CN109925859B - 一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置及工艺，所述装置包括第一个吸收塔（1）、第二个吸收塔（2）、臭氧发生器（3）、引风机（4）以及位于第二个吸收塔（2）上部的除雾器（5）；第一个吸收塔（1）的出气管路分为两路，一路与第二个吸收塔（2）吸收段下方相连，在此管路上设置引风机（4），且此管路与臭氧发生器（3）的臭氧输送管道相连；另一路和第二个吸收塔（2）吸收段上方相连。利用上述装置对工业烟气进行深度氧化脱硫脱硝，具有臭氧用量少，氮氧化物脱除率高，成本低等优势，适合于钢铁或有色冶金烧结烟气、工业窑炉烟气的脱硫脱硝，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

Description

一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置及工艺

技术领域

本发明涉及烟气污染控制领域，具体涉及一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置及工艺。

背景技术

我国SO₂和NO_x等大气污染物排放量居高不下，环保标准日趋严格，企业面临严重的减排压力。特别是在钢铁、焦化等行业中，由于焦炉、烧结等烟气温度较低(焦炉烟气250-300℃，经过余热回收后150-200℃；烧结烟气150℃左右)，常规的SCR脱硝技术难以实现高效脱硝，无法直接应用。同时，SCR脱硝技术占地面积大，投资和运行费用高昂。因此，针对这一类低温烟气的低成本脱硫脱硝技术需求十分迫切。

近年来，针对低温烟气脱硝，出现了干/半干法脱硫+低温SCR脱硝除尘热解析一体化、活性炭吸附脱硫脱硝、低温等离子体脱硫脱硝、络合法脱硫脱硝以及臭氧氧化脱硫脱硝等技术。其中，臭氧氧化脱硫脱硝技术具有氧化效率高、可耦合现有湿法脱硫技术，实现硫硝同步脱除等优势，逐步得到了行业的认可，具有良好的发展前景。

臭氧氧化脱硫脱硝的技术路线一般是首先向烟气中喷入适量臭氧(通常为臭氧/NO摩尔比1:1)，将烟气中难溶于水的NO氧化为较易溶于水的NO₂，然后在湿法脱硫塔中同时脱除硫硝。尽管与NO相比，NO₂在水中的溶解度有很大提高，但其溶解度仍然远小于SO₂，导致NO₂的吸收效率较低，特别是以钙基物质作为脱硫剂时，NO₂的脱除效率只有40％左右，难以达到排放标准的要求。此外，NO₂被吸收剂吸收后转化为亚硝酸盐和硝酸盐的混合物，难以回收利用；同时亚硝酸盐还具有一定的毒性，如果直接排放将会导致水体的污染。而单纯通过提高臭氧喷入量，将NO氧化为易溶于水的N₂O₅的方法尽管可以提高氮氧化物的脱除率，但臭氧需要量大，导致成本高昂。

因此，如何在不增加臭氧用量的情况下提高氮氧化物脱除效率，并抑制亚硝酸盐的生成，得到可回收的硝酸盐产品，是本专利解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置及工艺，解决了现有臭氧氧化脱硫脱硝工艺中氮氧化物脱除率不足，硝酸盐/亚硝酸盐混合物难以回收利用的问题，通过本发明所述的臭氧部分深度氧化脱硫脱硝工艺，可有效提高氮氧化物脱除率，氮氧化物在吸收过程中转化为单一的硝酸盐，可进一步通过蒸发结晶的方式回收利用，不仅避免了环境污染，而且提高了经济效益。

本发明所述的深度氧化脱硫脱硝，指的是臭氧与烟气中的NO的摩尔比达到1.5左右，使NO转变为极易溶于水的N₂O₅。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置，所述装置包括第一个吸收塔1、第二个吸收塔2、臭氧发生器3、引风机4以及位于第二个吸收塔2上部的除雾器5；所述第一个吸收塔1的出气管路分为两路，一路与第二个吸收塔2吸收段下方相连，在此管路上设置引风机4，且此管路与臭氧发生器3的臭氧输送管道相连；另一路和第二个吸收塔2吸收段上方相连。

根据本发明，所述臭氧发生器3的输送管道连接在引风机4的入口端或出口端，优选为连接在引风机4的入口端。

根据本发明，所述第二个吸收塔2的吸收段上方指位于第二个吸收塔2喷淋层的上方，除雾器5的下方；所述第二个吸收塔2的吸收段下方指位于第二个吸收塔2喷淋层的下方。

第二方面，本发明提供一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的工艺，利用权利要求1-3任一项所述的工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置对烟气进行处理，具体步骤为：

(1)将工业烟气通过第一个吸收塔1进行脱硫；

(2)脱硫后的烟气分为两路，其中一路由引风机4引出，与来自臭氧发生器)的臭氧混合，将烟气中的NO深度氧化为易溶于水的N₂O₅，然后进入第二个吸收塔2下方进行吸收脱除NOx；

