CN1114465C - 电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法和装置。本发明根据脱硫脱硝反应机理，优化工艺流程，通过合理配置反应器和电子束发生器，分段创造适于脱硝和脱硫的条件，提高电子束吸收率和脱硫脱硝率，有利于降低装置的设备投资和运行成本；通过加设烟气-烟气换热器，省略体积庞大的烟气冷却器，有效利用烟气热能，防止烟囱腐蚀。
Description
本发明涉及一种处理含有硫氧化物和氮氧化物烟气的方法和装置。
现有的采用电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法是将含有硫氧化物和氮氧化物的烟气冷却调湿后引入电子束照射室，并用电子束照射烟气，烟气的冷却调湿通过喷雾冷却塔，喷入冷却塔的水吸收烟气热量而蒸发汽化，从而冷却烟气，并增加了烟气中的湿度。在电子束照射前和/或后，将接近于化学计算量的氨喷入烟气，烟气进入电子束辐照反应器接受电子束辐照，发生硫氧化物和氮氧化物的氧化反应，继而再与加入的氨反应生成硫酸铵和硝酸铵的混合物，用收集器收集副产物用作化肥，然后将净化后的废气排入大气中。参见图3。
现有的技术存在以下缺陷：(1)脱硫脱硝同步进行，未按脱硝和脱硫反应特性优化工艺流程，不利于提高电子束能量的利用率；(2)烟气需要冷却塔冷却，由于烟气流量大，冷却塔不是体积庞大就是设备复杂；(3)处理后的烟气由于温度低、湿度高，不经加热升温会腐蚀烟囱；但处理前的烟气却用冷却塔冷却，热量未得到有效利用。
本发明的目的在于提供一种电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法和装置，该方法和装置按照脱硫脱硝机理进行，并有效利用烟气热量，提高脱硫脱硝效率，特别是提高脱硝率，以降低电子束发生装置的投资和运行成本。
本发明是这样实现的：从锅炉中产生的烟气和经处理后净化的烟气进入烟气——烟气换热器进行热交换，净化烟气经烟囱排入大气；锅炉烟气经喷水和喷氨后进入辐照反应器进行辐照和化学反应，在反应器上部靠近电子束发生器处进行脱硝反应，对烟气冷却后在发生器中下部进行脱硫反应；烟气经过副产物收集器后被净化，然后进入烟气—烟气换热器进行热交换，吸收来自锅炉的未净化烟气的热量而升温。
电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的装置，包括喷氨控制阀、冷却水供应管、电子束发生器、辐照反应器、副产物收集器、烟囱和烟气管，该装置还包括烟气—烟气换热器，换热器分别接锅炉烟气和被净化后的烟气，辐照反应器的烟气入口开在上部，出口开在下部，在反应器内中间偏上装有冷却水喷淋装置。
在上述的电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的装置中，辐照反应器底部为斜面，斜面倾斜。
本发明的工作原理：首先用烟气-烟气换热器(GGH)冷却锅炉烟气，同时加热被净化烟气，锅炉烟气通过GGH冷却到100℃左右，再喷入少量水和接近于化学计算量的氨后，将烟气温度降到有利于脱硝的温度，进入辐照反应器，反应器上方装有电子束发生器，在反应器内装有冷却水喷淋装置进一步喷水冷却烟气，使烟气达到最适于脱硫反应的条件。这样在辐照反应器内上部靠近电子束处主要进行脱硝反应，在反应器中下部主要进行脱硫反应。因为根据脱硫脱硝反应机理，脱硝反应主要是辐照反应，脱硫反应主要依靠热化学反应。在一定剂量范围内，脱硝率与辐照剂量正相关，且氨浓度越高，脱硝率越高，脱硝率与温度、湿度关系不大，与温度略呈负相关；而脱硫主要依靠热化学反应，其对脱硫的贡献约70％-90％，辐照反应对脱硫的贡献仅占约10％-30％，脱硫率与参数的依赖关系是，烟气温度低、湿度高有利于脱硫反应。烟气流进入反应器后自上而下流动，有利于脱硝反应和脱硫反应。这样，在同样剂量下，有利于提高脱硫脱硝率。反应产物经副产物收集器收集，净化后的烟气再经GGH加热处理可防止烟囱腐蚀，并经烟囱排入大气。
