專利名稱：脫硫設(shè)備及脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫硫設(shè)備，用于去除例如由使用煤這樣的燃料的鍋爐或類似設(shè)施產(chǎn)生的煙道氣體中所含的硫氧化物，以及對該煙道氣體進行脫硫的方法。
背景技術(shù)：
由使用煤或重油這樣的燃料的鍋爐和熱電廠，或者由化工廠、金屬加工廠、燒結(jié)廠和造紙廠這樣的工廠產(chǎn)生的煙道氣體包含大量硫氧化物，如二氧化硫。在用于去除硫氧化物的煙道氣體脫硫方法中，公開了一種方法，其中使煙道氣體與多孔碳材料如活性碳或活性碳纖維接觸，從而使多孔碳材料吸收煙道氣體中所含的硫氧化物如二氧化硫；在用作催化劑的多孔碳材料存在的情況下，硫氧化物與煙道氣體中所含的氧氣反應(yīng)；產(chǎn)生的氧化物在水中被吸收，從而形成硫酸，其被從碳材料中去除(在例如日本工業(yè)污染控制協(xié)會(Industrial Pollutioncontrol Association of Japan)，“污染控制的技術(shù)與法律法規(guī)(Techniques and laws and regulations for Pollution Control)”第三版，空氣篇88，第112-113頁，以及日本專利公開(kokai)No.10-230)。
脫硫的反應(yīng)式如下。
(1)但這種脫硫有一個缺點，當(dāng)煙道氣體中含有一氧化氮(NO)時，多孔碳材料的催化效果會減弱，從而降低脫硫效果。
具體地，圖4中示出NO含量與催化抑制作用之間的關(guān)系。如圖4中所示，假設(shè)當(dāng)NO含量為0ppm時多孔碳材料催化劑的量是1，當(dāng)NO含量為50ppm時所需的催化劑的量是上述量的1.2倍，當(dāng)NO含量為200ppm時，所需催化劑的量是上述量的1.5倍。
換句話說，這種脫硫的缺點在于，必須用額外量的多孔碳材料來保持脫硫性能，這樣增加了處理成本。
有鑒于此，本發(fā)明的一個目的是提供一種脫硫設(shè)備，即使當(dāng)要脫硫的煙道氣體含有微量的NO，該設(shè)備也能夠完成有效脫硫而不減弱脫硫性能。本發(fā)明的另一個目的是提供一種脫硫方法。
發(fā)明的公開第一個發(fā)明提供一種脫硫設(shè)備，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一種，該設(shè)備的特征在于包括一用于將NO2氣體輸入脫硫塔中的NO2氣體輸送設(shè)備。
根據(jù)該第一個發(fā)明，設(shè)置了用于將NO2氣體輸入脫硫塔中的NO2氣體輸送設(shè)備。因此排除了多孔碳材料的NO抑制性能，從而有效地對含有硫氧化物的煙道氣體進行脫硫。
第二個發(fā)明提供一種脫硫設(shè)備，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一種，該設(shè)備的特征在于包括一對輸送到脫硫塔中的煙道氣體中含有的NO進行氧化從而形成NO2的NO氧化設(shè)備，該NO氧化設(shè)備設(shè)置于脫硫塔的上游側(cè)。
根據(jù)該第二個發(fā)明，在脫硫塔的上游側(cè)設(shè)有一對輸送到脫硫塔中的煙道氣體中含有的NO進行氧化從而形成NO2的NO氧化設(shè)備。因此阻止了多孔碳材料的NO抑制性能，從而有效地對含有硫氧化物的煙道氣體進行脫硫。
第三個發(fā)明涉及第二個發(fā)明的脫硫設(shè)備中的一具體實施例，其中該NO氧化設(shè)備采用從下列組中選擇的氧化裝置放電氧化裝置、氧化-催化劑-氧化裝置、臭氧氧化裝置、過氧化氫氧化裝置及它們的組合。
根據(jù)涉及第二個發(fā)明的脫硫設(shè)備中一具體實施例的該第三發(fā)明，NO氧化設(shè)備中使用的氧化裝置從下列組中放電氧化裝置、氧化-催化劑-氧化裝置、臭氧氧化裝置、過氧化氫氧化裝置及它們的組合。因此NO被高效率氧化。
