的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種脫除煙氣中NOx和S02的裝置和方法，尤其涉及一種以NH3為脫除 劑并以鈷鹽作為催化劑脫除燃煤工業(yè)鍋爐煙氣中NOx和S02并回收（NH4) #04和NH4N03的裝 置和方法，特別適合于對SOjPNOJ兌除效率高并要求對資源進(jìn)行回收的工業(yè)鍋爐領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是以煤炭為主要能源的國家，煤炭占我國一次能源消耗的70%以上。由于我 國的石油、天然氣儲量不足，這種現(xiàn)狀在未來的10~20年內(nèi)仍不可能得到根本性的轉(zhuǎn)變。 煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生SOjPNOx等污染物，S0 2和NOx是酸雨和霧霾的主要原因之一，酸雨損害 生態(tài)環(huán)境、破壞森林、湖泊、建筑結(jié)構(gòu)等，霧霾影響空氣質(zhì)量的同時(shí)，降低能見度，嚴(yán)重時(shí)影 響交通?？諝馕廴局苯佑绊懳覀兊慕】岛铜h(huán)境，根據(jù)世界衛(wèi)生組織最近的研究結(jié)果，我國每 年約有120萬人因空氣污染而死亡。
[0003] 根據(jù)《工業(yè)鍋爐行業(yè)年鑒》，截至2012年，我國有各種容量的在役鍋爐62. 3萬臺， 其中燃煤工業(yè)鍋爐約46萬臺，占總量的85%左右，是僅次于火力發(fā)電的第二大煤炭消費(fèi)大 戶和第二大燃煤型污染源。隨著環(huán)保要求的日益提高，采用一項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備單獨(dú)脫除一種 污染物的傳統(tǒng)做法因其經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性差已難以適應(yīng)形勢，尤其對我國數(shù)量眾多的中、小 型燃煤設(shè)備來說，這個(gè)問題尤為突出。針對工業(yè)鍋爐，2014年我國最新版《鍋爐大氣污染物 排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271-2014)要求新建燃煤鍋爐SO#NOx排放限值均為300mg/Nm3,而2001 年相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中S02僅為900mg/Nm3、NOx則無限制，排放標(biāo)準(zhǔn)急劇提高，可見工業(yè)鍋爐終將面 臨越來越大的環(huán)保和政策壓力。
[0004] 目前，工業(yè)鍋爐SOjPNOx污染排放控制主要是采用兩套獨(dú)立設(shè)備分別脫硫和脫 硝。其中，煙氣脫硝以選擇性催化還原技術(shù)（SCR)最為廣泛，SCR最大的問題是催化劑昂貴， 另外煤燃燒后廢氣中有大量的粉塵、重金屬和S02等酸性氣體，這些共存污染物將會(huì)引起催 化劑中毒失效，根據(jù)運(yùn)行工況的不同，一般2~3年必須更換催化劑。過高的運(yùn)行成本不適 合我國的實(shí)際國情，也不利于其在工業(yè)鍋爐上大量推廣。國、內(nèi)外研發(fā)的替代技術(shù)主要是同 時(shí)脫硫脫硝技術(shù)，即利用一套設(shè)備同時(shí)吸收或吸附煙氣中的SOjPN0x，這樣可以避免SCR 技術(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)和次生環(huán)境問題。根據(jù)吸收或吸附劑的不同，同時(shí)脫硫脫硝有多種衍生 技術(shù)，例如，活性炭吸附、離子液體吸收、先氧化后吸收和直接吸收等技術(shù)。由于同時(shí)脫除技 術(shù)可以大大降低成本，因而是一項(xiàng)很有市場需求的污染控制技術(shù)。
[0005] 氨法同時(shí)吸收技術(shù)涉及到吸收劑的制備、再生、資源回收等關(guān)鍵工藝，同時(shí)也涉及 到其中的具體設(shè)備和工藝流程的設(shè)計(jì)。
[0006] 對于同時(shí)吸收技術(shù)，由于需要把N0氧化成N02，把S02氧化成S0 3，因而需要采用氧 化劑，這些氧化劑包括氯酸、高錳酸鉀、雙氧水、臭氧等，由于氧化劑的成本較高因而推廣存 在問題。
[0007] 華東理工大學(xué)龍湘犁團(tuán)隊(duì)以鈷（Co)的氨（NH3)絡(luò)合物為吸收劑，開發(fā)了相應(yīng)的同 時(shí)吸收SO#NOx的技術(shù)。例如，中國專利CN1311052A公開了一種同時(shí)脫除煙氣中502和 NOx的方法，利用煙氣中的02作為氧化劑，鈷的絡(luò)合物作為催化劑，碘的負(fù)離子（I3作為 助催化劑，對NO進(jìn)行液化催化氧化和吸收，但其使用的是常規(guī)反應(yīng)器，反應(yīng)器的直徑僅為 2cm，并且在再生過程中需要用紫外光照射碘的負(fù)離子（I4將失去吸收能力的Co(NH^ 還原為,,為了進(jìn)一步提高鈷絡(luò)合物脫除NO的能力，中國專利CN101352648A公 開了一種同時(shí)脫除廢氣中NOx和S02的方法，將可溶性鈷鹽溶解在乙二胺（H2NCH2CH2NH2) (en)水溶液中，形成乙二胺合鈷離子Co(cn)丨_ ,Co(enf可以絡(luò)合NO和S02,反應(yīng)過程中會(huì) 生成三價(jià)的C〇(eiit而失去吸收能力，三價(jià)的C〇<enf在活性炭的催化作用下可與H20發(fā) 生反應(yīng)從而將三價(jià)Co3+還原為二價(jià)鈷Co2+，從而循環(huán)利用。
