CN205570069U - 一种同时脱硫脱硝的处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种同时脱硫脱硝的处理装置，包括一氧化吸收塔、一电解槽及一输送装置，所述输送装置将含SO2和NOx的废气输送至所述氧化吸收塔的底部，并将高锰酸盐氧化剂输送至所述氧化吸收塔的顶部，所述高锰酸盐氧化剂将所述SO2和NOx分别转化为硫酸盐和硝酸盐，其余液流至所述氧化吸收塔底部，所述输送装置再将所述氧化吸收塔底部的所述余液输送至所述电解槽内，所述电解槽可将所述余液中的锰酸盐电解为高锰酸盐，从而形成所述高锰酸盐氧化剂，所述输送装置将电解后的所述高锰酸盐氧化剂输送至所述氧化吸收塔的顶部。该处理装置可循环利用高锰酸盐进而降低运行费用，且不结垢堵塞氧化吸收塔，不污染环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及废气脱硫脱硝领域，尤其涉及一种使用高锰酸盐氧化剂以脱硫脱硝的处理装置。
背景技术
随着我国经济的持续发展，能源消耗在逐年增加，导致环境污染问题日益突出，其中以SO2和NOx的危害最为典型。SO2和NOx对环境和人体、动植物的影响十分严重，SO2和NOx作为酸性气体，可随雨水降到地面，形成酸雨。排入大气中的NOx与碳氢化合物等一次污染物在紫外线的作用下发生光化学反应产生二次污染物，这些一、二次污染物的混合物将形成光化学烟雾。SO2和NOx也是细颗粒物的前体物，细颗粒物对空气质量和能见度等有重要的影响，细颗粒物对人体呼吸系统、心血管系统、癌症、生殖与神经系统都有很严重的危害。因此，国家出台了一系列的法律法规控制SO2和NOx的排放，且我国已把SO2和NOx作为约束性指标并纳入区域总量控制范围。
国内外对工业废气同时脱硫脱硝技术报道较多，各国在脱除方式及提高脱除效率等方面开展开了广泛研究。目前，在废气脱硫技术中，湿法脱硫为主流技术，在湿法脱硫中又以钙法为主。钙法脱硫的优点是脱除效率和脱硫剂利用率高，但也存在设备易结垢、堵塞，导致系统无法正常运行等问题。脱硝技术则以选择性催化氧化法(SCR)的研究和应用最多，但也存在投资和运行费用高，催化剂易中毒，还原剂(NHS)易逃逸等问题。同时该方法主要针对大型电站开发，直接应用于工业锅炉仍存在诸多问题，难以解决目前中国国内大量存在的中小型工业锅炉的脱硝问题。而己开发的其他氧化法脱硝则普遍存在使用氧化剂价格昂贵，甚至有些采用的气体氧化剂在设备运行中存在安全隐患等问题。此外，现存的烟气脱硫脱硝技术均为分级处理方式，分级处理不仅占地面积大，系统复杂，而且设备投资与运行维护费用高，无法在未预留脱硫脱硝位置的己建电站及经济承受能力较弱的中小型锅炉推广使用。因此，开发经济、高效、易于操作的同时脱硫脱硝技术成为了研究的热点和难点。
其中，KMnO4已被证明是一种有效的氧化剂，无论在酸性或碱性环境中，均能获得理想的脱硫脱硝效率，但KMnO4由于存在其自身缺陷使其在工业上的应用成为一大技术难题。首先，KMnO4价格较贵，而且高浓度的含锰废水如不处理会造成水体重金属污染，因此废水处理成本较高；另外，也是最主要的，使用KMnO4作为氧化剂，将KMnO4自氧化吸收塔的顶部喷入，废气自氧化吸收塔的底部输入，KMnO4将废气中的SO2和NOx转化为硫酸盐和硝酸盐，少部分KMnO4在氧化脱硫脱硝的过程中首先被还原成K2MnO4，由于大部分KMnO4并未参与反应，为节约成本，会将氧化吸收塔底部的余液循环使用，将其再次喷入氧化吸收塔的顶部，在多次循环使用后部分K2MnO4被还原成MnO2,MnO2是不溶于水的固态沉淀物，从而造成脱硫脱硝设备结垢、堵塞，需要短周期更换材料与设备。由于存在上述缺陷，KMnO4氧化脱硫脱硝在工业上难以得到推广应用，是为本领域的一大技术难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中高锰酸盐氧化剂成本较高、易结垢堵塞的技术缺陷，提供一种使用高锰酸盐氧化剂同时脱硫脱硝的处理装置。