(3)另一路烟气通入至第二个吸收塔的吸收段上方，与步骤2中经过吸收脱除NOx后的烟气汇合，经过除雾器5除雾后排放。

本发明步骤(1)所述第一个吸收塔1进行脱硫为本领域的常规操作，对此不做特殊限定。

根据本发明，步骤(2)中参与臭氧氧化的烟气流量占总烟气流量的50-80％，优选为70％；例如可以是50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷经列举。

根据本发明，步骤(2)中臭氧的通入量与烟气总量中氮氧化物的摩尔比为0.8-1.2，优选为1.0；例如可以是0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.15或1.2，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷经列举。

本发明中，脱硫后的烟气一路由引风机4引出，所述引风机4具备变频功能，可调节这一路烟气的流量和压力。

根据本发明，所述第二个吸收塔2中使用的吸收剂为氢氧化钠、生石灰、氨水或钢渣中的任意一种或至少两种的组合；例如可以是氢氧化钠、生石灰、氨水或钢渣中的任意一种，典型但非限定性的组合为：氢氧化钠和生石灰；氢氧化钠和氨水；氢氧化钠和钢渣；氢氧化钠、氨水和钢渣等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，所述第二个吸收塔2中吸收液的pH为5-7，例如可以是5、5.5、6、6.5或7，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷经列举。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明所述的臭氧部分深度氧化脱硫脱硝工艺，有效提高了氮氧化物脱除效率，脱硝率达到60-70％。尽管臭氧喷入总量与原始烟气氮氧化物摩尔比仍保持在1.0左右，但通过烟气分配的方式使臭氧集中作用到部分烟气中，此时臭氧与NO的摩尔比达到1.5左右，实现臭氧深度氧化，NO转变为极易溶于水的N₂O₅，而N₂O₅几乎可以完全脱除。因此，脱硝效率大幅提高。

(2)本发明所述工艺中，氮氧化物以N₂O₅的形式脱除，在吸收液中转化为硝酸盐，可通过蒸发结晶的方式回收利用，提高了技术经济性。

附图说明

图1是本发明实一种具体实施方式提供的氧化脱硫脱硝装置结构示意图；其中，1-第一个吸收塔，2-第二个吸收塔，3-臭氧发生器，4-引风机，5-除雾器，箭头为烟气流动方向。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明提供了一种氧化脱硫脱硝装置，所述装置包括第一个吸收塔1、第二个吸收塔2、臭氧发生器3、引风机4以及位于第二个吸收塔2上部的除雾器5；所述第一个吸收塔1的出气管路分为两路，一路与第二个吸收塔2吸收段下方相连，在此管路上设置引风机4，且此管路与臭氧发生器3的臭氧输送管道相连；另一路和第二个吸收塔2吸收段上方相连。

优选地，所述臭氧发生器3的输送管道连接在引风机4的入口端或出口端。

优选地，所述臭氧发生器3的输送管道连接在引风机4的入口端。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供了一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置，所述装置包括第一个吸收塔1、第二个吸收塔2、臭氧发生器3、引风机4以及位于第二个吸收塔2上部的除雾器5；所述第一个吸收塔1的出气管路分为两路，一路与第二个吸收塔2吸收段下方相连，在此管路上设置引风机4，且此管路与臭氧发生器3的臭氧输送管道相连；另一路和第二个吸收塔2吸收段上方相连；所述臭氧发生器3的输送管道连接在引风机4的入口端。

利用上述装置对某焦化企业排放的焦炉烟气进行深度氧化脱硫脱硝，烟气流量为10000Nm³/h，SO₂浓度500mg/Nm³，NO_x浓度400mg/Nm³。

具体方法为：

将上述烟气通过第一个吸收塔1进行脱硫；利用引风机4将脱硫后的烟气中7000Nm³/h的烟气引出，与来自臭氧发生器3的臭氧混合，臭氧通入量为4.17kg/h，与烟气总量中NO的摩尔比为1.0；烟气与臭氧混合经过深度氧化后，进入第二个吸收塔2下方进行吸收脱除NOx，该吸收塔中的吸收剂为氢氧化钠溶液，吸收反应pH控制在7.0左右。剩余的3000Nm³/h烟气通过另一路管路进入第二个吸收塔2的吸收段上方，与经过吸收脱除NOx后的烟气汇合，经除雾器5除雾后排放。

经上述净化方法处理后，烟气中NO_x脱除率达到66％。

实施例2：

利用实施例1提供的氧化脱硫脱硝装置对某焦化企业排放的焦炉烟气进行深度氧化脱硫脱硝，烟气流量为5000Nm³/h，SO₂浓度300mg/Nm³，NO_x浓度500mg/Nm³。

