本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

2013年國務(wù)院就節(jié)能減排問題連續(xù)發(fā)布三個文件：《大氣污染防治十條措施》、《國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》和《大氣污染防治行動計劃》，對節(jié)能減排、大氣污染控制提出了更高要求。

目前國內(nèi)外處理氮氧化物和/或硫化物的方法主要有：選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、高能電子活化氧化法、溶液吸收法、氧化吸收法、生物處理法等。非選擇性催化還原法（SNCR法）和選擇性催化還原法（SCR法）主要用來處理氮氧化物。

SNCR法是把含有NH_x基的還原劑噴入爐膛溫度為850～1100℃的區(qū)域后，迅速熱分解成NH3和其它副產(chǎn)物，隨后NH₃與煙氣中的NO_x進行SNCR反應(yīng)生成N₂，該方法效率較低，在40-50%之間，優(yōu)點是投資相對少；SCR法是在催化劑的作用下，利用還原劑（如NH₃、液氨、尿素）來“選擇性”地與煙氣中的NO_x反應(yīng)并生成無毒無污染的N₂和H₂O，其效率比SNCR法的高，在80%左右，但SCR法的催化劑費用通常占到SCR系統(tǒng)初始投資的40%左右，其運行成本很大程度上受催化劑壽命的影響，因而投資較高。SNCR法和SCR法都必須利用氨作為還原劑，而大多脫硝企業(yè)往往建在比較偏僻的地方，購置、運輸和保存液氨或尿素的費用極高，還具有較大的危險性。

高能電子活化氧化法根據(jù)高能電子的產(chǎn)生方式不同，又分為電子束照射法（EBA）和脈沖電暈等離子體法（PPCP）。電子束照射法（EBA）是一種脫硫脫硝新工藝， 優(yōu)點是干法處理過程，不產(chǎn)生廢水廢渣；系統(tǒng)簡單，操作方便，過程易于控制；對于不同含硫量的煙氣和煙氣量的變化有較好的適應(yīng)性和負荷跟蹤性；副產(chǎn)品為硫酸銨和硝酸銨混合物，可用作化肥。我國的成都熱電廠于1997年引進該電子束照射技術(shù)，實際運行脫硫率達到80%以上，但脫硝效率不到20%，可見電子束照射法如要大范圍應(yīng)用于工業(yè)脫硫脫硝仍有很多工作要做。

脈沖電暈等離子體法是在電子束照射法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其優(yōu)點是高能電子由電暈放電自身產(chǎn)生，從而不需昂貴的電子槍，也不需輻射屏蔽；終產(chǎn)品可用作肥料，不產(chǎn)生二次污染；在超窄脈沖作用時間內(nèi)，電子獲得了加速，而對不產(chǎn)生自由基的慣性大的離子沒有加速，因而該方法在節(jié)能方面有很大的潛力；它對電站鍋爐的安全運行也沒有影響。但是該技術(shù)耗能較高，約占電廠總發(fā)電量的3-5%左右。此外該高壓脈沖電源的大功率、窄脈沖、長壽命如何實現(xiàn)等核心問題有待解決。

溶液吸收法利用氮氧化物和硫化物為酸性氣體的特性，通過堿性溶液對廢氣中的氮氧化物和硫化物進行脫除，在一定條件下能同時脫除SO₂和NO_x。該方法的優(yōu)點是可以達到對SO₂和NO_x理想的脫除效果；缺點是所采用的特定脫硝系統(tǒng)往往存在催化劑表面結(jié)垢和中毒的現(xiàn)象^[1]，造成空氣預(yù)熱器/氣換熱器的阻塞和腐蝕。此外，由于氮氧化物中的NO不易被溶液吸收，還需結(jié)合氧化及絡(luò)合等方法對NO進行處理，工藝過程較為繁瑣。

氧化吸收法常采用臭氧、H₂O₂、NaClO₂等氧化劑對SO₂和NO_x進行氧化去除。該方法去除效率較高，且可同時脫硫，易于操作，但所采用的臭氧和NaClO價格昂貴，致使其同時脫硫脫硝的成本過高。雖然H₂O₂價格低廉，但是反應(yīng)溫度達到60℃以上時H₂O₂開始劇烈分解，因此，在工業(yè)高溫?zé)煹罋猱a(chǎn)生的條件下，必須對煙道氣進行降溫處理，投資費用較高，不利于工業(yè)化^[2]。

