一種煙氣氮硫資源化利用的方法及裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煙氣氮硫資源化利用的方法及裝置，將煙氣通入吸收塔內(nèi)進(jìn)行脫硫脫硝，并且同時(shí)向煙氣中以及脫硫脫硝形成的亞硝酸鹽溶液和亞硫酸溶液中通入臭氧氣體。所述裝置包括臭氧發(fā)生器和吸收塔，所述吸收塔內(nèi)由下至上分別設(shè)置氧化池、兩級(jí)噴淋層和煙氣出口，其中臭氧發(fā)生器分別與吸收塔下部設(shè)置的進(jìn)氣管道以及氧化池連通；所述兩級(jí)噴淋層的下層噴淋層通過(guò)第一循環(huán)泵與氧化池連通；所述兩級(jí)噴淋層的上層噴淋層通過(guò)第二循環(huán)泵與一外接的漿液池連通，所述漿液池用于儲(chǔ)存堿性溶液。本發(fā)明強(qiáng)化了煙氣通過(guò)臭氧同時(shí)脫硫脫硝的脫除效率問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣氮硫資源化利用，提升了煙氣脫硫脫硝的經(jīng)濟(jì)效益，降低煙氣治理的成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種煙氣氮硫資源化利用的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煙氣治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用臭氧氧化實(shí)現(xiàn)煙氣氮硫資源化利用的的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)作為一個(gè)燃煤大國(guó)，煤炭的大量消耗給我國(guó)帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染，其中又以SO2與NOx排放造成的污染最為突出。每年通過(guò)煙氣向大氣中排放的氮、硫元素?cái)?shù)量巨大，如能對(duì)煙氣中的氮硫進(jìn)行回收利用，不僅能消除其對(duì)大氣環(huán)境的污染，同時(shí)還能變廢為寶，節(jié)約資源。
[0003]工業(yè)上對(duì)于NOx的脫除主要有下面幾種:選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性非催化還原與選擇性催化還原聯(lián)合法(SNCR-SCR)、氧化液體吸收法、微生物法、活性炭吸附法、電子束法等。其中，前三種方法是目前世界上普遍應(yīng)用的工業(yè)化方法。但是這二種方法各有其不足之處。SCR法是目前最為常用的脫硝方法，脫硝效率尚，二次污染小，但設(shè)備投資費(fèi)用大，需要用到催化劑，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用不低;而SNCR法投資和運(yùn)行費(fèi)用較少，脫硝效率較低。而對(duì)于SO2主要采用濕法石灰石-石膏法脫硫工藝進(jìn)行處理。上述工藝能夠滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)的要求，但是投資成本與運(yùn)行成本高，脫硫副產(chǎn)品如硫酸鈣的利用價(jià)值低，脫硝的則是變成無(wú)價(jià)值的副產(chǎn)物氮?dú)?，同時(shí)消耗大量的還原劑氨以及貴重的催化劑。
[0004]氣相氧化結(jié)合濕法吸收煙氣協(xié)同脫硫脫硝技術(shù)是一種新型的脫硫脫硝技術(shù)，它利用氣相氧化劑將煙氣中溶解度較小的NO部分氧化成NO2,當(dāng)NO氧化為勵(lì)2的轉(zhuǎn)化率為50?60 %時(shí)，后續(xù)的濕法吸收效率將最佳。同時(shí)，在濕法吸收NOx的時(shí)候協(xié)同吸收煙氣中的SO2進(jìn)行煙氣脫硫脫硝同時(shí)進(jìn)行。
