一種單塔氧化脫硫脫硝裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種煙氣凈化設備。
【背景技術】
[0002] 二氧化硫（S02)及氮氧化物（N0X)的排放嚴重影響著自然環境。電廠、水泥、冶金、 鋼鐵等工業廢氣均需經過凈化工序處理，降低污染物的排放濃度。隨著工業化進程逐步加 深，廢氣排放量及污染物總量逐步上升，由于總量上漲，污染物的排放濃度控制逐漸嚴格。
[0003] 早期，濕法脫硫工藝占據電廠煙氣脫硫的主要市場，進一步發展而來的雙循環工 藝（以CN102921287A為例)可以把S02的排放濃度在原濕法脫硫基礎上進一步降低；同時電 廠煙氣脫硝普遍應用選擇性催化還原（SCR)脫硝技術，脫硫及脫硝工序需要兩套系統、兩組 人員，占地面積及運行成本高。在這種情況下，單塔同時脫硫脫硝技術逐漸受到重視。不僅 僅電廠煙氣，石化行業煙氣、尾氣的治理也存在脫硫脫硝一體化技術，以杜邦一 Belco公司 的濕法技術具有相當的代表性。但是，該技術需要在臭氧噴射前，增設廢氣的急冷裝置，以 保證噴射的臭氧不引高溫環境而減少壽命；同時，硫、氮資源只能作為混合廢液進行處理， 很難再次利用。
[0004] 中國專利CN102847430A公開了一種煙氣凈化系統，該技術在原煙氣輸送管道通 入氣相氧化劑。一般情況下，原煙氣的溫度高于l〇〇°C，在此溫度下，臭氧分解的半衰期很 短，NOx的氧化產率很低。較低NOx的氧化產率直接導致較低的裝置脫硝效率，而且硫、氮 資源很難再次利用。
[0005] 中國專利CN201410496174. 1公開了一種利用過氧化氫溶液進行氧化脫硝、同時 脫硫的技術，但是硫、氮資源無法分別回收再次利用。同時，由于N0的水溶性遠低于502等 其他酸性氣體，煙氣中的N0X又主要以N0為主，液相氧化N0X的技術中存在顯著缺陷，很難 實現高效氧化，這是處理對象N0分子本身的性質決定的。由于S02的水溶性很好，液相氧 化可以達到很好的效果。
[0006] 中國專利CN201410078967. 1公開的技術中，煙氣多次改變流動方向、多級擋板存 在下會導致煙氣阻力過大，造成系統負擔過重。該技術中，未考慮到氧化劑與煙氣的混合問 題。
[0007] 在單塔同時脫硫脫硝技術中，氧化劑的選擇、加入方式及位置、與氧化物的混合方 式、混合條件等因素是十分重要的。 【實用新型內容】
[0008] 本實用新型的目的是提供一種單塔氧化脫硫脫硝裝置，可以實現高效脫除廢氣中 S02&N0x的目的，所脫除的硫元素、氮元素可以分別回收、再次利用，而且塔體結構簡單，不 需要折流板、急冷裝置等附件，煙氣阻力小。
[0009] 為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：
[0010] -種單塔氧化脫硫脫硝裝置，包括筒狀的吸收塔塔體，位于吸收塔塔體下部的進 氣筒、位于吸收塔塔體上部的排氣筒、設置在吸收塔塔體內的吸收劑池和吸收系統以及與 吸收塔塔體連接的塔外緩沖箱，還包括氧化系統和分隔系統，所述單塔氧化脫硫脫硝裝置 沿著煙氣流向由下向上依次為吸收劑池、下部吸收系統、氧化系統、分隔系統以及上部吸收 系統，所述分隔系統通過管道與塔外緩沖箱連通。
[0011] 所述氧化系統包括臭氧輸送管路、連接在每根臭氧輸送管路端部的一級噴射器和 二級噴射器以及在一級噴射器下方的臭氧擋板，所述一級噴射器和二級噴射器相對設置， 其中一級噴射器位于下方、其噴射臭氧氣體的端口向下，其中二級噴射器位于上方、其噴射 臭氧氣體的端口向上。
[0012] 所述分隔系統包括穿過氧化系統位于吸收塔塔體中軸線上的自流管、連接在自流 管上端的倒錐筒形的收集盤以及位于收集盤上方的環形的導流錐，所述收集盤的下表面位 于二級噴射器噴射臭氧氣體的端口的上方。
[0013] 所述自流管與塔外緩沖箱連通的管道上連接有第三閥門，自流管上位于該管道的 上下兩側分別連接有第二閥門和第二閥門。
[0014] 所述臭氧輸送管路以及連接在每根臭氧輸送管路端部的一級噴射器和二級噴射 器有1~8組，所述臭氧輸送管路圍繞自流管環向均勻間隔連接在吸收塔塔體的內側，每個 一級噴射器的下方對應一塊臭氧擋板，其中一級噴射器和二級噴射器噴射臭氧氣體的端口 與豎直方向的夾角均不超過45°。
