CN107754599A - 一种高低温气相复合脱硫脱硝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的高低温气相复合脱硫脱硝方法，包括：a).通入烟气；b).烟气均布；c).烟气湍流，烟气穿过催化接触器底部集结成的水层，实现与喷淋液的充分接触；d).脱硫脱硝处理，喷淋液为含有NaClO、NaOH的水溶液；e).水中硝酸和亚硝酸盐的去除，使其与氯化铵溶液混合。本发明的脱硫脱硝方法，首先利用含有NaClO、NaOH的水溶液将烟气中的NO、SO2和少量的NO2进行吸收，然后在通过氯化铵溶液，将水中的硝酸和亚硝酸根离子转化为氮气释放出来，在高温或者低温条件下均可达到良好的脱硫脱硝效果，脱硫脱硝效率可达95%以上，有益效果显著，适于应用推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱硫脱硝方法，更具体的说，尤其涉及一种高低温气相复合脱硫脱硝方法。
背景技术
燃煤烟气和工业烟气中含有硫氧化物和氮氧化物，是造成环境和空气污染的主要因数，脱硫脱硝处理是去除烟气中氮化物和硫化物的过程。烟气中的氮氧化物中，主要为NO和NO2，其中NO的占比约为90～95%，烟气脱硝工艺主要有选择性非催化还原法（SNCR）和选择性催化还原法（SCR），其中SNCR脱硝方法不使用催化剂，所需要的烟气温度高（通常为850～1100℃），不适用于低温下的烟气脱硝处理。虽然SCR脱硝法所需要的烟气温度较低（通常为300～600℃），但其造价是SNCR的10倍左右，对于中小规模的烟气处理来说不适用。
上述两种SNCR和SCR的脱硝方法，均需使用尿素或液氨，以便将烟气总的氮氧化物还原为N2和H2O，但液氨、尿素的生产也是高耗能的，因此采用这种高耗能的产物进行脱硝处理，从能源节约和长久发展来看不是长久之计。同时，SNCR和SCR的脱硝，均会产生对环境和人体危害较大的硝酸盐和亚硝酸盐，废液中硝酸盐和亚硝酸盐的析出耗能较高，如果企业偷排废渣、废液，将会对土壤和水体造成严重的污染，硝酸盐分解为亚硝酸盐有较强的致癌性质，对环境保护和人体健康都是极大的危害。
烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD），在FGD技术中，按脱硫剂的种类划分可分多种方法，其中以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，是世界范围内普遍使用的脱硫方法。但这种石灰石的脱硝方法系统结构比较复杂、占地面积大、投资成本高，且耗电较高，而且还需要对废水进行处理，不适用于烟气含硫低和中小规模的烟气处理。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种高低温气相复合脱硫脱硝方法。
本发明的高低温气相复合脱硫脱硝方法，其特征在于，通过以下方法来实现：
a).通入烟气，燃烧排出的烟气经进气管通入脱硫脱硝塔中；
b).烟气均布，烟气进入脱硫脱硝塔后，首先经底部的带孔均布板实现在脱硫脱硝塔横截面上的均匀分布；
c).烟气湍流，烟气流经湍流器的过程中，在湍流器叶轮的推动作用下，会加速烟气向上的流动速度；烟气遇到上方的催化接触器，烟气穿过催化接触器底部集结成的水层，实现与喷淋液的充分接触；
d).脱硫脱硝处理，喷淋液为含有NaClO、NaOH的水溶液，次氯酸钠和氢氧化钠喷淋液与烟气混合后，烟气中的NO和NO2发生如下反应：
NO+NaClO→NO2+NaCl，NaOH+NO2→Na2NO3+NaNO2+H2O；
烟气中SO2发生如下反应：
SO2+NaClO→Na2SO4+NaCl；
