CN108187474A - 脱硫脱硝的方法和脱硫脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱硫脱硝的方法和脱硫脱硝装置，涉及分离领域，达到了提供一种对温度要求低、且氧化速度快，同时成本较低的脱硫脱硝的方法和装置，从而降低脱硫脱硝的难度、成本，提高脱硫脱硝的效率的目的。本发明的主要技术方案为：一种脱硫脱硝的方法，包括：(1)将烟气与H2O2混合，并使用短波射线催化反应，使烟气中的SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，反应结束后，得反应后烟气；所述短波射线包括紫外线、X射线、γ射线中的一种或多种；(2)收集反应后烟气中的H2SO4和HNO3，或者将H2SO4和HNO3转化为其他产物。
Description
技术领域
本发明涉及分离领域，尤其涉及一种脱硫脱硝的方法和脱硫脱硝装置。
背景技术
目前脱硝传统的做法有SCR、SNCR、臭氧等。选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术组合，以及臭氧氧化吸收法脱硝技术，都是应用在脱硫前端，先脱硝后脱硫，两套设备，两道工序。
选择性催化还原脱硝反应温度为250～450℃时，脱硝率可达70％～90％。该技术成熟可靠，目前在全球范围尤其是发达国家应用广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870～1200℃，必须在锅炉内进行，脱硝率小于50％。缺点是喷药点不好找，喷药量不易控制，脱硝率低，对锅炉的运行和使用寿命有一定影响。臭氧脱硝，虽然脱硝率高，且可在低温下进行，但臭氧生产成本高，辅属设备庞大，投资和运行费用高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种脱硫脱硝的方法和脱硫脱硝装置，主要目的是提供一种对温度要求低、且氧化速度快，同时成本较低的脱硫脱硝的方法和装置，从而降低脱硫脱硝的难度、成本，提高脱硫脱硝的效率。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种脱硫脱硝的方法，包括：
(1)将烟气与H2O2混合，并使用短波射线催化反应，使烟气中的SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，反应结束后，得反应后烟气；所述短波射线包括紫外线、X射线、γ射线中的一种或多种；
(2)收集反应后烟气中的H2SO4和HNO3，或者将H2SO4和HNO3转化为其他产物。
进一步的，所述步骤(1)之前对未处理烟气进行除尘，得到烟气。
进一步的，所述紫外线波长为173nm、185nm、254nm和365nm中的一种或多种。
另一方面，本发明实施例还提供一种脱硫脱硝装置，包括：
塔体，所述塔体底端设有入气口与溢流口，顶端设有出气口；
预处理部，连接于所述入气口；所述预处理部用于对烟气除尘；
清洗部，包括第一喷淋机构、第二喷淋机构和短波射线发生器；所述第一喷淋机构和所述第二喷淋机构设置在所述入气口和所述出气口之间，所述第一喷淋机构和所述第二喷淋机构之间具有距离，所述第一喷淋机构与所述第二喷淋机构均朝向所述入气口；所述短波射线发生器设置在所述第一喷淋机构和所述第二喷淋机构之间，所述第一喷淋机构相比所述第二喷淋机构更接近于所述入气口；所述第一喷淋机构用于喷洒氧化剂，所述第二喷淋机构用于吸收液；所述氧化剂为H2O2。
进一步的，还包括分流部，所述分流部包括连通管和漏斗；所述塔体上设有分流入口和分流出口；所述分流入口和所述分流出口均设置在所述短波射线发生器与所述第二喷淋机构之间，所述分流入口设置高度低于所述分流出口设置高度；所述漏斗入口设置在所述分流入口和所述分流出口之间，并使所述塔体阻断，所述漏斗伸向所述塔体底端；所述连通管设置在所述塔体外，其两端分别连接于所述分流入口和所述分流出口，用于连通所述漏斗两端。
进一步的，还包括节流阀和流量传感器；所述流量传感器设置在所述入气口，所述节流阀设置在所述第一喷淋机构，所述流量传感器连结于所述节流阀。
进一步的，还包括反射层，所述反射层设置所述入气口和所述分流入口之间的所述塔体内壁，用于反射短波射线。
进一步的，还包括单向阀，所述单向阀设置在所述连通管，防止烟气从所述分流出口向所述分流入口流动。
进一步的，还包括除雾器，所述除雾器设置在所述第二喷淋机构和所述出气口之间，用于出去烟气中的的液体。