[0005]公開(kāi)號(hào)為CN1923341的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化同時(shí)脫硫脫硝裝置及其方法，利用臭氧同時(shí)氧化SO2與NO的，只是簡(jiǎn)單的在低溫段噴入臭氧，同時(shí)利用堿液吸收，結(jié)晶，形成硫酸鹽、亞硝酸鹽和硝酸鹽的混合物。公開(kāi)號(hào)為CN101053747的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種同時(shí)脫硫脫硝的濕式氨法煙氣潔凈工藝及其系統(tǒng)，先使煙氣中的一氧化氮通過(guò)雙氧水或臭氧進(jìn)行氧化反應(yīng)生成二氧化氮，然后用氨水對(duì)煙氣進(jìn)行吸收反應(yīng)生成亞硫酸銨、硝酸銨及亞硝酸銨，再用空氣使亞硫酸銨與亞硝酸銨氧化為硫酸銨與硝酸銨，作為肥料使用。但是利用空氣對(duì)亞硫酸鹽與亞硝酸鹽進(jìn)行氧化時(shí)，很難完全氧化高濃度的亞硫酸鹽與亞硝酸鹽。公開(kāi)號(hào)為CN102247750A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種臭氧催化氧化法對(duì)煙氣同時(shí)脫硫脫硝的裝置和方法，先用臭氧將煙氣中的一氧化氮與二氧化硫氧化，同時(shí)在噴淋液中加入高錳酸鉀，使吸收反應(yīng)后的亞硝酸(鹽)與亞硫酸(鹽)氧化為硝酸(鹽)與硫酸(鹽)，實(shí)現(xiàn)硫、氮的資源化。然而由于噴淋液中加入了高錳酸鉀，引入了錳元素，使得后期硫、氮的資源化成本增加。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有同時(shí)脫硫脫硝氮硫資源化利用的方法中，尚有不足之處，煙氣氮硫資源化利用技術(shù)有待進(jìn)一步提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠同時(shí)脫除煙氣中的SO2和NOx，又能對(duì)煙氣中SO2與NOx資源化利用的煙氣氮硫資源化利用的方法及裝置。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]—種煙氣氮硫資源化利用的方法，將煙氣通入吸收塔內(nèi)進(jìn)行脫硫脫硝，并且同時(shí)向煙氣中以及脫硫脫硝形成的亞硝酸鹽溶液和亞硫酸溶液中通入臭氧氣體。
[0010]進(jìn)一步的，上述方法具體包括如下步驟:
[0011]第一步、向煙氣中通入臭氧氣體，利用臭氧將煙氣中的SO2與NOx氧化成N2O3和SO3;
[0012]第二步、將第一步處理后的煙氣送入吸收塔，通過(guò)堿性溶液吸收煙氣中氧化后的氮硫氧化物，形成亞硝酸鹽溶液以及亞硫酸鹽溶液；
[0013]第三步、向第二步中形成的亞硝酸鹽溶液和亞硫酸鹽溶液中通入臭氧氣體，氧化形成硝酸鹽溶液和硫酸鹽溶液；
[0014]第四步、將脫硫脫硝后的煙氣進(jìn)行排放，并且收集氧化后的硝酸鹽溶液和硫酸鹽溶液。
[0015]優(yōu)選的，所述堿性溶液為氨水、石灰石漿液、氫氧化鈉溶液中的一種。
[0016]進(jìn)一步的，在所述第一步中，臭氧氣體噴入點(diǎn)的煙氣溫度為50°C?150°C，所述臭氧氣體噴入量和煙氣中的S02與NOx的摩爾比為0.2?1.0，混合氧化時(shí)間為0.1?4s。
[0017]進(jìn)一步的，所述第三步中，所述臭氧氣體的噴入量和煙氣中的SO2與NOx的摩爾比為0.5?2.00
[0018]本發(fā)明還公開(kāi)了一種應(yīng)用上述方法的煙氣氮硫資源化利用的裝置，包括臭氧發(fā)生器和吸收塔，所述吸收塔內(nèi)由下至上分別設(shè)置氧化池、兩級(jí)噴淋層和煙氣出口，其中臭氧發(fā)生器分別與吸收塔下部設(shè)置的進(jìn)氣管道以及氧化池連通;所述兩級(jí)噴淋層的下層噴淋層通過(guò)第一循環(huán)栗與氧化池連通;所述兩級(jí)噴淋層的上層噴淋層通過(guò)第二循環(huán)栗與一外接的漿液池連通，所述漿液池用于儲(chǔ)存堿性溶液。
[0019]進(jìn)一步的，所述上層噴淋層和下層噴淋層之間設(shè)有集液斗，所述集液斗通過(guò)管道回流連接至漿液池。
[0020]進(jìn)一步的，所述氧化池底部連接有輸出栗。