生物處理法是近年來開發(fā)出來的干法、半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)，但由于這些技術(shù)尚處于實驗室研發(fā)階段，并且其脫硫脫硝機理尚待研究，因而還不具備實際應(yīng)用的能力。

綜上所述，各種處理氮氧化物、硫化物的方法都存在其自身的優(yōu)缺點，單一方法的運用已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實需要，因而聯(lián)合脫除技術(shù)逐漸成為世界各國研究機構(gòu)、學(xué)者關(guān)注的焦點。這類技術(shù)的發(fā)展是大勢所趨,然而目前為止真正成熟的多脫技術(shù)并不多見。

參考文獻

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技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有脫硫脫硝技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)，由給藥裝置和超重力反應(yīng)器組成，所述給藥裝置包括藥劑池，藥劑池的藥液出口連接加藥泵進口，加藥泵出口與超重力反應(yīng)器的藥劑進口相連；所述超重力反應(yīng)器包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子，殼體上設(shè)有氣體進口、氣體出口、藥劑進口和藥劑出口，所述氣體出口與引風(fēng)機相連，藥劑出口與藥劑池的回流口相連。

所述藥劑池的藥液出口與加藥泵進口相連接的管路上、超重力反應(yīng)器的藥劑出口與藥劑池回流口相連接的管路上、以及加藥泵出口與超重力反應(yīng)器的藥劑進口相連接的管路上均設(shè)有液體調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)液體流量和流速。

所述超重力反應(yīng)器的氣體出口與引風(fēng)機相連接的管路上設(shè)有氣體調(diào)節(jié)閥和溫度表，其中氣體調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)排出氣體的流量和流速，溫度表用于監(jiān)測排出氣體的溫度。

所述環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)軸與電機相連。

所述超重力反應(yīng)器氣體進口位于殼體側(cè)壁上，并且其在殼體側(cè)壁上的設(shè)置方式以使煙氣進入方向為沿著環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子的切向線方向為準(zhǔn)。

所述超重力反應(yīng)器藥劑進口下端設(shè)有擋流板，擋流板與水平線的夾角為30~45°，目的是使藥劑從藥劑進口均勻且充分的流入填料轉(zhuǎn)子的填料內(nèi)部，防止藥劑直接噴灑到轉(zhuǎn)子內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸上且由于重力原因沿著轉(zhuǎn)軸流回藥劑池內(nèi)，降低藥劑的使用效率。

一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝方法，是采用上述系統(tǒng)，工藝步驟包括：

（1）以單過硫酸氫鉀為氧化吸收劑，在藥液池中配制成質(zhì)量濃度為1~10‰的溶液；

（2）控制液體調(diào)節(jié)閥的流速，將單過硫酸氫鉀溶液不斷引入超重力反應(yīng)器環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子的填料內(nèi)部，并開啟引風(fēng)機，將除塵的混合煙氣引入超重力反應(yīng)器，控制環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)對混合煙氣進行脫硫脫硝，同時將超重力反應(yīng)器底部沉積的單過硫酸氫鉀溶液不斷引回至藥劑池；

（3）控制氣體調(diào)節(jié)閥的流速，將脫硫脫硝后的煙氣排空。

上述方法中，所述步驟（2）控制環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為400~1000r/min，填料采用氧化鎂和活性纖維的混合物。

上述方法中，單過硫酸氫鉀溶液可以在整個系統(tǒng)中循環(huán)使用，將單過硫酸氫鉀溶液從藥劑池引入超重力反應(yīng)器后，單過硫酸氫鉀溶液經(jīng)折流板被強力場粉碎、分散后進入填料內(nèi)部，與煙氣進行反應(yīng)，并在重力作用下自動散落，再經(jīng)藥劑出口流回至藥劑池中。

