CN107198963B - 一种高效湿法脱硝的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效湿法脱硝的方法及其装置，将包括3‑10％NaOH水溶液、乙二胺与钴重量比为1.5‑3:1的络合剂、除硝剂与催化剂混合得到脱硝组合试剂后通入氧气进行活化，然后通过管道将所述脱硝组合试剂从喷淋塔的上部通入喷淋塔内，再将待脱硝的烟气通过风机从喷淋塔的下部通入所述喷淋塔内，所述脱硝组合试剂与待脱硝的烟气接触并发生反应脱硝。本发明操作简单、高效、环保。

Description

一种高效湿法脱硝的方法及其装置
技术领域
本发明涉及烟气治理领域，具体涉及一种高效湿法脱硝的方法及其装置。
背景技术
化石燃料燃烧后会产生大量的氮氧化物，其中有90％以上是NO，进入大气后逐渐氧化成NO2，它的危害主要表现在以下几个方面：(1)氮氧化物会破坏人体呼吸系统,可引起支气管炎和肺气肿。(2)一氧化氮对植物叶片等不会引起斑害，但能抑制植物的光合作用。而植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮，就会造成叶脉坏死，从而影响植物的生长和发育。目前已有较为成熟的烟气脱硫、除尘技术，而烟气脱硝却是难点，因此研究和开发简单、廉价和实用的控制新技术是近年来大气污染控制领域的重点。
烟气脱硝技术从作业介质分类有干法和湿法两大类，干法脱硝包括选择性非催化还原法(SCR)、选择性催化还原巧(SNCR)、SCR/SNCR联合法巧吸附法等。目前阶段，大型燃煤电厂中大规模应用的是SCR民法，SCR法也存在占地面积过大、液氨易泄漏、催化剂昂贵并易中毒等缺点。SNCR法主要缺陷是脱硝效率低和液氨泄漏。其他干法技术由于技术难度和成本因素等原因也未能工业化。湿法脱硝技术主要包括酸碱吸收法、氧化还原法和液相络合法。湿法脱硝的主要难点在于NO在水中溶解度低，为了解决这个问题，国内外专家学者做了大量研究。液相络合法利用铁、钻、镍等过渡金属可与形成π-酸配位体络合物的性质，从而增大了在水中的溶解度来达到脱硝的目的。目前主要的络合吸收试剂有Fe(II)EDTA法，Fe(II)DMPS法，钴氨溶液，二乙胺合钴等。但铁络合法中Fe(II)易被氧化成Fe(III)使络合NO的效果迅速降低；钴氨、乙二胺合钴虽然具有较好的络合效果，但溶液体系中NO转化成NO2的速率慢，反应时间长，脱除效果有待提高。CN102728215A(公开日：2012-10-17)通过添加锰酸钾、碘酸钾或高锰酸钾中的一种实现NO的强化氧化，但该添加剂存在药剂耗量大、成本高、废水处理困难等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种高效湿法脱硝的方法及其装置，操作简单、高效、环保。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效湿法脱硝的方法，包括如下步骤：
S1将含有3-10％NaOH水溶液、乙二胺与钴重量比为1.5-3:1的络合剂、除硝剂与催化剂混合得到脱硝组合试剂后通入氧气进行活化；
S2通过管道将所述脱硝组合试剂从喷淋塔的上部通入喷淋塔内；
S3将待脱硝的烟气通过风机从喷淋塔的下部通入所述喷淋塔内；
S4喷淋塔内，所述脱硝组合试剂与待脱硝的烟气接触并发生反应脱硝。
进一步地，所述除硝剂为尿素，所述催化剂为氯化铵、氯化钠、氯化钾中的一种或几种。
进一步地，步骤S1中，所述脱硝组合试剂包括0.3-2重量份的络合剂、2-10重量份的除硝剂、0.01-0.1重量份的催化剂，100重量份的5％NaOH水溶液。
进一步地，步骤S4中，所述喷淋塔内从下往上依次设有多层填料，每层填料的上方均设有雾化喷头连通于所述管道。
进一步地，步骤S4中，烟气经过脱硝后得到的气体从喷淋塔的顶部出口经过除雾丝网排出。