第四個發(fā)明涉及第一或第二發(fā)明中脫硫設(shè)備的具體實施例，其還包括氧化-輔助劑-輸送裝置，用于將從下列組中選擇的至少一個氧化輔助劑輸送到脫硫塔中空氣、氧氣、臭氧、含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液和次氯酸水溶液。
根據(jù)涉及第一或第二發(fā)明中脫硫設(shè)備具體實施例的該第四發(fā)明，設(shè)置氧化輔助劑-輸送裝置，用于將從下列組中選擇的至少一個氧化輔助劑輸送到脫硫塔中空氣、氧氣、臭氧、含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液和次氯酸水溶液。通過使用氧化輔助劑，增強了脫硫效果。
第五個發(fā)明涉及第一或第二發(fā)明的具體實施例，其中通過在非氧化氣氛中在大約600-1200℃下加熱而使該多孔碳材料疏水。
根據(jù)涉及第一或第二發(fā)明的具體實施例的第五個發(fā)明，其中在非氧化氣氛中在大約600-1200℃下加熱而使該多孔碳材料疏水。這樣獲得的疏水表面有利于SO2的吸收。此外，可以高效率地去除所產(chǎn)生的硫酸，從而促進脫硫反應(yīng)。
第六個發(fā)明涉及第一或第二發(fā)明中脫硫設(shè)備的具體實施例，其還包括供水裝置，用于將脫硫塔中的煙道氣體的水含量調(diào)節(jié)到相當(dāng)于水蒸氣的飽和值或更高。
根據(jù)涉及第一或第二發(fā)明中脫硫設(shè)備具體實施例的該第六發(fā)明，設(shè)有供水裝置，用于將脫硫塔中的煙道氣體的水含量調(diào)節(jié)到相當(dāng)于水蒸氣的飽和值或更高。因此能夠有效地完成脫硫。
第七個發(fā)明提供一種煙道氣體處理系統(tǒng)，用于對從鍋爐、熱電廠、任何工廠或類似設(shè)施排放的煙道氣體進行凈化，該系統(tǒng)的特征在于在煙道氣體排放管線上設(shè)有如第一到第六發(fā)明中任一項所述的脫硫設(shè)備。
根據(jù)該第七個發(fā)明，用于對從鍋爐、熱電廠、任何工廠或類似設(shè)施排放的煙道氣體進行凈化的煙道氣體處理系統(tǒng)在煙道氣體排放管線上設(shè)有如第一到第六發(fā)明中任一項所述的脫硫設(shè)備。因此提高了煙道氣體處理的效率。
第八個發(fā)明涉及第七個發(fā)明的煙道氣體處理系統(tǒng)的具體實施例，其還包括位于脫硫設(shè)備下游側(cè)的NOx去除設(shè)備。
根據(jù)涉及第七個發(fā)明的煙道氣體處理系統(tǒng)的具體實施例的該第八個發(fā)明，在脫硫設(shè)備下游側(cè)設(shè)有NOx去除設(shè)備。因此可以有效地完成脫硫和NOx去除。
第九個發(fā)明涉及第七或第八個發(fā)明的具體實施例，其還包括設(shè)置于任一煙道氣體排放管線上的灰塵收集裝置。
根據(jù)涉及第七或第八個發(fā)明的具體實施例的第九個發(fā)明，在任一煙道氣體排放管線上設(shè)有灰塵收集裝置。因此在脫硫和NOx去除之外，還可以完成灰塵收集，從而凈化煙道氣體。
第十個發(fā)明提供一種脫硫方法，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一種，其中脫硫是在NO2氣體輸入脫硫塔的同時完成的。
根據(jù)該十個發(fā)明，脫硫是在NO2氣體被輸入脫硫的同時完成的。因此阻止了多孔碳材料的NO抑制效果，從而有效地對含有硫氧化物的煙道氣體進行脫硫。
第十一個發(fā)明提供一種脫硫方法，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一種，其中對輸入脫硫塔中的煙道氣體中所含的NO進行氧化，以形成NO2，而后脫硫。
根據(jù)該第十一個發(fā)明，對輸入脫硫塔中的煙道氣體中所含的NO進行氧化，以形成NO2，而后脫硫。因此阻止了多孔碳材料的NO抑制效果，從而有效地對含有硫氧化物的煙道氣體進行脫硫。
第十二個發(fā)明涉及第十一個發(fā)明的脫硫方法的一具體實施例，其中NO氧化設(shè)備使用從下列組中選擇的氧化裝置放電氧化裝置、氧化-催化劑-氧化裝置、臭氧氧化裝置、過氧化氫-氧化裝置及它們的組合。