本發(fā)明的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)及方法，由于單過硫酸鉀本身產(chǎn)生硫酸根自由基S0₄^?- (E⁰=2.5V-3.1V) ，且自由基帶有極強的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，幾乎與羥基自由基(E⁰=2.7V-2.8V)有著等同的氧化能力，所以強氧化劑——單過硫酸氫鉀可以將NO和SO₂分別氧化成高價態(tài)的NO_x（NO₂、N₂O₅、N₂O₃等氮氧化物）和SO₃，再利用設(shè)有活性填料層的超重力反應(yīng)器來提高NO和SO₂的氧化、吸附及吸收去除效果。超重力反應(yīng)器是通過離心的原理把轉(zhuǎn)子內(nèi)部的沖洗液粉碎，使其能有效與煙氣中的NO_x和SO₂高效快速的混合、接觸、反應(yīng)、去除；轉(zhuǎn)子內(nèi)設(shè)的活性填料層（氧化鎂和活性纖維）一方面起著吸附NO和SO₂使之繼續(xù)氧化成高價態(tài)的NO_x和SO₃的作用，另一方面又起著增加氣液接觸界面的作用，使煙氣中的NO_x和SO₂能夠充分被氧化劑（單過硫酸氫鉀）氧化吸收去除。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可以在煙氣溫度低于160℃的條件下脫硫脫硝，簡化工藝過程降低生產(chǎn)成本的同時提高了脫硫脫硝效率，其中脫硫效率達到95%以上，脫硝效率達到80%以上。此外，和現(xiàn)有的脫硫脫硝裝置相比，本發(fā)明的系統(tǒng)處理能力大達到處理煙氣10000-100000m3/h，并且能耗低、安全性高、體積小、在減少設(shè)備占地面積的同時更能適應(yīng)用地緊張的環(huán)境（較現(xiàn)有的脫硫脫硝系統(tǒng)占地面積減少7-10倍）。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-超重力反應(yīng)器殼體；2-環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子；3-超重力反應(yīng)器氣體進口；4-超重力反應(yīng)器氣體出口；5-超重力反應(yīng)器藥劑進口管；6-超重力反應(yīng)器藥劑出口管；7-引風(fēng)機；8-藥劑池；9-加藥泵；10-藥劑調(diào)節(jié)閥；11-轉(zhuǎn)軸；12-藥劑池回流口；13-藥劑池藥液出口；14-擋流板；15-溫度表，16-氣體調(diào)節(jié)閥，17-電機。

具體實施方式

本發(fā)明實施例所采用的混合煙氣來自沈陽某冶金企業(yè)、鞍山某冶金企業(yè)、沈陽某化工企業(yè)。

以下通過具體實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施過程進行敘述，但實施例的內(nèi)容并不限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由給藥裝置和超重力反應(yīng)器組成，所述給藥裝置包括藥劑池8，藥劑池的藥液出口13連接加藥泵9進口，加藥泵9出口與超重力反應(yīng)器的藥劑進口藥劑進口相連，藥劑進口上設(shè)有藥劑進口管5；所述超重力反應(yīng)器包括殼體1，殼體內(nèi)部設(shè)有環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子2，殼體1上設(shè)有氣體進口3、氣體出口4、藥劑進口和藥劑出口，所述氣體出口4與引風(fēng)機7相連，藥劑出口設(shè)有藥劑出口管6，與藥劑池8的回流口12相連。

所述超重力反應(yīng)器的尺寸為：直徑0.9m，高1.0m。

所述藥劑池8的藥液出口13與加藥泵9進口相連接的管路上、超重力反應(yīng)器的藥劑出口管6與藥劑池回流口12相連接的管路上、以及加藥泵9出口與超重力反應(yīng)器的藥劑進口管5相連接的管路上均設(shè)有液體調(diào)節(jié)閥10。

所述超重力反應(yīng)器的氣體出口4與引風(fēng)機7相連接的管路上設(shè)有氣體調(diào)節(jié)閥16和溫度表15（TG002）。

所述環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子2通過轉(zhuǎn)軸11與電機17相連，轉(zhuǎn)子外環(huán)直徑0.8m，內(nèi)環(huán)直徑0.65m，填料采用氧化鎂和活性纖維的混合物。