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种同时脱硫脱硝的处理装置，包括一氧化吸收塔、一电解槽及一输送装置，所述输送装置将含SO2和NOx的废气输送至所述氧化吸收塔的底部，并将高锰酸盐氧化剂输送至所述氧化吸收塔的顶部，所述高锰酸盐氧化剂将所述SO2和NOx分别转化为硫酸盐和硝酸盐，其余液流至所述氧化吸收塔底部，所述输送装置再将所述氧化吸收塔底部的所述余液输送至所述电解槽内，所述电解槽可将所述余液中的锰酸盐电解为高锰酸盐，从而形成所述高锰酸盐氧化剂，所述输送装置将电解后的所述高锰酸盐氧化剂输送至所述氧化吸收塔的顶部。
较佳地，所述同时脱硫脱硝的处理装置还包括与所述输送装置相连的一监控装置，所述监控装置监控所述硫酸盐和所述硝酸盐的浓度，当所述硫酸盐和所述硝酸盐的浓度达到预设值时，所述输送装置将所述氧化吸收塔底部的所述余液输送至一分离系统中，所述分离系统蒸发结晶后回收所述硫酸盐和所述硝酸盐。
较佳地，所述同时脱硫脱硝的处理装置还包括与所述电解槽相连的一药剂投加装置，用以向所述电解槽内补充碱。
较佳地，所述同时脱硫脱硝的处理装置还包括与所述电解槽相连的一药剂投加装置，用以向所述电解槽内补充电解质。
较佳地，所述输送装置包括一风机，所述风机将所述废气输送至所述氧化吸收塔的底部。
较佳地，所述风机的输出端设有一曝气头。
与现有技术相比，本实用新型的同时脱硫脱硝的处理装置具有以下几点优点：(1)高锰酸盐氧化剂的氧化性强，能够高效脱除废气中的SO2和NOx，脱污率高；(2)利用电解技术促使高锰酸盐循环再生，高锰酸盐氧化剂在氧化吸收塔内氧化吸收硫氧化物和氮氧化物后生成副产物锰酸盐，然后被输送至电解槽内，在电解槽的阳极发生反应：MnO4 2--e-→MnO4 -，可以将副产物+6价锰通过电解转换为所需的+7价锰，不但使高锰酸盐循环利用，同时达到减少副产物锰酸盐的目的，既满足脱硫脱硝要求，又降低了成本，运行费用低；(3)本实用新型所用设备简单，投资少，适用于所有含SO2和NOx废气的净化处理，如锅炉、工业窑炉、金属表面处理、钢铁、焦化等行业的废气，适用范围广，经济环境效益可观；(4)废气中的SO2和NOx可以转化为有高经济价值、用途广泛的硫酸盐和硝酸盐，使得硫、氮资源得到充分回收利用；(5)高锰酸盐在氧化脱硫脱硝的过程中首先被还原成锰酸盐，并在被循环利用之前使用电解槽将余液中的锰酸盐及时地转换成了高锰酸盐，防止了锰酸盐在进一步氧化脱硫脱硝的过程中被还原成二氧化锰，因此脱硫脱硝工艺能连续稳定运行，不存在现有的脱硫脱硝设备常存在的诸如结垢、堵塞和短周期更换材料与设备等问题。
附图说明
图1是本实用新型同时脱硫脱硝的处理装置的示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
本实用新型提供了一种同时脱硫脱硝的处理装置，可循环利用高锰酸盐氧化剂，进而降低运行费用。
如图1所示，废气经过除尘装置7后经输送装置自氧化吸收塔3的底部输入。具体地，输送装置包括一风机5，风机5与氧化吸收塔3及除尘装置7相连，且风机5的输出端设有一曝气头4，风机5可将除尘后的废气经曝气头4输送至氧化吸收塔3的底部。氧化吸收塔3可为现有技术中所有用于脱硫脱硝的装置，例如喷淋塔或气动乳化塔，在此不做限制。高锰酸盐氧化剂用以脱除废气中的SO2和NOx，在本实施例中包括有高锰酸盐及碱，高锰酸盐氧化剂自氧化吸收塔3的顶部经输送装置的泵2泵入，向下的高锰酸盐氧化剂与向上的含SO2和NOx的废气气液接触，并将废气中的SO2和NOx氧化吸收，由于高锰酸盐的氧化性强，废气的脱硫脱硝率高，并可以根据排放要求进行调整，最高可达99％以上，脱硫脱硝后的废气自氧化吸收塔3的顶部达标排出，氧化吸收SO2和NOx后的余液流至氧化吸收塔3的底部。
具体地，在氧化吸收塔3内发生的脱硫脱硝反应方程式有：