进一步地，步骤S4中，与待脱硝的烟气接触并反应后剩下的液体从喷淋塔的底部出口排出，并重新用于脱硝组合试剂的制备。
实现上述高效湿法脱硝的方法的装置，包括脱硝组合混合试剂储槽、喷淋塔和风机；所述脱硝组合混合试剂储槽通过管道和泵连通于所述喷淋塔的上部；所述风机连通于所述喷淋塔的下部，用于将待脱硝的烟气抽入所述喷淋塔内；所述脱硝组合混合试剂储槽连通于一鼓氧机。
进一步地，所述喷淋塔内从下往上依次设有多层填料，每层填料的上方均设有雾化喷头通过分支管道连通于所述管道；所述分支管道上设有阀门；另外，所述分支管道上设有流量计。
更进一步地，多层填料采用金属丝网填料与波纹孔板填料交替放置的设置方式。
进一步地，所述喷淋塔的顶部出口处设有除雾丝网，底部出口连通于所述脱硝组合混合试剂储槽。
本发明的有益效果在于：
1、在脱硝过程中，由于NO氧化是耗氧过程，在5％NaOH水溶液、乙二胺与钴重量比为2:1的络合剂、除硝剂与催化剂混合时候通入氧气活化可以增大溶液溶氧量，强化NO氧化速率，然后通过除硝剂与催化剂强化NO2 -催化还原过程，使所有反应向正方向移动，实现高效脱硝，脱硝率高达85％。
2、由于NO2与水反应生成HNO3过程中会产生NO，因此本发明采用多级喷淋的方式实现逐步脱硝，增强脱硝的效果。
3、喷淋塔采用雾化喷头，使脱硝组合试剂形成细微液滴悬浮于脱硝塔中，与气体充分接触，减少喷淋液量；
4、采用金属丝网填料与波纹孔板填料交替放置，可以进一步增大介质比表面积，强化气液的再分布效果。
5、形成的产物为碳酸钠、硝酸钠、氮气和水等，没有形成有害污染物。
附图说明
图1为本发明装置的实施例结构示意图；
图2为本发明实施例中脱硝组合试剂的混合设备示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
一种高效湿法脱硝的方法，包括如下步骤：
S1将含有3-10％NaOH水溶液、乙二胺与钴重量比为1.5-3:1的络合剂、除硝剂与催化剂混合得到脱硝组合试剂后通入氧气进行活化；
S2通过管道将所述脱硝组合试剂从喷淋塔的上部通入喷淋塔内；
S3将待脱硝的烟气通过风机从喷淋塔的下部通入所述喷淋塔内；
S4喷淋塔内，所述脱硝组合试剂与待脱硝的烟气接触并发生反应脱硝。
进一步地，所述除硝剂为尿素，所述催化剂为氯化铵、氯化钠、氯化钾中的一种或几种。
进一步地，步骤S1中，所述脱硝组合试剂包括0.3-2重量份的络合剂、2-10重量份的除硝剂、0.01-0.1重量份的催化剂、100重量份的5％NaOH水溶液。
进一步地，步骤S4中，所述喷淋塔内从下往上依次设有多层填料，每层填料的上方均设有雾化喷头连通于所述管道。
进一步地，步骤S4中，烟气经过脱硝后得到的气体从喷淋塔的顶部出口经过除雾丝网排出。
进一步地，步骤S4中，与待脱硝的烟气接触并反应后剩下的液体从喷淋塔的底部出口排出，并重新用于脱硝组合试剂的制备。
上述过程会发生的化学反应如下：
(a)NO2与水反应
NO2+H2O→NO3 -+NO+2H+
(b)乙二胺合钴氧气活化
2[Co(en)3]2++O2(aq)+OH-→[Co(en)4O2(OH-)]3++2en
(c)乙二胺合钴络合NO
[Co(en)3]2++NO(aq)+OH-→[Co(en)2(NO)(OH-)]3++en
(d)NO氧化反应
[Co2(en)4O2(OH-)]3++2[Co(en)2(NO)(OH-)]++4en+OH-→4[Co(en)3]2++NO- 2+NO3 -+2H2O(e)NO2 -催化还原
Figure BDA0001333409040000061
即，烟气经过脱硝之后得到的气体为于环境无害的氮气，并且会重新生成乙二胺合钴，因此得到的液体可以返回用于脱硝组合试剂的制备，节约试剂。
