CN110743340A - 一种烟气脱硫脱硝系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烟气脱硫脱硝系统及方法，所述烟气脱硫脱硝系统包括脱硫单元、脱硝单元以及臭氧发生单元；本发明通过将脱硝单元分为两个脱硝塔，并使第一脱硝塔侧线出料后进入第二脱硝塔，从而达到降低臭氧用量，提高脱硝温度与脱硝效率的效果。所述烟气脱硫脱硝的方法操作简单，通过合理分配臭氧与氮氧化物的比例、液气比并选择合适的喷淋液组成，在简单地操作条件下提高了脱硫脱硝的效果，使脱硫脱硝后气体经过后处理后可达到排放标准。

Description

一种烟气脱硫脱硝系统及方法
技术领域
本发明属于废气治理技术领域，涉及一种烟气处理系统及方法，尤其涉及一种烟气脱硫脱硝系统及方法。
背景技术
工业生产中大量排放的SO2与NOX是造成我国大气污染的主要污染源之一，目前脱硫脱硝的技术包括湿式脱硫工艺与选择催化还原工艺，但选择催化还原工艺不适用于烟气与炉窑烟气，处理温度波动大且易造成催化剂中毒的烟气与炉窑烟气的基本方法为湿式脱硫。
烟气，尤其是钢铁厂烟气中的NOX主要来源于烧结过程中燃料的燃烧，燃烧过程中产生的氮氧化物主要为NO和NO2，其中NO的含量在95％以上，NO难溶于水，高价态的NO2和N2O5可溶于水形成HNO2和HNO3，将NO氧化成NO2或N2O5可以提高烟气中NOX的水溶性。
臭氧是一种强氧化剂，臭氧脱硝技术利用活性基团的高级氧化作用，可以容易地将NO氧化为NO2、N2O3、N2O5等高价态易于被吸收的化合物，然后在脱硫塔内被吸收剂吸收。
CN 103920392 A公开了一种利用贫富氧交替反应进行烟气脱硝的工艺，将含氧量较高的锅炉烟气流过流化床的HC-SCR催化剂层氧化吸附氮氧化物；吸附氮氧化物后的氧气被收集；将含氧量较低的还原剂气体流过吸附氮氧化物后的HC-SCR催化剂层，重复步骤(1)和(2)使锅炉烟气和还原剂气体交替流过HC-SCR催化剂层。该方法虽然能够利用贫富氧交替来实现吸附与还原的过程，但吸附处理时的处理量有限，处理效率较低。
CN 107890759 A公开了一种循环流化床锅炉烟气CO2、SO2和NOx的协同脱除系统和方法，将热解炉中产生的热解气通入锅炉和稀相区，将锅炉中烟气中的氮氧化物还原成氮气，脱除烟气中的大部分氮氧化物；将煅烧炉中产生的氧化钙输送至锅炉中，用于吸收烟气中的大部分二氧化硫；锅炉中经初步脱硫脱硝的氧气排至脱硫脱硝反应器中，脱硫脱硝反应器中的氧化钙吸收剩余的二氧化硫，烟气中剩余的氮氧化物在氧化钙的催化、焦炭的还原作用下还原成氮气，实现烟气的深度脱硫脱硝，但该方法需要消耗大量的氧化钙，且无法对NO进行有效地处理。
CN 108339385 A公开了一种双塔氨法脱硫与氧化催化脱硝有机结合用于烟气脱硫脱硝的方法，所述方法包括：步骤A：在喷淋液中添加液体有机催化剂；步骤B：使臭氧通过管道喷射进入脱硫系统入口烟道的反应区，烟气中的NOX被臭氧接触氧化，形成经臭氧氧化后的烟气，NO被氧化为NO2；步骤C：将经除尘、臭氧氧化处理后的烟气通过入口烟道引入所述湿法脱硫塔；步骤D：经臭氧氧化后的烟气进入含有有机催化剂的氨法脱硫系统中。该方法使用的脱硫塔由脱硫副塔与脱硫主塔组成，且需要额外的添加催化剂，成本较高，且不能灵活调节吸收温度与吸收流量。
对此，提供一种节能、高效的烟气脱硫脱硝系统及方法，对于降低烟气脱硫脱硝成本、提高烟气脱硫脱硝效率，具有重要的工业应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烟气脱硫脱硝系统及方法，所述烟气脱硫脱硝系统能够在减少臭氧消耗的情况下提高脱硫脱硝的效率，减少了脱硫脱硝的成本；所述烟气脱硫脱硝的方法操作简单，通过合理分配臭氧与氮氧化物的比例、液气比并选择合适的喷淋液组成，在简单地操作条件下提高了脱硫脱硝的效果，使脱硫脱硝后气体经过后处理后可达到排放标准。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种烟气脱硫脱硝系统，所述烟气脱硫脱硝系统包括脱硫单元、脱硝单元以及臭氧发生单元。
所述脱硫单元包括依次连接的第一混合装置与脱硫塔，烟气流经第一混合装置后流入脱硝塔。
所述脱硝单元包括第二混合装置、第一脱硝塔、第三混合装置以及第二脱硝塔，所述脱硫塔的出气口依次与第二混合装置以及第一脱硝塔连接；所述第一脱硝塔侧线出料口依次与第三混合装置以及第二脱硝塔连接。
所述臭氧发生单元包括臭氧发生装置以及换热装置，所述臭氧发生装置分别独立地与第一混合装置、第二混合装置以及第三混合装置连接；所述臭氧发生装置与第二混合装置、第三混合装置的连接管道上设置有换热装置。
本发明所述换热装置包括管壳式换热器和/或板式换热器。
烟气与常温臭氧在第一混合装置内混合，然后通入脱硫塔，在脱硫塔内的碱性喷淋液作用下进行脱硫，使烟气中的硫氧化物浓度大幅度降低并初步降低烟气中的氮氧化物。
脱硝后的烟气与升温后的臭氧在第二混合装置内混合，然后流入第一脱硝塔，在第一脱硝塔内与脱硝液相互作用，从而达到脱硝的目的；第二脱硝塔填料段侧线出料，侧线抽出的气体与臭氧在第三混合装置内混合后流入第二脱硝塔，在第二脱硝塔内与脱硝液相互作用，改善了填料段上部脱硝推动力不足的问题。