[0021 ]進(jìn)一步的，所述漿液池與氧化池連通，用于提供吸收煙氣中氮硫氧化物的堿性吸收液。
[0022]進(jìn)一步的，所述上層噴淋層和煙氣出口之間設(shè)有除霧器，對(duì)脫氮脫硫后的煙氣進(jìn)行除霧排放。
[0023]經(jīng)除塵余熱降溫后的煙氣通過(guò)管道進(jìn)入吸收塔，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧氣體一部分進(jìn)入管道中，對(duì)管道中煙氣的NO和SO2進(jìn)行氧化，氧化后的臭氧氣體與煙氣混合后一同進(jìn)入吸收塔中。吸收塔通過(guò)集液斗分為上下兩級(jí)噴淋裝置，下層噴淋裝置的噴淋液回流至氧化池，上層噴淋裝置的噴淋液通過(guò)集液斗回流至外部的漿液池。向吸收塔底部的氧化池中持續(xù)不斷的通入臭氧氣體，使氧化池中的亞硝酸鹽與亞硫酸鹽氧化。通過(guò)漿液入口向漿液池注入堿性溶液，并且通過(guò)管道注入定量的堿液到氧化池中，并通過(guò)循環(huán)栗及兩級(jí)噴淋層對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋吸收。經(jīng)過(guò)吸收后的煙氣經(jīng)過(guò)吸收塔頂部的除霧器進(jìn)行除霧后通過(guò)煙氣出口直接排放或者通過(guò)煙囪排放，氧化后的硫酸鹽及硝酸鹽通過(guò)輸出栗排出回收。
[0024]本發(fā)明的吸收塔塔采用單塔雙循環(huán)噴淋方式，該吸收塔通過(guò)集液斗分為下循環(huán)與上循環(huán)兩個(gè)噴淋裝置，上層噴淋層能夠有效提高吸收效率，下層噴淋層能提高氮硫的資源化利用率。
[0025]本發(fā)明強(qiáng)化了煙氣通過(guò)臭氧同時(shí)脫硫脫硝的脫除效率問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣氮硫資源化利用，提出向吸收塔漿液池通入臭氧，保證氧化池中的亞硝酸鹽及亞硫酸鹽能夠充分氧化，提尚氣氧化物及硫氧化物的吸收效率，既到達(dá)提尚臭氧同時(shí)脫硫脫硝的脫除率，又實(shí)現(xiàn)煙氣氮硫資源化利用，不僅使煙氣中的SO2與NO得到有效治理，同時(shí)還變廢為附加值高的產(chǎn)品，逐步提升了煙氣脫硫脫硝的經(jīng)濟(jì)效益，降低煙氣治理的成本。
[0026]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為實(shí)施例中的煙氣氮硫資源化利用的裝置示意圖。
[0028]圖中標(biāo)號(hào):
[0029 ] 1-管道，2 一臭氧發(fā)生器，3 一吸收塔，4 一氧化池，5 一除霧器，6 一第一循環(huán)栗，7 一第一噴淋層，8—集液斗，9一漿液池，10—漿液入口，11一煙氣出口，12-輸出栗，13-第二噴淋層，14-第二循環(huán)栗。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例
[0031]參見(jiàn)圖1，圖示中的裝置包括管道1、臭氧發(fā)生器2、吸收塔3、氧化池4、除霧器5、第一循環(huán)栗6、第一噴淋層7、集液斗8、漿液池9、輸出栗12、第二噴淋層13和第二循環(huán)栗14等。其中煙氣脫硫脫硝的主體為吸收塔3，吸收塔3內(nèi)由下至上分別設(shè)置氧化池4、兩級(jí)噴淋層和煙氣出口 11，吸收塔煙氣入口的位置位于氧化池上方，通過(guò)管道I連接，向吸收塔內(nèi)輸入煙氣。臭氧發(fā)生器2分別通過(guò)煙管與吸收塔下部設(shè)置的管道I以及氧化池4內(nèi)部連通，用于同時(shí)向煙氣管道和氧化池內(nèi)通入臭氧氣體。氧化池底部連接有輸出栗12，用于將氧化池內(nèi)氧化的硫酸鹽和硝酸鹽輸出。除霧器5設(shè)置在吸收塔頂部的煙氣出口 11和噴淋層之間，對(duì)脫氮脫硫后的煙氣進(jìn)行除霧后排放。
