專利名稱：一種煙氣光催化氧化結合氨法同步脫硫脫硝的方法
技術領域：
本發明涉及煙氣凈化技術領域，特別是涉及一種煙氣光催化氧化結合氨法同步脫硫脫硝的方法，屬于用于解決煙氣同步脫硫脫硝的工程問題。
背景技術：
煤炭燃燒釋放出的大量C02、SOx, NOx，顆粒污染物和痕量重金屬污染物已經造成了嚴重的大氣污染。酸性氣體污染已經成為中國經濟和社會發展的負擔。十一五期間，國家大力推進脫硫進程，相繼建成了一些工業規模的處理裝置，取得了顯著成效。與此同時， 對大氣污染中的另一個大問題，即氮氧化物NOx的污染問題已被日益重視，對NOx的防治技術研究和開發已被列入我國十二五規劃。因此，同步脫硫脫硝或脫硫脫硝裝置一體化技術已經成為今后煙氣凈化領域的主要發展趨勢之一。同步脫硫脫硝是指在除去煙氣中SA的同時除去煙氣中的NOx。對于鍋爐煙氣中 NOx而言，它主要是由NO和NO2組成，而NO含量占90%以上。NO雖然溶于水，但不能生成氮的含氧酸。在0 ° C時，一體積水可溶解0.07體積的NO。NO難溶于水成為脫硝的難點。 但是對于NO2,它可溶于水生成硝酸和NO
3N02+H20=2HN03+N0 當氧氣足夠時 4N02+02+2H20=4HN03
煙氣中NO2被堿性溶液吸收后，就達到了分離凈化煙氣的目的。因此，對于脫硝工藝而言，將原煙氣中的NO轉化為再去除是脫硝的主要原理之一。目前脫硝工藝最為成熟的是SCR選擇催化還原工藝，這種工藝選用的催化劑是 V205/Ti02或者在V205/Ti&基礎上進行改進的催化劑。該類型催化劑的最大優點在于高活性、抗中毒能力強、機械強度高和耐磨性好。但是SCR脫硝方法投資較大，廣泛推行難度較大。目前，針對SCR的缺點，新脫硝技術應運而生。比如光催化氧化作為一種有效的處理手段，在降解水和大氣中的有機污染物方面具有很好的效果和廣闊的發展前景。納米 TiO2因其高化學穩定性、高催化活性、無二次污染、催化壽命長等顯著優點成為光催化研究的熱點。光催化技術利用紫外或可見光產生· OH或· OOH等自由基。同時，氨法脫硫工藝是比較成熟的濕法脫硫工藝，具有脫硫效率高、運行穩定且本身有一定脫硝效果的特點。將氨法脫硫工藝與光催化技術結合，優勢互補，可以充分利用兩種工藝對脫硫脫硝的特點，使同步脫硫脫硝的成本大幅下降，且不產生二次污染和提高系統運行穩定性。
發明內容
本發明的目的在于提供一種設備占面積小、投資小、運行費用低、不易發生結垢、 堵塞、中毒等問題，并能保證脫硫脫硝同步進行，脫硫效率高，運行費用低的煙氣光催化氧化結合氨法同步脫硫脫硝的方法。本發明采用的技術方案是一種煙氣光催化氧化結合氨法同步脫硫脫硝的方法， 其特征在于鍋爐煙氣首先進入光催化反應器，煙氣中NOx氧化生成NO2 ；煙氣隨后進入氨法脫硫塔與堿性脫硫劑溶液逆向接觸，進一步深度脫除和NO2，所述光催化反應器主要由反應室和位于中部的光源系統組成，其中光源系統由功率125 W以上的高壓汞燈和石英玻璃套管組成。所述的光催化劑為商品光催化劑顆粒，光催化劑顆粒負載方式是以不銹鋼板為載體，其布置方式為多塊不銹鋼板環繞面向石英玻璃套管，并固定在光催化器內壁。所述光催化劑采用光催化劑涂裝鋼板負載。所述光催化劑涂裝鋼板為以不銹鋼板為基板，把SiA粘接劑和無機顏料形成底層后，在其上面采取涂裝SiO2粘接劑和含有!^3+摻雜的TiA光催化劑層進行烘烤涂裝， 即可制備光催化劑涂裝鋼板。所述堿性脫硫劑溶液為20襯％的氨水。