优选地，所述第一混合装置、第二混合装置以及第三混合装置分别独立地为静态混合器。本发明所述静态混合器为本领域惯用的静态混合器，本领域技术人员可以根据工艺需要选择合适的型号。
优选地，所述第一脱硝塔的侧线出料为以填料层底部计，从填料层高度的1/3-1/2处侧线出料。
优选地，所述换热装置的热源为烟气。烟气具有较高的温度，而本发明脱硫脱硝在低于100℃条件下即可进行，因此，使用烟气对臭氧进行换热，能够提高烟气热量的利用率，并通过提高问题提高脱硫脱硝效率。当烟气的换热效率不足时，可通过补充外部热源或增加烟气通量的方法使臭氧的温度达到工艺要求，过多的烟气循环至烟气入口备用。
第二方面，本发明提供了一种应用如第一方面所述的烟气脱硫脱硝系统进行烟气脱硫脱硝的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)烟气与臭氧混合，得到的混合气与碱性喷淋液逆流接触，得到脱硫气；
(2)第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔内与脱硝液逆流接触；侧线抽出后的脱硫混合气与第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔内与脱硝液逆流接触；由第一脱硝塔与第二脱硝塔顶部得到脱硫脱硝气。
优选地，所述烟气中NO的浓度为200-320mg/Nm3，例如可以是200mg/Nm3、220mg/Nm3、240mg/Nm3、250mg/Nm3、260mg/Nm3、270mg/Nm3、280mg/Nm3、290mg/Nm3、300mg/Nm3、310mg/Nm3或320mg/Nm3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；SO2的浓度为500-2000mg/Nm3，例如可以是500mg/Nm3、600mg/Nm3、700mg/Nm3、800mg/Nm3、900mg/Nm3、1000mg/Nm3、1100mg/Nm3、1200mg/Nm3、1300mg/Nm3、1400mg/Nm3、1500mg/Nm3、1600mg/Nm3、1700mg/Nm3、1800mg/Nm3、1900mg/Nm3或2000mg/Nm3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述烟气的流量为10000-30000Nm3/h，例如可以是10000Nm3/h、12000Nm3/h、15000Nm3/h、18000Nm3/h、20000Nm3/h、22000Nm3/h、25000Nm3/h、27000Nm3/h或30000Nm3/h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为15000-25000Nm3/h。
优选地，步骤(1)所述烟气的温度为150-350℃，例如可以是150℃、180℃、200℃、240℃、250℃、270℃、280℃、300℃、320℃或350℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为180-300℃。
优选地，步骤(1)所述臭氧与烟气中NO的摩尔比为(1-1.5):1，例如可以是1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1或1.5:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述碱性喷淋液与混合气的液气比为(2-4):1，例如可以是2:1、2.5:1、3:1、3.5:1或4:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述碱性喷淋液为KOH溶液和/或NaOH溶液。
优选地，步骤(1)所述碱性喷淋液的pH值为9-13，例如可以是9、10、11、12或13，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述碱性喷淋液的温度为20-50℃，例如可以是20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为25-45℃。
优选地，步骤(2)所述第一升温后臭氧的温度为40-80℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为60-70℃。
优选地，步骤(2)所述脱硫气中NO的浓度为100-180mg/Nm3，例如可以是100mg/Nm3、110mg/Nm3、120mg/Nm3、130mg/Nm3、140mg/Nm3、150mg/Nm3、160mg/Nm3、170mg/Nm3或180mg/Nm3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；SO2的浓度≤35mg/Nm3。
