一種雙氧水氧化聯(lián)合氨基濕法脫硫脫硝方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙氧水高效氧化聯(lián)合氨基濕法雙級塔脫硫脫硝的方法和工藝，屬于能源環(huán)保領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤燃燒和利用引發(fā)的環(huán)境問題，始終為國際社會所重視，世界各國政府相繼實(shí)施了一系列計劃，以大力推動煤燃燒引起的二氧化硫、氮氧化物脫除的基礎(chǔ)研究。我國是以煤為主要能源的大國，這樣的能源構(gòu)成在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)不會改變，同時燃煤排放的二氧化硫和氮氧化物是重要的大氣污染物。目前，我國已成為世界較大的二氧化硫和氮氧化物排放國，這對我國生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，造成了難以估量的經(jīng)濟(jì)和社會損失，并制約著我國社會、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前，常見的脫硫脫硝工藝主要為傳統(tǒng)的濕法脫硫和選擇性催化還原相結(jié)合的方法。上述方法均有使用的催化劑具有毒性，脫除污染物單一，初投資及運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。因此單一應(yīng)用上述的傳統(tǒng)方法都無法滿足日益嚴(yán)厲的環(huán)保要求。
[0003]因此，人們對鍋爐尾部煙氣硫氧化物及氮氧化物協(xié)同脫除進(jìn)行了廣泛的研究。在傳統(tǒng)的氨法脫硫脫硝工藝中，受限于一氧化氮在水中的溶解度小，傳質(zhì)速率低的制約，無法滿足日益增長的環(huán)保政策及規(guī)定的要求，因此在工業(yè)化應(yīng)用中受到限制。高級氧化技術(shù)近30年來新出現(xiàn)的一種新型氧化技術(shù)，但在傳統(tǒng)技術(shù)中，在一個反應(yīng)器內(nèi)采用氧化劑轉(zhuǎn)化一氧化氮的同時也會氧化煙氣中的其他共存氣，從而會降低脫硝的效率，且易造成氧化劑的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種雙氧水氧化聯(lián)合氨基濕法脫硫脫硝方法及其裝置，解決針對脫硫脫硝過程中，脫硝效率低，氧化效率低，且運(yùn)行費(fèi)用高的問題。
[0005]技術(shù)方案:一種雙氧水氧化聯(lián)合氨基濕法脫硫脫硝方的裝置，包括一級氨基溶液吸收系統(tǒng)、雙氧水氧化系統(tǒng)、溶液循環(huán)系統(tǒng)、二級氨基溶液吸收系統(tǒng)；其中:
[0006]所述一級氨基溶液吸收系統(tǒng)包括壓氣機(jī)一、閥門一、儲液罐一、計量栗一、氨基溶液吸收裝置一和除霧器一；所述氨基溶液吸收裝置一的氣體入口與壓氣機(jī)一出口相連，閥門一與儲液罐一第一入口相連，儲液罐一出口通過計量栗一連接到氨基溶液吸收裝置一的液體入口，除霧器一位于氨基溶液吸收裝置一內(nèi)；
[0007]所述雙氧水氧化系統(tǒng)包括煙氣再熱室、閥門二、儲液罐二、計量栗二、霧化噴嘴、煙氣預(yù)混室、氧化反應(yīng)室和壓氣機(jī)二 ；所述閥門二連接儲液罐二的入口，儲液罐二的出口通過計量栗二連接到霧化噴嘴，霧化噴嘴位于氧化反應(yīng)室內(nèi)，氨基溶液吸收裝置一氣體出口與煙氣再熱室的入口相連，煙氣再熱室出口處與煙氣預(yù)混室入口相連，煙氣預(yù)混室的出口與氧化反應(yīng)室入口相連，氧化反應(yīng)室出口與壓氣機(jī)二入口相連；
