CN202446977U - 一种同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置 - Google Patents

一种同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置 Download PDF

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覃海华
曹振娟
郭静
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Abstract

本实用新型涉及一种同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，属于环境保护技术领域。使烟气进入吸收塔的下部脱硫器，与脱硫循环浆液进行脱硫反应，然后烟气进入配氮器，向配氮器输入二氧化氮，使经过配氮器以后的烟气进入脱硝器，与脱硝循环浆液进行脱硝反应，使经过脱硝反应的烟气进入脱水器后排放。本实用新型装置的优点是无需催化剂及氧化剂实现了一塔同时脱硫脱硝，而且具有工艺流程简单、所需装置少、投资省、运行成本低、操作简便、运行稳定等优点，适用于含一氧化氮为主的氮氧化物烟(废)气脱硝，特别适合我国锅炉烟气脱硝。

Description

一种同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置
技术领域
本实用新型涉及一种同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，尤其涉及烟气废气脱硫脱硝的方法，属于环境保护技术领域。 
背景技术
氮的氧化物有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5等几种，总称氮氧化物（NOx），其中NO、NO2和N2O是主要的大气污染物。排放源分移动源（主要是交通工具尾气）和固定源——燃烧烟气、硝酸尾气、冶金废气和其他化工废气，其中燃烧烟气面大量广，是最主要的NOx污染源，燃烧烟气中的NOx90%～95%为NO，其余以NO2为主。 
固定源NOX污染控制方法主要有三种：（1）燃料脱氮；（2）低NOX燃烧；（3）烟（废）气脱硝。燃料脱氮技术至今尚未很好开发，有待继续研究。低NOX燃烧技术和设备的研究和开发，虽已取得一定进展，并得到部分应用，但由于多方面的原因，尚未达到全面实用阶段，已经应用的技术和设备所取得的NOx降低效率也很有限。因此，烟（废）气脱硝仍是控制NOx污染最主要的方法。 
根据氮氧化物中一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）含量的不同，可以用不同的处理方法，其中NO2易溶于水，NO2/NO摩尔比>1的NOx废气可用吸收法净化；而NO难溶于水，以NO为主的NOx要么将NO化学氧化或催化氧化为NO2再吸收治理，要么用催化还原法将其转化为无害的氮气（N2）。 
目前，烟气脱硝主要是还原法和吸收法。 
NH3选择性催化还原(SCR)技术是当前治理烟气中NOx最常用的方法。由于H2O和SO2是烟气中不可避免的成分，它们与还原剂NH3造成如下两方面的中毒（1）催化剂活性组分的硫酸化；（2）生成的铵盐对催化剂的覆盖与堵塞，因此催化剂的活性组分的选用限制很大（主要集中在不生成硫酸盐的V、Ce、Ti等），反应温度也需高于350℃才能有效分解铵盐，保持良好的活性。同时，容易造成NH3的二次污染。为满足350℃的温度要求，SCR反应器必须置于锅炉省煤器和空气预热器之间的高温高浓度尘区域，催化剂受到高浓度烟尘的冲刷和毒化，而且我国锅炉的省煤器和空气预热器是组装为一体的，出口烟气一般 150℃~170℃，现有SCR工艺难以在我国锅炉上直接应用。针对这些问题，上世纪90年代起国内外开始研究200℃以下具备高活性的低温NH3还原SCR催化剂，至今尚未有同时抗SO2和H2O毒化的高活性催化剂报道。以CO、低碳烃尤其是CH4、H2等为还原剂的SCR催化脱NO的研究也很广泛，但至今未有理想的研究报道。 
若能将NO部分（50%～60%）氧化为NO2，就能达到最好的吸收效果，用湿法脱硫的吸收剂（如石灰、NaOH、Na2CO3和氨水等）即实现同时脱硫脱硝。但由于烟气中NO浓度较低，低浓度NO的氧化速率很低，故依靠烟气中的O2直接氧化NO没有工业应用价值。气相催化氧化法在催化剂的作用下，可大大提高NO氧化速率，国内外开展了广泛的研究但难点在于难以开发出能同时抗二氧化硫和水中毒的催化剂，至今无理想的报道。国内、外对O3、KMnO4、K2Cr2O7等氧化剂直接氧化NO进行了研究，也有少量工业装置运行，但成本过高，难以大面推广。 