烟气与喷淋液反应后，实现了烟气中氮元素和硫元素的固定；
e).水中硝酸和亚硝酸盐的去除，待脱硫脱硝塔底部溶液趋于饱和后，将其抽至废水处理塔中，使其与废水处理塔中的氯化铵溶液混合，发生如下反应：
NaNO2+NH4Cl→N2+NaCl+H2O，Na2NO3+NH4Cl→N2+NaCl+H2O；
经废水处理塔的处理后，最终生成对空气无污染的氮气和对水体无污染的氯化钠溶液。
本发明的高低温气相复合脱硫脱硝方法，所述催化接触器由若干均匀固定于横向板上的催化接触单元组成，催化接触单元由外向内由若干套在一起但不接触的锥形筒组成，锥形筒的小开口均竖直朝下，相邻锥形筒经连杆相固定；锥形筒的基体材料为TiO2，其表面涂覆有Ni2O3、Cu0、WO3和MoO3形成的纳米颗粒，Ni2O3纳米颗粒和Cu0纳米颗粒实现对NaClO、NaOH溶液与NO、SO2反应的催化，WO3和MoO3为抗氧化剂。
本发明的用于高低温气相复合脱硫脱硝方法的装置，包括脱硫脱硝塔、废水处理塔、第一储液罐和第二储液罐，脱硫脱硝塔的下端和上端分别设置有与其内部空腔相通的进气管和排气管；其特征在于：脱硫脱硝塔内部空腔中由下至上依次设置有均布板、湍流器、催化接触器、喷淋管和三相分离器，均布板上均匀开设有通孔，湍流器上均匀设置有叶轮，喷淋管上设置有多个喷头；脱硫脱硝塔的外侧设置有喷淋泵，喷淋泵的进口经管路与脱硫脱硝塔的底部相通，出口经管路与喷淋管相通；脱硫脱硝塔的底部经抽液泵与废水处理塔相通；
包括存储NaClO、NaOH溶液的第一储液罐和存储NH4Cl溶液的第二储液罐，第一储液罐经第一加药泵与脱硫脱硝塔的底部相通，第二储液罐经第二加药泵与废水处理塔的底部相通，废水处理塔的底部设置有排液管；所述第一加药泵和第二加药泵的进水口上均连接有补水管。
本发明的有益效果是：本发明的脱硫脱硝方法，首先利用含有NaClO、NaOH的水溶液与烟气充分接触，通过氧化反应将烟气中的NO、SO2和少量的NO2进行吸收，然后在通过氯化铵溶液与硝酸钠和亚硝酸钠的反应，将水中的硝酸和亚硝酸根离子转化为氮气释放出来，形成了不会对大气造成污染的N2和不会对水体造成污染的NaCl，避免了以往烟气脱硫脱硝产生硝酸盐和亚硝酸盐而污染水体的现象，在850～1100℃的高温或者300～600℃的低温条件下均可达到良好的脱硫脱硝效果，脱硫脱硝效率可达95%以上，为烟气的同时脱硫脱硝提供了一种行之有效的化学方法，有益效果显著，适于应用推广。
进一步地，通过采用由TiO2、Ni2O3、Cu0、WO3和MoO3构成的催化接触器， TiO2为基体材料，WO3和MoO3作为抗氧化剂，Ni2O3、Cu0纳米颗粒实现催化反应，既保证了烟气与喷淋液的充分接触，又实现了NO、SO2、NO2与喷淋液的充分、快速反应。
附图说明
图1为本发明的高低温气相复合脱硫脱硝装置的结构示意图；
图2为本发明中催化接触器的结构示意图。
图中：1脱硫脱硝塔，2废水处理塔，3进气管，4排气管，5均布板，6湍流器，7催化接触器，8喷淋管，9三相分离器，10喷头，11第一储液罐，12第二储液罐，13喷淋泵，14第一加药泵，15第二加药泵，16抽液泵，17补水管，18排液管，19排气管，20催化接触单元，21横向板，22外锥形筒，23内锥形筒，24第一中间锥形筒，25第二中间锥形筒，26连杆。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
本发明的高低温气相复合脱硫脱硝方法，通过以下方法来实现：
a).通入烟气，燃烧排出的烟气经进气管通入脱硫脱硝塔中；
b).烟气均布，烟气进入脱硫脱硝塔后，首先经底部的带孔均布板实现在脱硫脱硝塔横截面上的均匀分布；
