CN204841381U - 脱硫脱硝一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及脱硫脱硝一体化系统，所述系统包括基体及设置于基体上的塔体，塔体下侧的侧壁上设有原烟气入口，塔体的顶部设有净烟气出口，塔体内原烟气入口与净烟气出口之间由下至上依次设有脱硫系统、脱硝系统及洗涤系统，塔体的底部设有浆液池。本实用新型的优越效果是：将脱硫系统、脱硝系统、洗涤系统设置在一塔体内，占地面积少、阻力低；烟气进入塔体经过多次喷淋，二氧化硫脱除率达95％以上，氮氧化物脱除率达85％以上；回收硫和氮氧化物宝贵资源，变废为宝，无废水、废渣和废气排放，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

脱硫脱硝一体化系统

技术领域

本实用新型涉及脱硫脱硝技术领域，具体涉及一种脱硫脱硝一体化系统。

背景技术

化石燃料的燃烧以及一些化工生产中产生的硫氧化物和氮氧化物对大气环境造成了严重危害，目前对大气污染治理普遍采用的脱硫技术有干法、半干法和湿法等几类，但这些技术在脱硝方面却显得无能为力。

目前，工业上采用较多的脱硝技术是选择性催化还原法，但该法存在以下问题：有严格的温度窗口要求；投资及运行费用高、占地面积大；所用还原剂液氨为国家二级危险品，管理维护要求严格；所产生的固体催化剂废物处理困难；对老锅炉改造时，需改造烟道、空气预热器，难度大，费用高；对于中国高硫、高灰分煤，催化剂的磨损、中毒等问题大大增加，严重影响催化剂的使用寿命。

湿法烟气脱硫技术是当前世界上应用最为广泛的脱硫技术，其脱硫效率高，且湿式洗涤塔良好的气液传质对于氮氧化物的吸收来说是个潜在优势，因此，开发湿法烟气脱硫脱硝一体化工艺是极具前景的发展方向。

公开号为CN204220030U的专利公开了一种新型脱硫脱硝装置，包括锅炉、烟气吸收塔、洗涤塔、除雾设备、烟囱，其特征在于：所述的锅炉与烟气吸收塔之间设置有诱发催化氧化设备，所述的诱发催化氧化设备包括紫外光栅和诱发剂注入设备。该装置中，从锅炉来的原热烟气在经过通道进入吸收液前，先通过诱发剂注入设备向原烟气中通入携带有大量诱发剂的氧气或空气，混合气体在经过紫外光栅的过程中，在紫外光照射下，诱发剂迅速发生分解产生大量活性诱发基团，诱使氧气或空气离解产生活性氧原子，原烟气中SO₂和NOx在高活性氧原子的作用下发生氧化还原反应转化为高价态氧化物，高价态氧化物再经过吸收液被完全吸收脱除，经过净化烟气通过除雾设备脱除水分后经烟囱排放，而吸收液经水循环处理系统后，所有产物则被再次回收使用。在上述脱硫脱硝装置中，所述诱发剂注入设备、紫外光栅、烟气吸收塔、洗涤塔、除雾设备均分散设置，烟气通过管道逐级传输，烟气阻力高不利于烟气净化且各设备占用空间大。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提出一种脱硫脱硝一体化系统。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

脱硫脱硝一体化系统，包括基体及设置于基体上的塔体，塔体下侧的侧壁上设有原烟气入口，塔体的顶部设有净烟气出口，塔体内原烟气入口与净烟气出口之间由下至上依次设有脱硫系统、脱硝系统及洗涤系统，所述洗涤系统与净烟气出口之间设有除雾器，塔体的底部设有浆液池。

所述的技术方案优选为，所述脱硫系统与浆液池之间设有脱硫桨液循环塔，脱硝系统与浆液池之间设有脱硝桨液循环塔，所述脱硝浆液循环塔通过管道与脱硝浆液浓缩塔连通，脱硫浆液循环塔通过管道与脱硫浆液浓缩塔连通。