实现上述高效湿法脱硝的方法的装置，如图1-2所示，包括脱硝组合混合试剂储槽1、喷淋塔2和风机3；所述脱硝组合混合试剂储槽1通过管道4和泵(离心泵)5、阀门6连通于所述喷淋塔2的上部；所述风机3通过气体阀门18连通于所述喷淋塔2的下部，用于将待脱硝的烟气抽入所述喷淋塔2内；所述脱硝组合混合试剂储槽1连通于一鼓氧机7。
如图2所示，在本实施例中，所述脱硝组合混合试剂储槽1连通除硝剂储槽8、催化剂储槽9和络合剂储槽10。占比较大的NaOH水溶液直接加入到脱硝组合混合试剂储槽1中。
进一步地，所述喷淋塔2内从下往上依次设有多层填料11，每层填料11的上方均设有雾化喷头12通过分支管道13连通于所述管道4；所述分支管道13上设有阀门15；另外，所述分支管道13上设有流量计16。烟气从上往下依次经过每层填料，实现气液的再分布，并经过每层填料上方的雾化喷头的喷淋实现脱硝。
更进一步地，多层填料11采用金属丝网填料与波纹孔板填料交替放置的设置方式。
进一步地，所述喷淋塔2的顶部出口处设有除雾丝网17，底部出口连通于所述脱硝组合混合试剂储槽1。
实施例1
本发明采用脱硝组合试剂，该试剂包含重量百分比为浓度5％的NaOH水溶液、乙二胺与钴重量比为2:1的络合剂、除硝剂与催化剂，具体为2重量份的络合剂、5重量份的除硝剂、0.1重量份的催化剂、100重量份的NaOH水溶液。所述除硝剂为尿素，所述催化剂为氯化铵、氯化钠、氯化钾中的一种或几种。脱硝组合试剂在进入喷淋塔之前通入纯氧提高活性，随后将脱硝组合试剂通入喷淋塔进行烟气脱硝，反应温度为60℃，喷淋液pH值为12。烟气从下往上依次经过三级喷淋。
实施例2
本发明采用脱硝组合试剂，该试剂包含重量百分比为8％的NaOH水溶液、乙二胺与钴重量比为3:1的络合剂、除硝剂与催化剂，具体为1重量份的络合剂、5重量份的除硝剂、0.1重量份的催化剂、100重量份的NaOH水溶液。所述除硝剂为尿素，所述催化剂为氯化铵、氯化钠、氯化钾中的一种或几种。脱硝组合试剂在进入喷淋塔之前通入纯氧提高活性，随后将脱硝组合试剂通入喷淋塔进行烟气脱硝，反应温度为55℃，喷淋液pH值为13。烟气从下往上依次经过三级喷淋。
实施例1和实施例2的实施效果如表1所示。
表1脱硝试验结果
Figure BDA0001333409040000081
由表1可知，采用本发明的装置和方法处理含氮氧化物烟气，可以使烟气中氮氧化物降为240ppm以下，达到国家规定的尾气排放标准。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高效湿法脱硝的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将3-10％NaOH水溶液、乙二胺与钴重量比为1.5-3:1的络合剂、除硝剂与催化剂混合得到脱硝组合试剂后通入纯氧进行活化；所述除硝剂为尿素，所述催化剂为氯化铵、氯化钠、氯化钾中的一种或几种；
S2通过管道将所述脱硝组合试剂从喷淋塔的上部通入喷淋塔内；
S3将待脱硝的烟气通过风机从喷淋塔的下部通入所述喷淋塔内；
S4喷淋塔内，所述脱硝组合试剂与待脱硝的烟气接触并发生反应脱硝。
2.根据权利要求1所述的高效湿法脱硝的方法，其特征在于，步骤S1中，所述脱硝组合试剂包括0.3-2重量份的络合剂、2-10重量份的除硝剂、0.01-0.1重量份的催化剂，100重量份的5％NaOH水溶液。
3.根据权利要求1所述的高效湿法脱硝的方法，其特征在于，步骤S4中，所述喷淋塔内从下往上依次设有多层填料，每层填料的上方均设有雾化喷头连通于所述管道。
4.根据权利要求1所述的高效湿法脱硝的方法，其特征在于，步骤S4中，烟气经过脱硝后得到的气体从喷淋塔的顶部出口经过除雾丝网排出。
5.根据权利要求1所述的高效湿法脱硝的方法，其特征在于，步骤S4中，与待脱硝的烟气接触并反应后剩下的液体从喷淋塔的底部出口排出，并重新用于脱硝组合试剂的制备。
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