c).烟气湍流，烟气流经湍流器的过程中，在湍流器叶轮的推动作用下，会加速烟气向上的流动速度；烟气遇到上方的催化接触器，烟气穿过催化接触器底部集结成的水层，实现与喷淋液的充分接触；
d).脱硫脱硝处理，喷淋液为含有NaClO、NaOH的水溶液，次氯酸钠和氢氧化钠喷淋液与烟气混合后，烟气中的NO和NO2发生如下反应：
NO+NaClO→NO2+NaCl，NaOH+NO2→Na2NO3+NaNO2+H2O；
烟气中SO2发生如下反应：
SO2+NaClO→Na2SO4+NaCl；
烟气与喷淋液反应后，实现了烟气中氮元素和硫元素的固定；
e).水中硝酸和亚硝酸盐的去除，待脱硫脱硝塔底部溶液趋于饱和后，将其抽至废水处理塔中，使其与废水处理塔中的氯化铵溶液混合，发生如下反应：
NaNO2+NH4Cl→N2+NaCl+H2O，Na2NO3+NH4Cl→N2+NaCl+H2O；
经废水处理塔的处理后，最终生成对空气无污染的氮气和对水体无污染的氯化钠溶液。
如图1所示，给出了本发明的高低温气相复合脱硫脱硝装置的结构示意图，其由脱硫脱硝塔1、废水处理塔2、第一储液罐11、第二储液罐12、13、第一加药泵14、第二加药泵15以及抽液泵16组成，脱硫脱硝塔1的内部为圆柱形空腔，其底部和上端分别设置有进气管3和排气管4，待净化的烟气经进气管3通入脱硫脱硝塔1，净化后的烟气经排气管4排出。脱硫脱硝塔1的内部空腔中由下至上依次设置有均布板5、湍流器6、催化接触器7、喷淋管8和三相分离器9，均布板5上均匀开设有通孔，以便烟气通过。湍流器6上均匀设置有叶轮。进入的烟气首先经均布板5实现在脱硫脱硝塔1横截面上的均匀分布，然后通过湍流器6上的叶轮，增加烟气的流速。
脱硫脱硝塔1底部的液体经喷淋泵13抽至喷淋管8中，以实现喷淋液的循环利用，液体经喷淋管8上的喷头10喷出，喷淋液采用次氯酸钠和氢氧化钠的水溶液。催化接触器7位于湍流器6与喷淋管8之间，液体喷淋在催化接触器7上，当烟气经过催化接触器7时实现与液体的充分混合，以达到除去烟气中硫氧化物和氮氧化物的作用。烟气实现与喷淋液的接触、混合、反应后，实现净化，净化的烟气再经三相分离器9，液体被分离出来流至脱硫脱硝塔1的底部，固体颗粒被截留在三相分离器9中，无污染的气体经排气管4排出。
所示脱硫脱硝塔1的底部经管路和抽液泵16与废水处理塔2相连通，废水处理塔2中存储有氯化铵溶液，当脱硫脱硝塔1中的溶液趋于饱和时，则经抽液泵16抽至废水处理塔2中，以实现溶液中硝酸根和亚硝酸根离子的去除。废水处理塔2的底部设置有排液管18，上端设置有排气管19，除去硝酸根和亚硝酸根的溶液经排液管18排出，不会对外界水体造成污染。反应产生的氮气经排气管19排出，也不会对空气造成污染。
所示第一储液罐11用于存储次氯酸钠和氢氧化钠的水溶液，次氯酸钠和氢氧化钠的水溶液经第一加药泵14抽至脱硫脱硝塔1中。所示第二储液罐12用于存储氯化铵的水溶液，氯化铵溶液经第二加药泵15抽至废水处理塔2中。所示第一加药泵14和第二加药泵15的进水端均于补水管17相连通，以实现补水和对溶液的稀释作用。
如图2所示，给出了本发明中催化接触器的结构示意图，其由横向板21和均匀设置于横向板21上的催化接触单元20组成，每个催化接触单元20均由多个套在一起的锥形筒组成，如图中所示锥形筒采用4个（外锥形筒22、内锥形筒23、第一中间锥形筒24和第二中间锥形筒25），每个锥形筒均以“大口朝上、小口朝下”的形式设置，且相邻锥形筒之间不接触，而是通过连杆26进行固定连接。
催化接触器7的每个锥形筒TiO2为基体材料，其表面涂覆有Ni2O3、Cu0、WO3和MoO3形成的纳米颗粒，Ni2O3纳米颗粒和Cu0纳米颗粒实现对NaClO、NaOH溶液与NO、SO2反应的催化，WO3和MoO3为抗氧化剂。
