CN203155066U

CN203155066U - 钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝系统

Info

Publication number: CN203155066U
Application number: CN 201320165954
Authority: CN
Inventors: 朱益民; 白宸阳; 唐晓佳; 李铁
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-04-03

Abstract

钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝系统，烟气首先进入非热放电单元进行预氧化后，再经钠碱吸收单元脱硫脱硝后排放；所述非热放电单元包括连接高压配电单元的针阵列电晕放电反应器；所述钠碱吸收单元包括吸收塔、喷淋装置和碱液池；吸收塔顶设有排气口；所述喷淋装置与吸收塔通过循环泵和调节阀连接，所述碱液池通过供液泵连接到循环泵与调节阀之间。相比于现有技术，本实用新型实现了钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝，有效利用钠碱法废液、非热放电快速预氧化NO为NO₂、低能耗，高效率、可靠运行，具有良好应用前景的烟气脱硫脱硝新工艺。

Description

钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝系统

技术领域

本实用新型属于废气处理领域，涉及一种烟气处理系统，具体涉及烟气同时脱硫脱硝处理的系统。

背景技术

自从工业革命以来，化石燃料使用与日俱增，尤其是燃煤电厂、工业锅炉、机动车等排放源排放的含SO₂，NO_X等废气，使大气环境日趋恶化。SO₂，NO_X等酸性气体的排放不仅严重影响人体健康，还会引起酸性降水，破坏全球的生态系统，是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源。因此，世界各国对SO₂和NO_X的排放制定了越来越严格的标准，各国科研人员积极研究各种烟气处理工艺以应对越来越严峻的形势。我国二氧化硫和氮氧化物的污染已经到了非治不可的地步，国家治理污染的力度逐步加大。

燃烧产生的硫氧化物和氮氧化物排放总量非常大。若用两套系统分别脱硫脱硝，不但占地面积大，而且投资、操作费用高，并且随着烟气脱硫的普及，大气中氮氧化物危害所占的比例将越来越大，因此同时脱硫脱硝的系统必将受到期待。现有的同时脱硫脱硝技术有NFT、SNO_X、SO_X-NO_X-RO_X-BO_X、NOSO_X及活性炭催化吸附同时脱硫脱硝等。NFT技术，用石灰浆与尿素溶液混合后于1000℃条件下喷入炉膛，氮氧化物与尿素生成二氧化碳和水蒸气，但二氧化硫与氧化钙生成固体硫酸钙，喷头易堵塞结垢，脱硫脱硝效率不高；SNO_X技术，对于氮氧化物采用SCR技术，对于二氧化硫采用催化氧化生成三氧化硫，三氧化硫与水生成硫酸，但投资与运行费用较高；SO_X-NO_X-RO_X-BO_X，对于氮氧化物采用SCR，对于二氧化硫采用钙基或钠基脱硫剂生成固体盐，但投资费用较高，且存在固体物质的处理问题；活性炭催化吸附同时脱硫脱硝，对于氮氧化物能在烟气窗口温度进行SCR，对于二氧化硫则吸附催化氧化，但合适的活性炭还不多，一次脱硫脱硝的效率不高。低温等离子体（NTP）烟气治理工艺是20世纪70年代开始出现的新技术，该技术投资少，占地面积小，可同时处理SO₂，NO_X等污染物的优点。该法主要包括电子束（EB）工艺、脉冲电晕放电工艺（PCDP）和直流电晕放电工艺，而电子束（EB）工艺需要昂贵的加速器以及X射线防护设备，且加速器的靶窗很容易受到气体的低温腐蚀而缩短寿命，因此该工艺存在技术管理难度较大等缺点；脉冲电晕放电工艺（PCDP）中如何实现开关控制方便的大功率高压脉冲电是现存的难题；直流电晕放电工艺，该技术存在的主要问题是和脉冲电晕法相比，其脱硫、脱硝能耗较高。

由于完全脱硫脱硝的费用太高，传统的脱硫脱硝技术对我国不太实用。因此，研究开发经济、高效、简单的烟气脱硫脱硝技术就显得十分必要和紧迫。

发明内容

本实用新型提出一种物理与化学相结合的烟气处理技术，即钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝系统，该系统能够有效利用钠碱法的脱硫废液，低能耗、高效率、可靠运行的同时达到脱硫脱硝的目的。具体采用以下技术方案：

钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝系统，是将工业排放的烟气经变频风机和烟气流量计进入非热放电单元，对烟气中的NO气体进行预氧化，之后再经钠碱吸收单元对烟气脱硫脱硝后排放。所述非热放电单元包括连接高压配电单元的针阵列电晕放电反应器；所述钠碱吸收单元包括吸收塔、喷淋装置和碱液池；吸收塔顶设有排气口；所述喷淋装置与吸收塔通过循环泵和调节阀连接，所述碱液池通过供液泵连接到循环泵与调节阀之间。

