一種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及對化石燃料燃燒后的煙氣進行脫硫脫硝的系統及方法，屬于煙氣凈化
技術領域。
【背景技術】
[0002] 當今由于大規模使用化石燃料，每年有兩千萬噸以上的硫氧化物（以SO2為主）和 一千萬噸以上的氮氧化物（以NO為主）排入大氣，在我國境內造成嚴重的酸雨污染。目前 已經進行大規模商業應用的控制二氧化硫排放的技術，包括石灰石-石膏法和半干法煙氣 脫硫技術（噴霧干燥法和煙氣循環流化床法），它們的特點是脫硫效率高，但無法脫硝。尤 其對于半干法煙氣脫硫技術，當用CaO或Ca(OH)2作為吸收劑，雖然吸收劑顆粒越細，反應 活性越高，但鈣硫摩爾比（相對于入口煙氣中的SO2)實際上超過1.5,才能達到較高的脫硫 效率。而較成熟的降低煙氣中氮氧化物排放的技術有SCR(選擇性催化還原）和SNCR(選 擇性非催化還原），二者都采用氨或尿素將煙氣中的氮氧化物還原為無害的氮氣后再進行 排放，SCR的優點是脫硝效率高，缺點是成本高，尤其是催化劑成本，讓工業鍋爐用戶很難接 受，并且對運行維護要求高，而SNCR的成本相對較低，但脫硝效率也相對較低，且對噴射點 溫度要求嚴格，二者都要求還原劑與煙氣混合均勻，否則部分還原劑會逃逸出去，造成二次 污染。以上的脫硫脫硝技術對二氧化硫和氮氧化物實施分別控制，設備投資較大。
[0003] 中國專利文獻（ZL200910090740. 8)提出了一種同時脫除煙氣中硫氧化物和氮氧 化物的方法（200910090740. 8)，該技術在實際運行中，還達不到理想的同時脫硫脫硝效率， 其吸收劑的利用率相對較低，因此，需要對該技術進行改進、完善和優化。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提出一種有效的、方便操作的同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化 物的系統及方法，旨在原有技術的基礎上，實現在一個反應器內同時脫硫脫硝的功能，以進 一步提高吸收劑的利用率，達到高效同時脫除硫氧化物和氮氧化物的目的。
[0005] 本發明的技術方案如下：
[0006] -種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統，其特征在于：所述系統包括流 化床反應器、氣固分離器、增濕活化器和新鮮吸收劑儲料罐；流化床反應器內設有布風板， 布風板上部分為密相區和稀相區，密相區的高度為5~50_ ;在流化床反應器底部設有煙 氣進口和乏吸收劑排出口，流化床反應器上部設有煙氣出口；所述的煙氣出口與氣固分離 器的進口相連，氣固分離器的物料出口與增濕活化器的物料進口連接；增濕活化器的物料 出口與流化床反應器連接；在流化床反應器稀相區設有水霧化噴嘴。
[0007] 優選地，所述氣固分離器采用布袋除塵器。
[0008] 優選地，在增濕活化器內設有絞龍。在增濕活化器與循環流化床反應器之間的管 路上設有回料控制閥。
[0009]發明提供的一種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的方法，其特征在于該方法 包括如下步驟：
[0010] 1)來自燃燒設備中的煙氣先進行預除塵，控制來流煙氣溫度在80~150°C范圍 內，煙氣經布風板進入含有密相區的流化床反應器中，新鮮吸收劑直接進入增濕活化器內 或噴入流化床反應器內，煙氣經過流化床反應器的密相區時，煙氣中的NO被氧化為繼2;所 述煙氣中含有〇2、H20、SOjPNOx氣體成分，新鮮吸收劑采用CaO、Ca(OH) 2和赤泥中的一種 或幾種的混合物；
[0011] 2)通過向流化床反應器內噴入霧化水，控制流化床反應器出口煙氣的相對濕度在 10~60%范圍內；煙氣中的S02、S03、NO和NO2與吸收劑進行反應被脫除；
[0012] 3)脫硫脫硝后的煙氣攜帶固體顆粒物進入氣固分離器，被分離下來的乏吸收劑進 入增濕活化器被水或水蒸汽活化，出口物料的含濕量控制在0. 5~2%之間，再輸送至流化 床反應器的密相區中；部分乏吸收劑從流化床底部或分離器底部排出，以維持整個系統的 固體物料平衡；經過凈化的煙氣從分離器出口煙道排出。
[0013] 所述方法中，控制鈣硫氮摩爾比CaAS+0. 5N)在I. 0~2. 0之間。
