本發(fā)明涉及化工設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種脫硝裝置。

背景技術(shù)：

NO_x主要是一氧化氮(NO)與二氧化氮(NO₂)的總稱，一般在燃燒產(chǎn)生的NO_x中NO占90％以上。NO_x是酸雨、酸霧的主要污染物，且會(huì)破壞高空同溫層中的臭氧層，因此煙氣中NO_x的控制和治理尤為重要。國(guó)家從2014年7月1日起強(qiáng)制實(shí)行控制空氣排放指標(biāo)NO_x≤100mg/m³,且地方政府也相應(yīng)對(duì)熱電廠煤鍋爐改造給予支持。

在現(xiàn)有的脫硝技術(shù)中，對(duì)于電廠以NO為主的煙氣脫硝，目前研究使用較多的主要是氧化吸收法和絡(luò)合吸收法。絡(luò)合吸收法即利用絡(luò)合劑與NO反應(yīng)生成絡(luò)合物，然后再對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行加熱放出NO，然后可以對(duì)NO進(jìn)行回收利用。但是，此方法的一次脫硝效率低，達(dá)不到現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)。在一些生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，人們采用多個(gè)吸收塔串聯(lián)進(jìn)行多次脫硝的方式，但是會(huì)導(dǎo)致成本居高不小的問(wèn)題。氧化吸收法就是將煙氣中含量最多的NO氧化成溶液被吸收的NO₂，進(jìn)而被堿液吸收。在眾多吸收劑中，NaClO₂被認(rèn)為是前景最好的，在國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道中，NaClO₂被證實(shí)理論脫硝效率能達(dá)到95％以上，且NaClO₂含量越高，脫硝效率越高。但是在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，NaClO₂價(jià)格昂貴，不適合采用一味增大NaClO₂含量的方式提高脫硝的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種脫硝裝置，本發(fā)明提供的脫硝裝置采用一塔多用的設(shè)計(jì)，降低脫硝的設(shè)備成本，且采用多次脫硝的方式，提高脫硝效率，且能降低吸收劑的成本。

本發(fā)明提供的一種脫硝裝置，包括塔體，塔體上設(shè)有煙氣入口和煙氣出口，煙氣入口和煙氣出口之間設(shè)有除霧器，還包括第一噴淋區(qū)域和第二噴淋區(qū)域，第一噴淋區(qū)域和第二噴淋區(qū)域設(shè)于所述塔體內(nèi)，第二噴淋區(qū)域設(shè)于第一噴淋區(qū)域上方，第一噴淋區(qū)域和第二噴淋區(qū)域之間設(shè)有氣液分離裝置。煙道氣通過(guò)煙氣入口進(jìn)入塔體，在第一噴淋區(qū)域進(jìn)行第一次吸附脫硝，通過(guò)第一噴淋區(qū)域和第二噴淋區(qū)域的氣液分離裝置，進(jìn)入第二噴淋區(qū)域進(jìn)行第二次吸附脫硝，其中氣液分離裝置可允許煙氣從第一噴淋區(qū)域進(jìn)入第二噴淋區(qū)域，而阻止第二噴淋區(qū)域的吸附劑溶液進(jìn)入第一噴淋區(qū)域。從而實(shí)現(xiàn)多次脫硝，提高脫硝效率的技術(shù)效果。同時(shí)，此方案實(shí)現(xiàn)了在同一塔體內(nèi)多次脫硝，可減少多塔串聯(lián)使用時(shí)產(chǎn)生的基礎(chǔ)設(shè)備的投資成本。

在一些實(shí)施方式中，第一噴淋區(qū)域設(shè)有若干第一噴淋設(shè)備，第一噴淋設(shè)備兩端固定于塔體內(nèi)壁，第二噴淋區(qū)域設(shè)有若干第二噴淋設(shè)備，第二噴淋設(shè)備兩端固定于塔體內(nèi)壁。在第一噴淋區(qū)域和第二噴淋區(qū)域采用多層噴淋設(shè)備噴淋的方式，提高對(duì)煙氣中NO_x的吸附效果。

在一些實(shí)施方式中，還包括第一儲(chǔ)液裝置、第一循環(huán)泵、第二儲(chǔ)液裝置和第二循環(huán)泵，第一儲(chǔ)液裝置中裝有第一工藝水，第二儲(chǔ)液裝置中裝有第二工藝水，第一儲(chǔ)液裝置與塔體底部連通，第一循環(huán)泵一端與第一儲(chǔ)液裝置相連，第一循環(huán)泵另一端與第一噴淋設(shè)備相連，第二儲(chǔ)液裝置與氣液分離裝置相連，第二循環(huán)泵一端與第二儲(chǔ)液裝置相連，第二循環(huán)泵另一端與第二噴淋設(shè)備相連。通過(guò)第一循環(huán)泵可以將第一噴淋區(qū)域的第一工藝水進(jìn)行循環(huán)使用，對(duì)煙道氣進(jìn)行第一次脫硝，其中第一工藝水的對(duì)NO_x的吸附效果可達(dá)到40-50％；通過(guò)第二循環(huán)泵對(duì)第二噴淋區(qū)域的第二工藝水進(jìn)行循環(huán)使用，對(duì)煙道氣進(jìn)行第二次脫硝，其中第二工藝水的脫硝效率可達(dá)到95％。

