CN206549426U - 一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置 - Google Patents

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本实用新型涉及一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，包括氧化反应器和碱式吸收塔及氧化剂储罐，氧化反应器的底部设有氧化剂循环池，其下部设有烟气入口且顶端设有烟气出口，氧化剂循环池通过外部管路连通氧化反应器上部设置的第一喷淋管层；碱式吸收塔底部设有浆液循环池，其下部设有入气口且位于浆液循环池的上方且顶端设有净化气出口，烟气出口与入气口连通；浆液循环池通过外部管路连通碱式吸收塔上部设置的第二喷淋管层；氧化剂储罐与氧化剂循环池一侧连通；MgO浆液储罐与浆液循环池一侧连通；酸液浓缩设备与氧化剂循环池另一侧连通；浆液处理设备与浆液循环池另一侧连通。本实用新型设备少，投资底、占地小节约运行成本。

Description

一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置
技术领域
本实用新型涉及一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，属于烟气污染物治理装置领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，排放的NOx和SO2也不断增长，二者所引起的酸雨量占总酸雨量的82％。据有关研究指出，我国每年排放SO2造成的经济损失约亿万元，现在每年我国由酸雨污染造成的经济损失约5000亿元，其中每年由NOx带来的经济损失高达1100亿元。因此烟气脱硫、脱硝是一个不容忽视的环境问题。
当今我国广泛使用的脱硫脱硝技术主要是FGD+SCR/SNCR组合技术，即湿式烟气脱硫+选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)技术脱硝组合。湿式烟气脱硫常用的工艺为采用石灰或石灰石为脱硫剂的钙法，脱硫效率大于90％，其缺点是工程庞大，初投资和运行费用高，且容易形成二次污染。
现有脱硝技术中选择性催化还原(SCR)脱硝反应温度为250～450℃时，脱硝率可达70％～90％。该技术成熟可靠，目前在全球范围尤其是发达国家应用广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原(SNCR)温度区域为870～1200℃，脱硝率小于50％。缺点是工艺设备投资大，设备易腐蚀，处理效率低等问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置克服现有技术中设备多，投资高、占地大的缺陷。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，包括柱形的氧化反应器和柱形的碱式吸收塔及用于储存氧化剂HClO3的氧化剂储罐、用于储存MgO吸收剂的MgO浆液储罐、用于将氧化反应器产生的酸液进行浓缩处理的酸液浓缩设备、将浆液蒸发、结晶、干燥形成副产物的浆液处理设备，所述氧化反应器的底部设有氧化剂循环池，其下部设有烟气入口且顶端设有烟气出口，所述氧化剂循环池通过外部管路连通所述氧化反应器上部设置的第一喷淋管层；
所述碱式吸收塔底部设有浆液循环池，其下部设有入气口且位于所述浆液循环池的上方且顶端设有净化气出口，所述烟气出口与所述入气口连通；所述浆液循环池通过外部管路连通所述碱式吸收塔上部设置的第二喷淋管层；
所述氧化剂储罐与所述氧化剂循环池一侧连通；所述MgO浆液储罐与所述浆液循环池一侧连通；所述酸液浓缩设备与所述氧化剂循环池另一侧连通；所述浆液处理设备与所述浆液循环池另一侧连通。
本实用新型的有益效果是：本实用新型使用氧化反应器和碱式吸收塔连用，使用储存氧化剂HClO3的氧化剂储罐连通氧化剂循环池为第一喷淋管层提供喷淋液体吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并形成吸收产物，酸液浓缩设备接收来自吸收喷淋区的吸收产物并进行浓缩处理，经过经过剂吸收后的烟气进入碱式洗涤塔，与浆液逆流接触，残余的SO2和HNO3被氢氧化镁浆液吸收，反应后烟气经烟囱排放。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
本实用新型如上所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，进一步，还包括除雾器，所述除雾器安装在所述第二喷淋管层上方。
