两个电极层间具有间距，所述吸收及电化学反应层6和电解再生层5分别通过接线柱11与低压直流电源相接，所述静电除雾及反应层9通过接线柱11与高压高频脉冲电源相接。所述接线柱11与塔体1绝缘。所述吸收及电化学反应层6和电解再生层5中，所述电极层厚度为100－200mm，相邻两个电极层之间的间距为1－10mm。所述静电除雾及反应层9中，每层电极层厚度为100－150mm，两层电极层之间间距为200－300mm。

所述吸收及电化学反应层中的阴极层和阳极层的电位差为1.5－4.5V。

所述电解除铁反应器的结构分为卧式和立式两种，

卧式结构如下：

参见图3，筒体22的一端设有进口连接短管13，另一端设有出口连接短管14，筒体内设有一个反应单元，由两个相互绝缘的填充有电极材料的电极室23组成，所述电极室23由两端的多孔板电极25与筒体22围成的区域组成，所述电极室23内填充有具有导电性的电极材料24。所述电极材料24为贵金属盐改性后的颗粒状活性炭、煤焦炭、石油焦或耐腐蚀的金属屑，粒度为8－20mm(电极材料的粒度应大于多孔板电极的孔径)。所述电极室23的两端均设有多孔板电极25(孔径为8－20mm，两个电极室23的多孔板电极25分别接入阴极和阳极接线柱(图中未示出)，使两个电极室23一个为阴极室一个为阳极室,为了使多孔板电极25与对应的电极室23的壁面电导通，如可采用导电螺钉将多孔板电极25与电极室23的壁面连接，接线柱接入电极室23壁面，使电流导入多孔板电极25。并且根据浓缩液的性质，还可以电极室23的壁面内表面涂覆防蚀层，避免浓缩液腐蚀电极室23的壁面。本实施例中，左侧的电极室为阳极室(即阳极的电极室)，右侧的电极室为阴极室(即阴极的电极室)，在两邻的两个电极室23的多孔板电极25之间可通过绝缘法兰20连接，形成1-10mm的间隙28，使两个多孔板电极25保持绝缘状态，所述间隙28的一端经过多孔板电极25与电极室23(阴极室)内壁面上的进液通道31的一端连接，所述进液通道31的另一端连接冲洗液入口管29；所述间隙28的另一端经过多孔板电极25与电极室23(阳极室)内壁面上的排液通道32的一端连接，所述排液通道19的另一端连接冲洗液出口管30。所述电极室23的底部设有填充电极取出口15，所述电极室23的顶部设置了缓冲箱26，所述缓冲箱26上设有气体排出口27。

参见图5，作为另一个优化方案，所述电极室23还可以由导电材料制成的网状结构32组成，可以使用导电性能好、抗腐蚀性强的铅、铂、钛、石墨等材料制成，其空隙率控制在0.7－0.9。无多孔板电极25及填充的电极材料24，其余结构及反应原理同本实施例。

立式结构如下：

参见图4，本实施例电解除铁反应器为立式，基本结构与所述卧式反应器的结构基本相同，上层电极室为阴极室，下层电极室为阳极室，唯一不同的是不设有缓冲箱26、气体排出口27和填充电极取出口15，其余同实施例1。

工艺实施例：

参见图1，烟气增压后送入浓缩塔16与塔内浓缩液接触反应，出浓缩塔16的烟气送入吸收塔17与从塔内循环吸收液接触反应，浓缩塔16塔底部分反应后的浓缩液经电解除铁反应器18除铁后送入硫酸铵结晶系统21得到硫酸铵晶体，吸收塔17塔底的部分循环吸收液经循环泵4回送吸收塔17上部的喷淋层8喷出。

在电解除铁反应器18中：

所述浓缩液(本发明中浓缩液即为电解液)由电解除铁反应器18的进口连接短管13进入筒体22中，先穿过一层多孔板电极25进入左侧的电极室23(阳极室)进行氧化反应：

在阳极室发生的氧化反应：

2H₂O→O₂+4H⁺+4e (7)

