一種氨法-塔外氧化脫硫脫硝的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃煤污染物脫除領(lǐng)域，具體涉及一種氨法-塔外氧化脫硫脫硝的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物是大氣環(huán)境的主要污染物之一，主要來源于化石燃料的燃燒和汽車排放的尾氣。伴隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，能源消耗增加，大氣中的NOx的排放量也迅速增加。因此在全國內(nèi)開展對大氣NOx的污染控制已迫在眉睫。二氧化硫的大量排放使城市的空氣污染不斷加重并導(dǎo)致嚴重的酸雨。如果不對二氧化硫加以控制，受二氧化硫污染的城市數(shù)量將進一步增加，酸雨污染的區(qū)域范圍將進一步擴大，污染程度將進一步加重，對生態(tài)環(huán)境的危害愈演愈烈，造成更大的經(jīng)濟損失。
[0003]目前許多電廠都有現(xiàn)行的脫硫脫硝設(shè)備，但因為其投資大、運行費用高，同時還要消耗大量資源。開發(fā)與濕法脫硫技術(shù)相集成的脫硫、脫硝一體化技術(shù)是一個熱門的研究方向。隨著氨法脫硫技術(shù)的廣泛運用，氨法脫硫的優(yōu)勢日益凸顯。氨法脫硫在煙氣脫硫的同時能夠產(chǎn)生副產(chǎn)品硫酸銨化肥等有價值的產(chǎn)品，而且不產(chǎn)生任何二次污染，但是其脫硝能力并不高。如果能夠開發(fā)出一種高效脫硫脫硝且耗氨量低的方法必將對氨法脫硫脫硝產(chǎn)生深遠的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在原有的氨法脫硫的工藝上設(shè)置塔外氧化罐和利用催化氧化的方法來完成同時脫硫脫硝的方法，脫硫脫硝效率較高。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種氨法-塔外氧化脫硫脫硝的裝置，該裝置包括依次連接的氧化噴淋裝置、脫硫脫硝塔和塔外氧化罐，還包括水供給系統(tǒng)和氨氣罐，所述脫硫脫硝塔包括從上至下依次設(shè)置的除霧段、水噴淋段、水洗層、脫硫段、脫硝段和塔底循環(huán)液池，所述除霧段的頂部設(shè)置有排氣口，所述水噴淋段和塔底循環(huán)液池均與水供應(yīng)系統(tǒng)連接，所述塔底循環(huán)液池與脫硫段之間設(shè)置有循環(huán)管路和加壓栗，以及塔底循環(huán)液池與脫硝段之間也設(shè)置有循環(huán)管路和加壓栗，所述循環(huán)管路流向為從下至上，所述脫硫脫硝塔上脫硝段和塔底循環(huán)液池之間的部位與氧化噴淋裝置連接，所述氧化噴淋裝置上設(shè)置有煙氣進口，所述塔底循環(huán)液池與塔外氧化罐連接，塔外氧化罐中反應(yīng)液上層位置與塔底循環(huán)液池之間通過回流管路連接，氨氣罐分別與塔底循環(huán)液池和塔外氧化罐連接。
[0006]優(yōu)選的本發(fā)明裝置還設(shè)置有補充空氣系統(tǒng)，所述補充空氣系統(tǒng)與塔外氧化罐連接。
[0007]優(yōu)選的本發(fā)明裝置所述補充空氣系統(tǒng)與塔外氧化罐之間設(shè)置有氧化風機。
[0008]優(yōu)選的本發(fā)明裝置還設(shè)置有旋流器和循環(huán)栗，所述旋流器的出口與所述塔外氧化罐連接，所述旋流器的進口與所述循環(huán)栗的出口連接，所述循環(huán)栗的進口與所述塔外氧化罐連接。