现有的烟（废）气脱除氮氧化物的方法主要有两种，一种是利用还原剂在催化剂的作用下将NOx催化还原为无害的N2，实现高效脱硝，之后再进行脱硫，此方法需还原剂制备***、催化剂组件等，对烟气温度及烟气含尘浓度等条件要求很高，否则脱硝效率无法保证，且工艺流程复杂，对操作及运行维护人员的要求很高，并且核心的催化剂价格昂贵，还存在易中毒、堵塞、失活等问题，投资及运行成本很高；另一种方法是利用强氧化剂将难溶的NO氧化为易溶的NO2，再利用碱液对其进行吸收，实现同时脱硫脱硝，此方法所用的强氧化剂一般为H2O2、NaClO3溶液等，此类氧化剂多具有强腐蚀性，不但价格昂贵，而且运输、贮存等十分不便。 
发明内容
本实用新型的目的是提出一种同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，改进已有烟气/废气的处理方法和装置，满足日益提高的环保标准要求的同时，降低烟气/废气处理的投资及运行成本。 
本实用新型提出的同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，包括吸收塔、脱硫循环罐、脱硝循环罐、脱硫碱液制备罐和脱硝碱液制备罐；所述的吸收塔内自上而下分别为脱水器、脱硝器、配氮器和脱硫器，脱硫器的底部设有烟气进口，吸收塔的顶部设有烟气出口；所述的脱硫循环罐分别与吸收塔中脱硫器的上部和下部相连通；所述的脱硝循环罐分别与吸收塔中脱硝器的上部和下部相连通；所述的脱硫碱液制备罐与脱硫循环罐相连通；所述的脱硝碱液制备罐与脱硝循环罐相连通。 
上述装置中的吸收塔，可以为筛板塔、旋流板塔、喷淋塔或鼓泡塔中的任何一种。 
本实用新型提出的同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，其优点是无需催化剂及氧化剂实现了一塔同时脱硫脱硝，与已有的用于烟气脱硝的还原法和吸收法相比，本实用新型提出的从烟气/废气中同时脱除二氧化硫和氮氧化物的方法及其装置具有工艺流程简单、所需装置少、投资省、运行成本低、操作简便、运行稳定等优点，且对烟气温度及含尘量等条件无特别要求，适用于含一氧化氮为主的氮氧化物烟（废）气脱硝，因此特别适合我国锅炉烟气脱硝。 
附图说明
图1是本实用新型的同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置的结构示意图。 
图2和图3是本实用新型装置的两个实施例。 
图1－图3中，1是原烟气/废气进口，2是脱硫器，3是配氮器，4是脱硝器，5是脱水器，6是净烟气/废气出口，7是脱硝碱液制备罐，8是脱硝循环罐，9是脱硫碱液制备罐，10是脱硫循环罐，11是脱硫、脱硝共用碱液制备罐。 
具体实施方式
本实用新型提出的从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，其结构如图1所示，包括吸收塔、脱硫循环罐10、脱硝循环罐8、脱硫碱液制备罐9和脱硝碱液制备罐7。吸收塔内自上而下分别为脱水器5、脱硝器4、配氮器3和脱硫器2，脱硫器2的底部设有烟气进口1，吸收塔的顶部设有烟气出口6。脱硫循环罐10分别与吸收塔中脱硫器2的上部和下部相连通。脱硝循环罐8分别与吸收塔中脱硝器4的上部和下部相连通。脱硫碱液制备罐9与脱硫循环罐10相连通。脱硝碱液制备罐7与脱硝循环罐8相连通。 
上述装置中的吸收塔，可以为筛板塔、旋流板塔、喷淋塔或鼓泡塔中的任何一种。 
本实用新型提出的从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，还可以有两种不同的结构形式，第一种不同的结构形式如图2所示，其中将脱硫碱液制备罐和脱硝碱液制备罐合并为一个脱硫、脱硝共用碱液制备罐11，脱硫、脱硝共用碱液制备罐11分别与脱硫循环罐10和脱硝循环罐8相连。第二种不同的结构形式如图3所示，其中使脱硫循环罐10和脱硝循环罐8互相连通，便于控制碱液的pH值和流量等参数。 
本实用新型提出的从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，其中的吸收塔的生产厂家：北京利德衡环保工程有限公司，产品型号：XST；脱硫循环罐的生产厂家：北京利德衡环保工程有限公司，产品型号：TLXG；脱硝循环罐的生产厂家：北京利德衡环保工程有限公司，产品型号：TXXG；脱硫碱液制备罐的生产厂家：北京利德衡环保工程有限公司，产品型号：TLZG，脱硝碱液制备罐的生产厂家：北京利德衡环保工程有限公司，产品型号：TXZG。 
