一種脫硫脫硝裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種脫硫脫硝裝置和方法，尤其是一種脫除煙氣中的硫氧化物和氮氧 化物的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 302是大氣主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標(biāo)志。它對人體健 康、環(huán)境等方面都有巨大的危害，是形成酸雨的主要原因。中國是世界上少數(shù)幾個以煤為主 要能源的國家之一。大量的燃煤導(dǎo)致我國SCV污染及由此引起的酸沉降污染十分嚴(yán)重。我 國的SCV污染治理起步較晚，而且現(xiàn)在的形勢依然十分嚴(yán)峻。同時，NOx排放量保持繼續(xù)增 長的態(tài)勢，所以NOx的污染治理也已受到國家相關(guān)部門的高度重視。國家環(huán)境保護(hù)部已將 控制燃煤鍋爐、鋼鐵燒結(jié)球團(tuán)設(shè)備NOx的排放列為繼煙氣除塵、脫硫之后的第三項污染重 點(diǎn)治理工作，并且將標(biāo)準(zhǔn)由之前的400mg/Nm3(-般地區(qū)）、200mg/Nm3(重點(diǎn)地區(qū)）提高到了 200mg/Nm3、100mg/Nm3。這促使人們研宄、開發(fā)高效的同時脫硫脫硝技術(shù)，以更有效、更經(jīng)濟(jì) 地完成煙氣污染治理的任務(wù)。
[0003] 目前，我國普遍采用的脫硫脫硝技術(shù)是濕法煙氣脫硫技術(shù)WFGD (鈣法居多）+選擇 性催化還原脫硝技術(shù)SCR (或選擇性非催化還原脫硝技術(shù)SNCR)。雖然這種技術(shù)的脫除污染 物效率較高，但是其工藝復(fù)雜，控制條件苛刻，投資、運(yùn)行費(fèi)用昂貴，中高硫煤適應(yīng)性差，尤 其是脫硝的副產(chǎn)物氮?dú)釴2無利用價值，由于存在這些缺點(diǎn)，難以在我國實(shí)現(xiàn)大面積工業(yè)推 廣。
[0004] 中國專利申請CN104258701A公開了如下一種脫硝工藝：脫硝煙氣與脫硝氧化劑 先進(jìn)行氧化反應(yīng)，采用亞氯酸鈉作為脫硝氧化劑，在煙氣進(jìn)入塔內(nèi)之前進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng) 溫度在120~130°C的煙溫范圍內(nèi)，且塵含量在50~200mg/Nm3范圍內(nèi)，這種工藝方法存在 氧化劑亞氯酸鈉在高溫下產(chǎn)生分解、氧化劑失去活性，造成脫硝效率較低的問題。而且，亞 氯酸鈉與有機(jī)物接觸能引起爆炸，在使用中具有一定的局限性。同時，因為脫硝效率較低， 這一工藝技術(shù)滿足現(xiàn)有氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)較難。亞氯酸鈉價格超過一萬元每噸，即使達(dá)到 排放標(biāo)準(zhǔn)，其脫硝成本也非常高，大幅增加了企業(yè)的脫硫脫硝成本。
[0005] 中國專利申請CN102327735A公開了一種基于H2O2作用的對煙氣同時脫硫脫硝的 系統(tǒng)和方法。中國專利申請CN103463978A公開了一種基于H2O2催化氧化煙氣同時脫硫脫 硝的裝置和方法。兩者都利用H2O2的強(qiáng)氧化性將煙氣中的二氧化硫（SO2)和氮氧化物（NO x) 氧化成硫酸和硝酸，其布置方式均是在煙氣進(jìn)口處注入H2O2，這種注入方式有以下幾方面的 缺陷：
[0006] 1、由于H2O2具有不穩(wěn)定性，在120°C以上，尤其是在140°C及以上時會發(fā)生無效分 解（強(qiáng)烈分解成H2O和O2)，失去氧化氮氧化物（NOx)的能力，而大部分煙氣在煙道段（未進(jìn) 入吸收塔前）的煙氣溫度恰恰在這個溫度范圍之內(nèi)。
[0007] 2、無論是鋼廠的燒結(jié)機(jī)煙氣還是燃煤鍋爐煙氣都含有較多的粉塵，H2O2激發(fā)的活 性物質(zhì)羥基自由基遇到粉塵會失去活性，降低氧化效率。
[0008] 3、H2O2在50~70°C，霧化含水率在10%~13%，環(huán)境含水量30%~40%的條件 下會激發(fā)出更多的羥基自由基· OH和· O2H，而煙氣進(jìn)口位置煙溫過高且含水量較低，達(dá)不 到這樣的條件，導(dǎo)致H2O2激發(fā)出實(shí)質(zhì)性氧化意義的活性物質(zhì)羥基自由基· OH和· 0 2H的量 大大降低。
