CN1221306C

CN1221306C - 电子束深度氧化烟气净化方法

Info

Publication number: CN1221306C
Application number: CN 200310115522
Authority: CN
Inventors: 罗经宇
Original assignee: BEIJING ENERGY ENVIRONMENT AND ECONOMY TECHNOLOGY Ltd
Current assignee: BEIJING ENERGY ENVIRONMENT AND ECONOMY TECHNOLOGY Ltd
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: CN1544129A

Abstract

本发明属于锅炉尾气处理技术领域。涉及电子束深度氧化烟气净化方法。本方法包括：对高温烟气进行降温、除尘；用吸收液吸收烟气中的二氧化硫，并将除去二氧化硫的净化烟气排放到大气中；用氨气调整该溶液的pH值，使吸收液中的二氧化硫继续形成亚硫酸铵溶液；将吸收塔中的亚硫酸铵溶液提取出输送到辐照室内，利用电子束对该溶液中的亚硫酸铵进行氧化得到硫酸铵溶液，本发明方法可以用很小的能量付出，获得很高的脱硫效率，并且能够得到以正盐为主的副产物，具有低能耗、脱硫率高、可适应烟气质量和数量变化等优点。

Description

电子束深度氧化烟气净化方法

技术领域本发明属于锅炉尾气处理技术领域。特别涉及除去烟气中的二氧化硫的方法

背景技术随着经济的发展，工业化的社会需要更多的能源。在能源需求的不断增长中，能源主要依靠化石燃料：煤炭和石油。然而，燃烧化石燃料会产生大量能够污染地球环境的有害气体和污染物。为了防止污染物的扩散并停止破坏地球环境，开发了很多的烟气净化方法和设备。其中电子束方法是一种脱硫脱硝新工艺，该方法不产生废水、废渣，副产品可以作为化肥，不产生二次污染，而且同时除去烟气中的可挥发性有机物(VOC)。其工艺流程是燃煤锅炉排出的烟气经除尘后，进入冷却塔，在塔中由冷却水喷雾冷却到70摄氏度以下，在烟气进入反应器前注入氨气，进入反应器后受高能电子束照射，烟气中的N₂、O₂和水蒸气等发生辐射反应，生成大量的离子、自由基、电子和各种激发态的原子、分子等活性物质，它们将烟气中的SO₂和NOx氧化为SO₃和NO₂。这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸，这些酸再与事先进入反应器的氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵。最后用静电除尘器收集气溶胶形式的硫酸铵和硝酸铵，净化后的烟气经烟囱排放，副产品经造粒处理后变成化肥。涉及到上述电子束脱硫方法的专利文献如下：

CN88103260A涉及一种处理含有硫氧化物和/或氮氧化物有害成分的废气的方法和装置，该方法包括：在有氨存在的条件下，用电离射线或者紫外线照射废气而产生固体微粒，首先用电除尘器处理废气，然后进一步用机械过滤器来处理。该发明涉及的装置包括用于处理本方法中产生的固体颗粒的的电除尘器和之后的机械过滤器。

CN1035060A公开了一种净化含有硫氧化物和/或氮氧化物的废气的方法。其步骤包括：把废气引入辐照区，在辐照前、中或后依靠集尘器收集副产品(硫酸铵和/或硝酸铵)，净化后的废气排空。所添加的氨量小于根据目标脱硫和脱氮效率计算出的量，以便减少氨气的逸出。把不包括氨在内的碱性物质加入废气，以便把副产品的PH值调节至6或者大于6，以抑制氨基璜酸杂质的副作用。

CN1225035A公开了一种电子束幅照处理气体的方法和设备。该方法工艺流程如下：从锅炉出来的高温烟气，先用换热器冷却烟气，再在冷却塔中对高温烟气喷水，将烟气降温增湿，在幅照室内用电子束对氨、水、空气混合后的烟气进行照射，烟气中的硫氧化物和/或氮氧化物在电子束的照射下和氨、水、氧发生复杂的化学反应，生成硫酸铵和/或硝酸铵，系统出口处用一集尘器收集生成的反应物，净化后的烟气就可以直接排放。

CN1332029A涉及一种半干法的烟气净化方法。该方法的工艺流程是：来自工厂的高温烟气除尘后，经过喷雾干燥装置喷淋，降温增湿，收集100微米以上的大颗粒副产品，将剩余的100微米以下的小颗粒收集在集尘器中，将加热的氨气与烟气混合后进入辐照室，在直线脉冲加速器产生的电子束辐照下进行反应，在湿式静电除尘器中用溶液进行喷淋溶解硫酸铵和/或硝酸铵。