优选地，步骤(2)所述第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为(0.8-1.2):1，例如可以是0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1或1.2:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述脱硝液与脱硫混合气的液气比为(2-5):1，例如可以是2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为(0.1-0.3):1，例如可以是0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1或0.3:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为(0.1-0.3):1，例如可以是0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1或0.3:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第二升温后臭氧的温度为40-80℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为60-70℃。
优选地，步骤(2)所述脱硝液与侧线抽出气的液气比为(2-5):1，例如可以是2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述脱硝液中的溶质包括尿素、亚硫酸盐或硫代硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括尿素与亚硫酸盐的组合，尿素与硫代硫酸盐的组合或尿素、亚硫酸盐与硫代硫酸盐的组合，优选为尿素、亚硫酸盐与硫代硫酸盐的组合。
优选地，所述脱硝液的质量浓度为1-10wt％，例如可以是1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述尿素、亚硫酸盐与硫代硫酸盐的质量比为(1-3):(1-3):(1-3)，例如可以是1:1:1、1:2:1、1:2:3、2:1:1、2:1:2、2:1:3、3:2:1、3:1:2或3:1:1。
优选地，所述亚硝酸盐包括亚硝酸钠、亚硝酸钾或亚硝酸钙中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括亚硝酸钠与亚硝酸钾的组合，亚硝酸钾与亚硝酸钙的组合，亚硝酸钠与亚硝酸钙的组合或亚硝酸钠、亚硝酸钾与亚硝酸钙的组合。
优选地，所述硫代硫酸盐包括硫代硫酸钠、硫代硫酸钾或硫代硫酸钙中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硫代硫酸钠与硫代硫酸钾的组合，硫代硫酸钾与硫代硫酸钙的组合，硫代硫酸钠与硫代硫酸钙的组合或硫代硫酸钠、硫代硫酸钾与硫代硫酸钙的组合。
作为本发明第二方面所述方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)150-350℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为20-50℃、pH值为9-13的碱性喷淋液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为(1-1.5):1，碱性喷淋液与混合气的液气比为(2-4):1；
(2)40-80℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为(1-1.5):1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为(2-5):1；侧线抽出后的脱硫混合气与温度为40-80℃的第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔内与脱硝液逆流接触，脱硝液与侧线抽出气的液气比为(2-5):1；侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为(0.1-0.3):1，第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为(0.1-0.3):1；由第一脱硝塔与第二脱硝塔顶部得到脱硫脱硝气。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过将脱硝单元分为两个脱硝塔，并使第一脱硝塔侧线出料后进入第二脱硝塔，从而达到降低臭氧用量，提高脱硝温度与脱硝效率的效果，SO2的去除率高达99.19％，NO的去除率高达94.1％；
(2)本发明提供的烟气脱硫脱硝的方法简单，通过合理分配臭氧与氮氧化物的比例、液气比并选择合适的喷淋液组成，在简单地操作条件下提高了脱硫脱硝的效果，使脱硫脱硝后气体经过后处理后可达到排放标准。
附图说明
图1为实施例1提供的烟气脱硫脱硝系统的结构示意图；
图2为实施例2提供的烟气脱硫脱硝系统的结构示意图；
图3为对比例1提供的烟气脱硫脱硝系统的结构示意图。