具体的方法为：

将上述烟气通过第一个吸收塔1进行脱硫；利用引风机4将脱硫后的烟气中4000Nm³/h的烟气引出，与来自臭氧发生器3的臭氧混合，臭氧通入量为2.87kg/h，与烟气总量中NO的摩尔比为1.1；烟气与臭氧混合经过深度氧化后，进入第二个吸收塔2下方进行吸收脱除NOx，该吸收塔中的吸收剂为生石灰浆液，吸收反应pH控制在5.0左右。剩余的1000Nm³/h烟气通过另一路管路进入第二个吸收塔2的吸收段上方，与经过吸收脱除NOx后的烟气汇合，经除雾器5除雾后排放。

经上述净化方法处理后，烟气中NO_x脱除率达到63％。

实施例3

利用实施例1提供的氧化脱硫脱硝装置对某钢铁企业排放的烧结烟气进行深度氧化脱硫脱硝，烟气流量为20000Nm³/h，SO₂浓度2000mg/Nm³，NO_x浓度300mg/Nm³。

具体的方法为：

将上述烟气通过第一个吸收塔1进行脱硫；利用引风机4将脱硫后的烟气中12000Nm³/h的烟气引出，与来自臭氧发生器3的臭氧混合，臭氧通入量为5.95kg/h，与烟气总量中NO的摩尔比为0.95；烟气与臭氧混合经过深度氧化后，进入第二个吸收塔2下方进行吸收脱除，该吸收塔中的吸收剂为氨水，吸收反应pH控制在6.0左右。剩余的8000Nm³/h烟气通过另一路管路进入第二个吸收塔2的吸收段上方，与经过吸收脱除NOx后的烟气汇合，经除雾器5除雾后排放。

经上述净化方法处理后，烟气中NO_x脱除率达到62％。

实施例4

利用实施例1提供的氧化脱硫脱硝装置对某钢铁企业排放的烧结烟气进行深度氧化脱硫脱硝，烟气流量为10000Nm³/h，SO₂浓度3000mg/Nm³，NO_x浓度200mg/Nm³。

具体的方法为：

将上述烟气通过第一个吸收塔1进行脱硫；利用引风机4将脱硫后的烟气中5000Nm³/h的烟气引出，与来自臭氧发生器3的臭氧混合，臭氧通入量为2.09kg/h，与烟气总量中NO的摩尔比为1；烟气与臭氧混合经过深度氧化后，进入第二个吸收塔2下方进行吸收脱除，该吸收塔中的吸收剂为钢渣浆液，吸收反应pH控制在5.5左右。剩余的5000Nm³/h烟气通过另一路管路进入第二个吸收塔2的吸收段上方，与经过吸收脱除NOx后的烟气汇合，经除雾器5除雾后排放。

经上述净化方法处理后，烟气中NO_x脱除率达到67％。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种工业烟气深度氧化脱硫脱硝的工艺，其特征在于，所述工艺采用的工业烟气深度氧化脱硫脱硝的装置包括第一个吸收塔(1)、第二个吸收塔(2)、臭氧发生器(3)、引风机(4)以及位于第二个吸收塔(2)上部的除雾器(5)；所述第一个吸收塔(1)的出气管路分为两路，一路与第二个吸收塔(2)吸收段下方相连，在此管路上设置引风机(4)，且此管路与臭氧发生器(3)的臭氧输送管道相连；另一路和第二个吸收塔(2)吸收段上方相连；

所述工艺具体步骤为：

(1)将工业烟气通过第一个吸收塔(1)进行脱硫；

(2)脱硫后的烟气分为两路，其中一路由引风机(4)引出，与来自臭氧发生器(3)的臭氧混合，将烟气中的NO深度氧化为易溶于水的N₂O₅，然后进入第二个吸收塔(2)下方进行吸收脱除NO_x；

(3)另一路烟气通入至第二个吸收塔的吸收段上方，与步骤(2)中经过吸收脱除NO_x的烟气汇合，经过除雾器(5)除雾后排放；

步骤(2)中参与臭氧氧化的烟气流量占总烟气流量的50-80％；

步骤(2)中臭氧的通入量与烟气总量中氮氧化物的摩尔比为0.8-1.2。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述臭氧发生器(3)的输送管道连接在引风机(4)的入口端或出口端。

3.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述臭氧发生器(3)的输送管道连接在引风机(4)的入口端。

4.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中参与臭氧氧化的烟气流量占总烟气流量的70％。

5.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中臭氧的通入量与烟气总量中氮氧化物的摩尔比为1.0。

6.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述第二个吸收塔(2)中使用的吸收剂为氢氧化钠、生石灰、氨水或钢渣中的任意一种或至少两种的组合。

7.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述第二个吸收塔(2)中吸收液的pH为5-7。

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