[0008]所述溶液循環(huán)系統(tǒng)包括計量栗三、固液分離裝置、儲液罐三、計量栗四、三相轉(zhuǎn)換閥門；所述計量栗三的入口與氨基溶液吸收裝置一的液體出口相連，計量栗三的出口與固液分離裝置入口相連，固液分離裝置的出口與儲液罐三入口相連，計量栗四的入口與儲液罐三出口相連，計量栗四的出口與三相轉(zhuǎn)換閥門入口相連，三相轉(zhuǎn)換閥門的出口一與氨基溶液吸收裝置一的液體入口相連；
[0009]所述二級氨基溶液吸收系統(tǒng)包括氨基溶液吸收裝置二、除霧器二、儲液罐四、計量栗五、閥門三、重金屬分離室、結(jié)晶裝置、儲液罐五、計量栗六；所述儲液罐四的入口與三相轉(zhuǎn)換閥門的出口二相連，儲液罐四的出口通過計量栗五連接到氨基溶液吸收裝置二的液體入口，氨基溶液吸收裝置二的氣體入口與壓氣機(jī)二出口相連，除霧器二位于氨基溶液吸收裝置二內(nèi)，氨基溶液吸收裝置二的液體出口通過閥門三連接重金屬分離室的入口，金屬分離室的出口與結(jié)晶裝置的入口相連，結(jié)晶裝置的出口與儲液罐五的入口相連接，儲液罐五的出口通過計量栗六連接到儲液罐一的第二入口。
[0010]一種雙氧水氧化聯(lián)合氨基濕法脫硫脫硝方法，包括如下步驟:首先，將煙氣通入一級氨基溶液吸收系統(tǒng)，利用氨基溶液吸收煙氣中的二氧化硫，同時反應(yīng)生成亞硫酸鹽并將反應(yīng)后的煙氣通入雙氧水氧化系統(tǒng)，將反應(yīng)后含有所述亞硫酸鹽的氨基溶液送入溶液循環(huán)系統(tǒng)；在溶液循環(huán)系統(tǒng)中分離掉氨基溶液中的難溶性顆粒后通入一級氨基溶液吸收系統(tǒng)或二級氨基溶液吸收系統(tǒng)；在所述雙氧水氧化系統(tǒng)中，利用雙氧水分解產(chǎn)生的活性自由基氧化煙氣中的一氧化氮，將反應(yīng)生成的水溶性高價氮氧化物、亞硝酸及硝酸通入二級氨基溶液吸收系統(tǒng)；在所述二級氨基溶液吸收系統(tǒng)中，利用含有所述亞硫酸鹽的氨基溶液吸收煙氣中的高價氮氧化物、亞硝酸及硝酸；最后，對所述二級氨基溶液吸收系統(tǒng)中反應(yīng)后的溶液濾除金屬離子和銨鹽后，按比例加入尿素后通入所述一級氨基溶液吸收系統(tǒng)。
[0011]進(jìn)一步的，所述雙氧水氧化系統(tǒng)中還包括對通入的煙氣進(jìn)行加熱的步驟。
[0012]進(jìn)一步的，所述雙氧水氧化系統(tǒng)中，利用過渡金屬氧化物作為催化劑催化所述雙氧水分解生成活性自由基。
[0013]進(jìn)一步的，所述雙氧水氧化系統(tǒng)中，控制所述活性自由基氧化煙氣中的一氧化氮的反應(yīng)溫度為40?200°C，工作壓力為0?0.5MPa。
[0014]有益效果:本發(fā)明的一種雙氧水氧化聯(lián)合氨基濕法脫硫脫硝方法及其裝置將脫硫和脫硝分別在兩個吸收塔中實(shí)現(xiàn)，首先，利用氨基溶液對于二氧化硫的高效脫除得到具有還原性的亞硫酸鹽溶液。其次，在利用雙氧水在催化劑表面分解得到的高活性自由基高效氧化脫硫氣體中的一氧化氮。最后，將亞硫酸鹽溶液與氮氧化物混合并反應(yīng)，從而達(dá)到高效吸收氮氧化物的目標(biāo)。這樣既可避免二氧化硫與一氧化氮在與高活性自由基反應(yīng)時形成的競爭關(guān)系，節(jié)省了氧化劑的消耗量，又利用了亞硫酸鹽溶液的還原性將部分氮氧化物還原成氮?dú)?。亞硫酸銨溶液在于氮氧化物反應(yīng)的過程中被氧化，得到穩(wěn)定的硫酸鹽可進(jìn)行回收利用。通過本裝置及方法，解決了傳統(tǒng)污染物脫除的過程中脫硝效率低，氧化效率低，運(yùn)行費(fèi)用高等技術(shù)問題，建立了液相高效脫除煙氣產(chǎn)物及產(chǎn)物資源化的脫硫脫硝模式，實(shí)現(xiàn)了污染物在雙級塔中的“分級轉(zhuǎn)化”。
[0015]本發(fā)明的裝置和方法具有如下的特色及優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、從煙氣不同組分(二氧化硫和一氧化氮)的理化特性出發(fā)，通過氨基溶液吸收與高級氧化技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了污染物在雙級塔中的“分級轉(zhuǎn)化”。