其中：1，臭氧发生器；2-1，第一混合装置；2-2，第二混合装置；2-3，第三混合装置；3，脱硫塔；4，第一脱硝塔；5，第二脱硝塔；6，换热器。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种烟气脱硫脱硝系统，所述烟气脱硫脱硝系统的结构示意图如图1所示，包括脱硫单元、脱硝单元以及臭氧发生单元。
所述脱硫单元包括依次连接的第一混合装置2-1与脱硫塔3，烟气流经第一混合装置2-1后流入脱硝塔。
所述脱硝单元包括第二混合装置2-2、第一脱硝塔4、第三混合装置2-3以及第二脱硝塔5，所述脱硫塔3的出气口依次与第二混合装置2-2以及第一脱硝塔4连接；所述第一脱硝塔4侧线出料口依次与第三混合装置2-3以及第二脱硝塔5连接。所述第一脱硝塔4的侧线出料为以填料层底部计，从填料层高度的1/3处侧线出料。
所述臭氧发生单元包括臭氧发生器1以及换热装置，所述臭氧发生器1分别独立地与第一混合装置2-1、第二混合装置2-2以及第三混合装置2-3连接；所述臭氧发生器1与第二混合装置2-2、第三混合装置2-3的连接管道上设置有换热装置，所述换热装置为管壳式换热器6，利用外部热源加热臭氧。
所述第一混合装置2-1、第二混合装置2-2以及第三混合装置2-3分别独立的为静态混合器。
烟气与常温臭氧在第一混合装置2-1内混合，然后通入脱硫塔3，在脱硫塔3内的碱性喷淋液作用下进行脱硫，使烟气中的硫氧化物浓度大幅度降低并初步降低烟气中的氮氧化物。
脱硝后的烟气与升温后的臭氧在第二混合装置2-2内混合，然后流入第一脱硝塔4，在第一脱硝塔4内与脱硝液相互作用，从而达到脱硝的目的；第二脱硝塔5填料段侧线出料，侧线抽出的气体与臭氧在第三混合装置2-3内混合后流入第二脱硝塔5，在第二脱硝塔5内与脱硝液相互作用，从而使第一脱硝塔4以及第二脱硝塔5顶部排出的脱硫脱硝气满足排放标准。
实施例2
本实施例提供了一种烟气脱硫脱硝系统，所述烟气脱硫脱硝系统的结构示意图如图2所示，包括脱硫单元、脱硝单元以及臭氧发生单元。
所述脱硫单元包括依次连接的第一混合装置2-1与脱硫塔3，烟气流经第一混合装置2-1后流入脱硝塔。
所述脱硝单元包括第二混合装置2-2、第一脱硝塔4、第三混合装置2-3以及第二脱硝塔5，所述脱硫塔3的出气口依次与第二混合装置2-2以及第一脱硝塔4连接；所述第一脱硝塔4侧线出料口依次与第三混合装置2-3以及第二脱硝塔5连接。所述第一脱硝塔4的侧线出料为以填料层底部计，从填料层高度的1/2处侧线出料。
所述臭氧发生单元包括臭氧发生器1以及换热装置，所述臭氧发生器1分别独立地与第一混合装置2-1、第二混合装置2-2以及第三混合装置2-3连接；所述臭氧发生器1与第二混合装置2-2、第三混合装置2-3的连接管道上设置有换热装置，所述换热装置为管壳式换热器6，利用烟气的热量加热臭氧。
所述第一混合装置2-1、第二混合装置2-2以及第三混合装置2-3分别独立的为静态混合器。
烟气与常温臭氧在第一混合装置2-1内混合，然后通入脱硫塔3，在脱硫塔3内的碱性喷淋液作用下进行脱硫，使烟气中的硫氧化物浓度大幅度降低并初步降低烟气中的氮氧化物。
脱硝后的烟气与升温后的臭氧在第二混合装置2-2内混合，然后流入第一脱硝塔4，在第一脱硝塔4内与脱硝液相互作用，从而达到脱硝的目的；第二脱硝塔5填料段侧线出料，侧线抽出的气体与臭氧在第三混合装置2-3内混合后流入第二脱硝塔5，在第二脱硝塔5内与脱硝液相互作用，从而使第一脱硝塔4以及第二脱硝塔5顶部排出的脱硫脱硝气满足排放标准。
实施例3
本实施例提供了一种烟气脱硫脱硝系统，除侧线出料的位置为填料层底部外，其余均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种烟气脱硫脱硝系统，除侧线出料的位置为填料层高度的2/3外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种烟气脱硫脱硝系统，所述烟气脱硫脱硝系统的结构示意图如图3所示，包括脱硫单元、脱硝单元以及臭氧发生单元。
除所述脱硝单元不包括第三混合装置2-3与第二脱硝塔5，即第一脱硝塔4不设置侧线出料外，其余均与实施例1相同。
应用例1
本应用例提供了一种应用实施例1提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：
(1)250℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为32℃、pH值为11的氢氧化钠溶液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为1.3:1，氢氧化钠溶液与混合气的液气比为3:1；烟气的流量为20000Nm3/h，烟气中NO浓度为270mg/Nm3，SO2的浓度为1500mg/Nm3；