[0009]優(yōu)選的本發(fā)明裝置設(shè)置有與所述旋流器連接的干燥器，所述干燥器下面設(shè)置有硫酸銨儲藏設(shè)備。
[0010]本發(fā)明還涉及一種氨法-塔外氧化脫硫脫硝的方法，該方法包括以下步驟:煙氣從煙氣進口進入后首先流經(jīng)氧化噴淋裝置時，在氧化劑作用下與氧氣反應(yīng)使得部分NO轉(zhuǎn)化為NO2,繼續(xù)向上流動過程中和噴淋液充分接觸，脫硫脫硝，然后從塔的上部排出，各段噴淋層中的噴淋液在重力作用下流回塔底循環(huán)液池，在塔底循環(huán)液池的底部通入氨氣來調(diào)整循環(huán)液的PH，循環(huán)液經(jīng)過循環(huán)管路重新輸送到脫硫段和脫硝段，當循環(huán)液中的亞硫酸銨的濃度在7%_13%，將塔釜中循環(huán)液排出至塔外氧化罐內(nèi)進行氧化，通過水供給系統(tǒng)向循環(huán)液池補充水量。
[0011]優(yōu)選的本發(fā)明氨法-塔外氧化脫硫脫硝的方法，通過補充空氣系統(tǒng)向塔外氧化罐中注入氧氣，通過氨氣罐向塔外氧化罐中注入氨氣。
[0012]優(yōu)選的本發(fā)明氨法-塔外氧化脫硫脫硝的方法，所述脫硫段的PH為5.0-6.5，溫度為35°C-55°C ;所述脫硝段的PH為5.0-6.5，溫度為45°C-180°C ;所述循環(huán)液池中的PH為5.5-6.5，溫度為350C-450C ；所述塔外氧化罐中的PH為7.0-8.0，以保證溶液中的氫離子反應(yīng)掉，得到較更為純凈的硫酸銨，所以在運行過程中要保證氨氣的用量。
[0013]優(yōu)選的本發(fā)明氨法-塔外氧化脫硫脫硝的方法，所述氧化噴淋段中所采用的氧化劑包括以檸檬酸為絡(luò)合劑，采用溶膠-凝膠法制備出復(fù)合氧化物催化劑，雙氧水、高錳酸鉀等強氧化劑。
[0014]優(yōu)選的本發(fā)明氨法-塔外氧化脫硫脫硝的方法，所述塔外氧化罐中反應(yīng)生成的硫酸銨化肥經(jīng)分離、干燥后收集儲藏。
[0015]本發(fā)明主要涉及到脫硫、脫硝、亞硫酸銨氧化和循環(huán)液池中的反應(yīng)。各段具體的原理如下:
[0016](I)氧化噴淋裝置反應(yīng)
[0017]2Ν0+02 = 2Ν02
[0018]在氧化噴淋裝置7，部分NO被氧化為NO2，因為NO2更容易和硫酸錢反應(yīng)，從而提高整個脫硫脫硝的效率。
[0019](2)脫硫段5反應(yīng)
[0020]SO2+NH3.H20=(NH4)2S03[0021 ] SO2+ (NH4) 2SO3+H2O = 2NH4HSO3
[0022]在脫硫段5主要用氨來吸收二氧化硫，同時亞硫酸銨對二氧化硫也具有一定的吸收能力。
[0023](3)脫硝段6的反應(yīng)
[0024]2 (NH4) 2S03+2N0 = 2 (NH4) 2SO4+N2T
[0025]4 (順4) 2 SO3+2NO2 = 4 (NH4) 2 SO4+N2 T
[0026]2NH4HS03+2N0 = 2NH4HSO4+N2T
[0027]4NH4HSO3+2NO2 = 4NH4HSO4+N2 T
[0028]在氨法脫硫脫硝工藝系統(tǒng)中，NOx和亞硫酸銨的反應(yīng)很快。利用脫硫產(chǎn)生的(NH4)2S03對NOx有一定的還原吸收能力來脫除NOx從而可以保證較高的脫除效率。
[0029](4)循環(huán)液池19中的反應(yīng)
[0030]ΝΗ3+Η20 = ΝΗ3.H2O
[0031 ] NH3.H2O+NH4HSO3= (NH4)2S03+H20