本实用新型所述非热放电单元与钠碱吸收单元之间还设有与烟气检测仪相连的烟气探头，可实时监测烟气中NO_x的转化浓度。

所述吸收塔顶还设有烟气探头Ⅱ，可以实时监测排出气体中NO_x的浓度。

本实用新型所述吸收塔底部还设有排出泵，钠碱吸收单元的吸收液失效后可由排出泵排除。

本实用新型提供的系统运行时，排放的烟气通过电动蝶阀、变频风机、烟气流量计等控制烟气使其进入针阵列电晕放电反应器，由反应器上连接的高压配电单元供电，烟气经针阵列放电反应器正流光放电作用后，将烟气中NO气体预氧化为NO₂气体，在此过程中设置烟气检测探头，用烟气分析仪检测NO_x各成分转化浓度。预氧化后的烟气再进入吸收塔内，吸收塔的下部设有吸收液，由循环泵循环至喷淋系统，烟气中SO₂和NO₂溶解于喷淋系统喷出的吸收液中，汇集到吸收塔底循环使用。

本实用新型提供的系统，吸收塔内的吸收液由循环泵循环至喷淋系统，经喷嘴从塔体上部均匀喷出形成液滴、液雾，喷出的吸收液与上流向的烟气充分接触，并与烟气中的SO₂发生反应生成Na₂SO₃，Na₂SO₃汇集到吸收塔底与吸收液混合，继续循环至喷淋系统，在喷淋过程中Na₂SO₃与NO₂反应生成N₂等无害气体由塔顶直接排放，吸收液循环失效后由排出泵排除。

本实用新型原理：在非热放电过程中，针阵列放电反应器将烟气中NO气体预氧化为NO₂气体。本实用新型使用的针阵列放电反应器采用公开号为CN1919465A的针阵列电极结构，在正流光电晕放电过程中，NO预氧化的机理主要是发生自由基化学反应。在正流光电晕放电过程中，产生大量活性电子，活性电子通过碰撞把能量传递给N₂、O₂、H₂O、CO₂等主要的气体分子，这些碰撞产生O、N、OH等初始自由基、正负离子和激发态分子；形成初始自由基后，电子-离子、离子-离子反应和离子中电子分离产生更多的O₂、HO₂等二次自由基。电晕放电过程产生大量的O、N、OH、O₂和HO₂等自由基，由这些自由基引发与NO作用将其氧化为NO₂。随着放电功率的增大，在单位时间内放电区域中产生高能电子增多，继而碰撞出更多强氧化性活性粒子，加强了NO预氧化成NO₂的效果。烟气通过非热放电单元的处理后，进入吸收塔，烟气中SO₂与多级喷淋系统喷出的吸收液吸收接触后，通过不断循环过程来吸收烟气中的SO₂，在吸收过程中所生成的酸式盐NaHSO₃对SO₂不具有吸收能力，随着吸收过程的进行，吸收液中NaHSO₃数量增多，吸收液的吸收能力下降，因此本实用新型还设置了碱液池向吸收塔中补充吸收液，使NaHSO₃转化为Na₂SO₃，大量Na₂SO₃与NO₂通过化学吸收将烟气还原成N₂及其他无污染产物，达到同时脱硫脱硝的目的。

相比于现有技术，本申请利用钠碱法脱硫技术产生的脱硫废液，结合非热放电技术，是同时脱硫脱硝技术领域的一种全新概念。排放烟气中的NO_x等污染性气体在等离子体区被分解或氧化，再结合钠碱法碱液喷淋脱硫，产生废液脱硝净化吸收，将其还原为N₂等无害化气体排放，达到同时脱硫脱硝的目的。实现了钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝，具有有效利用钠碱法废液、非热放电快速预氧化NO为NO₂、低能耗、高效率、可靠运行的特点，是具有良好应用前景的烟气脱硫脱硝新工艺。

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程图；

图2为本实用新型实施例的工艺流程图；

图中，

1.烟囱，2.NO钢瓶，3.电动蝶阀，4.变频风机，5.烟气流量计，6.针阵列电晕放电反应器，7.高压配电单元，8.烟气探头Ⅰ，8′.烟气探头Ⅱ，9烟气检测仪，10.吸收塔，11.多级喷淋装置，12.调节阀，13.循环泵，14.排出泵，15.供液泵，16.碱液池；17.排气口；18.热交换器；

1.1.SO₂钢瓶，1.2.NO钢瓶，1.3.减压阀，1.4.质量流量控制器，1.5.鼓风机，1.6.气体流量计，1.7.混合气室，1.8.空气加热器，1.9.温度探头；