(2)65℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔4内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为1:1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为3.5:1；侧线抽出后的脱硫混合气与温度为65℃的第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔3内与脱硝液逆流接触，脱硝液与侧线抽出气的液气比为3.5:1；侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为0.2:1，第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为0.2:1；由第一脱硝塔4与第二脱硝塔5顶部得到脱硫脱硝气。
步骤(2)所述脱硝液的质量浓度为5wt％，为尿素、亚硫酸钠与硫酸硫酸钠的混合液，其中尿素、亚硫酸钠与硫代硫酸钠的质量比为1:1:1。
应用例2
本应用例提供了一种应用实施例1提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：
(1)180℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为45℃、pH值为10的氢氧化钾溶液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为1.4:1，氢氧化钾溶液与混合气的液气比为3.5:1；烟气的流量为15000Nm3/h，烟气中NO浓度为240mg/Nm3，SO2的浓度为1000mg/Nm3；
(2)70℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔4内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为1.1:1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为4:1；侧线抽出后的脱硫混合气与温度为70℃的第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔3内与脱硝液逆流接触，脱硝液与侧线抽出气的液气比为4:1；侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为0.25:1，第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为0.25:1；由第一脱硝塔4与第二脱硝塔5顶部得到脱硫脱硝气。
步骤(2)所述脱硝液的质量浓度为7wt％，为尿素、亚硫酸钾与硫酸硫酸钾的混合液，其中尿素、亚硫酸钠与硫代硫酸钠的质量比为2:1:1。
应用例3
本应用例提供了一种应用实施例1提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：
(1)300℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为25℃、pH值为12的氢氧化钠溶液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为1.2:1，氢氧化钠溶液与混合气的液气比为2.5:1；烟气的流量为25000Nm3/h，烟气中NO浓度为300mg/Nm3，SO2的浓度为1800mg/Nm3；
(2)60℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔4内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为0.9:1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为3:1；侧线抽出后的脱硫混合气与温度为60℃的第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔3内与脱硝液逆流接触，脱硝液与侧线抽出气的液气比为3:1；侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为0.15:1，第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为0.15:1；由第一脱硝塔4与第二脱硝塔5顶部得到脱硫脱硝气。
步骤(2)所述脱硝液的质量浓度为3wt％，为尿素、亚硫酸钾与硫酸硫酸钾的混合液，其中尿素、亚硫酸钠与硫代硫酸钠的质量比为3:2:1。
应用例4
本应用例提供了一种应用实施例1提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：
(1)350℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为20℃、pH值为9的氢氧化钠溶液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为1:1，氢氧化钠溶液与混合气的液气比为2:1；烟气的流量为10000Nm3/h，烟气中NO浓度为320mg/Nm3，SO2的浓度为2000mg/Nm3；