[0009] 4、塔外用于脫硝的設(shè)備多且復(fù)雜，占地面積大，增加了投資、運(yùn)行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種煙氣脫硫脫硝裝置和方法，尤其是一 種利用脫硫脫硝漿液進(jìn)行濕法吸收并結(jié)合過氧化氫催化氧化技術(shù)脫除煙氣中的硫氧化物 (主要為SO2)和氮氧化物（NOx)的方法和裝置。本發(fā)明的裝置和方法尤其適用于燃煤鍋爐、 鋼鐵燒結(jié)機(jī)、球團(tuán)等含有硫氧化物和氮氧化物煙氣的處理，能夠使鎂法濕法脫硫和H2O2氧 化脫硝技術(shù)得到更高效的協(xié)同利用，充分發(fā)揮鎂法濕法脫硫的優(yōu)勢并解決H2O2發(fā)生無效分 解、氧化效率低、投資運(yùn)行成本高等現(xiàn)有H2O2氧化脫硝技術(shù)存在的問題。
[0011] 本發(fā)明提供一種脫硫脫硝裝置，包括：
[0012] 脫硫脫硝設(shè)備，其內(nèi)部設(shè)有：
[0013] 過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層，用以噴出過氧化氫，該過氧化氫氧化煙氣中的氮氧化 物以及部分二氧化硫，以形成中間反應(yīng)產(chǎn)物；
[0014] 噴淋吸收區(qū)，用以噴出脫硫脫硝漿液，該脫硫脫硝漿液與上述中間反應(yīng)產(chǎn)物和煙 氣中的部分二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，以形成吸收產(chǎn)物；
[0015] 漿液存儲區(qū)，用于存儲脫硫脫硝漿液，并接收來自噴淋吸收區(qū)的吸收產(chǎn)物；
[0016] 漿液循環(huán)輸送設(shè)備，用于將所述漿液存儲區(qū)的脫硫脫硝漿液循環(huán)輸送到所述噴淋 吸收區(qū)；
[0017] 過氧化氫供給設(shè)備，用于向過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層供給過氧化氫；
[0018] 其中，所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在所述噴淋吸收區(qū)內(nèi)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硫脫硝裝置，優(yōu)選地，所述噴淋吸收區(qū)包括至少兩層噴淋吸 收層，所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層布置在第一層噴淋吸收層與最后一層噴淋吸收層之 間。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硫脫硝裝置，優(yōu)選地，所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層布置在 第一層噴淋吸收層與第二層噴淋吸收層之間。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硫脫硝裝置，優(yōu)選地，所述噴淋吸收區(qū)包括第一層噴淋吸收 層、第二層噴淋吸收層和第三層噴淋吸收層；第一層噴淋吸收層、第二層噴淋吸收層和第三 層噴淋吸收層從下往上排布；所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層布置在第一層噴淋吸收層與第 二層噴淋吸收層之間或者布置在第二層噴淋吸收層與第三層噴淋吸收層之間。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硫脫硝裝置，優(yōu)選地，層間布置所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng) 層的相鄰的兩層噴淋吸收層之間的距離為2. 5米~3. 5米。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硫脫硝裝置，優(yōu)選地，層間未布置所述過氧化氫噴霧氧化反 應(yīng)層的相鄰的兩層噴淋吸收層的間距為1. 5米~2. 2米。