[0014] 所述赤泥即鋁冶煉行業的大宗廢棄物。
[0015] 本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果：①本發明與傳統循環流 化床半干法煙氣脫硫技術相比，由于脫硝過程對脫硫過程有促進作用，在同樣鈣硫摩爾比 (相對于入口煙氣中的SO2)條件下，本發明的同時脫硫脫硝技術可以達到更高的脫硫效率， 且對煙氣的相對濕度要求更低；更重要的是，在實現高效脫硫的同時，NO也可以被脫除，實 現了在一個反應器中同時脫硫脫硝的目的，不必因為硫氧化物和氮氧化物的不同而建立兩 套煙氣凈化裝置，從而大大節省了設備投資，降低了煙氣污染物排放的控制成本。②本發明 的特點是在揭示同時脫硫脫硝化學反應原理的基礎上，根據煙氣成分的特點，并結合實際 運行經驗，對系統的結構進行了改進和完善，對流化床反應器內的氣固流動型式以及整個 工藝過程進行了改進和優化，例如增加了增濕活化器，并對反應器出口相對濕度和增濕活 化器的物料含濕量等工藝參數范圍進行了優化，通過合理地控制工藝步驟和運行參數，達 到了比較理想的脫硫脫硝效果，30 2脫除率可達到90%以上，NO脫除率可達65%以上。在 常規工業鍋爐或窯爐排放煙氣的二氧化硫和氮氧化物濃度范圍內，硫氧化物和氮氧化物的 排放能夠達到國家的環保要求。③本發明對氣固分離器分離下來的乏吸收劑進行活化后， 重新返回流化床反應器內參與脫硫脫硝反應，有效提高了吸收劑的利用率。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明的系統及工藝流程圖。
[0017] 圖中：1 一來流煙氣進口管道；2 -流化床反應器；3 -增濕活化器；4 一新鮮吸收 劑儲料罐；5 -霧化水噴嘴；6 -流化床反應器出口煙道；7 -氣固分離器；8 -回料控制閥； 9 一凈煙氣煙道；10-水或蒸氣管道；11-密相區；12-稀相區；13-布風板；14-絞龍；15-噴 水管道；16-乏吸收劑排出管道。
【具體實施方式】
[0018] 下面借助于附圖對本發明的原理、結構和工藝過程作進一步的說明。
[0019] 圖1為本發明的系統及工藝流程圖，所述系統包括流化床反應器2、氣固分離器7、 增濕活化器3和新鮮吸收劑儲料罐4 ;流化床反應器內設有布風板13,在布風板上部的流化 床內分為密相區11和稀相區12,密相區的高度為5~50cm;在流化床反應器底部設有來流 煙氣進口管道1、乏吸收劑排出管道16和噴水管道15,流化床反應器上部設有煙氣出口 6 ; 所述的煙氣出口與氣固分離器7的進口相連，氣固分離器的物料出口與增濕活化器3的物 料進口連接；增濕活化器物料出口與流化床反應器直接通過管路連接，也可以在增濕活化 器的物料出口與流化床反應器的連接管路上設置回料控制閥8 ;在增濕活化器上設有活化 介質水或水蒸汽接口 10 ;在流化床反應器稀相區12內設有霧化水噴嘴5。所述氣固分離器 采用布袋除塵器。
[0020] 本發明的工藝過程如下：
[0021] 含有S02、N0、水蒸汽、氧氣、二氧化碳、氮氣和飛灰的燃燒煙氣經過預除塵后，通過 調節噴水管道15的噴水量控制煙氣溫度在80~150°C范圍內，煙氣通過來流煙氣進口管道 1進入流化床反應器2中，在02、S02、H2O和吸收劑同時存在的條件下，煙氣中的NO在循環 流化床密相區中被氧化為NO2，然后再與煙氣中的SO2SSO3-起被吸收劑Ca(OH) 2、CaO、赤 泥或者它們的混合物吸收固化，達到同時脫硫脫硝的目的。根據煙氣中302與NO的摩爾比 例以及各自的濃度，調整進入系統的新鮮吸收劑的量。為保證流化床反應器中能達到較高 的脫硫脫硝效率，通過噴水管道5調節霧化噴水量，實驗表明，控制流化床反應器出口煙氣 相對濕度在10~60 %范圍，同時，煙氣中的502與NO的摩爾比例為2 :1、鈣硫氮摩爾比Ca/ (S+0. 5N)在I. 0~2. 0時，會達到更好的脫硫脫硝效果。脫硫脫硝后的煙氣攜帶固體顆粒 經過流化床反應器出口煙道6進入氣固分離器7,被分離下來的固體物料主要含有CaO或 Ca(OH) 2或未反應完全的赤泥，以及脫硫產物CaSO4、CaSO3,脫硝產物Ca(NO3)2、Ca(NO2) 2等物 質。為提高吸收劑的利用率，將被分離下來的固體物料和新鮮吸收劑在增濕活化器中被水 或水蒸汽