(2)40℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔4内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为0.8:1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为2:1；侧线抽出后的脱硫混合气与温度为40℃的第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔3内与脱硝液逆流接触，脱硝液与侧线抽出气的液气比为2:1；侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为0.1:1，第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为0.1:1；由第一脱硝塔4与第二脱硝塔5顶部得到脱硫脱硝气。
步骤(2)所述脱硝液的质量浓度为10wt％，为尿素、亚硫酸钾与硫酸硫酸钠的混合液，其中尿素、亚硫酸钠与硫代硫酸钠的质量比为1:2:3。
应用例5
本应用例提供了一种应用实施例1提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：
(1)150℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为50℃、pH值为13的氢氧化钠溶液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为1.5:1，氢氧化钠溶液与混合气的液气比为4:1；烟气的流量为30000Nm3/h，烟气中NO浓度为220mg/Nm3，SO2的浓度为500mg/Nm3；
(2)80℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔4内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为1.2:1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为5:1；侧线抽出后的脱硫混合气与温度为80℃的第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔3内与脱硝液逆流接触，脱硝液与侧线抽出气的液气比为5:1；侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为0.3:1，第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为0.3:1；由第一脱硝塔4与第二脱硝塔5顶部得到脱硫脱硝气。
步骤(2)所述脱硝液的质量浓度为1wt％，为尿素、亚硫酸钠与硫酸硫酸钾的混合液，其中尿素、亚硫酸钠与硫代硫酸钠的质量比为1:1:3。
应用例6
本应用例提供了一种应用实施例2提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：
(1)250℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为32℃、pH值为11的氢氧化钠溶液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为1.3:1，氢氧化钠溶液与混合气的液气比为3:1；烟气的流量为20000Nm3/h，烟气中NO浓度为270mg/Nm3，SO2的浓度为1500mg/Nm3；
(2)65℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔4内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为1:1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为3.5:1；侧线抽出后的脱硫混合气与温度为65℃的第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔3内与脱硝液逆流接触，脱硝液与侧线抽出气的液气比为3.5:1；侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为0.2:1，第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为0.2:1；由第一脱硝塔4与第二脱硝塔5顶部得到脱硫脱硝气。
步骤(2)所述脱硝液的质量浓度为5wt％，为尿素、亚硫酸钠与硫酸硫酸钠的混合液，其中尿素、亚硫酸钠与硫代硫酸钠的质量比为1:1:1。
应用例7
本应用例提供了一种应用实施例1提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，除第一升温后臭氧与第二升温后臭氧的温度分别独立的为30℃外，其余均与应用例1相同。
应用例8