本發明鍋爐煙氣首先進入光催化反應器，煙氣中NOx氧化生成NO2;煙氣隨后進入氨法脫硫塔與堿性脫硫劑溶液逆向接觸，進一步深度脫除和no2。光催化反應器中的石英玻璃套管的作用是將高壓汞燈與進入的煙氣分隔開，并能完全透過高壓汞燈發射的紫外線。紫外線激發光催化劑表面產生大量電子和空穴。由于空穴具有強氧化性能，致使煙氣中水分生成強氧化性的· OH和· OOH自由基等，這些強氧化基團可進一步氧化煙氣中SOx 和NOx，轉化為S02、N02甚至是霧狀硫酸和硝酸。煙氣夾帶高價態氧化物分子或霧狀硫酸硝酸液滴進入脫硫塔后，與稀氨水反應，生成主要成分是(NH4)2SO4的硫銨硝銨混合溶液。本發明采用的光催化劑為商品光催化劑顆粒如德固賽P25光催化劑或摻雜過渡金屬離子的TiO2光催化劑均可。光催化劑顆粒負載方式是以不銹鋼板為載體。與粉狀顆粒光催化劑相比，催化劑涂裝鋼板便于回收、更換和催化劑復活，并且具有良好的機械強度、 抗沖擊性和對氮氧化物的催化性能，完全適用于煙道氣流速較高的情況。不銹鋼板的布置方式為多塊不銹鋼板繞向石英玻璃套管，并固定在光催化器內壁。光催化劑采用光催化劑涂裝鋼板負載。不銹鋼表面上涂覆光催化劑無機涂膜的方法是以不銹鋼板為基板，把SiO2粘接劑和無機顏料形成底層后，在其上面采取涂裝SiA 粘接劑和含有1 3+摻雜的TW2光催化劑層進行烘烤涂裝。負載光催化劑的涂裝鋼板需定期更換，更換下的鋼板用水沖洗，除去表面的硝酸鹽和硫酸鹽等，使之復活。氨法脫硫工段的脫硫劑為20 wt%的氨水。如果用液氨作為脫硫劑，需增加液氨稀釋裝置和冷卻設施，將液氨配制為20 wt%的氨水供脫硫塔補充氨源，并且通過循環冷卻水吸收液氨稀釋過程中產生的大量溶解熱，維持所配制氨水的溫度。本發明與傳統的SCR脫硝方法脫硝相比，即解決了用SCR脫硝法占面積大、投資大、運行費用高、蜂窩狀催化劑容易結垢、堵塞、中毒等問題，又可解決脫硫的問題，脫硫脫硝同步進行，脫硫效率達95%以上，脫硝效率達70 %以上，不需大的投資建設脫硝設備，成本低、大幅度降低運行費用，提高經濟效益。
附圖1為本發明的工藝流程其中，1是光催化反應器，2是脫硫塔，3是直排煙 ，4是結晶槽。
具體實施例方式下面根據附圖并結合具體實例對本發明作進一步說明
從圖ι所示的工藝流程圖可知，煙氣首先進入光催化反應器1，煙氣中NOx氧化生成 NO2 ；煙氣隨后進入氨法脫硫塔2與堿性脫硫劑溶液逆向接觸，進一步深度脫除SO2和N02。 凈化后的煙氣通過脫硫塔上方的直排煙 3達標排放。脫硫脫硝的副產物經過后續氧化、 結晶、分離和干燥工段制得硫氨和硝銨混合肥。實施例1
以鈦酸丁酯為前驅體，乙醇為溶劑，用Fe(NO3)3引入摻雜離子，通過溶膠-凝膠法制備 !^e3+-TiO2光催化劑凝膠，煅燒至550 °C，保溫3 h，制備光催化劑顆粒。光催化劑采用光催化劑涂裝鋼板負載。具體過程包括以不銹鋼板為基板，把SiO2粘接劑和無機顏料形成底層后，在其上面采取涂裝SW2粘接劑和含有Fe3+摻雜的TW2光催化劑層進行烘烤涂裝， 即可制備光催化劑涂裝鋼板。其中，不銹鋼板的定制規格可為M38 mmX200 mmXl mm。內壁固定有上述涂裝鋼板的光催化器安裝在鍋爐煙道出口和脫硫塔之間，如圖1 所示。鍋爐原煙氣量為49萬Nm3/h (濕基)，含硫量為7000 mg/Nm3，含氮量為800 mg/Nm3 時，以20襯％的氨水作氨源，氨水耗量約為6. 1 t/h。副產物硫銨硝銨復混肥產量為4. 3 t/ h。脫硫率達98 %，脫硝率達75 %。實施例2