2MnO4 -+SO2+4OH-→2MnO4 2-+SO4 2-+2H2O；
3MnO4 -+NO+4OH-→3MnO4 2-+NO3 -+2H2O；以及
MnO4 -+NO2+2OH-→MnO4 2-+NO3 -+H2O。
从上述脱硫脱硝反应方程式中可知，反应产生了副产物锰酸根，其氧化性低于高锰酸根，且其在重复利用的过程中可能被还原成MnO2，MnO2是不溶于水的固态沉淀物，从而造成脱硫脱硝设备结垢、堵塞，需要短周期更换材料与设备；另外，由于其含有金属元素锰，也不可随意排放，需要得到妥善处理后才可排放，这样增加了污水处理成本。为此，本实用新型的处理装置提供一电解槽1，将氧化吸收塔3底部的余液输送至该电解槽1中，电解槽1通电，以将余液中的锰酸盐电解为高锰酸盐。具体地，该电解槽1可采用任何形式的电解方法，例如隔膜法，离子交换法等，在本实施例中采用无隔膜、动态电解法，电解温度控制在20～95℃之间，且该电解槽1的电流密度可调节，较佳地，电流密度的范围为5～150mA/cm2。
具体地，电解槽1内发生的电解反应方程式有：
阳极，MnO4 2—e-→MnO4 -；以及
阴极：2H++2e-→H2↑。
从上述电解反应方程式可知，锰酸盐失电子重新生成具有强氧化性的高锰酸盐，得以再生，可循环利用，电解产生的氢气可回收利用或直接排放。
从上述脱硫脱硝反应方程式中亦可知，高锰酸盐氧化剂将SO2和NOx转化为硫酸盐和硝酸盐，其具有工业价值，可回收利用。具体地，本实用新型的处理装置还包括与输送装置相连的一监控装置(图未示)，监控装置监控硫酸盐和硝酸盐的浓度，当硫酸盐和硝酸盐的浓度达到一预设值时，输送装置将氧化吸收塔3底部的余液输送至一分离系统6中，分离系统6蒸发结晶后回收硫酸盐及硝酸盐，余液含有锰酸盐及高锰酸盐，输送至电解槽1内进行电解。可见，本实用新型无废水产生，无二次污染问题，且可将废气中的SO2和NOx转化为有经济价值的硫酸盐和硝酸盐。
较佳地，本实用新型的处理装置还包括与电解槽相连的一药剂投加装置8，用以向电解槽1内补充碱，其投加量可根据实际需要进行增减。另外，为了提高电解效率，会通过药剂投加装置8向电解槽1加入适量的电解质，如硫酸盐、硝酸盐或磷酸盐等。
依据以上同时脱硫脱硝的处理装置，同时进行以下几组数据测试。
第一组：将质量百分比浓度为0.5％的高锰酸钾溶液自氧化吸收塔3的顶部向下喷淋，将SO2和NOx的初始浓度分别为2000mg/m3和1314.84mg/m3的废气自氧化吸收塔3的底部输入，余液进入电解槽1内进行电解后循环利用，电解温度为20℃，电流密度为5mA/cm2。脱硫脱硝后的废气自氧化吸收塔3的顶部达标排出，检测排放的废气的SO2和NOx的浓度，测得脱硫效率为100％，脱硝率达到了95％。
第二组：将质量百分比浓度为0.4％的高锰酸钾溶液自氧化吸收塔3的顶部向下喷淋，将SO2和NOx的初始浓度分别为1500mg/m3和812.74mg/m3的废气自氧化吸收塔3的底部输入，余液进入电解槽1内进行电解后循环利用，电解温度为60℃，电流密度为80mA/cm2。脱硫脱硝后的废气自氧化吸收塔3的顶部达标排出，检测排放的废气的SO2和NOx的浓度，测得脱硫效率为100％，脱硝率达到了93.1％。
第三组：将质量百分比浓度为0.5％的高锰酸钾溶液自氧化吸收塔3的顶部向下喷淋，将SO2和NOx的初始浓度分别为1400mg/m3和799.70mg/m3的废气自氧化吸收塔3的底部输入，余液进入电解槽1内进行电解后循环利用，电解温度为80℃，电流密度为100mA/cm2。脱硫脱硝后的废气自氧化吸收塔3的顶部达标排出，检测排放的废气的SO2和NOx的浓度，测得脱硫效率为100％，脱硝率达到了99.25％。
第四组：将质量百分比浓度为0.1％的高锰酸钾溶液自氧化吸收塔3的顶部向下喷淋，将SO2和NOx的初始浓度分别为1300mg/m3和796.80mg/m3的废气自氧化吸收塔3的底部输入，余液进入电解槽1内进行电解后循环利用，电解温度为95℃，电流密度为150mA/cm2。脱硫脱硝后的废气自氧化吸收塔3的顶部达标排出，检测排放的废气的SO2和NOx的浓度，测得脱硫效率为100％，脱硝率达到了90.14％。