本应用例提供了一种应用实施例1提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，除第一升温后臭氧与第二升温后臭氧的温度分别独立的为90℃外，其余均与应用例1相同。
应用例9
本应用例提供了一种烟气脱硫脱硝的方法，除所应用系统为实施例3提供的烟气脱硫脱硝系统外，其余均与应用例1相同。
应用例10
本应用例提供了一种烟气脱硫脱硝的方法，除所应用系统为实施例4提供的烟气脱硫脱硝系统外，其余均与应用例1相同。
对比应用例1
本对比应用例提供了一种应用对比例1提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：
(1)250℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为32℃、pH值为11的氢氧化钠溶液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为1.3:1，氢氧化钠溶液与混合气的液气比为3:1；烟气的流量为20000Nm3/h，烟气中NO浓度为270mg/Nm3，SO2的浓度为1500mg/Nm3；
(2)65℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔4内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为1:1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为3.5:1，由第一脱硝塔4的顶部得到脱硫脱硝气。
步骤(2)所述脱硝液的质量浓度为5wt％，为尿素、亚硫酸钠与硫酸硫酸钠的混合液，其中尿素、亚硫酸钠与硫代硫酸钠的质量比为1:1:1。
使用testo350烟气分析仪对应用例1-10以及对比应用例1中脱硫气以及脱硫脱硝气中的SO2浓度、NOX浓度进行测量。测量结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002285417210000171
由表1可知，应用本发明提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝时，SO2的去除率高达99.19％，NO的去除率高达94.1％。
应用例7中第一升温后臭氧与第二升温后臭氧的温度较低，为30℃，第二脱硝塔5内的脱硫效率与脱硝效率降低，SO2的去除率由99.19％降低至98.57％，NO的去除率由94.1％降低至92.8％。
应用例8中第一升温后臭氧与第二升温后臭氧的温度较高，为80℃，第二脱硝塔5内的脱硫效率与脱硝效率并未增加，SO2的去除率仍然为99.19％，NO的去除率仍然为94.1％，但能耗增加，不利于节约能源。
应用例9应用实施例3提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝，其侧线出料的位置为填料塔底部，造成第二脱硝塔5内的臭氧含量增加，无法得到提高脱硫脱硝效果的目的，SO2的去除率由99.19％降低至98.49％，NO的去除率由94.1％降低至89.3％。
应用例10应用实施例4提供的烟气脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝，其侧线出料的位置为填料层高度的2/3，由于侧线出料位置过高，第一脱硝塔4内的脱硫脱硝效率降低，SO2的去除率由99.19％降低至98.89％，NO的去除率由94.1％降低至93.4％。
对比应用例1中应用对比例1提供的脱硫脱硝系统进行脱硫脱硝，由于脱硝过程中没有采用侧线采出的方法，SO2的去除率由99.19％降低至98.39％，NO的去除率由94.1％降低至84.3％。
综上所述，本发明通过将脱硝单元分为两个脱硝塔，并使第一脱硝塔4侧线出料后进入第二脱硝塔5，从而达到降低臭氧用量，提高脱硝温度与脱硝效率的效果，SO2的去除率高达99.19％，NO的去除率高达94.1％；本发明提供的烟气脱硫脱硝的方法简单，通过合理分配臭氧与氮氧化物的比例、液气比并选择合适的喷淋液组成，在简单地操作条件下提高了脱硫脱硝的效果，使脱硫脱硝后气体经过后处理后可达到排放标准。
申请人声明，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，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述烟气脱硫脱硝系统包括脱硫单元、脱硝单元以及臭氧发生单元；
所述脱硫单元包括依次连接的第一混合装置与脱硫塔，烟气流经第一混合装置后流入脱硝塔；
所述脱硝单元包括第二混合装置、第一脱硝塔、第三混合装置以及第二脱硝塔，所述脱硫塔的出气口依次与第二混合装置以及第一脱硝塔连接；所述第一脱硝塔侧线出料口依次与第三混合装置以及第二脱硝塔连接；
所述臭氧发生单元包括臭氧发生装置以及换热装置，所述臭氧发生装置分别独立地与第一混合装置、第二混合装置以及第三混合装置连接；所述臭氧发生装置与第二混合装置、第三混合装置的连接管道上设置有换热装置。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述第一混合装置、第二混合装置以及第三混合装置分别独立地为静态混合器。