根據(jù)涉及第十一個發(fā)明的脫硫方法的一具體實施例的該第十二個發(fā)明，NO氧化設(shè)備中使用的氧化裝置從下列組中選擇放電氧化裝置、氧化-催化劑-氧化裝置、臭氧氧化裝置、過氧化氫-氧化裝置及它們的組合。因此NO被高效氧化。
第十三個發(fā)明涉及第十一個發(fā)明的脫硫方法的一具體實施例，其中設(shè)有氧化輔助劑輸送裝置，用于將從下列組中選擇的至少一個氧化輔助劑輸送到脫硫塔中空氣、氧氣、臭氧、含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液和次氯酸水溶液。
根據(jù)涉及第十一個發(fā)明的脫硫方法的一具體實施例的該第十三個發(fā)明，設(shè)有氧化輔助劑輸送裝置，用于將從下列組中選擇的至少一個氧化輔助劑輸送到脫硫塔中空氣、氧氣、臭氧、含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液和次氯酸水溶液。通過使用氧化輔助劑，提高了脫硫效果。
第十四個發(fā)明涉及第十或第十一個發(fā)明的脫硫方法的一具體實施例，其中通過在非氧化氣氛中在大約600-1200℃下加熱而使該多孔碳材料疏水。
根據(jù)涉及第十或第十一個發(fā)明的脫硫方法的一具體實施例的第十四個發(fā)明，通過在非氧化氣氛中在大約600-1200℃下加熱而使該多孔碳材料疏水。這樣獲得的疏水表面有利于SO2的吸收。此外，可以高效去除所產(chǎn)生的硫酸，從而促進脫硫反應(yīng)。
第十五個發(fā)明涉及第十或十一個發(fā)明的脫硫方法的一具體實施例，其中設(shè)有供水裝置，用于將脫硫塔中的煙道氣體的水含量調(diào)節(jié)到相當(dāng)于或高于水蒸氣的飽和值。
根據(jù)涉及第十或十一個發(fā)明的脫硫方法的一具體實施例的該第十五個發(fā)明，設(shè)有供水裝置，用于將脫硫塔中的煙道氣體的水含量調(diào)節(jié)到相當(dāng)于或高于水蒸氣的飽和值。因此可以有效地完成脫硫。
附圖簡介

圖1是根據(jù)第一實施例的煙道氣體脫硫設(shè)備的示意性視圖。
圖2是根據(jù)第二實施例的煙道氣體脫硫設(shè)備的示意性視圖。
圖3是根據(jù)第三實施例，設(shè)有煙道氣體脫硫設(shè)備的煙道氣體處理系統(tǒng)的圖。
圖4是一圖表，示出NO含量與催化劑量之間的關(guān)系。
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式為了更詳細地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式進行描述。但本方式并不局限于這些方式。
圖1是根據(jù)第一實施例的煙道氣體脫硫設(shè)備的示意圖。如圖1中所示，第一實施例的脫硫設(shè)備10用于通過與設(shè)置于一脫硫塔12中的多孔碳材料11接觸而對含硫氧化物的煙道氣體13進行脫硫，該多孔碳材料11是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一種，該設(shè)備10包括一NO2氣體輸送設(shè)備14，用于將NO2氣體輸送到脫硫塔12中。在脫硫塔12內(nèi)部，設(shè)置于頂部的噴淋裝置15用于在處理溫度下將脫硫塔中的煙道氣體的水含量調(diào)節(jié)到相當(dāng)于或高于水蒸氣的飽和值。
上述多孔碳材料11吸收煙道氣體中所含的硫氧化物。并用作氧化催化劑。
對用作多孔碳材料11的活性碳的類型沒有特別的限制，可使用多種已知的活性碳種類。活性碳品種的例子包括由原材料，如椰殼、焦炭和瀝青制造的活性碳。這些活性碳品種可通過任何已知方法制造。一般可通過對原材料的蒸氣活化作用而制造。雖然本發(fā)明中可使用具有約700平方米/克的比表面積的常規(guī)商用活性碳，但特別優(yōu)選的是具有相對更大比表面積如約1500平方米/克的活性碳品種。