当喷淋液喷洒在催化接触器7上之后，由于锥形筒表面Ni2O3、Cu0、WO3和MoO3纳米颗粒的存在，会使得喷淋液均匀附着在锥形筒上，当烟气流经催化接触器7时，使得烟气与喷淋液接触更加充分，同时在催化剂Ni2O3、Cu0的作用下，有利于实现烟气中NO、SO2、NO2与次氯酸钠和氢氧化钠溶液的充分反应。同时，由于锥形筒小口朝下，使得每个锥形筒的下端开口处聚集成水层，烟气需要从该水层中穿过，使得烟气与喷淋液不仅具有“气相混合”的效果，而且还具有“气体通入溶液”中的效果。
Claims (3)
1.一种高低温气相复合脱硫脱硝方法，其特征在于，通过以下方法来实现：
a).通入烟气，燃烧排出的烟气经进气管通入脱硫脱硝塔中；
b).烟气均布，烟气进入脱硫脱硝塔后，首先经底部的带孔均布板实现在脱硫脱硝塔横截面上的均匀分布；
c).烟气湍流，烟气流经湍流器的过程中，在湍流器叶轮的推动作用下，会加速烟气向上的流动速度；烟气遇到上方的催化接触器，烟气穿过催化接触器底部集结成的水层，实现与喷淋液的充分接触；
d).脱硫脱硝处理，喷淋液为含有NaClO、NaOH的水溶液，次氯酸钠和氢氧化钠喷淋液与烟气混合后，烟气中的NO和NO2发生如下反应：
NO+NaClO→NO2+NaCl，NaOH+NO2→Na2NO3+NaNO2+H2O；
烟气中SO2发生如下反应：
SO2+NaClO→Na2SO4+NaCl；
烟气与喷淋液反应后，实现了烟气中氮元素和硫元素的固定；
e).水中硝酸和亚硝酸盐的去除，待脱硫脱硝塔底部溶液趋于饱和后，将其抽至废水处理塔中，使其与废水处理塔中的氯化铵溶液混合，发生如下反应：
NaNO2+NH4Cl→N2+NaCl+H2O，Na2NO3+NH4Cl→N2+NaCl+H2O；
经废水处理塔的处理后，最终生成对空气无污染的氮气和对水体无污染的氯化钠溶液。
2.根据权利要求1所述的高低温气相复合脱硫脱硝方法，其特征在于：所述催化接触器（7）由若干均匀固定于横向板（21）上的催化接触单元（20）组成，催化接触单元由外向内由若干套在一起但不接触的锥形筒组成，锥形筒的小开口均竖直朝下，相邻锥形筒经连杆（26）相固定；锥形筒的基体材料为TiO2，其表面涂覆有Ni2O3、Cu0、WO3和MoO3形成的纳米颗粒，Ni2O3纳米颗粒和Cu0纳米颗粒实现对NaClO、NaOH溶液与NO、SO2反应的催化，WO3和MoO3为抗氧化剂。
3.一种用于权利要求1所述的高低温气相复合脱硫脱硝方法的装置，包括脱硫脱硝塔（1）、废水处理塔（2）、第一储液罐（11）和第二储液罐（12），脱硫脱硝塔的下端和上端分别设置有与其内部空腔相通的进气管（3）和排气管（4）；其特征在于：脱硫脱硝塔内部空腔中由下至上依次设置有均布板（5）、湍流器（6）、催化接触器（7）、喷淋管（8）和三相分离器（9），均布板上均匀开设有通孔，湍流器上均匀设置有叶轮，喷淋管上设置有多个喷头（10）；脱硫脱硝塔的外侧设置有喷淋泵（13），喷淋泵的进口经管路与脱硫脱硝塔的底部相通，出口经管路与喷淋管相通；脱硫脱硝塔的底部经抽液泵（16）与废水处理塔相通；
包括存储NaClO、NaOH溶液的第一储液罐（11）和存储NH4Cl溶液的第二储液罐（12），第一储液罐经第一加药泵（14）与脱硫脱硝塔的底部相通，第二储液罐经第二加药泵（15）与废水处理塔的底部相通，废水处理塔的底部设置有排液管（18）；所述第一加药泵和第二加药泵的进水口上均连接有补水管（17）。
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