3.根据权利要求1或2所述的烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述第一脱硝塔的侧线出料为以填料层底部计，从填料层高度的1/3-1/2处侧线出料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述换热装置的热源为烟气。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述的烟气脱硫脱硝系统进行烟气脱硫脱硝的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)烟气与臭氧混合，得到的混合气与碱性喷淋液逆流接触，得到脱硫气；
(2)第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔内与脱硝液逆流接触；侧线抽出后的脱硫混合气与第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔内与脱硝液逆流接触；由第一脱硝塔与第二脱硝塔顶部得到脱硫脱硝气。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述烟气中NO的浓度为200-320mg/Nm3，SO2的浓度为500-2000mg/Nm3；
优选地，步骤(1)所述烟气的流量为10000-30000Nm3/h，优选为15000-25000Nm3/h；
优选地，步骤(1)所述烟气的温度为150-350℃，优选为180-300℃；
优选地，步骤(1)所述臭氧与烟气中NO的摩尔比为(1-1.5):1；
优选地，步骤(1)所述碱性喷淋液与混合气的液气比为(2-4):1；
优选地，步骤(1)所述碱性喷淋液为KOH溶液和/或NaOH溶液；
优选地，步骤(1)所述碱性喷淋液的pH值为9-13；
优选地，步骤(1)所述碱性喷淋液的温度为20-50℃，优选为25-45℃。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第一升温后臭氧的温度为40-80℃，优选为60-70℃；
优选地，步骤(2)所述脱硫气中NO的浓度为100-180mg/Nm3，SO2的浓度≤35mg/Nm3；
优选地，步骤(2)所述第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为(0.8-1.2):1；
优选地，步骤(2)所述脱硝液与脱硫混合气的液气比为(2-5):1。
8.根据权利要求6-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为(0.1-0.3):1；
优选地，步骤(2)所述第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为(0.1-0.3):1；
优选地，步骤(2)所述第二升温后臭氧的温度为40-80℃，优选为60-70℃；
优选地，步骤(2)所述脱硝液与侧线抽出气的液气比为(2-5):1。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述脱硝液中的溶质包括尿素、亚硫酸盐或硫代硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为尿素、亚硫酸盐与硫代硫酸盐的组合；
优选地，所述脱硝液的质量浓度为1-10wt％；
优选地，所述尿素、亚硫酸盐与硫代硫酸盐的质量比为(1-3):(1-3):(1-3)；
优选地，所述亚硝酸盐包括亚硝酸钠、亚硝酸钾或亚硝酸钙中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述硫代硫酸盐包括硫代硫酸钠、硫代硫酸钾或硫代硫酸钙中的任意一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)150-350℃的烟气与臭氧混合，得到的混合气与温度为20-50℃、pH值为9-13的碱性喷淋液逆流接触，得到脱硫气，臭氧与烟气中NO的摩尔比为(1-1.5):1，碱性喷淋液与混合气的液气比为(2-4):1；
(2)40-80℃的第一升温后臭氧与脱硫气混合，得到的脱硫混合气在第一脱硝塔内与脱硝液逆流接触，第一升温后臭氧与脱硫气中NO的摩尔比为(1-1.5):1，脱硝液与脱硫混合气的液气比为(2-5):1；侧线抽出后的脱硫混合气与温度为40-80℃的第二升温后臭氧混合后，得到的侧线抽出气在第二脱硫塔内与脱硝液逆流接触，脱硝液与侧线抽出气的液气比为(2-5):1；侧线抽出后的脱硫混合气与脱硫混合气的流量比为(0.1-0.3):1，第二升温后臭氧与第一升温后臭氧的流量比为(0.1-0.3):1；由第一脱硝塔与第二脱硝塔顶部得到脱硫脱硝气。
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