對于活性碳纖維的類型沒有特別的限制，可使用已知的活性碳纖維，如由瀝青、聚丙烯腈、苯酚或纖維素制造的活性碳纖維。也可使用商用碳纖維產(chǎn)品。其中優(yōu)選的是具有相對更大比表面積如約1000平方米/克或更大的活性碳纖維品種。同樣優(yōu)選的是表面疏水性較高的活性碳纖維品種，如由瀝青制造的活性碳纖維。
可將從上述活性碳品種和活性碳纖維品種中選擇的碳材料單獨使用或者兩個或多個品種組合使用，用作本發(fā)明的多孔碳材料。
用于本發(fā)明的多孔碳材料最好是疏水的。具體地，可通過在非氧化氣氛如氮氣或氬氣中在大約600-1200℃下加熱大約0.5-5小時而使碳材料疏水。通過這種熱處理，用作親水團并包含在多孔碳材料中的部分或全部含氧官能團以CO或CO2的形式被去除。因此與熱處理之前的狀態(tài)相比，多孔碳材料的表面變得更加疏水。這樣獲得的疏水表面有利于SO2的氧化以及將SO2吸收到活性碳上，并可高效去除所產(chǎn)生的硫酸，從而促進催化脫硫反應(yīng)。
在本發(fā)明的方法中，將要被處理的含硫氧化物的煙道氣體與上述多孔碳材料接觸，從而完成脫硫。煙道氣體中已經(jīng)與多孔碳材料接觸的硫氧化物被吸附到多孔碳材料上。所吸附的硫氧化物與煙道氣體中所含的水和氧反應(yīng)，根據(jù)下式(1)形成硫酸(1)另外，由于特意將NO2氣體從NO2氣體輸送設(shè)備14輸送到脫硫塔12中。防止SO2的氧化的抑制作用得到了阻止，SO2按照下式(2)反應(yīng)形成SO3和NO(2)使脫硫反應(yīng)有效進行。
反應(yīng)中，NO2的供給產(chǎn)生了NO。但為了滿足環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過插入下述NOx去除設(shè)備而去除NO。
用于使含硫氧化物的煙道氣體與多孔碳材料接觸的方法并不局限于以圖1中所示結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的方法，而是可以適當(dāng)?shù)厥褂萌魏我阎姆椒ā＞唧w地，可通過常規(guī)方法，用已知的反應(yīng)器，如固定床流動反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器或者攪拌反應(yīng)器，使煙道氣體與多孔碳材料接觸。
對于要處理的煙道氣體的類型沒有特別限制，用于處理的目標(biāo)煙道氣體包括所有含硫氧化物如SO2的煙道氣體，例如由使用煤或重油這樣的燃料的鍋爐和熱電廠產(chǎn)生的煙道氣體，或者由化工廠、金屬加工廠、燒結(jié)廠和造紙廠這樣的工廠產(chǎn)生的煙道氣體。對于煙道氣體的SO2含量沒有特別的限制。煙道氣體一般都可以用本發(fā)明的方法脫硫，只要SO2含量為大約100-2000ppm(典型的水平)。至于煙道氣體的水含量，當(dāng)煙道氣體具有大約7.5體積％或更大的水含量(典型的水平)時，氣體可以被處理。最好供應(yīng)少量的水以促進脫硫。特別地，最好供應(yīng)水，使得煙道氣體中的水含量在處理溫度下被調(diào)節(jié)到相當(dāng)于或高于水蒸氣的飽和值。
即使當(dāng)煙道氣體中的水含量不足時，如果通過噴淋裝置15或類似裝置提供適當(dāng)量的水的話，也能夠處理氣體。
除上述氣體成分外，其它氣體成分也可以不引起特殊問題地共同存在，只要該氣體不抑制脫硫反應(yīng)。例如，氮氣、二氧化碳或一氧化碳的共存是沒有問題的。
此外，可通過氧化輔助劑供應(yīng)裝置17將氧化輔助劑16供應(yīng)到脫硫塔12中。通過供應(yīng)氧化輔助劑，可在與多孔碳材料接觸過程中將氧化輔助劑結(jié)合到煙道氣體中，從而將上式(1)的反應(yīng)的平衡向右側(cè)轉(zhuǎn)換，進一步促進了硫酸的形成，即SO2的去除。
可將在常溫下為氣態(tài)或常溫下為液態(tài)的任何氧化輔助劑用作氧化輔助劑16。
在常溫下為氣態(tài)的氧化輔助劑的例子包括空氣、氧氣和臭氧。在常溫下為液態(tài)并能被用于本發(fā)明中的氧化輔助劑的例子包括含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液、次氯酸水溶液。在本發(fā)明中，上述的氧化輔助劑，如空氣、氧氣、臭氧、含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液、次氯酸水溶液，可以單獨或者兩個或多個品種組合使用。另外，氣態(tài)氧化輔助劑和液態(tài)氧化輔助劑可以組合使用。
