TWI566825B - Flue gas desulfurization and denitrification method - Google Patents
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Description
本發明涉及一種煙氣脫硫脫硝的方法。
現有的熱電廠鍋爐的脫硫脫硝工藝,需要分別進行脫硫、脫硝,導致設備投資較大,整個脫硫脫硝工藝也較複雜,由於需要嚴格控制各種化學藥劑的添加量,造成其在大氣量、連續處理煙氣時,脫硫、脫硝性能不穩定,脫硫、脫硝效率也較低等問題,其脫硫的效率通常僅為60%左右,脫硝的效率通常僅為25%左右。
為解決上述技術問題,本發明的目的是提供一種處理氣量大,可同時進行脫硫脫硝,連續運行條件下脫硫脫硝性能高度穩定,效率高,操作工藝非常簡單,煙氣處理成本低,綠色環保,無污染的煙氣脫硫脫硝的方法。
本發明的煙氣脫硫脫硝的方法,其包括如下步驟:
A、將溶有氯化鈉或氯化鈣或碳酸鈉或碳酸氫鈉或氯化鉀或碳酸鉀的液態水置於並列設置的正、負電極板之間,對置於正、負電極板之間的液態水通以直流電流,正、負電極板之間的電壓大於80伏,正、負電極板之間的距離為10-200mm,通電的時間為2-20分鐘,得到電擊穿水。
所述液態水中氯化鈉的溶解量大於0.3g.L-1,氯化鈣的溶解量大於0.3g.
L-1,碳酸鈉的溶解量大於0.5g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量大於0.5g.L-1,氯化鉀的溶解量大於0.3g.L-1,碳酸鉀的溶解量大於0.5g.L-1。
B、將步驟A得到的電擊穿水用於對煙氣進行洗滌,即可脫除煙氣中的硫化物和氮氧化物。
進一步的,所述步驟A中液態水中溶有氨或尿素,液態水通電的時間為3-15分鐘,正、負電極板之間的電壓為100伏-5000伏,正、負電極板之間的距離為20-150mm。
進一步的,所述步驟A中液態水通電的時間為5-10分鐘,正、負電極板之間的電壓為300伏-3000伏,正、負電極板之間的距離為30-120mm;所述液態水中氯化鈉的溶解量為0.5-10g.L-1,氯化鈣的溶解量為0.5-10g.L-1,碳酸鈉的溶解量為0.8-12g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量為0.8-12g.L-1,氯化鉀的溶解量為0.5-10g.L-1,碳酸鉀的溶解量為0.8-12g.L-1,尿素的溶解量為0.8-12g.L-1,所述液態水中氨的體積濃度為5-200ml/L。(莫耳濃度)
進一步的,所述步驟A中液態水通電的時間為6-8分鐘,正、負電極板之間的電壓為500伏-1000伏,正、負電極板之間的距離為40-100mm;所述液態水中氯化鈉的溶解量為2.5-8g.L-1,氯化鈣的溶解量為2.5-8g.L-1,碳酸鈉的溶解量為2.8-8g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量為2.8-8g.L-1,氯化鉀的溶解量為2.5-8g.L-1,碳酸鉀的溶解量為2.8-8g.L-1,尿素的溶解量為2.8-8g.L-1,所述液態水中氨的體積濃度為10-90ml/L。
進一步的,所述液態水相對於正、負電極板處於流動的狀態,所述正、負電極板的極性每經過10-50分鐘相互調換一次電極性;所述步驟中A所通的直流電流的電流密度為500-3000安培/平方米,正、負電極板之間的距離為50-70mm。
進一步的,所述步驟B中為將電擊穿水引入洗滌塔,利用洗滌塔對煙氣進行洗滌,所述電擊穿水採用連續生成高氧化還原性水的反應器製得。
藉由本發明方法,本發明具有以下優點:
1、以電擊穿水對氣體的溶解能力遠優於一般水,本身具高氧化、還原、電解分解能力,等及時處理溶解於水中的有害氣體,無需像傳統洗滌塔須添加各種化學藥品以增加洗滌塔中水對有害氣體的溶解度及處理有害氣體的能力,可以完全避免對大量化學藥品的使用與依賴,節省廢氣處理的成本,提高環境保護的可靠度。
2、除硫脫硝的過程同時處理VOCs,大大地降低殘留氨氣的比例。
3、同時除硫、脫硝、除顆粒,除硫率達98%以上,脫硝率達95%以上,顆粒去除率達90%以上。
