專利名稱：一種對煙氣執(zhí)行脫硫和脫氮處理的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對燃煤鍋爐的煙氣執(zhí)行脫硫和脫氮處理的工藝，具體而言，本發(fā)明涉及以鐵元素為添 加劑對煙氣執(zhí)行脫硫、脫氮的處理方法，與此相應(yīng)，本發(fā)明還涉及一種實施該脫硫、脫氮方法的處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
U前，隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格和公眾環(huán)保意識的普遍提高，燃煤鍋爐的煙氣污染已成為突出的環(huán)保 問題，鑒于目前煤在我國能源體系中的主導(dǎo)位置以及我國煤炭資源含硫量普通偏高的現(xiàn)實，在相當(dāng)長的時 間內(nèi)，燃煤鍋爐煙氣的脫硫、脫氮是一項重大的工程課題。通常的煙氣脫硫、脫氮工藝和流程有很多種， t要的有石灰石一石膏法、亞硫酸鈉法、亞硫酸氨法、堿性硫酸鋁一S02法，堿性硫酸鋁一石膏法，催化
試化法等，主要采用石灰石、石灰、堿、氨等脫硫劑，但以上這些工藝流程的投資大、工藝流程繁雜、工 程周期過長、脫硫劑價格高昂、副產(chǎn)品價格不高且不易處理，這些缺點嚴(yán)重影響了脫硫、脫氮工藝的工業(yè)
化進(jìn)程。
為了克服這些缺陷，工程人員開發(fā)出了以鐵元素為催化劑的脫硫方法，例如在專利文件CN 1899668A 就公開了一種利用二價或三價鐵離子的催化作用執(zhí)行脫硫的工藝，但該工藝所針對的應(yīng)用環(huán)境是氧化磷化 H的尾氣，具體的使用條件與燃煤鍋爐的脫硫處理有很大的差異。專利文件CN 1073613A中公開了一種 對煙氣執(zhí)行脫硫的方法及設(shè)備，在該方法中，通過在弱酸性的環(huán)境中加入鐵屑來吸收煙氣中的S02,該方 法的問收產(chǎn)物是硫酸亞鐵，其適用于處理高硫煤燃爐的煙氣，但該文獻(xiàn)所公開的方法僅能起到脫硫的作用， 無法降低煙氣中氮氧化物的濃度。美國專利文件US 4222991A公開了一種從煙氣中去除S0,的方法，該方 法利用含甲酸鹽的水溶性吸收劑來吸收煙氣中的SO,,并利用水性的二價鐵鹽來去除煙氣中的氮氧化物。 雖然該方法能完成對煙氣的脫硫和脫氮處理，但工藝復(fù)雜，且需要使用多種添加劑和許多處理步驟，難于 應(yīng)用在中小規(guī)模的產(chǎn)業(yè)環(huán)境中。

發(fā)明內(nèi)容
基于h述的問題，本發(fā)明提供了一種煙氣脫硫、脫氮工藝及設(shè)備。本發(fā)明以鐵元素作為脫硫劑，并以
脫硫r藝的中間產(chǎn)物執(zhí)行脫氮處理。本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多缺陷，所提出的工藝方法簡單， 設(shè)備投資小，無次污染，a具有很強廣泛的產(chǎn)業(yè)適應(yīng)性，將是非常理想的煙氣脫硫、脫氮新工藝。 根據(jù)本發(fā)明的-個方面，本申請?zhí)峁┝艘环N從煙氣中脫除二氧化硫和氮氧化物的方法，該方法以鐵元
素為添加劑，并包括以下步驟
將鐵溶解在稀酸溶液中，以得到三價鐵離子，并使得三價鐵離子數(shù)在稀酸溶液中的比值達(dá)到2.5 3.3
克/升
利用噴淋工藝使上述溶液與含有二氧化硫的煙氣發(fā)生反應(yīng)
以匕述反應(yīng)所獲得亞鐵離子(兩價的鐵離子)作為絡(luò)合吸收劑，用亞硫酸鹽作還原劑，對煙氣執(zhí)行脫 氮處理；以及利用分離工藝除去溶液中的鐵鹽。
在本發(fā)明中，由于充分利用了鐵離子脫硫反應(yīng)所獲得的亞鐵離子(兩價的鐵離子)作為絡(luò)合吸收劑，用亞硫酸鹽作還原劑，所以能以簡單有效的方式連續(xù)地完成脫硫、脫氮處理，進(jìn)而簡化了工藝流程，并消 除了二次污染的可能性。同時，由于將三價鐵離子的濃度限定在經(jīng)多次試驗所獲得的優(yōu)選范圍內(nèi)，所以提
高了生產(chǎn)工藝的效能。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在將鐵溶解在稀酸溶液的步驟中，向溶液中充氧以增加溶液中的氧濃度。 通過提高稀酸溶液中的氧濃度，使得反應(yīng)條件變?yōu)楦谎鯛顩r，從而加速了反應(yīng)的進(jìn)程，并增強了亞鐵 離f的絡(luò)合作用。