[0032]兩級(jí)噴淋層之間通過(guò)集液斗8分開(kāi)，其中圖示中的第一噴淋層7為下層噴淋層，第二噴淋層13為上層噴淋層，第一噴淋層7的噴淋部件通過(guò)第一循環(huán)栗6與氧化池4連通，第二噴淋層13底部的集液斗8將第二噴淋層的噴淋液收集后通過(guò)第二循環(huán)栗14與吸收塔外接的漿液池9連通，形成單塔雙循環(huán)噴淋方式。漿液池通過(guò)漿液入口 10通入堿性溶液，同時(shí)漿液池9與吸收塔內(nèi)部的氧化池4連通，用于提供吸收煙氣中氮硫氧化物的堿性吸收液。
[0033]以下結(jié)合實(shí)施例中的裝置，對(duì)本發(fā)明的方法過(guò)程做具體說(shuō)明。
[0034]第一步，向除塵及余熱利用后的煙氣中注入臭氧氣體，煙氣與臭氧充分混合，煙氣中的一氧化氮部分被氧化為二氧化氮，同時(shí)二氧化氮與一氧化氮反應(yīng)生成易溶于水及堿液的三氧化二氮，部分二氧化硫被氧化為三氧化硫，反應(yīng)如下:
[0035]03+Ν0^Ν02+02
[0036]Ν0+Ν02^Ν203
[0037]03+S02—S03+02
[0038]這一步驟在煙氣進(jìn)入吸收塔的管道內(nèi)完成。
[0039]第二步、混合氧化后的氣體從吸收塔下部進(jìn)入吸收塔內(nèi)，吸收塔采用圖1所示的單塔雙循環(huán)模式，提高吸收效率以及氮硫的資源化利用，所用吸收劑為堿液(可采用氨水、石灰石漿液、氫氧化鈉等)，在吸收塔內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)如下(本實(shí)施例以氨水為例進(jìn)行說(shuō)明):
[0040]N2O3+2NH3.Η20^2ΝΗ4Ν02+Η20[0041 ] Νθ2+2ΝΗ3.Η20^ΝΗ4Ν02+Η20+ΝΗ4Ν03
[0042]S03+2NH3.H2O^(NH4)2.S04+H20
[0043]SO2+2NH3.H2O^(NH4)2.SO3+H2O
[0044]本步驟在吸收塔內(nèi)完成，形成的亞硝酸銨鹽和亞硫酸銨鹽噴淋收集到吸收塔底部的氧化池中。
[0045]第三步、持續(xù)不斷向吸收塔的氧化池鼓入臭氧氣體，將吸收塔底部氧化池中的亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽，發(fā)生的反應(yīng)如下:
[0046]O3+NH4NO24NH4NO3+O2
[0047]03+(ΝΗ4)2.SO3^(NH4)2.S04+02
[0048]本步驟在氧化池內(nèi)完成。
[0049](4)噴淋吸收后的煙氣經(jīng)塔頂除霧器除霧后由吸收塔頂部排出，氧化池內(nèi)的硫酸鹽溶液和硝酸鹽溶液由輸出栗排出收集。
[0050]本發(fā)明中的煙氣選取余熱利用后噴入臭氧氣體，使煙氣與臭氧混合并發(fā)生氧化反應(yīng)，然后通過(guò)吸收塔進(jìn)行吸收，以達(dá)到煙氣凈化的目的，所選取的臭氧噴入點(diǎn)的溫度為50°C?150°C，以保證臭氧的最佳氧化效率，進(jìn)一步優(yōu)選煙氣溫度為120°C。
[0051 ]作為優(yōu)選，第一步中的臭氧氣體的噴入量滿(mǎn)足O3: (N(HSO2) =0.2?1.0(摩爾比)，進(jìn)一步優(yōu)選上述摩爾比為0.6 ；混合氧化時(shí)間為0.1?4s，進(jìn)一步優(yōu)選為IS。
[0052]作為優(yōu)選，第三步中的吸收塔氧化池中臭氧噴入量為O3:(N0+S02) = 0.5?2.0(摩爾比)，進(jìn)一步優(yōu)選上述摩爾比為1.5。
[0053]將以下條件下的煙氣通過(guò)本發(fā)明進(jìn)行試驗(yàn)。
[0054]其中，煙氣條件:50000_3/11，502濃度100(^口111(285711^/_3)，_濃度500??111(700mg/Nm3)，煙氣溫度 120 °C。
[0055]煙氣臭氧氧化同時(shí)脫硫脫硝布置方案如本實(shí)施例的附圖1所示，向煙氣入口的管道內(nèi)加入33.6kg/h的臭氧氣體，臭氧濃度約為60mg/l，臭氧噴入點(diǎn)保證煙氣與臭氧在管道內(nèi)有I s的混合反應(yīng)時(shí)間，與煙氣混合后進(jìn)入吸收塔，采用流量為925.13kg/h的吸收液(10%的氨水)分別通過(guò)上、下層噴淋層對(duì)煙氣進(jìn)行吸收，塔頂出口的煙氣中SO2含量為33.6mg/m3，脫硫效率為98.82%，NO濃度為81.8mg/m3，脫硝效率為88.31%,吸收后的煙氣經(jīng)除霧器除霧后經(jīng)塔頂出口排放。該裝置連續(xù)工作20h后，22.31吸收液中含有可回收硫酸銨5823.26kg，回收硝酸銨 1648.53kg。