若浆液中溶有氢气，还可能发生以下反应：

H₂→2H⁺+2e (8)

Fe²⁺EDTA→Fe³⁺EDTA+e (2′)

Fe²⁺→Fe³⁺+e (3′)

经过氧化反应后的浓缩液穿过左侧的电极室23(阳极室)的多孔板电极25、间隙28，由右侧的电极室23一端的多孔板电极25进入右侧的电极室23(阴极室)内进行还原反应：

在阴极室发生的还原反应：

Fe²⁺EDTA(NO)+5H⁺+5e→Fe²⁺EDTA+NH₃+H₂O (1)或：

Fe³⁺EDTA+e→Fe²⁺EDTA (2)

Fe³⁺+e→Fe²⁺ (3)

Fe²⁺+2e→Fe (4)

控制所述反应单元中阳极室和阴极室的电位差为1.5－4.5V。

在阴极室内反应后的浓缩液穿过阴极室右侧的多孔板电极25由出口连接短管14流出送入硫酸铵结晶系统21，即完成浓缩液中的铁的去除，本实施例中，除铁效率可为90％以上。

除下来的铁以元素铁的形态析出在电极材料上，换下来的电极材料可作为烧结矿的优质原料。

自清洁：

在阴极室中，反应(4)不可避免会发生，为了保证浓缩液中的铁组分平衡，同时避免析出的铁元素对多孔板电极25孔隙的堵塞，定期将反应器中反应单元的相邻阴、阳电极室的极性对换，使原来具有阳极室变为阴极室，原来具有阴室变为阳极室，同时使浓缩液在电解除铁反应器内反向流动，使析出的铁元素重新氧化成亚铁离子进入吸收液，起到电解除铁反应器18的自清洁作用。

另外，对于浓缩液中少量的进入相邻两多孔板电极的间隙28处颗粒物沉积问题，可以将冲洗液由冲洗液入口管29通入，经进液通道10送入间隙7中以冲洗沉积物，冲洗液小部分由多孔板电极23孔隙进入两侧的电极室23内，大部分带着析出物经排液通道19由冲洗液出口管30排出，以保证电解除铁反应器18的正常运行。

部分回流过程：

由所述冲洗液出口管30引出部分电解除铁反应器内的浓缩液与进入电解除铁反应器前的浓缩液混合后一起经进口连接短管13进入电解除铁反应器进行电解反应，实现反应中间产物的部分回流，经出口连接短管14出电解除铁反应器的部分反应后的电解液经冲洗液入口管29回送进入电解除铁反应器内实现反应产物的部分回流，通过反应中间产物和反应产物的部分回流有利于提高电解液中反应物的转化率。上述操作可长期进行，或根据需要定时进行。

在吸收塔17中：

工艺流程：

(1)所述烟气由吸收塔17塔体1中部的烟气入口2入塔后上行，边上行边与由塔上部喷入的循环吸收液逆向接触发生吸收反应，当烟气上升通过两层吸收及电化学反应层6，在吸收及电化学反应层6中，烟气上升依次经过阴极层6.1、阳极层6.2和阴极层6.3并同时与循环吸收液接触混合：在最下层的阴极层6.1时，与由上至下流入的循环吸收液进一步发生化学吸收反应，络合吸收氮氧化物，同时在电化学作用下，吸收下来的氮氧化物被还原成氨或/和氮气。。在吸收过程中，烟气中的二氧化硫也被吸收下来；随后烟气进入阳极层6.2，对二氧化硫的吸收反应进一步进行，同时在电化学作用下，吸收下来的二氧化硫转化为硫酸铵，烟气中的部分二恶英类生质也被氧化分解。由于在阳极层6.2内Fe(II)EDTA被氧化成Fe(III)EDTA，失去对氮氧化物的络合吸收能力；最后，烟气再向上进入最上层的阴极层6.3，进行着同阴极层6.1同样的反应。控制吸收及电化学反应层6的阴极层和阳极层电位差为1.5－4.5V；