常溫下為氣態(tài)的氧化輔助劑可用風(fēng)扇、吹風(fēng)機、壓力輸送機等從脫硫設(shè)備的進氣口吹入煙道氣體中。常溫下為液態(tài)的氧化輔助劑可用液體輸送泵等從脫硫設(shè)備的進氣口注入煙道氣體中。一般將液態(tài)氧化輔助劑加到向煙道氣體供應(yīng)水的補充水中，對產(chǎn)生的混合物進行霧化，形成霧，然后將形成的霧加到煙道氣體中。
在這些氧化輔助劑中，空氣、氧氣等用作直接補償氧氣不足的氣源，在加入時還可以提高煙道氣體的氧氣含量?？諝饣蜓鯕饪梢砸赃@樣的量加入，使產(chǎn)生的煙道氣體達到大約5個體積％或更多的含量，優(yōu)選地是大約按體積計的8％或更多。由于煙道氣體大致含有大約3個體積％或更大濃度的氧氣，氧氣不足可通過填加空氣或氧氣而補償。一般可使用大氣。至于氧氣，可使用從氣源，如氧彈、罐中的液態(tài)氧或氧氣發(fā)生器獲得的氧氣。由于大氣具有大約21％的氧氣含量，當(dāng)使用氧時，可以所需空氣量的大約1/5的量供應(yīng)氧氣。
臭氧-具有非常高的氧化能力-直接氧化SO2，并在多孔碳材料表面上分解，從而產(chǎn)生氧氣。由于臭氧的氧化能力遠遠高于氧氣，所需添加的臭氧的量小于要添加的氧氣的量。具體地，臭氧的填加量將臭氧含量調(diào)節(jié)成與要處理的煙道氣體中的SO2含量相匹配，煙道氣體中的臭氧含量—般落入大約100到2000ppm這個范圍內(nèi)?？墒褂猛ㄟ^紫外線輻射或類似輻射對空氣進行輻射產(chǎn)生臭氧的普通臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧。
在液態(tài)氧化輔助劑中，含水過氧化氫與臭氧的相似之處在于，它具有很高的氧化能力，氧化SO2并產(chǎn)生氧氣。硝酸水溶液通過其很強的氧化能力氧化SO2，從而促進硫酸的形成。相似地，酸水溶液，如高錳酸水溶液、氯酸水溶液、次氯酸水溶液，都具有氧化能力并在多孔碳材料上分解，從而產(chǎn)生氧氣。一部分這樣產(chǎn)生的氧氣溶解在每種水溶液中，從而形成溶解氧，這對于硫酸水溶液的形成非常有效。
液態(tài)氧化輔助劑用水稀釋，從而形成其水溶液，該溶液噴灑添加到煙道氣體中。一般將液態(tài)氧化輔助劑填加到用于向煙道氣體供應(yīng)水的補充水中，添加所產(chǎn)生的混合物。對于被添加到煙道氣體中的液態(tài)氧化輔助劑的水溶液的濃度沒有特別的限制。每種水溶液(例如含水過氧化氫、硝酸水溶液以及高錳酸水溶液)的有效成分濃度最好調(diào)節(jié)到大約0.1-1.0個重量％。每種水溶液(例如氯酸水溶液和次氯酸水溶液)的有效成分濃度最好調(diào)節(jié)成0.1-20個重量％。但為了在煙道氣體產(chǎn)生設(shè)施的附近儲存這樣的水溶液，需要一個大容量的流體罐。因而優(yōu)選地，儲存所含液態(tài)氧化輔助劑濃度為20-40個重量％的水溶液，在使用之前用水稀釋該溶液，將稀釋的溶液添加到煙道氣體中。
所添加的液態(tài)氧化輔助劑的量小于所添加的氣態(tài)氧化輔助劑，液態(tài)氧化輔助劑以這樣的量添加，使氧化輔助劑的有效成分量在要處理的SO2量的基礎(chǔ)上具有相等(化學(xué)等同)或較少的克分子濃度。所添加的液態(tài)氧化輔助劑的量使得煙道氣體中所含的氧化輔助劑的有效成分的量大約為0.1-10個體積％，如降低到其汽化的品種的量。
在上述氧化輔助劑中，優(yōu)選地在本發(fā)明中使用從下列各項中選擇的至少一個品種臭氧、含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液和次氯酸水溶液，因為使用少量的這些氧化輔助劑可以有效地去除硫氧化物。
