專利名稱：新型脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝及能夠?qū)崿F(xiàn)該工藝的裝置。適用于燃煤、燃油、燃氣火力發(fā)電廠、冶金、化工、固廢(垃圾)處理等行業(yè)的煙氣污染或工業(yè)尾氣污染集中治理。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)煙氣或工業(yè)尾氣污染治理技術(shù)較多，其中比較成熟、具有代表性的技術(shù)有治理二氧化硫(SO2)污染的石灰石-石膏法、氨法、雙堿法的脫硫技術(shù)；治理氮氧化物 (NOx)污染物的SCR、SNCR、低氮燃燒法的脫硝技術(shù)。就目前實際情況，無論采用何種技術(shù)，對煙氣中的二氧化硫(SO2)和氮氧化物 (NOx)及重金屬的脫除都是在兩個功能不同的裝置中實現(xiàn)的，沒有同一套裝置高效脫硫脫硝脫重金屬的技術(shù)。國家環(huán)保要求對二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)及重金屬的污染排放濃度控制越來越嚴格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝及能夠?qū)崿F(xiàn)該工藝的裝置，以實現(xiàn)對煙氣中二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)及重金屬污染物集成高效脫除。本發(fā)明提供的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝，其特征在于，包括以下步驟(1)利用強氧化劑對煙氣中的一氧化氮進行氧化處理；(2)在同一吸收塔內(nèi)通過噴淋吸收液對煙氣中的二氧化硫、氮氧化物及重金屬同時進行脫除，所述吸收液為含有脫除吸收劑的水溶液，所述脫除吸收劑為氨水和重金屬捕獲劑的混合液。較佳地，還包括以下步驟(3)利用強氧化劑對吸收塔內(nèi)漿液中的亞硫酸鹽和亞硝酸鹽進行氧化處理；(4)對漿液進行回收處理。較佳地，所述強氧化劑為臭氧或雙氧水。較佳地，步驟⑴中，所述強氧化劑為臭氧，臭氧與煙氣中的NO的供給摩爾比保持在 0. 8 16 1。較佳地，步驟(1)和步驟(3)中的強氧化劑為通過同一裝置供給的臭氧，步驟(3) 中，臭氧通過吸收塔內(nèi)的曝氣管分布于吸收塔內(nèi)，供給到步驟(1)和步驟(3)中的臭氧的摩爾量比為0. 1 0. 5 1。較佳地，步驟O)中，吸收塔的噴淋吸收液的噴淋層之上噴出沖洗水，用于吸收逃逸的氨。較佳地，步驟中，所述漿液經(jīng)雙效分離器分離出所述重金屬捕獲劑；分離出的重金屬捕獲劑直接循環(huán)利用或經(jīng)脫附后再重新利用，分離后的漿液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)處理得到成品硫酸銨和硝酸銨晶體。本發(fā)明提供的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置包括吸收塔、供氨裝置、臭氧供給裝置和重金屬捕獲劑供給裝置，所述吸收塔內(nèi)設(shè)置有噴淋層，所述吸收塔在所述噴淋層之下連接有進煙氣管道，所述噴淋層和所述吸收塔下部通過循環(huán)泵管連通，所述供氨裝置和所述重金屬捕獲劑供給裝置連通所述吸收塔下部，所述臭氧供給裝置分別連接所述進煙氣管道和設(shè)置在所述吸收塔內(nèi)的曝氣管。較佳地，所述脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置還包括與所述吸收塔下部通過排出管道相連的漿液排出泵、與所述吸收塔上部相連的用于排出凈煙氣的凈煙道、設(shè)置于吸收塔內(nèi)位于所述噴淋層上部的除霧器和沖洗水層以及與所述沖洗水層相連的用于提供除霧用水的沖洗水管道。