本发明实施例提出的一种脱硫脱硝的方法，包括：(1)将处理后的烟气与 H2O2混合，并使用短波射线催化反应，使处理后的烟气中的SO2和NOX氧化生成 H2SO4和HNO3，反应结束后，得反应后烟气；所述短波射线包括紫外线、X射线、γ射线中的一种或多种；(2)收集反应后烟气中的H2SO4和HNO3，或者将H2SO4和HNO3转化为其他产物。在现有技术中，选择性催化还原脱硝反应和臭氧脱硝技术成本高昂，选择性非催化还原有高温要求。而本发明使用H2O2使得烟气中的 SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，在常温下即可反应，有效消减了高温维持的费用，同时维持高温通常使用化石能源作为燃料，会对环境造成污染。而使用短波射线作为催化条件能够有效加速氧化反应的速度，使得反应效率加快，从而保证脱硫脱硝的效率。短波射线发生器技术成熟，价格相对而言较低，而且通常使用电能进行生产，同时现在电能为清洁能源，不会对环境造成影响。从成本上而言，维持高温所需煤价格远高于生产短波射线所用电费，因此本发明实施例从脱硫脱硝的难度、成本和效率来看，性价比更高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种脱硫脱硝的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种脱硫脱硝装置的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达到预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的脱硫脱硝的方法具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1所示，一种脱硫脱硝的方法，包括：
(1)将烟气与H2O2混合，并使用短波射线催化反应，使烟气中的SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，反应结束后，得反应后烟气；上述短波射线包括紫外线、 X射线、γ射线中的一种或多种；将烟气与H2O2混合即可发生反应，使烟气中的 SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，但是这个反应速度较慢，而使用上述短波射线能够催化反应，使得反应发生效率提高，从而确保脱硝脱硫的效率。上述短波射线均可催化H2O2的氧化，其中紫外线和X射线可通过设备人工制造，γ射线因其半衰期较短，适用于γ射线作为副产物生成时进行再利用。
(2)收集反应后烟气中的H2SO4和HNO3，或者将H2SO4和HNO3转化为其他产物。收集H2SO4和HNO3后，反应后烟气则不含酸，可直接排出大气。
以下通过本实施例中脱硫脱硝的方法的工作过程和原理具体说明本实施例中的脱硫脱硝的方法：
烟气与H2O2混合后，烟气中的发生SO2和NOX被氧化，生成H2SO4和HNO3，上述短波射线照射H2O2，使得反应速度加快。
反应式为：
H2O2+SO2→H2SO4
H2O2+NOX→HNOX+H2O
本发明实施例提出的一种脱硫脱硝的方法，包括：(1)将处理后的烟气与 H2O2混合，并使用短波射线催化反应，使处理后的烟气中的SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，反应结束后，得反应后烟气；所述短波射线包括紫外线、X射线、γ射线中的一种或多种；(2)收集反应后烟气中的H2SO4和HNO3，或者将H2SO4和HNO3转化为其他产物。在现有技术中，选择性催化还原脱硝反应和臭氧脱硝技术成本高昂，选择性非催化还原有高温要求。而本发明使用H2O2使得烟气中的 SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，在常温下即可反应，有效消减了高温维持的费用，同时维持高温通常使用化石能源作为燃料，会对环境造成污染。而使用短波射线作为催化条件能够有效加速氧化反应的速度，使得反应效率加快，从而保证脱硫脱硝的效率。短波射线发生器33技术成熟，价格相对而言较低，而且通常使用电能进行生产，同时现在电能为清洁能源，不会对环境造成影响。从成本上而言，维持高温所需煤价格远高于生产短波射线所用电费，因此本发明实施例从脱硫脱硝的难度、成本和效率来看，性价比更高。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
为了降低烟气污染程度，能够直排大气，具体的，上述步骤(1)之前对未处理烟气进行除尘，得到烟气。由于烟气会存在粉尘，直接排出会污染大气，因此需要经常除尘处理。对于温度过高的烟气，有时还需要做降温处理，防止热量对环境的影响，但温度高时，会加快氧化反应速度，因此对于温度的设定应当视情况而定。