上述方法存在的缺点是电子束辐照的对象是烟气，体积大，消耗的电子束功率大，设备投资、运行成本和维护费用高，影响了烟气净化的经济性。

发明内容本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种电子束深度氧化烟气净化方法，该方法可以用很小的能量付出，获得很高的脱硫效率，并且能够得到以正盐为主的副产物，具有低能耗、脱硫率高、可适应烟气质量和数量变化等优点。

本发明提出的一种电子束氧化烟气净化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将来自锅炉出口的烟气进行降温、除尘(该步骤可采用各种常规技术手段实现)；

2)用吸收液吸收经降温、除尘后的烟气中的二氧化硫，并将除去二氧化硫的净化烟气排放到大气中，所述吸收液的成分主要由亚硫酸铵、亚硫酸氢铵和硫酸铵组成，各成分的质量浓度为：亚硫酸铵在25-35％之间，亚硫酸氢铵在5-10％之间，硫酸铵在0-5％之间，余量为水；所述吸收液的PH值在6.0-8.5之间；

3)当吸收液中的PH值下降到3.8-5.0时，用氨气调整该溶液的PH值，使PH值保持在6.0-8.5之间，使吸收液中的二氧化硫继续形成亚硫酸铵溶液(步骤2、3可采用各种吸收塔及相应功能的设备实现)；

4)将该亚硫酸铵溶液的一部分提取出输送到辐照室内，利用电子能量范围在0.3-100Mev，电子的束流强度范围在0.1-300mA的电子束对该溶液中的亚硫酸铵进行氧化得到硫酸铵溶液，该溶液可以直接用于农业或者利用结晶造粒装置得到主要成分为硫酸铵的固体化肥，从而实现烟气净化并得到化肥，所述辐照室内注入含氧气体，气体和该亚硫酸铵溶液的质量比在(3-60)∶100，气体的体积含氧量在21％-100％，辐照室内气体的压力比大气压低10Pa-100Pa；余下的另一部分亚硫酸铵溶液加入水，使该溶液降低浓度到10-40％，作为新的吸收液再转入步骤2)、3)、4)循环。

上述方法为连续循环进行的步骤，初始的吸收液可以直接由未处理的烟气与氨气和水混合产生或用其它常规方法获得。

上述方法中所述输送到辐照室内的亚硫酸铵溶液的量是根据本方法实际运行时处理的烟气量，烟气中二氧化硫的含量及脱硫率计算得到，这些具体方法均为本领域的普通常识。

本发明的特点及效果：

本发明首先吸收烟气中的二氧化硫，然后利用电子束辐照来处理吸收产物得到以硫酸铵为主要成分的化肥。

该方法可以用很小的能量付出，获得很高的脱硫效率，并且能够得到以正盐为主的副产物，具有低能耗、脱硫率高、可适应烟气质量和数量变化等优点。

具体实施方式本发明提出的电子束深度氧化烟气净化方法实施例，具体包括以下步骤：

1)来自锅炉(有麻石水膜除尘器)出口的高温烟气(120-200℃，1×10³-3×10⁶标准立方米/小时，其中含二氧化硫100-5000ppm，含烟尘1000-8000毫克/标准立方米)，首先把烟气引入一个降温换热器中，该换热器把烟气温度降低到100摄氏度以下，烟气降温放出的热量被换热器的热媒介带走。降温后的烟气进入麻石水膜除尘器除去烟气中的大部分烟尘和少量的二氧化硫(水膜除尘器出口的烟气温度为50-70摄氏度，二氧化硫含量为80-4500ppm，烟尘含量为80-200毫克/标准立方米)。

2)经过除尘后的烟气从板式吸收塔的底部进入塔中，烟气在塔中向上流动，先后经过喷淋段、塔板、与吸收液接触，烟气的温度降低，含湿量增加，同时烟气中的二氧化硫通过传质进入吸收液，使烟气中的二氧化硫达到了排放标准，实现了烟气的净化；净化后的烟气继续在塔内向上运行，经过除雾器除去夹带的液体后排出吸收塔。排出吸收塔的烟气温度为40-50摄氏度，二氧化硫含量小于50ppm，烟尘含量小于50毫克/标准立方米。烟气出塔后经过一个升温换热器升温80摄氏度以上，该升温换热器的热量来自与前面提到的降温换热器。烟气最后经过风机、烟囱排入大气。而对于采用静电除尘器的电厂来说，来自锅炉的烟气首先应引入静电除尘器，然后再进入降温换热器，在降温换热器把烟气温度降到50～70摄氏度后进入吸收塔，以后的流程与上述流程相同。

上述吸收液的主要成分由亚硫酸铵、亚硫酸氢铵和硫酸铵组成，各成分的质量浓度为：亚硫酸铵在25-35％之间(本实施例可为30％)，亚硫酸氢铵在5-10％之间(本实施例可为6％)，硫酸铵在0-5％之间(本实施例可为2％)，余量为水；PH值在6.0-8.5之间，具有极强的吸收二氧化硫的能力。吸收液吸收烟气中的二氧化硫后沉降在塔的底部，其中的亚硫酸铵转变成为亚硫酸氢铵。

