CN106064017A - 氧化还原同程脱硫脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化还原同程脱硫脱硝装置，吸收塔包括废气进口、循环液处理区、碱液区、同步脱硫脱硝区和废气出口，废气进口与循环液处理区之间设有氧化反应器和还原反应器，废气进口连接氧化反应器，氧化反应器连接还原反应器，还原反应器连接循环液处理区，同步脱硫脱硝区设置在循环液处理区的上方，碱液区设置在吸收塔的侧面，同步脱硫脱硝区上方设有除雾器，除雾器上方设有废气出口。效率高，一氧化氮活性产物还原反应速度快，大大提高了系统的效率；一氧化氮活性产物还原反应彻底，大大提高了系统的效果；占地少，造价少，运行费用低，使用范围广。

Description

氧化还原同程脱硫脱硝装置
技术领域
本发明涉及一种脱硫脱硝装置，尤其涉及一种氧化还原同程脱硫脱硝装置，属于燃烧生成物处理领域。
背景技术
氮氧化物是造成化学烟雾的主要原因，也是酸雨的重要原因。二氧化硫是酸雨的主要原因。脱硫和脱硝是废气治理的两项重要任务。
废气脱硫方法主要有干式、半干式和湿式脱硫。干式脱硫投加石灰石、氧化镁等干粉脱硫剂，直接与废气在的二氧化硫反应生成亚硫酸钙、亚硫酸镁等干产物，然后除尘。半干式脱硫投加石灰、氧化镁、氢氧化钠等脱硫剂浆液，直接与废气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙、亚硫酸镁等干产物，然后除尘。干式、半干式脱硫的优点是不需要水，不存在渣水分离和水的循环利用问题；缺点是反应不彻底，效率低，脱硫前后都需要除尘，重复建设严重，压降大，运行费用高。湿式脱硫首先用脱硫液喷淋废气，将废气中的二氧化硫转移到水中形成亚硫酸，然后投加石灰、氧化镁、氢氧化钠等碱液中和酸性脱硫液，经过渣液分离后脱硫液循环使用。湿式脱硫的优点是二氧化硫转移速度快，效率高，效果好；缺点是消耗水，脱硫液需要渣液分离和循环利用。目前通常采用湿式脱硫，很少采用干式和半干式脱硫。
主流脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)。其他技术主要有电子束法(EBA)、活性焦吸附、常温氧化还原法等。SCR法技术是在催化剂作用下，还原剂NH3(液氨、氨水、尿素等)与烟气中的NOX反应，将烟气中的NOX还原为氮气和水。其反应器设置于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，反应温度一般在320℃-400℃之间。SNCR法技术用NH3、尿素等还原剂喷入炉内温度为850～1100℃的区域，还原剂与烟气中的NOx进行选择性反应，NOx被还原为氮气和水。SCR和SNCR技术都需要特定的反应温度条件和严格的自动控制，还原剂不足反应不彻底，过量产生氨逃逸反倒增加氮氧化物，都导致处理效果降低。电子束法利用电子加速器产生的高能粒子照射烟气，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。该技术没有废水，不需要催化剂，对烟气条件变化适应性强，但耗电量大，还不适合用于大规模应用。活性焦吸附法用活性焦进行烟气的同时脱硫和脱氮。SO2通过活性焦吸附，通过热再生，产物转换成硫磺、硫酸、化肥等副产品。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。该技术没有废水，不需要催化剂，对烟气条件变化适应性强，但操作较复杂，副产品产生复杂，活性焦消耗大，塔压降大。常温氧化还原法先将NO氧化成NO2，然后将NO2转移到水中变成HNO3，最后利用H2SO3将HNO3还原成N2排放。该技术工艺过程与脱硫类似，不需要还原剂，对烟气条件变化适应性强，还能同时氧化二噁英等有毒物质和去除重金属等，运行成本低，难点在于氧化和还原的控制。
由于工艺限制，SCR、SNCR、活性焦吸附等脱硝不可能与脱硫同步进行，两者只能作为独立单元，无法实现工艺和装置的一体化，占地面积大，投资多，运行费用高。仅有的几例常温氧化还原脱硝实例也都是在脱硫之后独立脱硝，存在同样的问题。电子束法脱硝需要利用电子加速器产生高能粒子，能耗非常大，很难用于工业生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中不足之处，而提供一种氧化还原同程脱硫脱硝装置。氧化还原同程脱硫脱硝装置使湿式脱硫和常温氧化还原脱硝在一个反应塔中同步完成，大大提高了除尘脱硫效果和效率，减少投资行30-40，减少运行费用20-30％，减少占地面积40-45％。
这种氧化还原同程脱硫脱硝装置，吸收塔包括循环液处理区、碱液区、同步脱硫脱硝区和废气出口，废气进口与循环液处理区之间设有氧化反应器和还原反应器，废气进口连接氧化反应器，氧化反应器连接还原反应器，还原反应器连接循环液处理区，同步脱硫脱硝区设置在循环液处理区的上方，碱液区设置在吸收塔的侧面，同步脱硫脱硝区上方设有除雾器，除雾器上方设有废气出口。
所述的循环液处理区侧面设有浓液提升泵，循环液处理区与同步脱硫脱硝区的上方之间设有循环泵，碱液区与同步脱硫脱硝区下方之间设有加药泵。
所述的还原反应器中还加入强酸。
本发明优点在于：