所述超重力反應(yīng)器氣體進口3位于殼體1側(cè)壁上，氣體進口與殼體水平中心線的角度為90°。

所述超重力反應(yīng)器藥劑進口下端設(shè)有擋流板14，尺寸為60mm×60mm，擋流板14與水平線的夾角為45°。

采用上述系統(tǒng)，對沈陽某冶金企業(yè)的混合煙氣進行氧化-吸收超重力脫硫脫硝方法，工藝步驟包括：

（1）以單過硫酸氫鉀為氧化吸收劑，在藥液池中配制成質(zhì)量濃度為5‰的溶液；

（2）控制液體調(diào)節(jié)閥的流速為3m/s，將單過硫酸氫鉀溶液不斷引入超重力反應(yīng)器環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子的填料中，并開啟引風(fēng)機，將除塵的混合煙氣引入超重力反應(yīng)器，控制環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)對混合煙氣進行脫硫脫硝，同時將超重力反應(yīng)器底部沉積的單過硫酸氫鉀溶液不斷引回至藥劑池，其中勻速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為800r/min；

（3）控制氣體調(diào)節(jié)閥的流速為10m/s，將脫硫脫硝后的煙氣排空。

本實施例的系統(tǒng)處理該企業(yè)混合煙氣的能力達到10000 m3/h，脫硫效率為97~100%，脫硝效率80~90%，并且能耗低、安全性高、體積小。

該企業(yè)原脫硫裝置的尺寸為：脫硫塔：直徑d=3m ，高h=15m；脫硝裝置：占地面積20 m3；這些設(shè)備的總占地面積是本實施例的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)占地面積的10倍。

實施例2

本實施例的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)同實施例1，區(qū)別點在于超重力反應(yīng)器的尺寸為：直徑1.8m，高2.0m，擋流板14的尺寸為100mm×100mm，填料轉(zhuǎn)子外環(huán)直徑=1.5~1.6m，內(nèi)環(huán)直徑1.3~1.4m。

采用上述系統(tǒng)，對鞍山某冶金企業(yè)的混合煙氣進行氧化-吸收超重力脫硫脫硝方法，工藝步驟包括：

（1）以單過硫酸氫鉀為氧化吸收劑，在藥液池中配制成質(zhì)量濃度為6‰的溶液；

（2）控制液體調(diào)節(jié)閥的流速為4m/s，將單過硫酸氫鉀溶液不斷引入超重力反應(yīng)器環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子的填料中，并開啟引風(fēng)機，將除塵的混合煙氣引入超重力反應(yīng)器，控制環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)對混合煙氣進行脫硫脫硝，同時將超重力反應(yīng)器底部沉積的單過硫酸氫鉀溶液不斷引回至藥劑池，其中勻速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為800r/min；

（3）控制氣體調(diào)節(jié)閥的流速為12m/s，將脫硫脫硝后的煙氣排空。

本實施例的系統(tǒng)處理該企業(yè)混合煙氣的能力達到60000 m3/h，脫硫效率為97~100%，脫硝效率80~85%，并且能耗低、安全性高、體積小。

實施例3

本實施例的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)同實施例1，區(qū)別點在于超重力反應(yīng)器的尺寸為：直徑2.4m，高2.6m，擋流板14的尺寸為120mm×120mm，填料轉(zhuǎn)子外環(huán)直徑=2.0m，內(nèi)環(huán)直徑1.75m。

采用上述系統(tǒng)，對沈陽某化工企業(yè)的混合煙氣進行氧化-吸收超重力脫硫脫硝方法，工藝步驟包括：

（1）以單過硫酸氫鉀為氧化吸收劑，在藥液池中配制成質(zhì)量濃度為6‰的溶液；

（2）控制液體調(diào)節(jié)閥的流速為5m/s，將單過硫酸氫鉀溶液不斷引入超重力反應(yīng)器環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子的填料中，并開啟引風(fēng)機，將除塵的混合煙氣引入超重力反應(yīng)器，控制環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)對混合煙氣進行脫硫脫硝，同時將超重力反應(yīng)器底部沉積的單過硫酸氫鉀溶液不斷引回至藥劑池，其中勻速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為800r/min；

（3）控制氣體調(diào)節(jié)閥的流速為15m/s，將脫硫脫硝后的煙氣排空。

本實施例的系統(tǒng)處理該企業(yè)混合煙氣的能力達到100000 m3/h，脫硫效率為95~100%，脫硝效率80~85%，并且能耗低、安全性高、體積小。

當(dāng)處理的混合煙氣量大于100000m3，如果采用單臺設(shè)備對電機功率要求較高，出于安全和能耗方面的考慮，可采用多臺本發(fā)明的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)并聯(lián)使用，能夠達到更好的脫除效果。