[0015] 所述導流錐環向固定在吸收塔塔體的內壁上，其上表面由與吸收塔塔體內壁連接 的一端向收集盤傾斜且超出收集盤的邊緣、下表面由位于收集盤的一端向吸收塔塔體的內 壁傾斜，導流錐的縱截面是由上表面邊緣、下表面邊緣以及吸收塔塔體側壁邊緣三者構成 的三角形。
[0016] 所述臭氧擋板的形狀為扇形、圓形、橢圓形、三邊形、四邊形、凸面形、或凹面形中 的一種或幾種。
[0017] 所述吸收劑池與煙氣進氣管路以及硫資源回收管路連通，吸收劑池與空氣或氧氣 進氣管路連通、且吸收劑池內有攪拌器。
[0018] 所述塔外緩沖箱與氮資源回收管路連通，塔外緩沖箱的下部有攪拌器。
[0019] 所述下部吸收系統包括下部噴淋層和位于下部噴淋層上方的下部除霧器，所述下 部噴淋層通過循環供液旁路與吸收劑池連通。
[0020] 所述上部吸收系統包括上部噴淋層和位于上部噴淋層上方的上部除霧器，所述上 部噴淋層通過循環供液旁路與吸收劑池連通、通過管道與塔外緩沖箱連通。
[0021] 與現有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果：
[0022] 本實用新型克服了傳統脫硫脫硝裝置結構復雜、脫除效果差且硫、氮資源不能有 效分離再利用的缺點，解決了實現S02& NO x的脫除、有效回收硫、氮資源的技術問題。
[0023] 本實用新型提供了一種單塔氧化脫硫脫硝裝置，其結構由下向上依次包括吸收劑 池、下部吸收系統、氧化系統、分隔系統、上部吸收系統以及排放系統：
[0024] (1)吸收劑池：包含攪拌器和煙氣進氣管路，攪拌器可在不同角度、不同高度安裝 多臺，進氣管路可沿塔橫截面環形不同角度分布安裝多個，吸收池內的吸收劑可通過供液 栗經循環供液旁路栗入上部噴淋層和下部噴淋層。
[0025] (2)下部吸收系統：包含下部噴淋層、下部除霧器，下部噴淋層噴灑吸收劑，下部 除霧器用于降低煙氣中的霧滴、液滴含量，目的是減少臭氧分解速率受霧滴、液滴的增速影 響；同時，當上部吸收區所用吸收劑與下部吸收區所用吸收劑不同時，可以有效減少兩者之 間的混合。
[0026] (3)氧化系統：包含一級噴射器、二級噴射器、臭氧擋板以及臭氧輸送管路，一級噴 射器由臭氧輸送管路向下噴射至臭氧擋板，二級噴射器由臭氧輸送管路向上噴射至分隔系 統收集盤下表面，臭氧分別自臭氧擋板與收集盤下表面擴散，與煙氣混合接觸，在氣相進行 氧化反應。
[0027] (4)分隔系統：包含收集盤、自流管以及導流錐，收集盤用于收集上部噴淋層噴灑 的吸收劑，收集盤底部連接自流管，收集盤下表面作為二級噴射器氣氣接觸表面；當上部吸 收區與下部吸收區使用同種吸收劑時，自流管可以將收集的液體排向吸收劑池或塔外緩沖 箱，當上部吸收區與下部吸收劑使用不同吸收劑時，自流管將收集液排向塔外緩沖箱；導流 錐上表面用于將收集的液體導向收集盤，下表面用于煙氣提速，促進二級噴射器噴射的臭 氧與煙氣的均勻混合。
[0028] (5)上部吸收系統：包含上部噴淋層，上方設置上部除霧器，上部噴淋層噴灑吸收 劑，上部除霧器用于降低煙氣中的霧滴、液滴含量，目的是減少霧滴中攜帶的固體顆粒物的 排放。
[0029] (6)尾氣排放：凈化后的煙氣經過排放筒排放至大氣。
[0030] 本實用新型利用氣相和液相結合的氧化方式，氣相氧化用于脫銷，液相氧化用于 脫硫，其中氣相氧化反應主要在氧化系統中發生，主要包含以下反應：
[0037] 其中，反應（1)、（2)、（3)為快反應，（4)、（5)、（6)為慢反應，在氧化區內煙氣溫度 范圍不高于l〇〇°C，前三個快反應的反應速率要比后三個慢反應的反應速率快7~10個數 量級。因此，一般情況下，可以忽略后三個慢反應，但是，慢反應在氧化區內也會產生。除了 氧化反應，在氧化區內，還同時發生著以下臭氧的分解反應：
[0043] 臭氧分解反應包含：在氣相發生的分解反應（1)、（2)，在顆粒物表面發生的分解 反應（3)，在液相發生的分解反應（4)、（5)。在塔內的煙氣溫度范圍不高于100°C，氣相臭氧 自身的分解反應相比于上述氧化反應速率慢5