[0008] 鑒于鈷鹽的成本較高，中國專利CN101711943A公布了一種低溫液相催化還原治 理NO、S02S染廢氣的方法，在Fe-EDTA溶液中，利用活性炭作為催化劑，利用尿素作為還原 劑現(xiàn)N0的催化還原。
[0009] 為了提高絡(luò)合物脫除SOjPNOx的效率，簡化工藝流程。中國專利CN102728204A 公布了一種同時(shí)治理廢氣中N0和502的吸收塔，在塔的吸收層采用填料或者篩板，雖然傳 質(zhì)效率較高，但填料容易被煙氣中的灰塵堵塞。為了克服工業(yè)鍋爐煙氣中灰塵含量高對脫 硫脫硝的影響，中國專利CN201410289401公開了一種聯(lián)合脫硫脫硝帶傘帽的氣柱塔，適 用于工業(yè)鍋爐負(fù)荷頻繁變化的運(yùn)行條件，具有不易結(jié)垢堵塞、塔內(nèi)氣液傳質(zhì)速率快、結(jié)構(gòu)緊 湊等優(yōu)點(diǎn)，但在該塔內(nèi)沒有脫硫脫硝劑的再生系統(tǒng)。中國專利CN101530729A公開了一種同 時(shí)治理廢氣中N0和502的多功能吸收塔，在塔內(nèi)設(shè)置了吸收液再生層，在再生層內(nèi)填充催 化劑，雖然可以對吸收劑進(jìn)行再生，但不能有效的回收生成的NH4N0#P(NH4) 2S04。
[0010] 在傳統(tǒng)的氨法脫硫中設(shè)備中，一般集成有吸收、氧化、濃縮、結(jié)晶等工段。中國專利 CN102850092A公布了一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的工藝及裝置，在工藝中包括反應(yīng) 塔、蒸發(fā)結(jié)晶器、離心機(jī)、干燥機(jī)和包裝機(jī)等，利用煙氣的熱量對吸收漿液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié) 晶，可以生產(chǎn)硫銨顆粒，但這種系統(tǒng)不適合于需要吸收劑再生的脫硫和脫硝系統(tǒng)。
[0011] 中國專利CN103505999A公布了一種濕法脫硫脫硝的系統(tǒng)和方法，氨逃逸率低，副 產(chǎn)物可資源化，但同時(shí)需要一個(gè)脫硫塔和一個(gè)脫硝塔。
[0012] 用鈷鹽同時(shí)直接吸收SOjPNOx具有設(shè)備簡單，占地面積小和初投資及運(yùn)行成本 低等優(yōu)勢。該技術(shù)在理論上可以對SOjPNOx同時(shí)高效吸收，并可將脫硫副產(chǎn)物作為肥料 加以利用。但是吸收藥劑的選擇、制備、再生和液態(tài)產(chǎn)物的處理以及吸收塔的設(shè)計(jì)、工藝流 程的組合等方面還需要進(jìn)一步研究，一些工藝問題也還需要優(yōu)化。當(dāng)前，該技術(shù)面臨的主要 障礙是工業(yè)設(shè)計(jì)的改進(jìn)、吸收劑消耗量的降低、吸收劑再生以及反應(yīng)后水中吸收劑的回收 和處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 針對現(xiàn)有技術(shù)中，絡(luò)合物同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)中副產(chǎn)物資源回收困難、絡(luò)合物吸收 劑再生率低、吸收和再生復(fù)雜等不足和缺陷，本發(fā)明提出一種以冊1 3為脫除劑并以鈷鹽作為 催化劑脫除燃煤工業(yè)鍋爐煙氣中NOx和S02，同時(shí)回收（順4)#04和ΝΗ4Ν03的裝置及方法，可 以作為工業(yè)鍋爐脫硫脫硝解決方案。
[0014] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0015] -種燃煤工業(yè)鍋爐同時(shí)吸收NOx和S02的設(shè)備，它包括在工業(yè)鍋爐后面布置的除 塵器、空氣加熱器、吸收塔、GGH換熱器、引風(fēng)機(jī)和煙囪，其特征在于：所述的空氣加熱器后 面通過第二煙管熱段連接GGH換熱器，GGH換熱器通過第二煙管冷段與旋風(fēng)段入口相連，第 二煙管熱段和第二煙管冷段之間通過GGH換熱器熱煙氣旁通閥相連；第一煙管熱段的入口 布置在GGH換熱器和旋風(fēng)段入口之間的管道上，干燥結(jié)晶器通過第一煙管熱段與GGH換熱 器的出口相連；在吸收塔的下部設(shè)置池底格柵和結(jié)晶液出口，結(jié)晶液出口通過結(jié)晶液管線 與膜式過濾器相連，膜式過濾器通過膜式過濾器銨鹽出口與干燥結(jié)晶器相連，膜式過濾器 通過膜式過濾器鈷鹽出口與電解還原池相連；吸收液混合池通過管線分別與電解還原池、 氨水混合池、鈷鹽補(bǔ)充裝置、計(jì)量栗相連，計(jì)量栗的出口與循環(huán)栗的出口通過吸收液栗出管 相連；氨水混合池分別與碳銨分解罐和工藝水池相連；原氨水罐與氨水混合池、碳銨分解 罐相連；干燥結(jié)晶器通過管線與硫銨和硝銨存存放場相連；吸收塔的煙氣出口通過第三煙 管冷段、GGH換熱器、第三煙管熱段、煙道以及引風(fēng)機(jī)與煙肉相連；碳銨分解罐內(nèi)布置有輔 助電加熱器，且碳銨分解罐通過熱風(fēng)管與空氣加熱器相連。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)特征還在于：吸收塔內(nèi)部分為噴淋