脫硫過程中的處理溫度必須根據(jù)所使用的多孔碳材料的類型、煙道氣體中的水含量、SO2含量和其它因素等進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。一般來說，處理溫度大約是20-100℃較合適。特別在本發(fā)明中，即使在大氣溫度下或者上下大約30-60℃時也可以進行有效脫硫。即使當(dāng)處理溫度高達100℃或更高時，也可以通過噴灑或類似裝置斷續(xù)添加大量水而完成脫硫。
脫硫過程中的氣體流速根據(jù)SO2含量、所使用的脫硫設(shè)備類型及其他等因素適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。氣體一般最好在這樣的條件下通過，使W/F(其中W表示多孔碳材料的重量，F(xiàn)表示氣體的流速)落入大約1×10-35×10-3克.分鐘/毫升(g·min/ml)的范圍內(nèi)。
圖2是根據(jù)第二實施例的煙道氣體脫硫設(shè)備的示意性視圖。同樣在第一實施例中使用的元件用相同的參考數(shù)字表示，并省略其說明。
如圖2所示，第二實施例的脫硫設(shè)備10用于通過與設(shè)置于脫硫塔12中的多孔碳材料11接觸而對含有硫氧化物的煙道氣體13進行脫硫，多孔碳材料11是從活性碳和活性碳中選擇的至少一個品種，脫硫設(shè)備10包含對要被輸送到脫硫塔12中的煙道氣體13中含有的NO進行氧化從而形成NO2的NO氧化設(shè)備21，該NO氧化設(shè)備21設(shè)置于脫硫塔12的上游側(cè)。
與第一實施例中不同，第二實施例中，還沒有被輸送到脫硫塔12的煙道氣體13中所含的NO用NO氧化設(shè)備21提前氧化，從而轉(zhuǎn)化成NO2。因此阻止了在靠多孔碳材料11進行的脫硫過程中的多孔碳材料11的NO抑制性能，從而有效地完成了脫硫。
可將多種氧化裝置用作將NO氧化成NO2的裝置，其例子包括放電氧化裝置、氧化催化劑裝置、臭氧氧化裝置、過氧化氫氧化裝置及它們的組合。氧化催化劑的例子包括MnO2、V2O5和Cr2O3。
與第一實施例中的情況相似，可通過用氧化輔助劑供應(yīng)裝置供應(yīng)氧化輔助劑而提高脫硫效率。
圖3是一圖表，示出根據(jù)第三實施例的設(shè)有煙道氣體脫硫設(shè)備的煙道氣體處理系統(tǒng)。如圖3中所示，第三實施例的系統(tǒng)30包括NO氧化設(shè)備21，用于對從鍋爐、熱電廠、任何工廠或類似設(shè)施31排放到煙道氣體排放管線32上的煙道氣體13中所含的NO進行氧化，以形成NO2；上述脫硫設(shè)備10；NOx去除設(shè)備33。
該系統(tǒng)中，煙道氣體中所含的NO用NO氧化設(shè)備21提前氧化，從而轉(zhuǎn)化成NO2。因此阻止了在脫硫設(shè)備10中完成的脫硫過程中多孔碳材料11的NO抑制性能，從而提高了脫硫效率。
通過脫硫，降低了煙道氣體13的溫度。因此優(yōu)選地將在低溫下工作的NOx去除設(shè)備用作NOx去除設(shè)備33。
為了去除煙道氣體中所含的灰塵，在預(yù)定的地點之間設(shè)有灰塵收集裝置，從而有效地去除灰塵。
如上所述，本發(fā)明特別適于去除由使用如煤或重油這樣的燃料的鍋爐或熱電廠產(chǎn)生的煙道氣體，由如化工廠、金屬加工廠、燒結(jié)廠和造紙廠這樣的工廠產(chǎn)生的煙道氣體中所含的硫氧化物。
下面通過舉例對本發(fā)明進行更詳細的描述。
將顆粒狀活性碳(顆粒尺寸8-32目，比表面積800平方米/克)用作多孔碳材料。在氮氣氛中以1000℃的溫度提前加熱活性碳，從而賦予活性碳一個疏水表面。隨后通過下列方法用這樣制備的活性碳完成脫硫，并測驗脫硫性能。
使用固定床流動型脫硫設(shè)備。在入口具有預(yù)定組分條件的氣體(SO2800ppm，水含量13.5體積％(高于飽和度)，O23.8體積％，CO28體積％，其余N2)在50℃下流動，將W/F(其中W表示多孔碳材料的重量，F(xiàn)表示氣體的流速)控制在2.5×10-3克·分鐘/毫升，完成氣體的脫硫。
用無分散紅外SO2計測量設(shè)備出口氣體的SO2含量，并計算脫硫百分比(＝SO2的去除百分比)。