較佳地，所述臭氧供給裝置包括連接的空分裝置和臭氧發(fā)生器，所述供氨裝置包括氨水儲罐和供氨泵，所述重金屬捕獲劑供給裝置包括重金屬捕獲劑儲罐和重金屬捕獲劑泵。本發(fā)明提供的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝及裝置，由于在一套吸收裝置中實現(xiàn)脫硫、脫硝、脫重金屬功能，因此整套裝置的煙氣系統(tǒng)阻力僅與現(xiàn)有的石灰石-石膏法相當(dāng)，較用濕法脫硫加SCR脫硝布置降低了約30%面積。利用本發(fā)明進行煙氣凈化，占用面積小，副產(chǎn)物利用價值高，使得經(jīng)濟效益，社會效益能夠得到顯著增加。


圖1為本發(fā)明的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-原煙道，2-增壓風(fēng)機，3-吸收塔，4-除霧器，5-凈煙道，6-煙齓7-旁路煙道，8-沖洗水管道，9-循環(huán)泵，10-排出泵，11-漿液排出管道，12-空氣管道，13-空分裝置，14-臭氧發(fā)生器，15-臭氧管道，16-氨水儲罐，17-供氨泵，18-重金屬捕獲劑泵，19-重金屬捕獲劑儲罐，20-粉塵分離器，21-雙效分離器，22-多效蒸發(fā)系統(tǒng)，23-化肥干燥系統(tǒng)， 24-硫酸銨、硝酸銨肥料產(chǎn)出端，25-重金屬捕獲劑管道，26-噴淋層，27-沖洗水層。
具體實施例方式作為脫除吸收劑為氨水和重金屬捕獲劑的混合液。氨水可用液氨配制，也可用氨氣或尿素制備。只要能夠滿足系統(tǒng)維持水平衡，氨水的濃度沒有特殊要求。吸收劑在液面以下加入。加入位置不同時，氨的逃逸率稍有不同。重金屬捕獲劑，是對能夠吸附分離重金屬離子的試劑的統(tǒng)稱，吸附的原理可以為物理吸附也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。市售產(chǎn)品中，重金屬捕獲劑又稱重金屬捕捉劑或重金屬捕集劑，種類有黃原酸酯類、二硫代胺基甲酸鹽類衍生物、合成高分子類、多種有機化合物的混合物等?？梢愿鶕?jù)煙氣中重金屬的組成和反應(yīng)塔中的反應(yīng)條件進行選取合適的重金屬捕獲劑。臭氧(O3)將煙氣中一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)或三氧化二氮(N2O3)、五氧化二氮(N2O5)等；原煙氣(即未處理的煙氣)中一氧化氮(NO)基本被氧化成高價氮氧化物(NOx)。臭氧供給裝置向原煙氣中供給臭氧的管路接入端可設(shè)置在引風(fēng)機后或增壓風(fēng)機后。另一路臭氧注射塔內(nèi)漿池將塔內(nèi)漿液中的亞硫酸銨、亞硝酸銨最大程度氧化成硫酸銨、硝酸銨。臭氧(O3)可以經(jīng)過空分裝置制得純氧氣，再經(jīng)臭氧(O3)發(fā)生器電離而成；也可用空氣直接經(jīng)過臭氧(O3)發(fā)生器電離制得。吸收液通過循環(huán)泵輸送到吸收塔中部的噴淋層，原煙氣進入所述吸收裝置后向上經(jīng)過所述噴淋層，原煙氣中的S02、N0X和重金屬被吸收液吸收脫除。達到一定濃度的漿液，經(jīng)漿液排出泵排除，排除的漿液，可以首先通過離心分離機將粉塵分離出來，之后，送到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)處理。最終氮氧化物(NOx)中的氮元素轉(zhuǎn)化到硝酸銨中。最終二氧化硫(SO2)被脫除反應(yīng)生成硫酸銨。重金屬富積到一定濃度后，進行脫附，脫附出的重金屬集中進行無害化處理。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置的使用狀態(tài)進行說明。如圖1所示，該脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置主要包括吸收塔3、空分裝置13、臭氧發(fā)生器14、氨水儲罐16、供氨泵17、重金屬捕獲劑泵18和重金屬捕獲劑儲罐19。 