采用上述进一步的有益效果是：反应后烟气经除雾器除去雾滴后形成洁净干燥的经烟囱排放，提高烟气排放标准。
本实用新型如上所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，进一步，所述浆液处理设备包括用于将浆液过滤去除杂质，得到母液的压滤机，用于将压滤后的母液进行高温蒸发结晶出硫酸镁晶体的蒸发结晶器；用于将蒸发结晶后的母液结晶出硝酸镁晶体的闪蒸器；用于将结晶副产物离心分离的离心分离机；用于将副产物干燥至成品的干燥机，所述压滤机的入口连通所述浆液循环池另一侧，所述压滤机的出口连通蒸发结晶器的入口，所述蒸发结晶器的出口连通旋流器，旋流器的第一出口连通离心分离机，所述蒸发结晶器的第二出口连通闪蒸器的入口，所述闪蒸器的出口连通离心分离机，所述离心分离机连通干燥机。
采用上述进一步的有益效果是：浆液先经压滤机压滤去除杂质得到母液，其母液主要成分为硫酸镁、硝酸镁，利用相图分析法，分析硫酸镁、硝酸镁在各温度下的晶体析出量，由于硫酸镁的溶解度在80℃前随温度的升高而增大，80℃后随温度的升高而减小；硝酸镁的溶解度随温度的升高而增大；首先使母液进入本实用新型高温蒸发结晶器，控制结晶温度在80℃以上，此时硫酸镁的溶解度越来越小，硝酸镁的溶解度越来越大，随着母液的蒸发富集硫酸镁会不断的析出，析出晶体后的母液由排料泵泵入旋流器，旋流器底流晶体进入离心分离机及干燥设备进行干燥得到硫酸镁副产物，旋流后上部母液进入闪蒸器，经闪蒸器冷却结晶出硝酸镁，再进行旋流器-离心分离机-干燥机得到副产物硝酸镁，该过程设备结构简单，维护成本低。
本实用新型如上所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，进一步，所述第一喷淋管层设有三层喷淋头，每层喷淋头均通过循环泵与所述氧化剂循环池连通。
采用上述进一步的有益效果是：可以使得氧化剂与烟气充分接触，提高氧化效果，脱除率较高，可达到95％以上，因为HClO3与NO、SO2发生反应生成了ClO2，而ClO2作为反应中间体起到了极大的作用，对入口烟气负荷的适应能力强。
本实用新型如上所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，进一步，所述第二喷淋管层设有三层喷淋头，每层喷淋头均通过循环泵与所述浆液循环池连通。
采用上述进一步的有益效果是：经过氧化反应后的烟气进一步进行脱硫处理，MgO为脱硫剂，克服了以石灰石为脱硫剂时的管路堵塞问题。
本实用新型如上所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，进一步，还包括第一除雾器和第二除雾器及至少三层除雾器冲洗层，其中至少两层除雾器冲洗层分别位于第一层除雾器和第二除雾器之间，其中一层位于第二层除雾器下方。
本实用新型如上所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，进一步，所述氧化剂储罐通过氧化剂供应泵与所述氧化剂循环池一侧连通；所述MgO浆液储罐通过MgO供应泵与所述浆液循环池一侧连通；所述酸液浓缩设备通过酸液排出泵与所述氧化剂循环池另一侧连通。
本实用新型操作温度低，可以在常温下进行，对NOx、SO2和有毒金属有较高的脱除率，可以得到制酸原料、七水硫酸镁、六水硝酸镁副产物。
附图说明
图1为本实用新型一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、氧化反应器，2、碱式吸收塔，3、烟气入口，4、氧化剂循环池，5、第一循环泵，6、第二循环泵，7、第三循环泵，8、第一喷淋管层A，9、第一喷淋管层B，10、第一喷淋管层C，11、氧化剂储槽，12、氧化剂供应泵，13、酸液排出泵，14、酸液浓缩设备，15、、浆液循环池，16、第四循环泵，17、第五循环泵，18、第六循环泵，19、第二喷淋管层A，20、第二喷淋管层B，21、第二喷淋管层C，22、除雾器，23、烟囱，24、MgO浆液储罐，25、MgO供应泵，26、压滤机，27、蒸发结晶器，28、旋流器，29、闪蒸器，30、离心分离器，31、干燥机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，包括柱形的氧化反应器1和柱形的碱式吸收塔2及用于储存氧化剂HClO3的氧化剂储罐、用于储存MgO吸收剂的MgO浆液储罐24、用于将氧化反应器1产生的酸液进行浓缩处理的酸液浓缩设备14、将浆液蒸发、结晶、干燥形成副产物的浆液处理设备，所述氧化反应器1的底部设有氧化剂循环池4，其下部设有烟气入口3且顶端设有烟气出口，所述氧化剂循环池4通过外部管路连通所述氧化反应器1上部设置的第一喷淋管层；具体地，第一喷淋管层A 8通过第一循环泵5连通所述氧化剂循环池4；第一喷淋管层B 9通过第二循环泵6连通所述氧化剂循环池4；所述第一喷淋管层C10通过第三循环泵7连通所述氧化剂循环池4。