根據(jù)本發(fā)明的乂一方面，稀酸溶液的pH值在2 3的范圍內(nèi)。
經(jīng)實驗驗證，如果將煙氣洗滌溶液的PH值設(shè)定在2 3的范圍內(nèi)，能髙度地脫除煙氣中的S02,加速 反應(yīng)的進(jìn)程，且不會對生產(chǎn)設(shè)備造成不利的影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述鐵離子是鐵或三氧化二鐵在稀酸環(huán)境中生成的。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N對煙氣執(zhí)行脫硫、脫氮處理的設(shè)備，該設(shè)備包括煙氣通道，
噴淋塔、蓄液池、料溝、以及循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)使得稀酸溶液在噴淋塔與蓄液池之間循環(huán)流動，煙氣通
道從噴淋塔中通過，以對煙氣執(zhí)行處理，其中
所述噴淋塔中設(shè)置有兩個處理級，分別對應(yīng)于脫硫處理工藝和脫氮處理工藝。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述蓄液池設(shè)置有充氧管路，用于向稀酸溶液中充注氧氣。
總之，本發(fā)明所提出的工藝?yán)描F元素作用于脫硫噴淋液中，同時，由煙氣自產(chǎn)生稀酸所形成的鐵離
7-快速吸收二氧化硫，且脫硫反應(yīng)的中間產(chǎn)物可起到脫氮的作用，從而實現(xiàn)了資源的合理利用。 從下文參照附圖所作的詳細(xì)描述，可更加清楚地領(lǐng)會本發(fā)明上述的內(nèi)容和其它的特征和優(yōu)點。


下面將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，在附圖中
附圖是根據(jù)本發(fā)明的煙氣脫硫、脫氮處理設(shè)備的正視圖。
具體實施例方式
參見附圖，本發(fā)明的設(shè)備包括煙氣通道l、噴淋塔2、料溝3、工藝水循環(huán)系統(tǒng)4、以及蓄液池5。對 于h述設(shè)備，煙氣從煙氣通道l流入，且在噴淋塔2的第一級中用循環(huán)水吸收S0"使S02變成亞硫酸，艮卩
■S'<92 + 〃20卄//250,
將鐵放在稀酸中形成鐵鹽(硫酸亞鐵和硫酸鐵)，然后，含有亞硫酸的液體在噴淋塔2的第二級中與 N0反應(yīng)生成N2氣和硫酸鐵，最后，沉淀物、硫酸鐵和其他金屬氧化物沉淀到蓄液池5中，并被排出。
其中，噴淋塔中液體的流速為3 4邁/s,噴淋塔的反應(yīng)時間為3 3. 5秒，噴淋塔的氣流分布是均勻的， 在溶液酸度被控制為pH值在2 3范圍的條件下，噴淋塔的耐腐蝕能力仍能達(dá)到十年，噴淋塔的供水系統(tǒng) 達(dá)到液氣比是0.5 1 ,噴淋塔的系統(tǒng)阻力低于800Pa。
在i:述的處理設(shè)備中，實現(xiàn)了如下的脫硫、脫氮流程。
昌—先，將鐵溶解在稀酸液中而得到三價鐵離子，其中三價鐵離子在稀酸溶液中的濃度達(dá)到2.5 3.3 克/升，優(yōu)選為3克/升，溶液的酸度被控制為pH值在2 3的范圍內(nèi)，同時，為了提髙反應(yīng)效能，在溶液中充氧以增加溶氧濃度。
而后，將上述溶液通過噴淋塔與含有二氧化硫的煙氣發(fā)生反應(yīng) 在富氧條件下
2FeSft,+S02+02=Fe"S0》:， (1) 在非富氧條件下
Fe', (S00 ,+S02+Ft0-2FeS0,+2H2S0, (2) 因此，三價的鐵起到了載體的作用。 實際的反應(yīng)過程較為復(fù)雜，大致為如下的過程
(l)用鐵離子作催化劑，把S02溶于水后生成的ftS03再氧化成H2SO,,由于S&溶于水的過程，是一
種可逆反應(yīng)，見下式
SO^+fW) — H孤 (3)
貼0:—H'+ HSO,— (4)
HS0:,—— H'+ SO:,2— (5)
由于Sft溶解于水的過程是一種可逆反應(yīng),在本工藝方法中首先將SO/—除去,把它氧化成穩(wěn)定的S0/', 可降低循環(huán)液中的H'濃度。這樣出現(xiàn)了可以允許H'存在最大濃度，以促進(jìn)S02的溶解度。用亞鐵離子Fe2— 作絡(luò)合吸收劑，就把煙氣中的一氧化氮絡(luò)合吸收于水，用亞硫酸鹽還原劑，形成氮，因為一氧化氮N0具 有電不對稱性，因此被鐵離子吸引形成絡(luò)合物，這樣就有如下反應(yīng)式-
/^(93 + WO = fe(WO)51。3 (6)