(2)穿过两层吸收及电化学反应层6的烟气继续上行经填料层7均布并与流经填料层7的循环吸收液进一步反应，吸收烟气中的氮氧化物和二氧化硫，再经喷淋层8依次进入静电除雾及反应层9的阴极层9.1和阳极层9.2，随烟气外溢的微细颗粒物、气溶胶等穿过上述电极层时，在静电作用下，发生粒子的双极荷电、静电凝并，最终被捕集过滤在静电除雾及反应层中，静电除雾及反应层9还可净化烟气中的部分其他污染物，如二恶英等，并且通过定期开启洗涤层12通入洗涤水对静电除雾及反应层9进行清洗。经静电除雾及反应层9的烟气穿过洗涤层12至塔体1的顶部，由烟气出口3排出；

(3)由喷淋层8喷出的循环吸收液下行，先经填料层7与烟气反应，然后依次穿过两层吸收及电化学反应层6与烟气进一步进行边吸收边再生，反应后的循环吸收液进入塔体1下部的电解再生层5，在电解再生层5中，反应后的循环吸收液依次流经阴极层5.3、阳极层5.2和阴极层5.1进行再生，其液相反应与吸收及电化学反应层6中各电极层中存在液相反应相同；再生后的吸收液流入塔底，部分经循环泵4回送喷淋层8作为循环吸收液喷出。其中，可根据需要，向循环吸收液中补充氨水和络合剂，以保证循环吸收液的吸收效果。

经处理后的烟气的氮氧化物去除率达到50％以上，气溶胶低于20mg/Nm³。

所述循环吸收液的再生率达到80％。，由于取消了再生装置，可节省设备投次20％以上。

自清洁：

当循环吸收液在吸收及电化学反应层6和电解再生层5中进行电化学反应时，过多的析出物在阴极层中析出时，会导致吸收液中反应物浓度过低，影响转化效果。同时，析出物在电极层内析出后不断累积附着，一段时间后，会减少电极层的有效反应的比表面积，此时可调换两相邻两电极层的极性，通电一段时间后，使析出物发生氧化反应重新进入循环吸收液中，以提高电极层的自清洁能力。

Claims (12)

1.一种络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，包括烟气增压后送入浓缩塔与塔内浓缩液逆向接触反应，出浓缩塔的烟气送入吸收塔与从塔上部喷淋层喷出的循环吸收液逆向接触反应后由吸收塔顶部排出；浓缩塔塔底部分反应后的浓缩液经电解反应器除铁后送入硫酸铵结晶系统,其特征在于，所述由吸收塔上部喷淋层喷出的循环吸收液向下经过塔上部的填料层并与烟气逆向接触反应后经烟气入口下方的电解再生层进入吸收塔底部，所述电解再生层包括上下布置的三层电极层，由上至下依次为阴极层、阳极层和阴极层，所述反应后的循环吸收液由上至下依次穿过阴极层、阳极层和阴极层进行电化学反应；所述电极层为导电材料制成的网状结构，相邻两个电极层间相互绝缘；所述电解再生层通过安装在塔壁上的接线柱与电源相接；所述浓缩塔塔底部分反应后的浓缩液送入电解除铁反应器中进行除铁，具体方法为：所述浓缩液经进口连接短管进入电解除铁反应器，所述电解除铁反应器设有一个反应单元，所述反应单元由两个极向相反且相互绝缘的电极室组成，包括阳极室和阴极室，所述浓缩液先进入反应单元中的阳极室发生氧化反应，然后再进入阴极室发生还原反应；反应后的浓缩液由电解除铁反应器的出口连接短管排出送入硫酸铵结晶系统。