由于上述紫外线波长范围较大，为10-400nm，但在人工制造时，能够得到的主波长有限，同时波长越大，催化效果越好，但其制造成本也会增加，因此对于上述紫外线波长的选择，具体为，上述紫外线波长为173nm、185nm、254nm 和365nm中的一种或多种。紫外线发生器通过充斥不同的惰性气体，使得发出的紫外线波长有所差异，而这四种波长的紫外线发生器易购买，无需要求定制，相对而言，能够降低生产成本。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种脱硫脱硝装置，包括：
塔体1，上述塔体1底端设有入气口11与溢流口12，顶端设有出气口13；
预处理部2，连接于上述入气口11；上述预处理部2用于对烟气除尘；
清洗部，包括第一喷淋机构31、第二喷淋机构32和短波射线发生器33；上述第一喷淋机构31和上述第二喷淋机构32设置在上述入气口11和上述出气口13之间，上述第一喷淋机构31和上述第二喷淋机构32之间具有距离，所述第一喷淋机构31与所述第二喷淋机构32均朝向所述入气口11；上述短波射线发生器33设置在上述第一喷淋机构31和上述第二喷淋机构32之间，上述第一喷淋机构31相比上述第二喷淋机构32更接近于上述入气口11；上述第一喷淋机构31用于喷洒氧化剂，上述第二喷淋机构32用于吸收液；氧化剂为H2O2。烟气从所述入气口11进入上述塔体1，先接触上述第一喷淋下的氧化剂，同时接受上述短波射线发生器33的催化，使得烟气中的SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，然后接触上述第二喷淋机构32喷洒的吸收液，使得烟气中的H2SO4和HNO3留下，将干净的烟气从上述出气口13排出。上述短波射线发生器33包括紫外线发生器、X射线发生器、γ射线发射器中的一种或多种，紫外线发生器常用无极紫外灯，其使用寿命长，使用稳定。
由于H2O2的分解被催化后分解出纯水，而上述第二喷淋机构32喷淋的吸收液多为碱液，为了避免混合，具体的，还包括分流部4，上述分流部4包括连通管41和漏斗42；上述塔体1上设有分流入口14和分流出口15；上述分流入口14和上述分流出口15均设置在上述短波射线发生器33与上述第二喷淋机构32 之间，上述分流入口14设置高度低于上述分流出口15设置高度；上述漏斗42 入口设置在上述分流入口14和上述分流出口15之间，并使上述塔体1阻断，上述漏斗42伸向上述塔体1底端；上述连通管41设置在上述塔体1外，其两端分别连接于上述分流入口14和上述分流出口15，用于连通上述漏斗42两端。使用上述漏斗42后，使得第二喷淋机构32喷洒的吸收液吸收了H2SO4和HNO3后，进入上述漏斗42，并直接导出上述塔体1底端，通过水封层，从上述溢流口12 排出，防止与需要氧化的烟气接触，保证烟气的纯净；同时还能防止烟气从上述漏斗42倒灌流出。而上述连通管41则能够连通上述漏斗42两端，使得烟气能够顺畅流动。
由于烟气的生产量不定，为了节约氧化剂，具体的，还包括节流阀和流量传感器；上述流量传感器设置在上述入气口11，上述节流阀设置在上述第一喷淋机构31，上述流量传感器连结于上述节流阀。上述烟气的产量是变化的，时多时少，而一直用定量喷洒氧化剂，使得氧化剂会被上述短波射线发生器33催化，无法留存，使得氧化剂的用量很大，成本很高，不利于企业发展。而使用流量传感器能够实时监控烟气流量，从而利用上述节流阀改变上述第一喷淋机构31的流量，从而有效节约氧化剂使用量，大幅降低不必要的浪费。
由于上述短波射线为电磁波，电磁波均有能够被反射的特点，为了节约成本，具体的，还包括反射层，上述反射层设置上述入气口11和上述分流入口14 之间的上述塔体1内壁，用于反射短波射线。使用上述反射层后，上述短波射线能够最大限度的被利用，有效降低运行成本。但由于X射线和γ射线还具有穿透性，为了防止对周围的人和设备产生损伤，还需要特别设置防护层防止受到X射线和γ射线的辐射。
为了防止烟气倒灌，具体的，还包括单向阀，上述单向阀设置在上述连通管41，防止烟气从上述分流出口15向上述分流入口14流动。使用上述单向阀后能够有效限制烟气是流动方向，同时能够防止吸收液和氧化剂混合，更加有利于液体的回收。为此还能够在上述出气口13上设置挡板，当吸收液落在挡板上时，挡板能够将吸收液导向上述漏斗42，防止进入上述连通管41。
为保证能够烟气能够直排大气，具体的，还包括除雾器5，上述除雾器5设置在上述第二喷淋机构32和上述出气口13之间，用于出去烟气中的的液体。烟气经过吸收液后会有水汽残留，同时H2SO4和HNO3聚合水的能力强，若有残留的H2SO4和HNO3，可能会随着烟气直接排出，从而污染环境。使用除雾器5后能够有效去除烟气中的液体，从而达到保护环境的效果。
