CN201020334Y - 脱硫脱硝一体化烟气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种脱硫脱硝一体化烟气净化装置，包括塔体，其特征在于：所述塔体内设有上端与塔体顶板联接的隔离套，以使塔体内腔周部形成脱硫室塔体内腔形成脱硝室，所述脱硫室上部设有烟气进口及脱硫剂喷琳管、下部设有脱硫曝气池，所述脱硫室又经若干个不等径隔离套分隔形成可与脱硫室底部连通的自外向内上、下连续迴转的脱硝烟道层，每个脱硝烟道层上部设有脱硝剂喷淋管，并沿烟气走向间隔设置有若干段脱硝填料，脱硝烟道层下部设有废液循环池，废液循环泵，所述废液循环泵的出口与脱硝剂进液管并联后通往脱硝剂喷淋管，位于中央的脱硝烟道层的烟气经设于其上部的除雾器除雾后从塔体顶板中部通孔向上排出，本实用新型的目的是提供一种脱硫脱硝一体化烟气净化装置，该装置构造简单，脱硫脱硝效率高，烟气净化效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气体脱硫装置，特别是涉及一种脱硫脱硝一体化烟气净化装置。
背景技术
迄今为止，世界各国开发的燃煤烟气氮氧化物治理技术种类比较多，从低氧燃烧、烟气循环燃烧、二级燃烧、浓淡燃烧、分段燃烧、低氮燃烧器等各种炉内燃烧过程的改进到现今形式各异的脱硝工艺，其中SCR法和SNCR法在大型燃煤电厂获得商业应用。其中SCR法在全球范围内有数百台的成功应用业绩和十几年的运行经验。除此之外，还有液体吸收法、微生物吸收法、非选择性催化还原法、炽热炭还原法、催化分解法、液膜法、SNRB工艺脱硝技术、反馈式氧化吸收脱硝技术等。
1.1。选择性催化还原法
选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是指在催化剂的作用下，以NH3作为还原剂，“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。选择适当的催化剂可以使反应在200-400℃的温度范围内进行，并能有效地抑制副反应的发生。在NH3与NO化学计量比为1的情况下，可以得到高达80-90％的NOx脱除率。SCR系统的布置方式有三种，上述后石电厂的布置方式称为高温高尘布置方式，此外还有高温低尘及低温低尘的布置形式。高温高尘布置方式是目前应用最为广泛的一种，其优点是催化反应器处于300-400℃的温度范围内，有利于反应的进行，然而由于催化剂处于高尘烟气中，条件恶劣，磨刷严重，寿命将会受到影响。高温低尘布置方式是指SCR反应器布置在省煤器后的高温电除尘器和空气预热器之间，该布置方式可防止烟气中飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损与堵塞，其缺点是电除尘器在300~400℃的高温下运行条件差。低温低尘布置(或称尾部布置)方式是将SCR反应器布置在除尘器和烟气脱硫系统之后，催化剂不受飞灰和SO2的影响，但由于烟气温度较低，一般需要气气换热器或采用加设燃油或天然气的燃烧器将烟温提高到催化剂的活性温度，势必增加能源消耗和运行费用。
NH3-SCR消除NO的方法已实现工业化，且具有反应温度较低(573～753K)、催化剂不含贵金属、寿命长等优点。但也存在明显的缺点[2]：(1)由于使用了腐蚀性很强的NH3或氨水，对管路设备的要求高，造价昂贵(投资费用80美元/kW)[3]；(2)由于NH3的加入量控制会出现误差，容易造成二次污染；(3)易泄漏，操作及存储困难，且易于形成(NH-4)2SO4；(4)这个过程只能适用于固定污染源的净化，难以解决如汽车发动机等移动源产生的NO消除问题。
1.2。非催化选择性还原法(SNCR法)
该法原理同SCR法，由于没有催化剂，反应所需温度较高(900～1200℃)，因此需控制好反应温度，以免氨被氧化成氮氧化物。该法净化率为50％。