以上述方式完成脫硫，不同之處在于沒有使用氧化輔助劑。并測量脫硫開始后50小時的脫硫百分比。
以與上述相同的方式重復(fù)脫硫，不同之處在于，以一定量輸送NO2，將整個反應(yīng)氣體中的氧含量調(diào)節(jié)到800ppm。并測量脫硫開始后50小時的脫硫百分比。
表1中示出結(jié)果。


*氣體條件SO2800ppmH2O13.5％(高于飽和度)O23.8％CO28％其余氮如表1中所示，可通過輸送NO2氣體而提高煙道氣體中所含的硫氧化物的去除效率(即脫硫)，一般可在大約98％或更高的脫硫百分比下完成脫硫。
以與上述相同的方式重復(fù)脫硫，不同之處在于，調(diào)整上述氣體，將NO含量調(diào)節(jié)到200ppm。并測量脫硫開始后50小時的脫硫百分比。
以與上述相同的方式重復(fù)脫硫，不同之處在于，從一臭氧發(fā)生器以一定的量將用作氧化輔助劑的臭氧吹到反應(yīng)氣體中，將整個反應(yīng)氣體中的臭氧含量調(diào)節(jié)到1000ppm。并測量脫硫開始后50小時的脫硫百分比。
以與上述相同的方式重復(fù)脫硫，不同之處在于，以一定的量將用作氧化輔助劑的氧氣輸送到反應(yīng)氣體中，將整個反應(yīng)氣體中的氧含量調(diào)節(jié)到8個體積％。并測量脫硫開始后50小時的脫硫百分比。
表2中示出結(jié)果。
存在NO

*氣體條件SO2800ppmH2O13.5％(高于飽和度)O23.8％CO28％其余氮如表2中所示，觀察到由于NO引起的催化劑的抑制以及SV值的降低。沒有施加對應(yīng)于添加的氧化輔助劑的明顯效果。
以與上述相同的方式重復(fù)脫硫，不同之處在于，NO(200ppm)已經(jīng)提前轉(zhuǎn)化成NO2(200ppm)，且沒有使用氧化輔助劑。并測量脫硫開始后50小時的脫硫百分比。
以與上述相同的方式重復(fù)脫硫，不同之處在于，NO(200ppm)已經(jīng)提前轉(zhuǎn)化成NO2(200ppm)，且使用了作為氧化輔助劑的臭氧(1000ppm)。并測量脫硫開始后50小時的脫硫百分比。
以與上述相同的方式重復(fù)脫硫，不同之處在于，NO(200ppm)已經(jīng)提前轉(zhuǎn)化成NO2(200ppm)，且使用了作為氧化輔助劑的氧(8％)。并測量脫硫開始后50小時的脫硫百分比。
結(jié)果示于表3中。
共存的NO提前轉(zhuǎn)化成NO2

*氣體條件SO2800ppmH2O13.5％(高于飽和度)O23.8％CO28％其余氮結(jié)果顯示，根據(jù)本發(fā)明，通過提前將NO轉(zhuǎn)化成NO2或有意供應(yīng)NO2，可以高效地去除煙道氣體中所含的硫氧化物，即使煙道氣體中含有微量的NO。還確認了結(jié)合使用氧的效果。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明適當(dāng)?shù)靥峁┝艘环N脫硫設(shè)備，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一個品種，其中通過將NO2氣體輸入脫硫塔中，或者通過對將輸入脫硫塔中的煙道氣體中所含的NO進行氧化，而阻止多孔碳材料的NO抑制性能，從而有效地對含有硫氧化物的煙道氣體進行脫硫。
權(quán)利要求
1.一種脫硫設(shè)備，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一個品種，該設(shè)備的特征在于包括一NO2氣體輸送設(shè)備，用于將NO2氣體輸入脫硫塔中。