所述碱式吸收塔2底部设有浆液循环池15，其下部设有入气口且位于所述浆液循环池的上方且顶端设有净化气出口，所述烟气出口与所述入气口连通；所述浆液循环池15通过外部管路连通所述碱式吸收塔2上部设置的第二喷淋管层；具体地，第二喷淋管层A 19通过第四循环泵16连通所述浆液循环池15；第二喷淋管层B 20通过第五循环泵17连通所述浆液循环池15；所述第二喷淋管层C 21通过第六循环泵18连通所述浆液循环池15。
所述氧化剂储罐与所述氧化剂循环池4一侧连通；所述MgO浆液储罐24与所述浆液循环池15一侧连通；所述酸液浓缩设备14与所述氧化剂循环池4另一侧连通；所述浆液处理设备与所述浆液循环池15另一侧连通。
在一些具体实施例中，还包括除雾器22，所述除雾器22安装在所述第二喷淋管层上方。反应后烟气经除雾器22除去雾滴后形成洁净干燥的经烟囱23排放，提高烟气排放标准。
在另一些具体实施例中，所述浆液处理设备包括用于将浆液过滤去除杂质，得到母液的压滤机26，用于将压滤后的母液进行高温蒸发结晶出硫酸镁晶体的蒸发结晶器27；用于将蒸发结晶后的母液结晶出硝酸镁晶体的闪蒸器29；用于将结晶副产物离心分离的离心分离机；用于将副产物干燥至成品的干燥机31，所述压滤机26的入口连通所述浆液循环池15另一侧，所述压滤机26的出口连通蒸发结晶器27的入口，所述蒸发结晶器27的出口连通旋流器28，旋流器28的第一出口连通离心分离机，所述旋流器28的第二出口连通闪蒸器29的入口，所述闪蒸器29的出口连通离心分离机，所述离心分离机连通干燥机31。吸收后的浆液先经压滤机26压滤去除杂质得到母液，其母液主要成分为硫酸镁、硝酸镁，利用相图分析法，分析硫酸镁、硝酸镁在各温度下的晶体析出量，由于硫酸镁的溶解度在80℃前随温度的升高而增大，80℃后随温度的升高而减小；硝酸镁的溶解度随温度的升高而增大；首先使母液进入本实用新型高温蒸发结晶器27，控制结晶温度在80℃以上，此时硫酸镁的溶解度越来越小，硝酸镁的溶解度越来越大，随着母液的蒸发富集硫酸镁会不断的析出，析出晶体后的母液由排料泵泵入旋流器28，旋流器28底流晶体进入离心分离机及干燥设备进行干燥得到硫酸镁副产物，旋流后上部母液进入闪蒸器29，经闪蒸器29冷却结晶出硝酸镁，再进行旋流器28-离心分离机-干燥机31得到副产物硝酸镁，该过程设备结构简单，维护成本低。
在一个具体示例中，所述第一喷淋管层设有三层喷淋头，每层喷淋头均通过循环泵与所述氧化剂循环池4连通。可以使得氧化剂与烟气充分接触，提高氧化效果，脱除率较高，可达到95％以上，因为HClO3与NO、SO2发生反应生成了ClO2，而ClO2作为反应中间体起到了极大的作用，对入口烟气负荷的适应能力强。
在另一个具体示例中，所述第二喷淋管层设有三层喷淋头，每层喷淋头均通过循环泵与所述浆液循环池15连通。经过氧化反应后的烟气进一步进行脱硫处理，MgO为脱硫剂，克服了以石灰石为脱硫剂时的管路堵塞问题。
根据本实用新型实施例，还包括除雾器22，所述除雾器22包括第一除雾器和第二除雾器及至少三层除雾器冲洗层，其中至少两层除雾器冲洗层分别位于第一层除雾器和第二除雾器之间，位于上层的除雾器冲洗层的喷头向上，位于下层的除雾器冲洗层的喷头向下；其中一层位于第二层除雾器下方。由于烟气向上运行，下部更容易堵，采用该布置方式能更好的防止堵塞。
在一个具体示例中，所述氧化剂储罐通过氧化剂供应泵12与所述氧化剂循环池4一侧连通；所述MgO浆液储罐24通过MgO供应泵25与所述浆液循环池15一侧连通；所述酸液浓缩设备14通过酸液排出泵13与所述氧化剂循环池4另一侧连通。
本实用新型所述压滤机26选用业界所熟知的设备，优选为板框压滤机26；本实用新型所述的高温蒸发结晶器27选用业界所熟知的设备，优选为三效蒸发器；本实用新型所述的干燥设备选用业界所熟知的设备，优选为振动流化床。
本实用新型氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置在进行烟气处理过程中具体发生以下的反应：
NO与HClO3反应先产生ClO2和NO2,NO与HClO3摩尔比为1∶2。反应式为：
NO+2HClO3→NO2+2ClO2+H2O (1)
ClO2进一步与气液两相中的NO与NO2反应：
5NO+2ClO2+H2O→2HCl+5NO2 (2) 5NO2+ClO2+3H2O→HCl+5HNO3 (3)