7.1.直流供压电源，7.2.直流高压控制器，7.3.示波器，7.4.高压分压器，7.5.电流表；

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝系统，是将工业排放的烟气2经变频风机4和烟气流量计5等进入非热放电单元，对烟气中的NO气体进行预氧化，之后再经钠碱吸收单元对烟气脱硫脱硝后排放。

所述非热放电单元包括连接高压配电单元7的针阵列电晕放电反应器6；所述钠碱吸收单元包括吸收塔10、喷淋装置11和碱液池16；吸收塔顶设有排气口17；

所述喷淋装置与吸收塔通过循环泵13和调节阀12连接，所述碱液池通过供液泵15连接到循环泵与调节阀之间。

本实施例所述非热放电单元与钠碱吸收单元之间还设有与烟气检测仪9相连的烟气探头Ⅰ，可实时监测烟气中NO_x的转化浓度，从而控制工艺条件及检测系统是否运行正常。

本实施例所述吸收塔顶还设有烟气探头Ⅱ，可以实时监测排出气体中NO_x的浓度，从而检测排放气体是否达标及检测系统是否运行正常。

本实施例所述吸收塔底部还设有排出泵14，钠碱吸收单元的吸收液失效后可由排出泵排除。

实施例2

钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝系统，在实验室中为模拟工业烟气进行本实用新型系统使用前后脱硫脱硝效果测试，在非热放电单元前设置烟气模拟单元，包括以下结构（如图2中A部所示）：SO₂钢瓶和NO钢瓶通过质量流量控制器后，由鼓风机和气体流量计控制流量后进入混合气室混合，经空气加热器加热模拟烟气温度后进入本实用新型提供的系统进行处理。上述模拟的烟气2进入非热放电单元，对烟气中的NO气体进行预氧化，之后再经钠碱吸收单元对烟气脱硫脱硝后排放。

所述非热放电单元包括连接高压配电单元7的针阵列电晕放电反应器6；本实施例所述高压配电单元由直流供压电源11、直流高压控制器12、示波器13、高压分压器14和电流表15组成（如图2中B部所示）；

所述钠碱吸收单元包括吸收塔10、喷淋装置11和碱液池16；吸收塔顶设有排气口17；

本实施例中，经过预氧化后的烟气在进入吸收塔前还设置了热交换器18以调整烟气的温度。

模拟烟气中SO₂浓度约400ppm、NO_x浓度约500ppm左右，通过空气加热器加热到100℃左右模拟工业烟气的温度，通过高压直流电源供电，供电电压范围-16KV～16KV，以采用公开号为CN1919465A的针阵列电极结构的电晕放电反应器，在正流光电晕放电作用下，将模拟烟气中NO气体预氧化为NO₂气体，再经过热交换器降温到50℃左右，进过喷淋塔钠碱脱硫，利用其脱硫废液同时化学吸收进行脱硝，检测脱硫脱硝效果。具体数据见表1。

表1

在模拟烟气过程中，NO_x总浓度在490-505ppm范围内波动，SO₂总浓度在380-400ppm范围内波动。通过非热放电反应器预氧化模拟烟气，对比不同针板放电间距下NO预氧化效果，再通过多级喷淋系统，给出分别用水、亚硫酸钠溶液作为喷淋液化学吸收效果数据对比，及其碱液脱硫效果。实验数据表明随着放电针板间距的增加，NO预氧化效果逐渐降低，针阵列电极结构的优化针板间距为15-25mm，其NO去除率为55.9%，NO₂生成率为50.6%，钠碱法脱硫效率高达95%以上，并且钠碱法废液中亚硫酸钠溶液作为喷淋液的化学吸收效果大大好过水作为喷淋液的化学吸收效果，其吸收率高达97%。本实用新型提供的系统，各工艺参数可根据实际待处理烟气的组成进行调整，简单易行。本系统将非热放电单元与钠碱法结合对烟气进行同时脱硫脱硝处理，不仅做到钠碱法废液回收利用，且脱硫脱硝后烟气排放达标，本脱硫脱硝系统具有显著的减排功效，具有应用前景良好的烟气脱硫脱硝新工艺。

Claims

1.钠碱法化学吸收-非热放电同时脱硫脱硝系统，其特征在于：烟气（2）首先进入非热放电单元进行预氧化后，再经钠碱吸收单元脱硫脱硝后排放；

所述非热放电单元包括连接高压配电单元（7）的针阵列电晕放电反应器（6）；

所述钠碱吸收单元包括吸收塔（10）、喷淋装置（11）和碱液池（16）；吸收塔顶设有排气口（17）；所述喷淋装置与吸收塔通过循环泵（13）和调节阀（12）连接，所述碱液池通过供液泵（15）连接到循环泵与调节阀之间。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述非热放电单元与钠碱吸收单元之间还设有与烟气检测仪（9）相连的烟气探头（8）。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述吸收塔顶还设有烟气探头Ⅱ（8＇）。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述吸收塔底部还设有排出泵（14）。