2.一種脫硫設(shè)備，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一個品種，該設(shè)備的特征在于包括一對要被輸送到脫硫塔中的煙道氣體中含有的NO進行氧化從而形成NO2的NO氧化設(shè)備，該NO氧化設(shè)備設(shè)置于脫硫塔的上游側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫硫設(shè)備，其中該NO氧化設(shè)備包括從下列組中選擇的氧化裝置放電氧化裝置、氧化催化劑氧化裝置、臭氧氧化裝置、過氧化氫氧化裝置及它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脫硫設(shè)備，還包括氧化輔助劑輸送裝置，用于將從下列組中選擇的至少一種氧化輔助劑輸送到脫硫塔中空氣、氧氣、臭氧、含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液和次氯酸水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脫硫設(shè)備，其中通過在非氧化氣氛中在大約600-1200℃下加熱而使該多孔碳材料疏水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脫硫設(shè)備，還包括供水裝置，用于將脫硫塔中煙道氣體的水含量調(diào)節(jié)到對應(yīng)于或高于水蒸氣的飽和值。
7.一種煙道氣體處理系統(tǒng)，用于對從鍋爐、熱電廠、任何工廠或類似設(shè)施排放的煙道氣體進行凈化，其特征在于包括設(shè)置在煙道氣體排放管線上的如權(quán)利要求1至6中任一項所述的脫硫設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煙道氣體處理系統(tǒng)，還包括位于脫硫設(shè)備下游側(cè)的NOx去除設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的煙道氣體處理系統(tǒng)，還包括設(shè)置于煙道氣體排放管線的任一個上的灰塵收集裝置。
10.一種脫硫方法，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一個品種，其中脫硫是在NO2氣體輸入脫硫塔的同時完成的。
11.一種脫硫方法，用于通過與設(shè)置于一脫硫塔中的多孔碳材料接觸而對含硫氧化物的煙道氣體進行脫硫，該多孔碳材料是從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一個品種，其中對要被輸入到脫硫塔中的煙道氣體中所含的NO進行氧化，以形成NO2，而后脫硫。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的脫硫方法，其中NO氧化設(shè)備使用從下列組中選擇的氧化裝置放電氧化裝置、氧化-催化劑-氧化裝置、臭氧氧化裝置、過氧化氫氧化裝置及它們的組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的脫硫方法，其中設(shè)有氧化輔助劑輸送裝置，用于將從下列組中選擇的至少一種氧化輔助劑輸送到脫硫塔中空氣、氧氣、臭氧、含水過氧化氫、硝酸水溶液、高錳酸水溶液、氯酸水溶液和次氯酸水溶液。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的脫硫方法，其中在非氧化氣氛中在大約600-1200℃下加熱而使該多孔碳材料疏水。
15.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的脫硫方法，其中設(shè)有供水裝置，用于將脫硫塔中的煙道氣體的水含量調(diào)節(jié)到對應(yīng)于或高于水蒸氣的飽和值。
全文摘要
一種脫硫設(shè)備(10)，包括脫硫塔(12)，脫硫塔(12)用于在其中保持從活性碳和活性碳纖維中選擇的至少一種多孔碳材料(11)，并用于使含硫氧化物的煙道氣體(13)與該多孔碳材料接觸以對該煙道氣體脫硫，該脫硫設(shè)備(10)具有將NO
文檔編號B01D53/50GK1460033SQ02801070
公開日2003年12月3日 申請日期2002年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者安武昭典, 小林敬古, 栗崎隆, 吉川正晃 申請人:大阪瓦斯株式會社, 三菱重工業(yè)株式會社