在一些實(shí)施方式中，氣液分離裝置，包括分隔板，分隔板所在平面垂直設(shè)于塔體內(nèi)壁，分隔板上設(shè)有若干通孔，通孔上方設(shè)有集液槽，集液槽與分隔板相連，集液槽和分隔板之間形成空隙。分隔板將塔體分為第一噴淋區(qū)域和第二噴淋區(qū)域，集液槽對(duì)循環(huán)的第二工藝水進(jìn)行收集，可阻止第二工藝水進(jìn)入第一噴淋區(qū)域，分隔板內(nèi)的通孔可允許煙道氣從第一噴淋區(qū)域進(jìn)入第二噴淋區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的脫硝。

在一些實(shí)施方式中，通孔邊緣設(shè)有擋板，擋板所在平面與分隔板所在平面垂直設(shè)置，集液槽通過(guò)支架與所述擋板固定連接，集液槽和分隔板之間形成空隙。集液槽收集的第二工藝水溢出后，可通過(guò)分隔板的管道進(jìn)入第二儲(chǔ)液裝置進(jìn)行循環(huán)使用，垂直設(shè)置的擋板，可以阻止溢出的第二工藝水通過(guò)通孔進(jìn)入第一噴淋區(qū)域。

在一些實(shí)施方式中，分隔板設(shè)有圓形通孔，集液槽為V型集液槽，集液槽的直徑從上端至下端逐漸減少，集液槽最上端的直徑大于或等于所述通孔的直徑。本方案中，由于集液槽最上端的直徑大于或等于通孔直徑，集液槽溢出時(shí)，邊緣溢出的第二工藝水也不會(huì)流入通孔，而是進(jìn)入分隔板的管路，進(jìn)行循環(huán)使用。

在一些實(shí)施方式中，第一工藝水包括含鈷絡(luò)合劑和氨水，含鈷絡(luò)合劑和氨水以摩爾比1:100-1:10的比例混合，鈷絡(luò)合劑包括乙二胺合鈷絡(luò)合劑、六氨合鈷絡(luò)合劑和亞硝酰合鈷絡(luò)合劑；第二工藝水包括氧化劑和堿。

通過(guò)第一工藝水對(duì)煙道氣進(jìn)行第一次脫硝，第一工藝水主要采用絡(luò)合吸附的方式，主要原理如下：

A、煙氣中NO與絡(luò)合物的絡(luò)合：M表示金屬離子，L表示配體

[ML₃]²⁺+NO+H₂O→[ML₂(NO)(H₂O)]²⁺+L

B、煙氣中O₂與絡(luò)合物的絡(luò)合

2[ML₃]²⁺+O₂+OH^-→[ML₂O₂(OH)ML₂]³⁺+2L

C、NO絡(luò)合物與O₂絡(luò)合物的反應(yīng)

[ML₂O₂(OH)ML₂]³⁺+[ML₂(NO)(H₂O)]²⁺+2L→

2[ML₂(NO₂)(H₂O)]²⁺+2[ML₃]²⁺+OH^-

2[ML₂(NO₂)(H₂O)]²⁺+6OH^-→2[ML₂(OH)₂]+NO₂^-+NO₃^-+3H₂O

D、絡(luò)合物的再生

[ML₂(OH)₂]+L→[ML₃]²⁺+OH^-

絡(luò)合物主要起了催化劑的作用，沒(méi)有消耗可重復(fù)使用，總反應(yīng)如下：

NO+O₂+2OH^-→NO₂^-+NO₃^-+H₂O

因此，使用絡(luò)合劑作為第一工藝水，可重復(fù)使用對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝，降低吸附劑的消耗成本，其第一次脫硝的效率在40-50％。使用第二工藝水進(jìn)一步對(duì)煙道氣進(jìn)行氧化脫硝，由于已經(jīng)采用第一工藝水對(duì)煙道氣進(jìn)行了預(yù)脫硝，因此，第二次脫硝效率可達(dá)到95％，且由于第二次脫硝時(shí)，煙道氣已經(jīng)過(guò)預(yù)脫硝，因此，第二工藝水的使用壽命可大大延長(zhǎng)，從而降低吸附耗材的使用成本。