3)当PH值下降到3.8-5.0，吸收二氧化硫的能力降低，这时向该溶液中加入氨气(本实施例每小时注入的氨气量为12千克/小时)，调整溶液的PH值，使之回到PH值在6.0-8.5之间的中性或者是弱碱性(本实施例调节PH值到8以上)，然后引出一部分溶液输送到氧化装置前的溶液槽(输送量为152千克/小时，)，余下的另一部分溶液被输送到另一溶液槽中并加入工艺水，降低浓度到10-40％，作为新的吸收溶液(本实施例使该溶液浓度保持在25％)。所述吸收过程的主要化学反应为：

4)从吸收塔引出的高浓度亚硫酸铵溶液用泵输送到辐照室内的喷嘴，从喷嘴喷出，形成粒径在20-200微米的雾滴。该喷嘴可以是两相喷嘴也可以是单相喷嘴。使用两相喷嘴向辐照室内喷出液体雾滴的同时喷入含氧气体，气体和液体的质量比在(3-60)∶100(本实施例为30/100)，气体的体积含氧量在21-100％(本实施例为21％)；使用单相喷嘴仅仅向辐照室内喷入液体，还需要另外的气体引入装置向辐照室内注入含氧气体，辐照室内部气体和液体的质量比也在(3-60)∶100，气体的体积含氧量在21-100％，辐照室内气体的压力比大气压低10Pa-100Pa。辐照室内的液体雾滴和含氧气体混合后以0.5-100m/s的速度运动，通过有高能电子照射的区域，受到电子的辐照。液体雾滴和含氧气体的运动方向可以是水平，也可以是向下或者向上。所述的高能电子照射区域可以是一个，可以是并列的多个，可以是相对的两个，可以是若干组相对，还可以是上述方式的组合。产生高能电子照射区域的办法有多种，本实施例可用一台高能电子加速器发出能量在0.3-100Mev的电子，电子的束流强度在0.1-300mA，让这些电子经过一个钛窗后进入辐照室，在辐照室内部形成一个辐照场。液体雾滴和气体受到照射后继续运动，在辐照室的一端气体和液体分离，气体排入大气，液体被收集到溶液槽中。液体可以被辐照一次或者多次；经过一定次数的辐照后，液体中的主要成分由亚硫酸铵转变成为硫酸铵。然后以硫酸铵为主要成分的溶液排出辐照装置，或者直接用于农业，或者经过浓缩结晶后作为化肥。

本实施例也可使用两台电子加速器，他们发出能量0.45Mev的电子，每台加速器发出的电子的束流强度40mA，这些电子进入辐照室后，在辐照室内部形成一个辐照场。溶液的吸收剂量为80kGy。溶液雾滴和空气受到照射后继续运动，在辐照室的一端空气和溶液分离，空气排入大气，溶液被收集到溶液槽中。溶液被辐照一次后主要成分由亚硫酸铵转变成为硫酸铵，排出辐照室后经过浓缩结晶后作为化肥使用。

Claims

1、一种电子束氧化烟气净化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将来自锅炉出口的烟气进行降温、除尘；

2)吸收液吸收经降温、除尘后的烟气中的二氧化硫，并将除去二氧化硫的净化烟气排放到大气中，所述吸收液的成分主要由亚硫酸铵、亚硫酸氢铵和硫酸铵组成，各成分的质量浓度为：亚硫酸铵在25-35％之间，亚硫酸氢铵在5-10％之间，硫酸铵在0-5％之间，余量为水；所述吸收液的PH值在6.0-8.5之间；

3)当吸收液中的PH值下降到3.8-5.0时，用氨气调整该溶液的PH值，使PH值保持在6.0-8.5之间，使吸收液中的二氧化硫继续形成亚硫酸铵溶液；

4)将所述亚硫酸铵溶液输送到辐照室内，利用电子能量范围在0.3-100Mev，电子的束流强度范围在0.1-300mA的电子束对该溶液中的亚硫酸铵进行氧化得到硫酸铵溶液，该溶液可以直接用于农业或者利用结晶造粒装置得到主要成分为硫酸铵的固体化肥，从而实现烟气净化并得到化肥，所述辐照室内注入含氧气体，气体和该亚硫酸铵溶液的质量比在(3-60)∶100，气体的体积含氧量在21％-100％，辐照室内气体的压力比大气压低10Pa-100Pa。

2、如权利要求1所述的电子束氧化烟气净化方法，其特征在于，所述步骤4)中只提取亚硫酸铵溶液的一部分送到辐照室内，余下的另一部分溶液加入水，使该溶液降低浓度到10-40％，作为新的吸收液再循环进行步骤2)、3)、4)。