净反应为：5NO2+ClO2+4H2O→3HCl+5HNO3 (4)
对(1)、(4)2个反应方程式进行整理得：
3NO+6HClO+5H2O→6HCl+3NO2+10HNO3 (5)
氯酸氧化SO2的反应机理
SO2与HClO3的反应式为：
SO2+2HClO3→SO3+2ClO2+H2O SO3+H2O→H2SO4 (6)
净反应为：
SO2+HClO3→H2SO4+2ClO2 (7)，产生的副产品ClO2与多余的SO2在气相中反应：
SO2+ClO2→4SO3+Cl2 (8)产生的Cl2进一步与H2O和SO3在气相、液相中反应,生成HCl和SO3。
Cl2+H2O→HCl+HClO (9)+HClO→SO3+HCl (10)
对式(7)-(10)进行整理：
6SO2+2HClO3+6H2O→6H2SO4+2HCl (11)
MgO吸收NO2的反应机理
Mg(OH)2+HNO3→Mg(NO3)2+2H2O
Mg(NO3)2+6H2O→Mg(NO3)2·6H2O
MgO吸收SO2的反应机理
Mg(OH)2+H2SO3→MgSO3+2H2O
MgSO3+1/2O2→MgSO4
MgSO4+7H2O→MgSO4·7H2O
本实用新型氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置中的氧化反应器1产生的酸液中含有硝酸、硫酸、盐酸，经蒸发浓缩处理，可得到制酸原料，作为副产物外销或综合利用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，其特征在于，包括柱形的氧化反应器和柱形的碱式吸收塔及用于储存系统氧化剂HClO3的氧化剂储罐、用于储存MgO吸收剂的MgO浆液储罐、用于将氧化反应器产生的酸液进行浓缩处理的酸液浓缩设备、将浆液蒸发、结晶、干燥形成副产物的浆液处理设备，所述氧化反应器的底部设有氧化剂循环池，其下部设有烟气入口且顶端设有烟气出口，所述氧化剂循环池通过外部管路连通所述氧化反应器上部设置的第一喷淋管层；
所述碱式吸收塔底部设有浆液循环池，其下部设有入气口且位于所述浆液循环池的上方且顶端设有净化气出口，所述烟气出口与所述入气口连通；所述浆液循环池通过外部管路连通所述碱式吸收塔上部设置的第二喷淋管层；
所述氧化剂储罐与所述氧化剂循环池一侧连通；所述MgO浆液储罐与所述浆液循环池一侧连通；所述酸液浓缩设备与所述氧化剂循环池另一侧连通；所述浆液处理设备与所述浆液循环池另一侧连通。
2.根据权利要求1所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，其特征在于，还包括除雾器，所述除雾器安装在所述第二喷淋管层上方。
3.根据权利要求1或2所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，其特征在于，所述浆液处理设备包括用于将浆液过滤去除杂质，得到母液的压滤机，用于将压滤后的母液进行高温蒸发结晶出硫酸镁晶体的蒸发结晶器；用于将蒸发结晶后的母液结晶出硝酸镁晶体的闪蒸器；用于将结晶副产物离心分离的离心分离机；用于将副产物干燥至成品的干燥机，所述压滤机的入口连通所述浆液循环池另一侧，所述压滤机的出口连通蒸发结晶器的入口，所述蒸发结晶器的出口连通旋流器，旋流器的第一出口连通离心分离机，所述蒸发结晶器的第二出口连通闪蒸器的入口，所述闪蒸器的出口连通离心分离机，所述离心分离机连通干燥机。
4.根据权利要求1或2所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，其特征在于，所述第一喷淋管层设有三层喷淋头，每层喷淋头均通过循环泵与所述氧化剂循环池连通。
5.根据权利要求1或2所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，其特征在于，所述第二喷淋管层设有三层喷淋头，每层喷淋头均通过循环泵与所述浆液循环池连通。
6.根据权利要求1所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，其特征在于，还包括第一除雾器和第二除雾器及至少三层除雾器冲洗层，其中至少两层除雾器冲洗层分别位于第一层除雾器和第二除雾器之间，其中一层位于第二层除雾器下方。
7.根据权利要求1或2所述一种氯酸氧化烟气脱硫、脱硝一体化装置，其特征在于，所述氧化剂储罐通过氧化剂供应泵与所述氧化剂循环池一侧连通；所述MgO浆液储罐通过MgO供应泵与所述浆液循环池一侧连通；所述酸液浓缩设备通过酸液排出泵与所述氧化剂循环池另一侧连通。
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