本发明实施例提出的一种脱硫脱硝装置，包括：塔体、预处理部和清洗部；塔体底端设有入气口与溢流口，顶端设有出气口；预处理部连接于入气口；预处理部用于对烟气除尘；清洗部包括第一喷淋机构、第二喷淋机构和短波射线发生器；第一喷淋机构和第二喷淋机构设置在入气口和出气口之间，第一喷淋机构和第二喷淋机构之间具有距离，所述第一喷淋机构与所述第二喷淋机构均朝向所述入气口；短波射线发生器设置在第一喷淋机构和入气口之间，第一喷淋机构相比第二喷淋机构更接近于入气口；第一喷淋机构用于喷洒氧化剂，第二喷淋机构用于吸收液；氧化剂为H2O2。烟气从所述入气口进入塔体，先接触第一喷淋下的氧化剂，同时接受短波射线发生器的催化，使得烟气中的SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，然后接触第二喷淋机构喷洒的吸收液，使得烟气中的H2SO4和HNO3留下，将干净的烟气从出气口排出。在现有技术中，选择性催化还原脱硝反应和臭氧脱硝技术成本高昂，选择性非催化还原有高温要求。而本发明使用H2O2使得烟气中的SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，在常温下即可反应，有效消减了高温维持的费用，同时维持高温通常使用化石能源作为燃料，会对环境造成污染。而使用短波射线作为催化条件能够有效加速氧化反应的速度，使得反应效率加快，从而保证脱硫脱硝的效率。短波射线发生器技术成熟，价格相对而言较低，而且通常使用电能进行生产，同时现在电能为清洁能源，不会对环境造成影响。从成本上而言，维持高温所需煤价格远高于生产短波射线所用电费，因此本发明实施例从脱硫脱硝的难度、成本和效率来看，性价比更高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种脱硫脱硝的方法，其特征在于，包括：
(1)将烟气与H2O2混合，并使用短波射线催化反应，使烟气中的SO2和NOX氧化生成H2SO4和HNO3，反应结束后，得反应后烟气；所述短波射线包括紫外线、X射线、γ射线中的一种或多种；
(2)收集反应后烟气中的H2SO4和HNO3，或者将H2SO4和HNO3转化为其他产物。
2.根据权利要求1所述脱硫脱硝的方法，其特征在于，所述步骤(1)之前对未处理烟气进行除尘，得到烟气。
3.根据权利要求2所述脱硫脱硝的方法，其特征在于，所述紫外线波长为173nm、185nm、254nm和365nm中的一种或多种。
4.一种脱硫脱硝装置，其特征在于，包括：
塔体，所述塔体底端设有入气口与溢流口，顶端设有出气口；
预处理部，连接于所述入气口；所述预处理部用于对烟气除尘；
清洗部，包括第一喷淋机构、第二喷淋机构和短波射线发生器；所述第一喷淋机构和所述第二喷淋机构设置在所述入气口和所述出气口之间，所述第一喷淋机构和所述第二喷淋机构之间具有距离，所述第一喷淋机构与所述第二喷淋机构均朝向所述入气口；所述短波射线发生器设置在所述第一喷淋机构和所述第二喷淋机构之间，所述第一喷淋机构相比所述第二喷淋机构更接近于所述入气口；所述第一喷淋机构用于喷洒氧化剂，所述第二喷淋机构用于吸收液；所述氧化剂为H2O2。
5.根据权利要求4所述脱硫脱硝装置，其特征在于，还包括分流部，所述分流部包括连通管和漏斗；所述塔体上设有分流入口和分流出口；所述分流入口和所述分流出口均设置在所述短波射线发生器与所述第二喷淋机构之间，所述分流入口设置高度低于所述分流出口设置高度；所述漏斗入口设置在所述分流入口和所述分流出口之间，并使所述塔体阻断，所述漏斗伸向所述塔体底端；所述连通管设置在所述塔体外，其两端分别连接于所述分流入口和所述分流出口，用于连通所述漏斗两端。
6.根据权利要求5所述脱硫脱硝装置，其特征在于，还包括节流阀和流量传感器；所述流量传感器设置在所述入气口，所述节流阀设置在所述第一喷淋机构，所述流量传感器连结于所述节流阀。
7.根据权利要求6所述脱硫脱硝装置，其特征在于，还包括反射层，所述反射层设置所述入气口和所述分流入口之间的所述塔体内壁，用于反射短波射线。
8.根据权利要求7所述脱硫脱硝装置，其特征在于，还包括单向阀，所述单向阀设置在所述连通管，防止烟气从所述分流出口向所述分流入口流动。
9.根据权利要求8述脱硫脱硝装置，其特征在于，还包括除雾器，所述除雾器设置在所述第二喷淋机构和所述出气口之间，用于出去烟气中的的液体。
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