一種氨法-塔外氧化脫硫脫硝的裝置和方法

一種氨法-塔外氧化脫硫脫硝的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于燃煤污染物脫除領域，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】
[0002]氮氧化物是大氣環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。伴隨著我國經濟的持續高速發展，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量將進一步增加，酸雨污染的區域范圍將進一步擴大，污染程度將進一步加重，對生態環境的危害愈演愈烈，造成更大的經濟損失。
[0003]目前許多電廠都有現行的脫硫脫硝設備，但因為其投資大、運行費用高，同時還要消耗大量資源。開發與濕法脫硫技術相集成的脫硫、脫硝一體化技術是一個熱門的研究方向。隨著氨法脫硫技術的廣泛運用，氨法脫硫的優勢日益凸顯。氨法脫硫在煙氣脫硫的同時能夠產生副產品硫酸銨化肥等有價值的產品，而且不產生任何二次污染，但是其脫硝能力并不高。如果能夠開發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生深遠的影響。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術的不足，提供一種在原有的氨法脫硫的工藝上設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]為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案: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，還包括水供給系統和氨氣罐，所述脫硫脫硝塔包括從上至下依次設置的除霧段、水噴淋段、水洗層、脫硫段、脫硝段和塔底循環液池，所述除霧段的頂部設置有排氣口，所述水噴淋段和塔底循環液池均與水供應系統連接，所述塔底循環液池與脫硫段之間設置有循環管路和加壓栗，以及塔底循環液池與脫硝段之間也設置有循環管路和加壓栗，所述循環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置有煙氣進口，所述塔底循環液池與塔外氧化罐連接，塔外氧化罐中反應液上層位置與塔底循環液池之間通過回流管路連接，氨氣罐分別與塔底循環液池和塔外氧化罐連接。
[0006]優選的本發明裝置還設置有補充空氣系統，所述補充空氣系統與塔外氧化罐連接。
[0007]優選的本發明裝置所述補充空氣系統與塔外氧化罐之間設置有氧化風機。
[0008]優選的本發明裝置還設置有旋流器和循環栗，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栗的出口連接，所述循環栗的進口與所述塔外氧化罐連接。
[0009]優選的本發明裝置設置有與所述旋流器連接的干燥器，所述干燥器下面設置有硫酸銨儲藏設備。
[0010]本發明還涉及一種氨法-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氧化噴淋裝置時，在氧化劑作用下與氧氣反應使得部分NO轉化為NO2,繼續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液池，在塔底循環液池的底部通入氨氣來調整循環液的PH，循環液經過循環管路重新輸送到脫硫段和脫硝段，當循環液中的亞硫酸銨的濃度在7%_13%，將塔釜中循環液排出至塔外氧化罐內進行氧化，通過水供給系統向循環液池補充水量。
[0011]優選的本發明氨法-塔外氧化脫硫脫硝的方法，通過補充空氣系統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]優選的本發明氨法-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]優選的本發明氨法-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合劑，采用溶膠-凝膠法制備出復合氧化物催化劑，雙氧水、高錳酸鉀等強氧化劑。
[0014]優選的本發明氨法-塔外氧化脫硫脫硝的方法，所述塔外氧化罐中反應生成的硫酸銨化肥經分離、干燥后收集儲藏。
[0015]本發明主要涉及到脫硫、脫硝、亞硫酸銨氧化和循環液池中的反應。各段具體的原理如下:
[0016](I)氧化噴淋裝置反應
[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，從而提高整個脫硫脫硝的效率。
[0019](2)脫硫段5反應
[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
[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中，NOx和亞硫酸銨的反應很快。利用脫硫產生的(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)循環液池19中的反應
[0030]ΝΗ3+Η20 = ΝΗ3.H2O
[0031 ] NH3.H2O+NH4HSO3= (NH4)2S03+H20
[0032]在反應過程中隨著SO2的逐漸吸入使得溶液中的酸性增強，進而導致了 NH4HSO3的增多，然而NH4HSO3對SO2沒有吸收能力，所以要向反應溶液中通入NH3來調節循環液的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
[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，然后再被氧化為穩定的硫酸銨化肥。
[0037]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0038](I)脫硫脫硝效率高。
[0039]在脫硫脫硝塔I內，氨水與煙氣充分接觸，屬于氣-液反應，瞬時完成，同時利用催化劑使得部分NO轉化為NO2，NO2與亞硫酸根有更快的反應速率。相同反應條件下，是反應速率最快的整個系統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產生瞬間反應生成氮氣和水完成脫硝功能。
[0042](3)系統阻力小
[0043]由于反應塔屬于噴射塔，塔本體阻力比填料塔阻力小，僅為填料塔阻力的1/3。經過阻力計算以及多次實際應用，測試證明塔本體阻力小于lOOOPa。
[0044](4)脫硫反應溫度區間可變范圍大
[0045]在35°C_180°C反應塔內，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，進而降低了設備的腐蝕。循環液的溫度越高，硫銨的溶解度越大，運行中一般控制在使循環液接近飽和結晶的濃度以下，使其在塔外結晶，有效避免堵塞現象。
[0046](5)適應煙氣量和煙氣含硫量的變化
[0047]脫硫系統具有較高的可靠性及靈活性，當煙氣量發生變化時，控制系統自動及時進行脫硫劑濃度和用量調節。當脫硫劑濃度增加時，系統采用獨特的結構設計有效防止氣態氨的逃逸。進而避免脫硫劑的浪費和可能造成的環境污染問題。
[0048](6)運行成本低
[0049]氨法-塔外氧化脫硫脫硝技術是將脫硝與氨法脫硫結合，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設備等運行費用。
【附圖說明】
[0050 ]圖1為本發明氨法-塔外氧化脫硫脫硝的裝置。
【具體實施方式】
[0051]下面結合附圖對本發明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應對本發明的保護范圍有任何的限制作用。
[0052]如圖1所示，本發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16和氨氣罐17，所述脫硫脫硝塔I包括從上至下依次設置的除霧段
2、水噴淋段3、水洗層4、脫硫