這樣使得so,2能迅速氧化成sa2,從而促進(jìn)so,迅速向循環(huán)液中溶解，加速了脫硫及脫氮過程。此過
程是有氧參加。
(2) Fe'以絡(luò)合物形式起催化作用，促使Sft與溶解氧反應(yīng)而生成硫酸。見下式
Fe (0H) 2'+H'—Fe3'+ ft0 (8)
Fe:' '+HSQ,—W, Fe(HSft)'" (9)
Fe(HS03);'+ SQ,2——K2k—2 Fe(咖,)(Sft) (10)
Fe(,') (SQ,)+02+ft0 —KV:,Fe(0H)2'+2HS03— (11)
Fe(HS0:i) (SQ,)+ Fe:" +H20 —"h2Fe2'+ HSQT+ HS0,+H' (12)
由式(11)和(12)可知，F(xiàn)e"以絡(luò)合物形式起催化作用，促使與溶解氧反應(yīng)而生成硫酸。生成 的硫酸也有部分與鐵離子反應(yīng)生成鐵鹽。在后續(xù)的過程中采用分離技術(shù)將其從溶液中分離出去。
總之是用外加的鐵元素所形成的鐵離子作催化劑，把二氧化硫制成硫酸用亞鐵離子作絡(luò)合吸收劑，
5用亞硫酸鹽作還原劑，把一氧化氮吸收于水后還原成氮氣。
盡管上文中對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但這僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以領(lǐng)會到 在權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)，還可以有多種其它的實施方式，且所有基于本發(fā)明設(shè)計思想的實施方式都
在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種從煙氣中脫除二氧化硫和氮氧化物的方法，該方法以鐵元素為添加劑，包括以下步驟將鐵溶解在稀酸溶液中，以得到三價鐵離子，并使得三價鐵離子數(shù)在稀酸溶液中的比值達(dá)到2.5～3.3克/升；利用噴淋工藝使上述溶液與含有二氧化硫的煙氣發(fā)生反應(yīng)；以上述反應(yīng)所生成的亞鐵離子作為絡(luò)合吸收劑，用亞硫酸鹽作還原劑，對煙氣執(zhí)行脫氮處理；以及利用分離工藝除去溶液中的鐵鹽。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在將鐵溶解在稀酸溶液的步驟中，向溶液 中充氧以增加溶液中的氧濃度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或所述的方法，其特征在于稀酸溶液的pH值在2 3的范圍內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述鐵離子是鐵或三氧化二鐵在稀酸環(huán)境屮生成的。
5、 一種對煙氣執(zhí)行脫硫、脫氮處理的設(shè)備，該設(shè)備包括煙氣通道，噴淋塔、蓄液池、料溝、以及循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)使得稀酸溶液在噴淋塔與蓄液池之間循環(huán)流動，煙氣通道從噴淋塔中穿過，以對煙氣執(zhí)行處理，其特征在于所述噴淋塔中設(shè)置有兩個處理級，分別對應(yīng)于脫硫處理工藝和脫氮處理工藝。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于蓄液池設(shè)置有充氧設(shè)施，用于向稀酸溶液中充注氧氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對燃煤鍋爐的煙氣執(zhí)行脫硫、脫氮處理的工藝及設(shè)備。本發(fā)明以鐵元素作為脫硫劑，利用由煙氣自產(chǎn)生稀酸所形成的鐵離子快速吸收二氧化硫，且脫硫反應(yīng)的中間產(chǎn)物可起到脫氮的作用，從而實現(xiàn)了資源的合理利用。本發(fā)明所提出的工藝方法簡單，設(shè)備投資小，無二次污染，且具有很強的產(chǎn)業(yè)適應(yīng)性。
文檔編號B01D53/60GK101480569SQ200810000650
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者劉曉冬, 孫躍斌, 張文俊, 李成岳, 楊韻芬, 王麟群, 陳玉龍 申請人:李成岳;孫躍斌;楊韻芬;劉曉冬;張文俊;王麟群;陳玉龍