从以上四组数据可知，本实用新型的同时脱硫脱硝的处理装置具有高脱硫脱硝率，脱硫效率可达100％，脱硝率均在90％以上。
与现有技术相比，本实用新型的同时脱硫脱硝的处理装置具有以下几点优点：(1)高锰酸盐氧化剂的氧化性强，能够高效脱除废气中的SO2和NOx，脱硫脱硝率高，脱硫效率可达100％，脱硝效率可达到90％以上；(2)利用电解技术促使高锰酸盐循环再生，高锰酸盐氧化剂在氧化吸收塔内氧化吸收硫氧化物及氮氧化物后生成副产物锰酸盐，然后被输送至电解槽内，在电解槽的阳极发生反应：MnO4 2--e-→MnO4 -，可以将副产物+6价锰通过电解转换为所需的+7价锰，不但使高锰酸盐循环利用，同时达到减少副产物锰酸盐的目的，既满足脱硫脱硝要求，又降低了成本，运行费用低；(3)本实用新型所用设备简单，投资少，适用于所有含SO2和NOx废气的净化处理，如锅炉、工业窑炉、金属表面处理、钢铁、焦化等行业的废气，适用范围广，经济效益可观；(4)废气中的SO2和NOx可以转化为有高经济价值、用途广泛的硫酸盐及硝酸盐，使得硫、氮资源得到充分回收利用；(5)高锰酸盐在氧化脱硫脱硝的过程中首先被还原成锰酸盐，并在被循环利用之前使用电解槽将余液中的锰酸盐及时地转换成了高锰酸盐，防止了锰酸盐在进一步氧化脱硫脱硝的过程中被还原成二氧化锰，因此脱硫脱硝工艺能连续稳定运行，不存在现有的脱硫脱硝设备常存在的诸如结垢、堵塞和短周期更换材料与设备等问题。
以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种同时脱硫脱硝的处理装置，其特征在于，包括一氧化吸收塔、一电解槽及一输送装置，所述输送装置将含SO2和NOx的废气输送至所述氧化吸收塔的底部，并将高锰酸盐氧化剂输送至所述氧化吸收塔的顶部，所述高锰酸盐氧化剂将所述SO2和NOx分别转化为硫酸盐和硝酸盐，其余液流至所述氧化吸收塔底部，所述输送装置再将所述氧化吸收塔底部的所述余液输送至所述电解槽内，所述电解槽可将所述余液中的锰酸盐电解为高锰酸盐，从而形成所述高锰酸盐氧化剂，所述输送装置将电解后的所述高锰酸盐氧化剂输送至所述氧化吸收塔的顶部。
2.如权利要求1所述的同时脱硫脱硝的处理装置，其特征在于：还包括与所述输送装置相连的一监控装置，所述监控装置监控所述硫酸盐和所述硝酸盐的浓度，当所述硫酸盐和所述硝酸盐的浓度达到预设值时，所述输送装置将所述氧化吸收塔底部的所述余液输送至一分离系统中，所述分离系统蒸发结晶后回收所述硫酸盐和所述硝酸盐。
3.如权利要求1所述的同时脱硫脱硝的处理装置，其特征在于：还包括与所述电解槽相连的一药剂投加装置，用以向所述电解槽内补充碱。
4.如权利要求1所述的同时脱硫脱硝的处理装置，其特征在于：还包括与所述电解槽相连的一药剂投加装置，用以向所述电解槽内补充电解质。
5.如权利要求1所述的同时脱硫脱硝的处理装置，其特征在于：所述输送装置包括一风机，所述风机将所述废气输送至所述氧化吸收塔的底部。
6.如权利要求5所述的同时脱硫脱硝的处理装置，其特征在于：所述风机的输出端设有一曝气头。
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|---|---|---|---|---|
| CN111282412A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-16 | 厦门紫金矿冶技术有限公司 | 一种再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺 |
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