光催化劑采用德固賽公司生產的P25光催化劑，將該光催化劑涂裝鋼板負載。具體過程包括以不銹鋼板為基板，把SiO2粘接劑和無機顏料形成底層后，在其上面采取涂裝 SiO2粘接劑和P25光催化劑層進行烘烤涂裝，即可制備光催化劑涂裝鋼板。將上述制備的光催化劑涂裝鋼板安裝在光催化器內壁，如圖1所示。當原煙氣量為36萬Nm7h (濕基)，含硫量為6000 mg/Nm3，含氮量為600 mg/Nm3時，以20 wt%的氨水作氨源，氨水耗量約為5. 9 t/h。副產物硫銨硝銨復混肥產量為3. 8丨/1!，脫硫率達98.5 %， 脫硝率達70%。本發明所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行的描述，并非對本發明構思和范圍進行限定，在不脫離本發明設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發明的保護范圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
權利要求
1.一種煙氣光催化氧化結合氨法同步脫硫脫硝的方法，其特征在于鍋爐煙氣首先進入光催化反應器，煙氣中NOx氧化生成NO2 ；煙氣隨后進入氨法脫硫塔與堿性脫硫劑溶液逆向接觸，進一步深度脫除和NO2，所述光催化反應器主要由反應室和位于中部的光源系統組成，其中光源系統由功率125 W以上的高壓汞燈和石英玻璃套管組成。
2.根據權利要求1所述的煙氣光催化結合氨法同步脫硫脫硝的方法，其特征在于所述的光催化劑為商品光催化劑顆粒，光催化劑顆粒負載方式是以不銹鋼板為載體，其布置方式為多塊鋼板環繞面向石英玻璃套管，并固定在光催化器內壁。
3.根據權利要求2所述煙氣光催化結合氨法同步脫硫脫硝的方法，其特征在于所述光催化劑采用光催化劑涂裝鋼板負載。
4.根據權利要求3所述煙氣光催化結合氨法同步脫硫脫硝的方法，其特征在于所述光催化劑涂裝鋼板是以不銹鋼板為基板，把SiO2粘接劑和無機顏料形成底層后，在其上面采取涂裝SW2粘接劑和含有!^3+摻雜的TW2光催化劑層進行烘烤涂裝，即可制備光催化劑涂裝鋼板。
5.根據權利要求1所述的煙氣光催化結合氨法同步脫硫脫硝的方法，其特征在于所述堿性脫硫劑溶液為20 wt%的氨水。
全文摘要
本發明公開了一種煙氣光催化氧化結合氨法同步脫硫脫硝的方法，其特征在于鍋爐煙氣首先進入光催化反應器，煙氣中NOx氧化生成NO2；煙氣隨后進入氨法脫硫塔與堿性脫硫劑溶液逆向接觸，進一步深度脫除SO2和NO2，所述光催化反應器主要由反應室和位于中部的光源系統組成，其中光源系統由功率125W以上的高壓汞燈和石英玻璃套管組成。本發明與傳統的SCR脫硝方法脫硝相比，即解決了用SCR脫硝法占面積大、投資大、運行費用高、蜂窩狀催化劑容易結垢、堵塞、中毒等問題，又可解決脫硫的問題，脫硫脫硝同步進行，脫硫效率達95%以上，脫硝效率達70%以上，不需大的投資建設脫硝設備，成本低、大幅度降低運行費用，提高經濟效益。
文檔編號C05C13/00GK102350192SQ20111025625
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者周元金, 彭獻忠, 熊紹鋒 申請人:湖南湘達環保工程有限公司