所述的技术方案优选为，所述脱硫系统包括第一层脱硫喷淋管及设置于第一层脱硫喷淋管上侧的第二层脱硫喷淋管，第一层脱硫喷淋管的下侧设有净化元件。

所述的技术方案优选为，所述脱硝系统包括第一层脱硝喷淋管及设置于第一层脱硝喷淋管上侧的第二层脱硝喷淋管，第一层脱硝喷淋管的下侧设有净化元件。

所述的技术方案优选为，所述洗涤系统包括洗涤喷淋管及设置于洗涤喷淋管下侧的净化元件。

所述的技术方案优选为，所述原烟气入口与脱硫系统之间、脱硫系统与脱硝系统之间、脱硝系统与洗涤系统之间均设有烟气挡水装置。

所述的技术方案优选为，所述烟气挡水装置包括设置于塔体内部的烟气通道及设置于烟气通道上方的烟气挡水板，且烟气挡水板的直径大于烟气通道的直径。

所述的技术方案优选为，所述原烟气入口的中心线与原烟气入口的水平线之间的夹角为0°—45°。更进一步地，所述的夹角为20°。

所述的技术方案优选为，所述塔体的外侧由下至上设有钢梯，且塔体的顶部设有与所述钢梯连接的爬梯；塔体的底部设有人孔、液位测量仪及排空阀。

本实用新型提供一种利用上述脱硫脱硝一体化系统的脱硫脱硝方法，至少包括以下步骤：

第一步：将烟气经原烟气入口进入塔体，所述烟气经过脱硫系统；

第二步：所述脱硫系统中的净化元件脱除烟气中的二氧化硫，经过第一层脱硫喷淋管及第二层脱硫喷淋管后生成亚硫酸铵经氧化后生成硫酸铵；

采用氨作为脱硫剂，吸收烟气中的二氧化硫，生成硫酸铵，其化学反应过程如下：

SO₂﹢H₂O＝H₂SO₃(1)

H₂SO₃﹢(NH₄)₂SO₄＝NH₄HSO₄﹢NH₄HSO₃(2)

H₂SO₃﹢(NH₄)₂SO₃＝2NH₄HSO₃(3)

在上述反应式(1)中，烟气中的SO₂溶于水生成亚硫酸；以及在反应式(2)、(3)中，亚硫酸同溶于水的硫酸铵和亚硫酸铵反应；

在浆液池内注入氨气，其化学反应过程如下：

H₂SO₃﹢NH₃＝NH₄HSO₃(4)

NH₄HSO₃﹢NH₃＝(NH₄)₂SO₃(5)

NH₄HSO₄﹢NH₃＝(NH₄)₂SO₄(6)

将氧气或空气注入浆液池使亚硫酸铵氧化成硫酸铵，其化学反应过程如下：

(NH₄)₂SO₃﹢1/2O₂＝(NH₄)₂SO₄(7)

第三步：所述烟气向上流经脱硝系统时，所述脱硝系统的净化元件将烟气中难溶于水的一氧化氮氧化成易溶于水的二氧化氮，所述第一层脱硝喷淋管、第二层脱硝喷淋管喷出的液体吸收二氧化氮后生成硝酸，同时脱除烟气中的氮氧化物，生成的硝酸溶液与浆液池中的氨发生中和反应生成硝酸铵，其化学反应过程如下：

NO+Ax+By→NO₂(8)

NO₂+H₂O→HNO₃(9)

HNO₃+NH₃→NH₄NO₃(10)

其中，Ax为强氧化剂、By为活化剂；

第四步：所述烟气向上流经洗涤系统时，所述洗涤喷淋管喷出水对烟气进行洗涤，以脱除烟气中的氨、灰尘杂质；最后经过除雾器脱除夹带的液滴，经净烟气出口达标排放。

与现有技术相比，本实用新型的优越效果在于：将脱硫系统、脱硝系统、洗涤系统设置在同一个塔体内，具有占地面积少、阻力低的优点；烟气进入塔体内部经过多次喷淋充分与塔体内部的物质发生化学反应，二氧化硫的脱除率达到95％以上，氮氧化物脱除率达85％以上，满足环境保护的要求，而且能高效回收烟气中的硫和氮氧化物宝贵资源，变废为宝，无废水、废渣和废气排放，环境无污染，具有良好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为所述脱硫脱硝一体化系统的内部结构示意图；

图2为图1所述脱硫脱硝一体化系统的外部结构示意图。

附图标记如下：

1-基体、2-人孔、3-塔体、4-原烟气入口、5-烟气通道、6-烟气挡水板、7-净化元件、8-第一层脱硫喷淋管、9-第二层脱硫喷淋管、10-第一层脱硝喷淋管、11-第二层脱硝喷淋管、12-洗涤喷淋管、13-液位测量仪、14-排空阀、15-钢梯、16-净烟气出口、17-爬梯、18-除雾器、19-浆液池。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细说明。