[0024] 本發(fā)明還提供一種利用上述脫硫脫硝裝置進(jìn)行脫硫脫硝的方法，包括如下步驟：
[0025] 脫硫脫硝漿液供給步驟：漿液循環(huán)輸送設(shè)備將漿液存儲區(qū)的脫硫脫硝漿液循環(huán)輸 送到噴淋吸收區(qū)進(jìn)行噴淋；
[0026] 過氧化氫供給步驟：由過氧化氫供給設(shè)備向過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層供給過氧化 氫；
[0027] 煙氣氧化步驟：過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層噴出過氧化氫，氧化煙氣中的氮氧化物 以及部分二氧化硫以形成中間反應(yīng)產(chǎn)物；所述的中間反應(yīng)產(chǎn)物包括硝酸、亞硝酸和硫酸；
[0028] 濕法吸收步驟：利用噴淋吸收區(qū)噴淋的脫硫脫硝漿液與上述中間反應(yīng)產(chǎn)物和煙氣 中的部分二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，以形成吸收產(chǎn)物，并落入漿液存儲區(qū)；
[0029] 其中，所述的脫硫脫硝漿液含有氧化鎂和氫氧化鎂；所述的吸收產(chǎn)物包括硫酸鎂、 亞硫酸鎂、硝酸鎂和亞硝酸鎂。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層的工藝條件為：溫度為 50~80°C，含水率為10%~13%、相對溫度為30%~40%。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述方法還包括：
[0032] 漿液存儲區(qū)加入過氧化氫分解催化劑的步驟：在漿液存儲區(qū)中加入催化劑以使未 激發(fā)反應(yīng)的過氧化氫反應(yīng)分解成水和氧氣，生成的氧氣將亞硝酸鎂和亞硫酸鎂分別氧化成 硝酸鎂和硫酸鎂。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述方法還包括將硫酸鎂和硝酸鎂排出處理的 步驟。
[0034] 本發(fā)明的裝置和方法，將鎂法脫硫和過氧化氫氧化脫硝進(jìn)行結(jié)合，并對現(xiàn)有技術(shù) 中的過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置位置進(jìn)行改進(jìn)，提高了同時進(jìn)行脫硫脫硝的效果。將氧 化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在噴淋吸收區(qū)內(nèi)，可以使過氧化氫到得到最優(yōu)的激發(fā)條件，產(chǎn)生 更多的活性物質(zhì)。而且，氧化鎂是一種活性很高的金屬氧化物，更能夠激發(fā)部分H2O2產(chǎn)生活 性物質(zhì)羥基自由基，因此，氧化鎂的加入不僅提高了脫硫的效率，而且能夠?qū)γ撓醯男势?到同步促進(jìn)的作用，這是其他濕法脫硫方式所不能企及的。本發(fā)明有效的提高了氮氧化物 和二氧化硫的脫除率，302脫除率可達(dá)到100%，NO5J^除率可達(dá)到80%以上，同時降低H 2O2的注入量，節(jié)約了成本的同時也避免了 H2O2過量、高溫引發(fā)爆炸的危險。此外，本發(fā)明的裝 置和方法相對于現(xiàn)有技術(shù)，設(shè)備簡化，大大降低了脫硫脫硝前期建設(shè)投資占地和運(yùn)行成本。
【附圖說明】
[0035] 圖1為比$父例1的一種現(xiàn)有脫硫脫硝裝置的不意圖。
[0036] 圖2為比較例2 (基于圖1改進(jìn)的）的脫硫脫硝裝置的示意圖。
[0037] 圖1和圖2中：11為H2O2儲罐，12為注射泵，13為H 2O2噴頭，14為H2O2催化分解 裝置，15為鼓風(fēng)機(jī)，16為活性物質(zhì)噴頭，17為預(yù)熱裝置，18為加熱裝置。
[0038] 圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的脫硫脫硝裝置的不意圖。
[0039] 圖3中：21為脫硫脫硝設(shè)備，22為循環(huán)泵，23為第一層噴淋吸收層，24為第二層 噴淋吸收層，25為第三層噴淋吸收層，26為脫硫