4、淨化後排放的尾氣,其中包含的顆粒比現有的氨水濕法洗滌法要低上50%,因為電擊穿水中含大量OH-離子能吸附顆粒。
5、因為電擊穿水溶解度高,並循環使用,用水量相較於傳統氨水濕法洗滌法能省水70%以上。
6、同等效果下,洗滌塔高度能降低40%以上,因為電擊穿水溶解度高,溶解So2&Nox比起一般水速度更快。
7、在液相中以吸收劑氨液於富含自由基的電擊穿水中同時處理煙氣中的SO2、NOx、顆粒與VOCs,為液相與氣相接觸,兩相物質接觸機率高,反應速度快,效率最高。
上述說明僅是本發明技術方案的概述,為了能夠更清楚瞭
解本發明的技術手段,並可依照說明書的內容予以實施,以下以本發明的較佳實施例詳細說明如後。
下面結合實施例,對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述,以下實施例用於說明本發明,但不用來限制本發明的範圍。
實施例1
本發明的煙氣脫硫脫硝的方法,其包括如下步驟:
A、將溶有氯化鈉或氯化鈣或碳酸鈉或碳酸氫鈉或氯化鉀或碳酸鉀的液態水置於並列設置的正、負電極板之間,對置於正、負電極板之間的液態水通以直流電流,正、負電極板之間的電壓大於80伏,正、負電極板之間的距離為10-200mm,通電的時間為2-20分鐘,得到電擊穿水。
所述液態水中氯化鈉的溶解量大於0.3g.L-1,氯化鈣的溶解量大於0.3g.L-1,碳酸鈉的溶解量大於0.5g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量大於0.5g.L-1,氯化鉀的溶解量大於0.3g.L-1,碳酸鉀的溶解量大於0.5g.L-1。
B、將步驟A得到的電擊穿水用於對煙氣進行洗滌,即可脫除煙氣中的硫化物和氮氧化物。
進一步的,所述步驟A中液態水中溶有氨或尿素,液態水通電的時間為3-15分鐘,正、負電極板之間的電壓為100伏-5000伏,正、負電極板之間的距離為20-150mm。
進一步的,所述步驟A中液態水通電的時間為5-10分鐘,正、負電極板之間的電壓為300伏-3000伏,正、負電極板之間的距離為30-120mm;所述液態水中氯化鈉的溶解量為0.5-10g.L-1,氯化鈣的溶解量為
0.5-10g.L-1,碳酸鈉的溶解量為0.8-12g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量為0.8-12g.L-1,氯化鉀的溶解量為0.5-10g.L-1,碳酸鉀的溶解量為0.8-12g.L-1,尿素的溶解量為0.8-12g.L-1,所述液態水中氨的體積濃度為5-200ml/L。
進一步的,所述步驟A中液態水通電的時間為6-8分鐘,正、負電極板之間的電壓為500伏-1000伏,正、負電極板之間的距離為40-100mm;所述液態水中氯化鈉的溶解量為2.5-8g.L-1,氯化鈣的溶解量為2.5-8g.L-1,碳酸鈉的溶解量為2.8-8g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量為2.8-8g.L-1,氯化鉀的溶解量為2.5-8g.L-1,碳酸鉀的溶解量為2.8-8g.L-1,尿素的溶解量為2.8-8g.L-1,所述液態水中氨的體積濃度為10-90ml/L。
進一步的,所述液態水相對於正、負電極板處於流動的狀態,所述正、負電極板的極性每經過10-50分鐘相互調換一次電極性,所述步驟中A所通的直流電流的電流密度為500-3000安培/平方米,正、負電極板之間的距離為50-70mm。
進一步的,所述步驟B中為將電擊穿水引入洗滌塔,利用洗滌塔對煙氣進行洗滌,所述電擊穿水採用連續生成高氧化還原性水的反應器製得,水溶液進機器再離開,即可完成對的水溶液的電裂解。
連續生成高氧化還原性水的反應器為蘇州旺德科技有限公司的專利產品,公司位址為江蘇省蘇州市工業園區揚華路10號,連續生成高氧化還原性水的反應器的專利號為201110246164.9,專利申請日為2011年8月25日。
本發明的煙氣脫硫脫硝原理如下:
經電場裂解的電擊穿水溶液含有強氧化成份,會對煙氣中的SO2和NOx產生氧化作用,使得SO2和NOx被氧化成為SO3、NO2。
在洗滌塔中同時加入氨液或尿素,氨液或尿素被電解液中