吸收塔3為空塔噴淋塔。空分裝置13和臭氧發(fā)生器14構(gòu)成臭氧供給裝置，空分裝置13連接有空氣管道12，用于通入空氣，分離出氧氣；臭氧發(fā)生器14連接有臭氧管道15，臭氧管道 15 一路接入原煙氣管道，另一路接入吸收塔3內(nèi)。進煙氣管道通過增壓風(fēng)機2連通原煙道 1，原煙道1還通過旁路煙道7連接凈煙道5，凈煙道5的兩端分別連通吸收塔3和煙囪6。 氨水儲罐16和供氨泵17構(gòu)成供氨裝置，接入吸收塔3下部(即漿液池)，重金屬捕獲劑儲罐19和重金屬捕獲劑泵18構(gòu)成重金屬捕獲劑供給裝置，通過重金屬捕獲劑管道25接入吸收塔3下部，吸收塔3的噴淋層沈和吸收塔3的下部之間通過設(shè)置循環(huán)泵9實現(xiàn)漿液的循環(huán)吸附。吸收塔3的下部還連接有排出泵10和漿液排出管道11，用于將漿液排出。吸收塔 3的上部還連接有沖洗水層27，沖洗水層可以噴水吸收逃逸的氨。吸收塔3的頂部還可以設(shè)置除霧器4。該裝置還包括粉塵分離器20、雙效分離器21、多效蒸發(fā)系統(tǒng)22、化肥干燥系統(tǒng)23和硫酸銨、硝酸銨肥料產(chǎn)出端M。下面結(jié)合圖1對工藝流程做進一步說明。從原煙道1進入的煙氣經(jīng)過增壓風(fēng)機2 與經(jīng)臭氧管道15供給來的臭氧混合，臭氧(O3)可將煙氣中的一氧化氮(NO)基本氧化為二氧化氮(NO2)，之后進入吸收塔3，進入吸收塔3的煙氣向上流動通過噴淋層，煙氣中的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、重金屬被噴淋層噴出的含有氨水和重金屬捕獲劑的吸收液反應(yīng)吸收脫除，洗滌吸收脫除二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、重金屬后的凈煙氣，再經(jīng)過除霧器4除去霧滴后，經(jīng)過凈煙道5由煙囪6排放。吸收塔3下部的吸收液保持一定液位，以保證反應(yīng)時間。吸收液通過循環(huán)泵9輸送到噴淋層噴嘴霧化后，洗滌吸收煙氣中的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、重金屬。氨水儲罐16的氨水利用供氨泵17加入吸收塔下部。臭氧是經(jīng)過空分裝置13制得純氧氣，再經(jīng)臭氧發(fā)生器14電離而成，吸收塔內(nèi)設(shè)臭氧(O3)曝氣管。臭氧(O3)通過曝氣管均勻分布于吸收塔內(nèi)，用于亞硫酸銨氧化為硫酸銨，亞硝酸氧化成硝酸。利用該工藝，凈煙氣中氮氧化物(NOx)含量降低到50mg以下。脫硝效率的高低取決于一氧化氮氧化率的控制。凈煙氣中二氧化硫(SO2)含量降低到50mg以下。脫重金屬的效率在90%以上。該工藝還克服了其它脫除技術(shù)易生成氣溶膠和鹽液中的亞硫酸銨、亞硝酸難氧化，硫酸銨、硝酸銨品質(zhì)差的缺點。當(dāng)硫酸銨、硝酸銨溶液達到一定的濃度后，漿液經(jīng)排出泵10排出。排出的漿液，首先通過離心分離機將粉塵分離出來，之后，經(jīng)雙效分離器將重金屬捕獲劑和鹽液進行分離， 分離出的重金屬捕獲劑返塔循環(huán)利用；鹽液送到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)處理，得到副產(chǎn)品硫酸銨、硝酸銨化肥，硫酸銨、硝酸銨產(chǎn)品的品質(zhì)達一等品。
權(quán)利要求