1.强酸微环境，与还原剂一起喷强酸酸雾，造成还原剂与一氧化氮活性产物接触瞬间的pH值小于1微环境；
2.同程脱硫脱硝，利用脱硫产物作为还原剂，脱硫脱硝后续过程、酸碱中、渣液分离和水的循环利用等在一套设施中完成，实现了同程脱硫脱硝。
3.效率高，一氧化氮活性产物还原反应速度快，大大提高了系统的效率；
4.效果好，一氧化氮活性产物还原反应彻底，大大提高了系统的效果；
5.占地少，同程脱硫脱硝，节省占地面积40-45％；
6.造价少，节省造价30-40％；
7.运行费用低，节省运行费用20-30％；
8.使用范围广，既适应于新建项目，也适用于现有项目提标改造，尤其是用地紧张的项目优势明显。
附图说明
图1为氧化还原同程脱硫脱硝装置的结构示意图。
图中标记：：1-氧化反应器、2-还原反应器、3-循环泵、4-提升泵、5-加药泵、6-除雾器、7-吸收塔、8-废气进口、9-循环液处理区、10-碱液区、11-同步脱硫脱硝区、12-废气出口。
具体实施方式
下面结合附图对氧化还原同程脱硫脱硝装置进行进一步说明。
这种氧化还原同程脱硫脱硝装置，吸收塔7包括循环液处理区9、碱液区10、同步脱硫脱硝区11和废气出口12，废气进口8与循环液处理区9之间设有氧化反应器1和还原反应器2，废气进口8连接氧化反应器1，氧化反应器1连接还原反应器2，还原反应器2连接循环液处理区9，同步脱硫脱硝区11设置在循环液处理区9的上方，碱液区10设置在吸收塔7的侧面，同步脱硫脱硝区11上方设有除雾器6，除雾器6上方设有废气出口12。
所述的循环液处理区9侧面设有浓液提升泵4，循环液处理区9与同步脱硫脱硝区11的上方之间设有循环泵3，碱液区10与同步脱硫脱硝区11下方之间设有加药泵5。
所述的还原反应器2中还加入强酸。
废气首先通过废气进口8进入氧化反应器1，惰性一氧化氮被氧化成活性产物；然后进入还原反应器2，一氧化氮活性产物被还原成氮气，废气接着进入吸收塔7；加药泵5将碱液区10的碱液均匀喷淋到吸收塔7的同步脱硫脱硝区11的下部，进行酸碱中和；循环泵3将循环液均匀喷淋到吸收塔7的同步脱硫脱硝区11的上部；在吸收塔7的同步脱硫脱硝区11，废气上升，循环液下降，气液充分接触，可溶气体转移到循环液；废气经过吸收塔7的同步脱硫脱硝区11后继续上升，通过除雾器6，水雾被去除，净化废气排放；循环液落入循环液处理区9中，循环液处理区9上清液继续循环使用，循环液处理区9的浓液由浓液提升泵4送往脱水处理设施。
本氧化还原同程脱硫脱硝装置，将湿式脱硫技术与常温氧化还原脱硝技术相结合,形成了氧化还原同程脱硫脱硝新工艺装置，脱硫脱硝在一个装置中同步进行，大大提高了脱硫脱硝效果和效率，大大减少了投资、运行费用和占地面积。
氧化还原同程脱硫脱硝化学反应过程非常复杂，主要发生如下化学反应：
SO2+H2O→SO3 2-+2H+ (1)
(m+n+k)NO(气)+(m+n+k)[O]→mNO2+nNO2 -+kNO- (2)
mNO2+nNO2 -+kNO-+(m+n+k)SO3 2-+2(m+n)H+→(m+n+k)N2↑+(m+n+k)SO4 2-+(m+n)H2O (3)
4NO2+2H2O+2[O]→4NO3 -+4H+ (4)
2SO3 2-+3NO3 -→2SO4 2-+N2↑+NO(液) (5)
NO(液)+[O]→NO2(液) (6)
4NO2(液)+2H2O+2[O]→4NO3 -+4H+ (7)
H++OH-→H2O (8)
反应(1)和(4)在气体转移中完成，需要喷淋水。反应(5)、(6)、(7)、(8)在液相中完成。反应(5)产生NO(液)，利用余量[O]完成反应(6)和(7)，反应(5)、(6)、(7)反复进行，反应较慢，可能出现NO3 -积累。反应(2)和(3)在气相中完成，反应(2)的反应速度很快，反应(3)的反应速度在pH值小于1的条件下很快，在大于2的条件下非常慢。反应(3)将反应(2)的产物直接还原氮气，对于脱硝效果和避免NO3 -积累都非常重要。如何营造反应(3)的反应条件是常温氧化还原脱硝的技术关键，也是本发明的技术关键。

Claims (3)

1.一种氧化还原同程脱硫脱硝装置，吸收塔(7)包括循环液处理区(9)、碱液区(10)、同步脱硫脱硝区(11)和废气出口(12)，其特征在于：废气进口(8)与循环液处理区(9)之间设有氧化反应器(1)和还原反应器(2)，废气进口(8)连接氧化反应器(1)，氧化反应器(1)连接还原反应器(2)，还原反应器(2)连接循环液处理区(9)，同步脱硫脱硝区(11)设置在循环液处理区(9)的上方，碱液区(10)设置在吸收塔(7)的侧面，同步脱硫脱硝区(11)上方设有除雾器(6)，除雾器(6)上方设有废气出口(12)。
2.根据权利要求1所述的氧化还原同程脱硫脱硝装置，其特征在于：所述的循环液处理区(9)侧面设有浓液提升泵(4)，循环液处理区(9)与同步脱硫脱硝区(11)的上方之间设有循环泵(3)，碱液区(10)与同步脱硫脱硝区(11)下方之间设有加药泵(5)。
3.根据权利要求1所述的氧化还原同程脱硫脱硝装置，其特征在于：所述的还原反应器(2)中还加入强酸。
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Application publication date: 20161102