在一些實(shí)施方式中，氧化劑為亞氯酸鹽或者次氯酸鹽，其中亞氯酸鹽包括亞氯酸鈉、亞氯酸鎂和亞氯酸鋇，次氯酸鹽包括次氯酸鈣、次氯酸鋰、次氯酸鈉和次氯酸鉀，堿包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水和四甲基氫氧化銨。本方案中，亞氯酸鹽或者次氯酸鹽將NO或者NO₂氧化后，被堿溶液吸附。亞氯酸鈉的氧化吸附原理如下：

a、NO+ClO₂^-→2NO₂+Cl^-

b、4NO+ClO₂^-+4OH^-→4NO₂^-+Cl^-+2H₂O

c、NO+3ClO₂^-+4OH^-→4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O

d、4NO₂+ClO₂^-+4OH^-→4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O

在一些實(shí)施方式中，第二工藝水中的亞氯酸鹽或次氯酸鹽與堿以摩爾比1:10-1:1的比例混合。由于是對(duì)經(jīng)過(guò)第一次脫硝的相對(duì)清潔的煙道氣，因此亞氯酸鹽或次氯酸鹽的含量可降低，同時(shí)可延長(zhǎng)其使用壽命，從而降低吸附劑耗材的成本。摩爾比1:10-1:1的比例為優(yōu)選的比例，其最終脫硝率可達(dá)到95％，滿足煙道氣的排放要求。

在一些實(shí)施方式中，可以在塔體內(nèi)第二噴淋區(qū)域上方設(shè)有第三噴淋區(qū)域，對(duì)煙道氣進(jìn)行三次脫硝，以提高脫硝率。

在一些實(shí)施方式中，可以在塔體內(nèi)第二噴淋區(qū)域上方設(shè)有多個(gè)噴淋區(qū)域，對(duì)煙道氣進(jìn)行多次脫硝，以提高脫硝率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中一種脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式中一種脫硝裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，一種脫硝裝置，包括塔體1，塔體上設(shè)有煙氣入口4和煙氣出口5，煙氣入口4和煙氣出口5之間設(shè)有除霧器6，還包括第一噴淋區(qū)域2和第二噴淋區(qū)域3，第一噴淋區(qū)域2和第二噴淋區(qū)域3設(shè)于塔體1內(nèi)，第二噴淋區(qū)域3設(shè)于第一噴淋區(qū)域2上方，第一噴淋區(qū)域2和第二噴淋區(qū)域3之間設(shè)有氣液分離裝置7。

為了實(shí)現(xiàn)提高對(duì)煙氣中NO_x的吸附效果，第一噴淋區(qū)域2設(shè)有若干第一噴淋設(shè)備21，第一噴淋設(shè)備兩端固定于塔體1內(nèi)壁，第二噴淋區(qū)域3設(shè)有若干第二噴淋設(shè)備31，第二噴淋設(shè)備兩端固定于塔體1內(nèi)壁。

還包括第一儲(chǔ)液裝置22、第一循環(huán)泵23、第二儲(chǔ)液裝置32和第二循環(huán)泵33，第一儲(chǔ)液裝置22中裝有第一工藝水，第二儲(chǔ)液裝置32中裝有第二工藝水，第一儲(chǔ)液裝置22與塔體1底部連通，第一循環(huán)泵23一端與第一儲(chǔ)液裝置22相連，第一循環(huán)泵23另一端與第一噴淋設(shè)備相連21，第二儲(chǔ)液裝置32與氣液分離裝置7通過(guò)管路76相連，第二循環(huán)泵33一端與第二儲(chǔ)液裝置32相連，第二循環(huán)泵33另一端與第二噴淋設(shè)備31相連。如此設(shè)計(jì)，可以通過(guò)第一循環(huán)泵23可以將第一噴淋區(qū)域2的第一工藝水進(jìn)行循環(huán)使用，對(duì)煙道氣進(jìn)行第一次脫硝，其中第一工藝水的對(duì)NO_x的吸附效果可達(dá)到40-50％；通過(guò)第二循環(huán)泵33對(duì)第二噴淋區(qū)域3的第二工藝水進(jìn)行循環(huán)使用，對(duì)煙道氣進(jìn)行第二次脫硝，其中第二工藝水的脫硝效率可達(dá)到95％。

如圖2所示，

氣液分離裝置7，包括分隔板71，分隔板71所在平面垂直設(shè)于塔體1內(nèi)壁，分隔板71上設(shè)有若干通孔72，通孔72上方設(shè)有集液槽73，集液槽73與分隔板相連71，集液槽73和分隔板71之間形成空隙。如此設(shè)計(jì)，分隔板可以將塔體分為第一噴淋區(qū)域2和第二噴淋區(qū)域3，集液槽73對(duì)循環(huán)的第二工藝水進(jìn)行收集，可阻止第二工藝水進(jìn)入第一噴淋區(qū)域2，分隔板內(nèi)的通孔72可允許煙道氣從第一噴淋區(qū)域2進(jìn)入第二噴淋區(qū)域3進(jìn)行進(jìn)一步的脫硝。