1.脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝，其特征在于，包括以下步驟(1)利用強氧化劑對煙氣中的一氧化氮進行氧化處理；(2)在同一吸收塔內(nèi)通過噴淋吸收液對煙氣中的二氧化硫、氮氧化物及重金屬同時進行脫除，所述吸收液為含有脫除吸收劑的水溶液，所述脫除吸收劑為氨水和重金屬捕獲劑的混合液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝，其特征在于，還包括以下步驟(3)利用強氧化劑對吸收塔內(nèi)漿液中的亞硫酸鹽和亞硝酸鹽進行氧化處理；(4)對漿液進行回收處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝，其特征在于，所述強氧化劑為臭氧或雙氧水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝，其特征在于，步驟 (1)中，所述強氧化劑為臭氧，臭氧與煙氣中的NO的供給摩爾比保持在0.8 1.6 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝，其特征在于，步驟(1)和步驟(3)中的強氧化劑為通過同一裝置供給的臭氧，步驟(3)中，臭氧通過吸收塔內(nèi)的曝氣管分布于吸收塔內(nèi)，供給到步驟(1)和步驟(3)中的臭氧的摩爾量比為0.1 0. 5 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝，其特征在于，步驟(2)中，吸收塔的噴淋吸收液的噴淋層之上噴出沖洗水，用于吸收逃逸的氨。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述漿液經(jīng)雙效分離器分離出所述重金屬捕獲劑；分離出的重金屬捕獲劑直接循環(huán)利用或經(jīng)脫附后再重新利用，分離后的漿液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)處理得到成品硫酸銨和硝酸銨晶體。
8.脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置，其特征在于，包括吸收塔、供氨裝置、臭氧供給裝置和重金屬捕獲劑供給裝置，所述吸收塔內(nèi)設(shè)置有噴淋層，所述吸收塔在所述噴淋層之下連接有進煙氣管道，所述噴淋層和所述吸收塔下部通過循環(huán)泵管連通，所述供氨裝置和所述重金屬捕獲劑供給裝置連通所述吸收塔下部，所述臭氧供給裝置分別連接所述進煙氣管道和設(shè)置在所述吸收塔內(nèi)的曝氣管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置，其特征在于，還包括與所述吸收塔下部通過排出管道相連的漿液排出泵、與所述吸收塔上部相連的用于排出凈煙氣的凈煙道、設(shè)置于吸收塔內(nèi)位于所述噴淋層上部的除霧器和沖洗水層以及與所述沖洗水層相連的用于提供除霧用水的沖洗水管道。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置，其特征在于，所述臭氧供給裝置包括連接的空分裝置和臭氧發(fā)生器，所述供氨裝置包括氨水儲罐和供氨泵， 所述重金屬捕獲劑供給裝置包括重金屬捕獲劑儲罐和重金屬捕獲劑泵。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化工藝及能夠?qū)崿F(xiàn)該工藝的裝置。所述工藝在同一吸收塔內(nèi)通過噴淋吸收液對煙氣中的二氧化硫、氮氧化物及重金屬同時進行脫除，所述吸收液為含有脫除吸收劑的水溶液，所述脫除吸收劑為氨水和重金屬捕獲劑的混合液。本發(fā)明提供的脫硫脫硝脫重金屬一體化煙氣凈化裝置，包括吸收塔、供氨裝置、重金屬捕獲劑供給裝置和臭氧供給裝置，所述供氨裝置及重金屬捕獲劑供給裝置連通所述吸收塔下部，所述臭氧供給裝置分別連接所述進煙氣管道和設(shè)置在所述吸收塔內(nèi)的曝氣管。利用本發(fā)明進行煙氣凈化，占用面積小，凈化效率高，副產(chǎn)物利用價值高，使得經(jīng)濟效益，社會效益能夠得到顯著增加。
文檔編號B01D53/60GK102188883SQ20111009129
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者史紹榮, 杜文丹, 王艷波 申請人:王曉曄