的自由基作用增加了活性,SO3、NO2被氨液或尿素還原吸收成為硫酸銨與硝酸銨等。
經過電場裂解的電擊穿水的水分子叢聚要比一般水的叢聚數要小得多,因此對於So2 & Nox及VOCs的溶解比一般水要高得多,因此,利用洗滌塔中加入的經過電場裂解的電擊穿水,可有效提高水中溶解並吸收So2 & Nox及各種廢氣的能力,電擊穿水中含有大量的自由基,如O、OH、H、O2、HO2、e-等,即對水中所溶解的So2 & Nox及各種廢氣進行氧化還原等作用,其中OH負離子有最佳的吸塵效果,電擊穿水本身離開水系統需一段時間後才轉變為一般的水,此段時間電擊穿水照樣具備進行氧化還原等工作能力,因此系統幾乎沒有二次污染的問題,對於廢氣處理的能力也大大地提升。
將溶解於電擊穿水中的So2 & Nox,加上一定比率的吸收劑--氨液,使得So2 & Nox產生化學反應生成硫酸銨與硝酸銨的固體溶於水中,再將溶於水中的硫酸銨與硝酸銨固體脫水乾燥析出後回收,即可更高效的完成除硫脫硝的任務,回收的硫酸銨與硝酸銨固體可送至化肥廠製成肥料。
結合洗滌塔與電擊穿水再導入氨液,成為So2 & Nox與廢氣處理的新技術,即利用洗滌塔吸收多種廢氣的能力,結合電擊穿水多重處理水中已溶解的廢氣的能力,即對電擊穿水中所溶解的廢氣進行氧化、還原等作用,將溶解於電擊穿水中的廢氣做相應的處理使成為無毒物質,其反應原理如下:電場作用可促使水中產生化學活性微粒,O2,H2O+e→O,OH,H,HO2,O2,e;與二氧化硫與氮氧化物相互作用,在水中形成硫酸與硝酸,O2+O+M→O3+M,其中M為N2等分子,e為電子。因為氨的存在,SO2+H2O+O+e+2NH3→(NH3)2SO4
NO2+OH+e+NH3→NH3NO3
(NH3)2SO4為硫酸銨,NH3NO3為硝酸銨
水通過本發明限定條件下的電場裂解時,會產生大量的OH-和e-離子和O3,水分子結構也會蓄能,加快氧化還原反應,同時也能提高對SO2和NOX的溶解能力,而電擊穿水產生後可持續使用一段時間才能恢復成一般的水,這期間對於仍溶於電擊穿水中的VOCs、氨氣還是有很好的氧化還原作用。
餘氨對於本系統而言,可以做很好的控制,可透過感測器對氨氣濃度的感應,並將回饋訊號用來控制氨氣的流量與濃度,使系統得到最佳的氨硫與氨硝比的反應比,其餘氨溶入電擊穿水中,亦逐漸與電擊穿水中的自由基產生氧化還原反應。
在洗滌塔中So2及Nox參與一連串的化學反應,除硫率達98%以上,脫硝率達95%以上,其中溶於電擊穿水中的So2及Nox未完全反應者,也會逐漸與電擊穿水中的自由基產生氧化還原反應。
以下為反應分子式:S02+ 4OH-+e-電擊穿水環境---S+2H2O+2O2
2N0x+4OH-+e-電擊穿水環境---N2+2H2O+(X+1)O2
將洗滌塔中的化學反應產生物硫酸銨與硝酸銨固體,由洗滌塔的底部將水與硫酸銨、硝酸銨的固液混合物以泵浦抽出並分離過濾,餘水返回洗滌塔。
平常洗滌塔中的水溶液,在抽往塔頂做噴淋動作時,水溶液可以定期先經過第二套動態電擊穿水系統以強化電擊穿水中的自由基數量。
洗滌塔中的排氣口設置So2、Nox等感測器,並將回饋訊號數
位化接入控制器,由控制器內設置比較器,依設定數值來決定換水頻率。
換水時由排水口將混合液排出至汙水處理池,完畢後再加入新的電擊穿水。
本發明的優點:
以電擊穿水對氣體的溶解能力遠優於一般水,本身具高氧化、還原、電解分解能力等,及時處理溶解於水中的有害氣體,無需像傳統洗滌塔須添加各種化學藥品以增加洗滌塔中水對有害氣體的溶解度及處理有害氣體的能力,可以完全避免對大量化學藥品的使用與依賴,節省廢氣處理的成本,提高環境保護的可靠度。
除硫脫硝的過程同時處理VOCs,大大地降低殘留氨氣的比例。
同時除硫、脫硝除顆粒,除硫率達98%以上,脫硝率達95%以上,顆粒去除率達90%以上。
淨化後排放的尾氣,其中包含的顆粒比市面上氨水濕法洗滌法要低上50%,因為電漿電擊穿水中含大量OH-離子能吸附顆粒。
因為電擊穿水溶解度高,並循環使用,用水量相較於傳統氨水濕法洗滌法能省水70%以上。
同等效果下,洗滌塔高度能降低40%以上,因為電擊穿水溶解度高,溶解So2&Nox比起一般水速度更快。