為了防止集液槽73收集的第二工藝水溢出后，通過(guò)通孔72進(jìn)入第一噴淋區(qū)域2。通孔72邊緣設(shè)有擋板75，擋板75所在平面與分隔板71所在平面垂直設(shè)置，集液槽73通過(guò)支架74與所述擋板75固定連接，集液槽73和分隔板71之間形成空隙。

分隔板71設(shè)有圓形通孔72，集液槽75為V型集液槽，集液槽75的直徑從上端至下端逐漸減少，集液槽75最上端的直徑大于或等于所述通孔72的直徑。如此設(shè)計(jì)，集液槽75溢出時(shí)，邊緣溢出的第二工藝水也不會(huì)流入通孔72，而是進(jìn)入分隔板71的管路，進(jìn)行循環(huán)使用。

第一工藝水包括含鈷絡(luò)合劑和氨水，含鈷絡(luò)合劑和氨水以摩爾比1:100-1:10的比例混合，鈷絡(luò)合劑包括乙二胺合鈷絡(luò)合劑、六氨合鈷絡(luò)合劑和亞硝酰合鈷絡(luò)合劑；第二工藝水包括氧化劑和堿。如此設(shè)計(jì)，通過(guò)第一工藝水對(duì)煙道氣進(jìn)行第一次脫硝，第一工藝水主要采用絡(luò)合吸附的方式，對(duì)煙道氣的脫硝率達(dá)到40-50％，第二工藝水主要采用氧化吸附的方式，對(duì)煙道氣的脫硝率達(dá)到95％。

氧化劑為亞氯酸鹽或者次氯酸鹽，亞氯酸鹽包括亞氯酸鈉、亞氯酸鎂和亞氯酸鋇，次氯酸鹽包括次氯酸鈣、次氯酸鋰、次氯酸鈉和次氯酸鉀，堿包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水和四甲基氫氧化銨。第二工藝水中的亞氯酸鹽或次氯酸鹽與堿以摩爾比1:10-1:1的比例混合。如此設(shè)計(jì)，由于是對(duì)經(jīng)過(guò)第一次脫硝的相對(duì)清潔的煙道氣，因此亞氯酸鹽或次氯酸鹽的含量可降低，同時(shí)可延長(zhǎng)其使用壽命，從而降低吸附劑耗材的成本。雖然亞氯酸鹽或次氯酸鹽的含量越高，脫硝效率越高，但是成本也會(huì)升高，摩爾比1:10-1:1的比例為優(yōu)選的比例，其最終脫硝率可達(dá)到95％，滿足煙道氣的排放要求。而隨著亞氯酸鹽或次氯酸鹽的含量繼續(xù)提高，其脫硝率提高不明顯，而成本上升明顯。

實(shí)施案例1：第一工藝水為乙二胺合鈷絡(luò)合劑與氨水以摩爾比1:10混合，第二工藝水為亞氯酸鈉與氫氧化鈉以摩爾比1:10混合，其最終脫硝率為94.8％。

實(shí)施案例2：第一工藝水為六氨合鈷絡(luò)合劑與氨水以摩爾比1:50混合，第二工藝水為亞氯酸鈣與氫氧化鉀以摩爾比1:1.3混合，其最終脫硝率為95.0％。

實(shí)施案例3：第一工藝水為亞硝酰合鈷絡(luò)合劑與氨水以摩爾比1:100混合，第二工藝水為次氯酸鉀與氨水以摩爾比1:1混合，其最終脫硝率為95.5％。

對(duì)比案例1：第一工藝水為乙二胺合鈷絡(luò)合劑與氨水以摩爾比1:10混合，第二工藝水為亞氯酸鈉與氫氧化鈉以摩爾比1:0.8混合，其最終脫硝率為95.8％。

對(duì)比案例2：第一工藝水為乙二胺合鈷絡(luò)合劑劑與氨水以摩爾比1:10混合，第二工藝水為亞氯酸鈉與氫氧化鈉以摩爾比1:15混合，其最終脫硝率為80％。

本發(fā)明提供的實(shí)施方案中的脫硝裝置采用一塔多用的設(shè)計(jì)，降低脫硝的設(shè)備成本，且采用多次脫硝的方式，提高脫硝效率，以符合排放要求，且能降低吸收劑的成本。

以上表述僅為本發(fā)明的優(yōu)選方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。