如图1、2所示，本实用新型所述脱硫脱硝一体化系统，包括基体1及设置于基体1上的塔体3，塔体3下侧的侧壁上设有原烟气入口4，塔体3的顶部设有净烟气出口16，塔体3内原烟气入口4与净烟气出口16之间由下至上依次设有脱硫系统、脱硝系统及洗涤系统，所述洗涤系统与净烟气出口16之间设有除雾器18，塔体3的底部设有浆液池19。所述脱硫系统包括第一层脱硫喷淋管8及设置于第一层脱硫喷淋管8上侧的第二层脱硫喷淋管9，第一层脱硫喷淋管8的下侧设有净化元件7。所述脱硝系统包括第一层脱硝喷淋管10及设置于第一层脱硝喷淋管10上侧的第二层脱硝喷淋管11，第一层脱硝喷淋管10的下侧设有净化元件7。所述洗涤系统包括洗涤喷淋管12及设置于洗涤喷淋管12下侧的净化元件7。所述的第一层脱硫喷淋管8、第二层脱硫喷淋管9、第一层脱硝喷淋管10、第二层脱硝喷淋管11、洗涤喷淋管12均设有若干喷嘴。所述原烟气入口4与脱硫系统之间、脱硫系统与脱硝系统之间、脱硝系统与洗涤系统之间均设有烟气挡水装置。所述烟气挡水装置包括设置于塔体3内部的烟气通道5及设置于烟气通道5上方的烟气挡水板6，且烟气挡水板6的直径大于烟气通道5的直径。进一步地，所述烟气挡水板6与烟气通道5之间的距离在10cm-100cm。所述原烟气入口4的中心线与原烟气入口4的水平线之间的夹角为20°。所述塔体3的外侧由下至上设有钢梯15，且塔体3的顶部设有与所述钢梯15连接的爬梯17；塔体3的底部设有人孔2、液位测量仪13及排空阀14。所述的净化元件7采用旋涡式净化器，为现有技术。

本实用新型所述脱硫系统与浆液池19之间设有脱硫桨液循环塔(图中未示)，脱硝系统与浆液池19之间设有脱硝桨液循环塔(图中未示)，所述脱硝浆液循环塔通过管道与脱硝浆液浓缩塔(图中未示)连通，脱硫浆液循环塔通过管道与脱硫浆液浓缩塔(图中未示)连通。所述脱硫浆液浓缩塔利用高温烟气的热量进行浓缩，所述脱硝浆液浓缩塔利用加热后的高温空气进入脱硝浆液浓缩塔内，并对塔内的浆液进行浓缩；使脱硫浆液浓缩塔、脱硝浆液浓缩塔内的浓度均达到过饱和状态。当脱硫浆液浓缩塔、脱硝浆液浓缩塔内的浆液含固量达到15-25％时分别通过泵体输送至硫铵回收处理系统、硝铵回收处理系统(图中未示)，进行产品的旋流、分离、干燥、包装。本实用新型采用脱硫浆液浓缩塔、脱硝浆液浓缩塔对浆液进行浓缩结晶的方法具有操作简单、安全可靠的优点。为了进一步降低能耗，采用氧化风机(图中未示)对脱硫系统、脱硫桨液循环塔内的液体进行氧化。

本实用新型中，为了保证浆液池19内氯离子的浓度小于20000ppm，以减少对设备零部件的腐蚀，将脱硫浆液循环塔中的液体送入强制浓缩系统，所述系统对送入的液体进行全结晶处理，保证脱硫浆液循环塔及浆液池19内氯离子的浓度。

本实用新型中，所述脱硫桨液循环塔、脱硝桨液循环塔、脱硫浆液浓缩塔、脱硝浆液浓缩塔、硫铵回收处理系统、硝铵回收处理系统、强制浓缩系统、氧化风机均为现有设备。

本实用新型所述脱硫脱硝一体化系统的脱硫脱硝方法，包括以下步骤：

第一步：将烟气经原烟气入口4进入塔体3，所述烟气经过脱硫系统。

第二步：所述脱硫系统中的净化元件7脱除烟气中的二氧化硫，经过第一层脱硫喷淋管8及第二层脱硫喷淋管9后生成亚硫酸铵经氧化后生成硫酸铵。

本实用新型采用氨作为脱硫剂，吸收烟气中的二氧化硫，生成硫酸铵，其化学反应过程如下：

SO₂﹢H₂O＝H₂SO₃(1)