[0017]2、與常用的堿液吸收氮氧化物技術(shù)不同，本裝置中采用氨基溶液吸收裝置一內(nèi)吸收二氧化硫得到的亞硫酸鹽還原氮氧化物，由于該過程是充分利用煙氣中的二氧化硫的還原性，可在高濃度二氧化氮條件下實(shí)現(xiàn)對于氮氧化物的高效吸收，同時不需再提供其他化學(xué)吸收劑，因此工藝成本低，且生成的硫酸鹽性質(zhì)穩(wěn)定，在常溫下不易分解，可作為化肥等資源進(jìn)行銷售，以補(bǔ)償部分運(yùn)行成本。
[0018]3、與低溫選擇性催化還原不同，雙氧水在鐵劑催化劑表面的分解在常溫下便可以進(jìn)行，生成的高活性自由基與一氧化氮反應(yīng)，生成水溶性好的高價氮氧化物、亞硝酸及硝酸。該過程中，升高煙氣溫度僅提高雙氧水氣化的程度，從而使雙氧水與煙氣均勻混合。因此，相比較于低溫選擇性催化還原，雙氧水催化氧化不一定要設(shè)置煙氣再熱系統(tǒng)；同時符合反應(yīng)條件的催化劑較容易獲得且價格相對低廉。
[0019]4、鍋爐煙氣經(jīng)過濕法脫硫后，洗去了煙氣中的粉塵及雜質(zhì)，因此可以采用更大煙氣流速和空速，減少了催化劑的用量。未反應(yīng)的雙氧水排放到大氣后，自身會不斷分解，生成氧氣和水，符合“環(huán)境友好型”化工過程的理念。同時避免了氨氣的使用，不存在氨逃逸量，防止二次污染。
【附圖說明】
[0020]圖1是雙氧水氧化聯(lián)合氨基濕法脫硫脫硝方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中有:壓氣機(jī)一 1、閥門一 2、儲液罐一 3、計量栗一 4、氨基溶液吸收裝置一 5、除霧器一 6、煙氣再熱室7、閥門二 8、儲液罐二 9、計量栗二 10、霧化噴嘴11、煙氣預(yù)混室12、氧化反應(yīng)室13、壓氣機(jī)二 14、計量栗三15、固液分離裝置16、儲液罐三17、計量栗四18、三相轉(zhuǎn)換閥門19、氨基溶液吸收裝置二 20、除霧器二 21、儲液罐四22、計量栗五23、閥門三24、重金屬分離室25、結(jié)晶裝置26、儲液罐五27、計量栗六28。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0023]如圖1所示，雙氧水氧化聯(lián)合氨基濕法脫硫脫硝方法的裝置，包括一級氨基溶液吸收系統(tǒng)1、雙氧水氧化系統(tǒng)I1、溶液循環(huán)系統(tǒng)II1、二級氨基溶液吸收系統(tǒng)IV ;其中:
[0024]—級氨基溶液吸收系統(tǒng)I包括壓氣機(jī)一 1、閥門一 2、儲液罐一 3、計量栗一 4、氨基溶液吸收裝置一 5和除霧器一 6。氨基溶液吸收裝置一 5的氣體入口與壓氣機(jī)一 1出口相連，閥門一 2與儲液罐一 3第一入口相連，儲液罐一 3出口通過計量栗一 4連接到氨基溶液吸收裝置一 5的第一液體入口，除霧器一 6位于氨基溶液吸收裝置一 5內(nèi)。
[0025]雙氧水氧化系統(tǒng)II包括煙氣再熱室7、閥門二 8、儲液罐二 9、計量栗二 10、霧化噴嘴11、煙氣預(yù)混室12、氧化反應(yīng)室13和壓氣機(jī)二 14。閥門二 8連接儲液罐二 9的入口，儲液罐二 9的出口通過計量栗二 10連接到霧化噴嘴11，霧化噴嘴11位于氧化反應(yīng)室13內(nèi)，氨基溶液吸收裝置一 5氣體出口與煙氣再熱室7的入口相連，煙氣再熱室7出口處與煙氣預(yù)混室12入口相連，煙氣預(yù)混室12的出口與氧化反應(yīng)室13入口相連，氧化反應(yīng)室13出口與壓氣機(jī)二 14入口相連。
[0026]溶液循環(huán)系統(tǒng)III包括計量栗三15、固液分離裝置16、儲液罐三17、計量栗四18、三相轉(zhuǎn)換閥門19。計量栗三15的入口與氨基溶液吸收裝置一 5的液體出口相連，計量栗三15的出口與固液分離裝置16入口相連，固液分離裝置16的出口與儲液罐三17入口相連，計量栗四18的入口與儲液罐三17出口相連