2.如权利要求1所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述烟气由吸收塔中部的烟气入口进入吸收塔，首先经过塔上部设置的至少一层吸收及电化学反应层与循环吸收液逆向接触反应，再经过填料层和喷淋层后由烟气出口排出；所述循环吸收液依次经过塔上部的填料层和至少一层吸收及电化学反应层与烟气逆向接触反应后再穿过电解再生层进入吸收塔底部，再由循环泵回送到吸收塔上部的喷淋层喷入塔内作为循环吸收液；所述吸收及电化学反应层包括上下布置的三层电极层，由下至上依次为阴极层、阳极层和阴极层，烟气由下至上依次穿过阴极层、阳极层和阴极层的同时与循环吸收液逆向接触边进行气－液吸收反应，边进行电化学反应；所述电极层为导电材料制成的网状结构，相邻两个电极层间相互绝缘；所述吸收及电化学反应层通过安装在塔壁上的接线柱与电源相接。

3.如权利要求1或2所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述吸收及电化学反应层和/或电解再生层中，相邻两电极层的极性相反，相邻两个电极层之间的间距为1－10mm，最上层和最下层电极层厚度为100－150mm，中间层电极层厚度为150－200mm，最上层和最下层两层电极层总厚度不小于中间层电极层的厚度。

4.如权利要求2所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述吸收及电化学反应层中的阴极层和阳极层之间的电位差为1.5－4.5V；所述电解再生层中阴极层和阳极层电位差为1.5－4.5V。

5.如权利要求1或2所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述烟气穿过喷淋层后再经塔上部的静电除雾及反应层后由塔顶的烟气出口排出，所述静电除雾及反应层包括上、下两层电极层，下层为阴极层，上层为阳极层，所述烟气由下至上依次穿过阴极层和阳极层；所述电极层为导电材料制成的网状结构，相邻两个电极层间相互绝缘；所述静电除雾及反应层通过安装在塔壁上的接线柱与电源相接。

6.如权利要求5所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述静电除及反应雾中，每层电极层厚度为100－150mm，两层电极层之间间距为200－300mm。

7.如权利要求1所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述电解除铁反应器的电极室由至少一块多孔板电极及对应的筒体组成，或者电极室为导电材料制成的网状结构及对应的筒体组成。

8.如权利要求7所述的一种络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述电极室由两块多孔板电极与对应的筒体围成的区域组成，电极室内填充具有导电性的电极材料，所述浓缩液依次穿过电极室两端的多孔板电极由阳极室向阴极室定向流动，所述浓缩液的总体流动方向垂直于多孔板电极表面。

9.如权利要求1或7或8所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述电解除铁反应器为卧式，每个电极室顶部设有气体缓冲箱；电极室内反应产生的气体上升进入气体缓冲箱收集后由气体缓冲箱顶部的气体排出口排出。

10.如权利要求8所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述电解除铁反应器相邻两个电极室端部的多孔板电极间具有间隙，所述间隙的宽度为1－10mm，当浓缩液中的颗粒物进入相邻两个电极室的多孔板电极间的间隙内时，由冲洗液入口管通入冲洗液，冲洗液经电极室内壁面上的进液通道进入相邻两多孔板电极之间间隙的一端，对间隙进行冲洗，冲洗液由间隙的另一端进入电极室内壁面上的排液通道，最后由冲洗液出口管排出。

11.如权利要求10所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，由所述冲洗液出口管引出部分电解除铁反应器内的浓缩液与进入电解除铁反应器前的浓缩液混合后一起进入电解除铁反应器进行电解反应，实现反应中间产物的部分回流，出电解除铁反应器的部分反应后的浓缩液经冲洗液入口管回送进入电解除铁反应器内实现反应产物的部分回流。

12.如权利要求1或2所述的络合吸收同步电解还原的烟气污染物协同去除工艺，其特征在于，所述吸收及电化学反应层和电解再生层中，定期调换相邻两个电极层的极性，使电极层内的电化学反应析出物发生逆向电化学反应重新进入循环吸收液。