H₂SO₃﹢(NH₄)₂SO₄＝NH₄HSO₄﹢NH₄HSO₃(2)

H₂SO₃﹢(NH₄)₂SO₃＝2NH₄HSO₃(3)

在上述反应式(1)中，烟气中的SO₂溶于水生成亚硫酸；以及在反应式(2)、(3)中，亚硫酸同溶于水的硫酸铵和亚硫酸铵反应；

在浆液池19内注入氨气，其化学反应过程如下：

H₂SO₃﹢NH₃＝NH₄HSO₃(4)

NH₄HSO₃﹢NH₃＝(NH₄)₂SO₃(5)

NH₄HSO₄﹢NH₃＝(NH₄)₂SO₄(6)

将氧气或空气注入浆液池19使亚硫酸铵氧化成硫酸铵，其化学反应过程如下：

(NH₄)₂SO₃﹢1/2O₂＝(NH₄)₂SO₄(7)

第三步：所述烟气向上流经脱硝系统时，所述脱硝系统的净化元件7将烟气中难溶于水的一氧化氮氧化成易溶于水的二氧化氮，所述第一层脱硝喷淋管10、第二层脱硝喷淋管11喷出的液体吸收二氧化氮后生成硝酸，同时脱除烟气中的氮氧化物，生成的硝酸溶液与浆液池19中的氨发生中和反应生成硝酸铵，其化学反应过程如下：

NO+Ax+By→NO₂(8)

NO₂+H₂O→HNO₃(9)

HNO₃+NH₃→NH₄NO₃(10)

其中，Ax为强氧化剂、By为活化剂。本实用新型选用的氨为液氨，作为脱硝系统的中和剂。

第四步：所述烟气向上流经洗涤系统时，所述洗涤喷淋管12喷出水对烟气进行洗涤，以脱除烟气中的氨、灰尘杂质；最后经过除雾器18脱除夹带的液滴，经净烟气出口16达标排放。本实用新型所述塔体3内设置的脱硫系统、脱硝系统及洗涤系统的操作环境为低温常压下进行。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.脱硫脱硝一体化系统，包括基体及设置于基体上的塔体，其特征在于，塔体下侧的侧壁上设有原烟气入口，塔体的顶部设有净烟气出口，塔体内原烟气入口与净烟气出口之间由下至上依次设有脱硫系统、脱硝系统及洗涤系统，所述洗涤系统与净烟气出口之间设有除雾器，塔体的底部设有浆液池。

2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述脱硫系统与浆液池之间设有脱硫桨液循环塔，脱硝系统与浆液池之间设有脱硝桨液循环塔，所述脱硝浆液循环塔通过管道与脱硝浆液浓缩塔连通，脱硫浆液循环塔通过管道与脱硫浆液浓缩塔连通。

3.根据权利要求1或2所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述脱硫系统包括第一层脱硫喷淋管及设置于第一层脱硫喷淋管上侧的第二层脱硫喷淋管，第一层脱硫喷淋管的下侧设有净化元件。

4.根据权利要求1或2所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述脱硝系统包括第一层脱硝喷淋管及设置于第一层脱硝喷淋管上侧的第二层脱硝喷淋管，第一层脱硝喷淋管的下侧设有净化元件。

5.根据权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述洗涤系统包括洗涤喷淋管及设置于洗涤喷淋管下侧的净化元件。

6.根据权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述原烟气入口与脱硫系统之间、脱硫系统与脱硝系统之间、脱硝系统与洗涤系统之间均设有烟气挡水装置。

7.根据权利要求6所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述烟气挡水装置包括设置于塔体内部的烟气通道及设置于烟气通道上方的烟气挡水板，且烟气挡水板的直径大于烟气通道的直径。

8.根据权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述原烟气入口的中心线与原烟气入口的水平线之间的夹角为0°—45°。

9.根据权利要求1所述的脱硫脱硝一体化系统，其特征在于，所述塔体的外侧由下至上设有钢梯，且塔体的顶部设有与所述钢梯连接的爬梯；塔体的底部设有人孔、液位测量仪及排空阀。