在液相中以吸收劑氨液於富含自由基的電擊穿水中同時處理煙氣中的SO2、NOx、顆粒與VOCs,為液相與氣相接觸,兩相物質接觸機率高,反應速度快,效率最高。
以上所述僅是本發明的優選實施方式,並不用於限制本發明,應當指出,對於本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明技術原理的前提下,還可以做出若干改進和變型,這些改進和變型也應視為
本發明的保護範圍。
Claims (6)
- 一種煙氣脫硫脫硝的方法,其特徵在於包括如下步驟:A、將溶有氯化鈉或氯化鈣或碳酸鈉或碳酸氫鈉或氯化鉀或碳酸鉀的液態水置於並列設置的正、負電極板之間,對置於正、負電極板之間的液態水通以直流電流,正、負電極板之間的電壓大於80伏,正、負電極板之間的距離為10-200mm,通電的時間為2-20分鐘,得到電擊穿水;所述液態水中氯化鈉的溶解量大於0.3g.L-1,氯化鈣的溶解量大於0.3g.L-1,碳酸鈉的溶解量大於0.5g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量大於0.5g.L-1,氯化鉀的溶解量大於0.3g.L-1,碳酸鉀的溶解量大於0.5g.L-1;及B、將步驟A得到的電擊穿水用於對煙氣進行洗滌,即可脫除煙氣中的硫化物和氮氧化物。
- 如申請專利範圍第1項所述的煙氣脫硫脫硝的方法,其特徵在於:所述步驟A中液態水中溶有氨或尿素,液態水通電的時間為3-15分鐘,正、負電極板之間的電壓為100伏-5000伏,正、負電極板之間的距離為20-150mm。
- 如申請專利範圍第2項所述的煙氣脫硫脫硝的方法,其特徵在於:所述步驟A中液態水通電的時間為5-10分鐘,正、負電極板之間的電壓為300伏-3000伏,正、負電極板之間的距離為30-120mm;所述液態水中氯化鈉的溶解量為0.5-10g.L-1,氯化鈣的溶解量為0.5-10g.L-1,碳酸鈉的溶解量為0.8-12g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量為0.8-12g.L-1,氯化鉀的.溶解量為0.5-10g.L-1,碳酸鉀的溶解量為0.8-12g.L-1,尿素的溶解量為0.8-12g.L-1,所述液態水中氨的體積濃度為5-200ml/L。
- 如申請專利範圍第3項所述的煙氣脫硫脫硝的方法,其特徵在於:所述步驟A中液態水通電的時間為6-8分鐘,正、負電極板之間的電壓為 500伏-1000伏,正、負電極板之間的距離為40-100mm;所述液態水中氯化鈉的溶解量為2.5-8g.L-1,氯化鈣的溶解量為2.5-8g.L-1,碳酸鈉的溶解量為2.8-8g.L-1,碳酸氫鈉的溶解量為2.8-8g.L-1,氯化鉀的溶解量為2.5-8g.L-1,碳酸鉀的溶解量為2.8-8g.L-1,尿素的溶解量為2.8-8g.L-1,所述液態水中氨的體積濃度為10-90ml/L。
- 如申請專利範圍第4項所述的煙氣脫硫脫硝的方法,其特徵在於:所述液態水相對於正、負電極板處於流動的狀態,所述正、負電極板的極性每經過10-50分鐘相互調換-次電極性;所述步驟中A所通的直流電流的電流密度為500-3000安培/平方米,正、負電極板之間的距離為50-70mm。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任何一項所述的煙氣脫硫脫硝的方法,其特徵在於:所述步驟B中為將電擊穿水引入洗滌塔,利用洗滌塔對煙氣進行洗滌,所述電擊穿水採用連續生成高氧化還原性水的反應器製得。
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Patent Citations (1)
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CN102743960B (zh) * | 2012-07-25 | 2015-04-29 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 碳基复合电极的制备方法、用于烟道气脱碳除硫的电解池及对烟道气脱碳除硫的方法 |
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