本实用新型装置的特点是一塔双循环，第一循环为脱硫段，主要脱除SO2和部分NO，然后向烟（废）气中添加一定的NO2，以提高废气中NOx的氧化度（NO2/NOx），再在第二循环（脱硝段）脱除NOx和部分剩余的SO2。添加的NO2可为成品NO2、也可由氨（NH3）催化氧化制得，或由硝酸分解制得。 
第一循环的吸收剂主要为石灰或石灰石浆液，第二循环的吸收液可以为烧碱、纯碱、石灰、氨水等强碱性的溶液或浆液。 
第二循环排放部分吸收液可进入第一循环，利用剩余碱分脱硫，同时在第一循环利用烟气或废气中的氧气将脱硝产物亚硝酸盐氧化为硝酸盐，实现解毒。 
本实用新型提出的同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，其工作过程和相关工艺如下： 
（1）使烟气进入吸收塔的下部脱硫器，与来自脱硫循环罐的脱硫循环浆液进行脱硫反应，脱硫反应过程中使pH值为4.5～7.5，脱硫器内生成的脱硫浆液从脱硫器底部进入脱硫循环罐；为保持脱硫循环浆液pH稳定，自动向脱硫循环罐中加入来自脱硫碱液制备罐制得的碱液。脱硫碱液为石灰或石灰石。 
（2）使经过脱硫反应以后的烟气进入配氮器，向配氮器输入二氧化氮，二氧化氮的通入量为脱硫器烟气中一氧化氮体积浓度的80%～120%。 
（3）使经过配氮器以后的烟气进入脱硝器，在脱硝器内与来自脱硝循环罐的脱硝循环浆液进行脱硝反应，脱硝反应过程中使pH值为8.0以上，脱硝反应生成的浆液从脱硝器底部进入脱硝循环罐；为保持脱硝循环浆液pH稳定，自动向脱硝循环罐中加入来自脱硝碱液制备罐制得的碱液。脱硝碱液为烧碱、纯碱、石灰、氨水等碱性强的溶液或浆液。 
（4）使经过脱硝反应的烟气进入脱水器后排放。 
本实用新型装置的反应过程是：烟气/废气首先自下而上进入脱硫器，在脱硫器内与从脱硫循环罐输送来的碱性物质发生酸碱中和反应进行脱硫，同时脱除部分NO2。该段的吸收剂通常为石灰或石灰石浆液，该段运行的pH值在4.5～7.5之间。 
烟气/废气通过脱硫器后进入配氮器，在配氮器内烟气/废气与配入的NO2进行充分混合，再进入脱硝器与从脱硝循环罐输送来的碱性物质发生酸碱中和反应，脱除NO、NO2以及剩余的SO2。配氮器中配入的NO2量为来自脱硫器的烟气/废气中NO浓度的80%～120%，脱硝段吸收剂可以为烧碱、纯碱、石灰、氨水等碱性强的溶液或浆液，脱硝循环罐的运行pH值在8.0以上。该段的脱硝、脱硫反应为： 
脱硝 
2NO2+2OH-=NO3 -+NO2 -+H2O 
NO+NO2+2OH-=2NO2 -+H2O 
脱硫： 
Figure DEST_PATH_GDA00001789076300051
Figure DEST_PATH_GDA00001789076300052
或 
Figure DEST_PATH_GDA00001789076300053
Figure DEST_PATH_GDA00001789076300054
Figure DEST_PATH_GDA00001789076300055
或 
Figure DEST_PATH_GDA00001789076300056
H++OH-→H2O 
脱硝循环罐的浆液部分开路可进入脱硫循环罐，这样一方面可利用剩余碱分脱硫，从而节约***耗碱量，另一方面在脱硫循环罐内，还可将脱硝产物亚硝酸盐氧化为硝酸盐，实现解毒。该段的主要反应为： 
NO2 -+O2→NO3
配入的二氧化氮气体可以来自NO2钢瓶，也可以制备而成。制备NO2气体的方法有NH3催化氧化法和硝酸分解法等。NH3催化氧化法实施方法为液氨挥发后进入催化氧化器，在铂丝、氧化铬、氧化铁等的作用下催化氧化为NO，再在NO氧化器内将90%以上的NO转化为NO2。NO2也可由硝酸分解制得。 

Claims (2)

1.一种同时从烟气/废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置，其特征在于该装置包括吸收塔、脱硫循环罐、脱硝循环罐、脱硫碱液制备罐和脱硝碱液制备罐；所述的吸收塔内自上而下分别为脱水器、脱硝器、配氮器和脱硫器，脱硫器的底部设有烟气进口，吸收塔的顶部设有烟气出口；所述的脱硫循环罐分别与吸收塔中脱硫器的上部和下部相连通；所述的脱硝循环罐分别与吸收塔中脱硝器的上部和下部相连通；所述的脱硫碱液制备罐与脱硫循环罐相连通；所述的脱硝碱液制备罐与脱硝循环罐相连通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的吸收塔为筛板塔、旋流板塔、喷淋塔或鼓泡塔中的任何一种。
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