本发明采用在辐照反应器内将脱硫脱硝反应有侧重地分层进行，提高了辐照反应效率和电子束吸收率；采用GGH降温和升温，省略了体积庞大的冷却塔，并有效利用锅炉烟气热量，这样可降低电子束处理烟气装置的设备投资和运行费用，提高经济效益。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为按照本发明实施例的工艺流程图。
图2为按照本发明实施例的辐照反应器的结构示意图。
图3为现有电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的工艺流程图。
参见图1，锅炉1产生的烟气(一般在130℃或更高的温度)经过烟道2引入烟气—烟气换热器14降温至100℃左右，同时也加热了被净化后的低温烟气(一般在65℃左右)，在烟道2的上游喷入少量冷却水4将烟气进一步冷却，在烟道2的下游通过流量控制阀6喷入氨，氨的量可根据化学计算量得出，将烟气温度控制在脱除氮氧化物的最佳反应温度范围内(在80℃左右)。引入到辐照反应器7中的烟气在反应器上部靠近电子束发生器9受到电子束辐照，使大部分氮氧化物与小部分硫氧化物与氨反应，变成硝酸铵和硫酸铵，在反应器的中间偏上位置用冷却水喷淋装置8喷入水，将烟气调整到脱硫反应合适的温度和湿度(在60℃左右)，这样，烟气中剩余的硫氧化物和/或氮氧化物进一步与氨发生反应，变成硫酸铵和/或硝酸铵，反应器底部为倾斜的斜面，烟气从反应器上部入口17进入，从下部出口16输出，参见图2。反应器7底部沉积的少量硫酸铵和/或硝酸铵通过排放管15收集。然后烟气经反应器7出口烟道10进入副产物收集器11，并经排放管12除下硫酸铵和/或硝酸铵，被净化的烟气经过烟气—烟气换热器14后温度升高，可防止烟囱13腐蚀，最后净化烟气被排入大气中。
本实施例的辐照反应器为立式；反应器的高度按下式确定：
H＝0.8～1.2Q/(3600*A)，
其中H为反应器高度m，Q为处理烟气量m3/h，A为反应器的截面积m2，反应器的截面积根据电子枪的配置确定；
电子束发生器9位于辐照反应器7上部，电子束与反应器轴线平行或成一锐角；在反应器内中间偏上装有冷却水喷淋装置8；反应器底部倾斜。
Claims (3)
1.一种电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法，其特征在于包括以下步骤：
从锅炉中产生的烟气与经处理后净化的烟气进行热交换，净化烟气经烟囱排入大气；
锅炉烟气经喷水和喷氨后进入辐照反应器，在反应器上部靠近电子束发生器处主要进行脱硝反应，同时还进行少部分脱硫反应，而在发生器的中下部主要进行脱硫反应，同时剩余的氮氧化物还会发生脱硝反应；
烟气经过副产物收集器后被净化，然后进入烟气—烟气换热器进行热交换；
同时在反应器内中间偏上装有冷却水喷淋装置，将烟气调整到脱硫反应合适的温度和湿度。
2.一种实施权利要求1所述的电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物方法的装置，该装置包括喷氨控制阀、冷却水供应管、电子束发生器、辐照反应器、副产物收集器、烟囱和烟气管，其特征在于该装置还包括烟气——烟气换热器，换热器分别接锅炉烟气和被净化烟气，辐照反应器的烟气入口开在上部，出口开在下部，在反应器内中间偏上装有冷却水喷淋装置。
3.根据权利要求2所述的电子束处理烟气中硫氧化物和氮氧化物的装置，其特征在于辐照反应器底部为倾斜的斜面。
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