[0032]在反應(yīng)過程中隨著SO2的逐漸吸入使得溶液中的酸性增強，進而導(dǎo)致了 NH4HSO3的增多，然而NH4HSO3對SO2沒有吸收能力，所以要向反應(yīng)溶液中通入NH3來調(diào)節(jié)循環(huán)液的pH，以便溶液有最佳的吸收SO2能力和最小的氨耗量。
[0033](5)塔外氧化罐11中的主要反應(yīng)
[0034]NH4HSO3+NH3 = (NH4) 2S03
[0035](NH4) 2S03+1/202 = (NH4) 2S04
[0036]在塔外氧化罐11中由于液體的主要成分是(NH4)2S03和NH4HS03((NH4)2S03的濃度達到10%)，為了更充分的利用氮元素，采用向塔外氧化罐11中加氨氣的辦法使得NH4HS03還原為(NH4) 2S03，然后再被氧化為穩(wěn)定的硫酸銨化肥。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0038](I)脫硫脫硝效率高。
[0039]在脫硫脫硝塔I內(nèi)，氨水與煙氣充分接觸，屬于氣-液反應(yīng)，瞬時完成，同時利用催化劑使得部分NO轉(zhuǎn)化為NO2，NO2與亞硫酸根有更快的反應(yīng)速率。相同反應(yīng)條件下，是反應(yīng)速率最快的整個系統(tǒng)脫硝效率能夠維持在70%-80%之間，而脫硫效率可維持在95%以上。
[0040](2)同步多功能一體化。
[0041 ]具有良好的脫硫和除塵功能，同時NOx產(chǎn)生瞬間反應(yīng)生成氮氣和水完成脫硝功能。
[0042](3)系統(tǒng)阻力小
[0043]由于反應(yīng)塔屬于噴射塔，塔本體阻力比填料塔阻力小，僅為填料塔阻力的1/3。經(jīng)過阻力計算以及多次實際應(yīng)用，測試證明塔本體阻力小于lOOOPa。
[0044](4)脫硫反應(yīng)溫度區(qū)間可變范圍大
[0045]在35°C_180°C反應(yīng)塔內(nèi)，脫硫效率依然能夠達到95%以上。液體pH值控制在生成(NH4)2S03范圍之內(nèi)，進而降低了設(shè)備的腐蝕。循環(huán)液的溫度越高，硫銨的溶解度越大，運行中一般控制在使循環(huán)液接近飽和結(jié)晶的濃度以下，使其在塔外結(jié)晶，有效避免堵塞現(xiàn)象。
[0046](5)適應(yīng)煙氣量和煙氣含硫量的變化
[0047]脫硫系統(tǒng)具有較高的可靠性及靈活性，當煙氣量發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)自動及時進行脫硫劑濃度和用量調(diào)節(jié)。當脫硫劑濃度增加時，系統(tǒng)采用獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計有效防止氣態(tài)氨的逃逸。進而避免脫硫劑的浪費和可能造成的環(huán)境污染問題。
[0048](6)運行成本低
[0049]氨法-塔外氧化脫硫脫硝技術(shù)是將脫硝與氨法脫硫結(jié)合，利用脫硫吸收液作為脫硝吸收劑，大幅度減少了目前脫硝工程還原劑和相關(guān)設(shè)備等運行費用。
【附圖說明】
[0050 ]圖1為本發(fā)明氨法-塔外氧化脫硫脫硝的裝置。
【具體實施方式】
[0051]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。
[0052]如圖1所示，本發(fā)明裝置包括依次連接的氧化噴淋裝置7、脫硫脫硝塔I和塔外氧化罐11，還包括水供給系統(tǒng)16和氨氣罐17，所述脫硫脫硝塔I包括從上至下依次設(shè)置的除霧段
2、水噴淋段3、水洗層4、脫硫