[0056]以上僅為本發(fā)明具體實(shí)施案例說(shuō)明，不能以此限定本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修改，皆在本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煙氣氮硫資源化利用的方法，其特征在于:將煙氣通入吸收塔內(nèi)進(jìn)行脫硫脫硝，并且同時(shí)向煙氣中以及脫硫脫硝形成的亞硝酸鹽溶液和亞硫酸溶液中通入臭氧氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣氮硫資源化利用的方法，包括如下步驟: 第一步、向煙氣中通入臭氧氣體，利用臭氧將煙氣中的SO2與NOx氧化成N2O3和SO3 ； 第二步、將第一步處理后的煙氣送入吸收塔，通過(guò)堿性溶液吸收煙氣中氧化后的氮硫氧化物，形成亞硝酸鹽溶液以及亞硫酸鹽溶液； 第三步、向第二步中形成的亞硝酸鹽溶液和亞硫酸鹽溶液中通入臭氧氣體，氧化形成硝酸鹽溶液和硫酸鹽溶液； 第四步、將脫硫脫硝后的煙氣進(jìn)行排放，并且收集氧化后的硝酸鹽溶液和硫酸鹽溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煙氣氮硫資源化利用的方法，所述堿性溶液為氨水、石灰石漿液、氫氧化鈉溶液中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煙氣氮硫資源化利用的方法，所述第一步中，臭氧氣體噴入點(diǎn)的煙氣溫度為50°C?150°C，所述臭氧氣體噴入量和煙氣中的SO2與NOx的摩爾比為0.2?1.0，混合氧化時(shí)間為0.1?4s。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煙氣氮硫資源化利用的方法，所述第三步中，所述臭氧氣體的噴入量和煙氣中的SO2與NOx的摩爾比為0.5?2.0。6.—種應(yīng)用權(quán)利要求1-5的煙氣氮硫資源化利用的裝置，包括臭氧發(fā)生器和吸收塔，其特征在于: 所述吸收塔內(nèi)由下至上分別設(shè)置氧化池、兩級(jí)噴淋層和煙氣出口，其中臭氧發(fā)生器分別與吸收塔下部設(shè)置的進(jìn)氣管道以及氧化池連通； 所述兩級(jí)噴淋層的下層噴淋層通過(guò)第一循環(huán)栗與氧化池連通； 所述兩級(jí)噴淋層的上層噴淋層通過(guò)第二循環(huán)栗與一外接的漿液池連通，所述漿液池用于儲(chǔ)存堿性溶液。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煙氣氮硫資源化利用的裝置，所述上層噴淋層和下層噴淋層之間設(shè)有集液斗，所述集液斗通過(guò)管道回流連接至漿液池。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煙氣氮硫資源化利用的裝置，所述氧化池底部連接有輸出栗。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煙氣氮硫資源化利用的裝置，所述漿液池與氧化池連通，用于提供吸收煙氣中氮硫氧化物的堿性吸收液。10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的一種煙氣氮硫資源化利用的裝置，所述上層噴淋層和煙氣出口之間設(shè)有除霧器。
【文檔編號(hào)】C01C1/18GK105833686SQ201610168689
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】尹濤
【申請(qǐng)人】凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>