该法特点是不需催化剂，旧设备改造少，投资较SCR法小(投资费用15美元/kW[3])。但氨液消耗量较SCR法多。日本的松岛火电厂的1～4号燃油锅炉、四日市火电厂的两台锅炉、知多火电厂350MW的2号机组和横须贺火电厂350MW的2号机组都采用了SNCR方法。但是，目前大部分锅炉都不采用SNCR方法，主要原因如下：(1)效率不高(燃油锅炉的NOx排放量仅降低30％～50％)；(2)增加反应剂和运载介质(空气)的消耗量；(3)氨的泄漏量大，不仅污染大气，而且在燃烧含硫燃料时，由于有硫酸氢铵形成，会使空气预热器堵塞[4]。
1.3。催化分解法
理论上，NO分解成N2和O2是热力学上有利的反应，NO→1/2N2+1/2O2，ΔfGm＝-86kJ/mol，但该反应的活化能高达364kJ/mol，需要合适的催化剂来降低活化能，才能实现分解反应。由于该方法简单，费用低，被认为是最有前景的脱氮方法，故多年来人们为寻找合适的催化剂进行了大量的工作，主要有贵金属、金属氧化物、钙钛矿型复合氧化物及金属离子交换的分子筛等。
Pt、Rh、Pd等贵金属分散在Pt/7-Al2O3等载体上，可用于NO的催化分解。在同等条件下，Pt类催化剂活性最高。贵金属催化剂用于NO催化分解的研究已比较广泛和深入，近年来，这方面的工作主要是利用一些碱金属及过渡金属离子对单一负载贵金属催化剂进行改性，以提高催化剂的活性及稳定性。
1.4。等离子体治理技术
电子束(electron|beam，EB)法的原理是利用电子加速器产生的高能电子束，直接照射待处理的气体，通过高能电子与气体中的氧分子及水分子碰撞，使之离解、电离，形成非平衡等离子体，其中所产生的大量活性粒子(如OH、O和HO2等)与污染物进行反应，使之氧化去除[5]。许多国家已经建立了一批电子束试验设施和示范车间。日本、德国、美国和波兰的示范车间运行结果表明，这种电子束系统去除SO2的总效率通常超过95％，去除NOx的效率达到80％～85％[6]。
1.5。液体吸收法
NOx是酸性气体，可通过碱性溶液吸收净化废气中的NOx。常见吸收剂有：水、稀HNO3[9]、NaOH、Ca(OH)2、NH4OH、Mg(OH)2等。为提高NOx的吸收效率，又可采用氧化吸收法、吸收还原法及络合吸收法等。氧化吸收法先将NO部分氧化为NO2，再用碱液吸收。气相氧化剂有O2、O3、Cl2和ClO2等；液相氧化剂有HNO3、KMnO4、NaClO2、NaClO、H2O2、KBrO3、K2Br2O7、Na3CrO4、(NH4)2Cr2O7等。吸收还原法应用还原剂将NOx还原成N-2，常用还原剂有(NH4)2SO4、(NH4)HSO3、Na2SO3等。液相络合吸收法主要利用液相络合剂直接同NO反应，因此对于处理主要含有NO的NOx尾气具有特别意义。NO生成的络合物在加热时又重新放出NO，从而使NO能富集回收。目前研究过的NO络合吸收剂有FeSO4、Fe(II)-EDTA和Fe(II)-EDTANa2SO4等。
该法在实验装置上对NO的脱除率可达90％，但在工业装置上很难达到这样的脱除率。Peter、Harri、Ott等人在中试规模达到了10％～60％的NO脱除率[10]。
1.6。吸附法
吸附法是利用吸附剂对NOx的吸附量随温度或压力的变化而变化，通过周期性地改变操作温度或压力，控制NOx的吸附和解吸，使NOx从气源中分离出来，属于干法脱硝技术。根据再生方式的不同，吸附法可分为变温吸附法和变压吸附法。变温吸附法脱硝研究较早，已有一些工业装置。变压吸附法是最近研究开发的一种较新的脱硝技术。常用的吸附剂有杂多酸、分子筛、活性炭、硅胶及含NH3的泥煤等[11]。
吸附法净化NOx废气的优点是：净化效率高，不消耗化学物质，设备简单，操作方便。缺点是：由于吸附剂吸附容量小，需要的吸附剂量大，设备庞大，需要再生处理；过程为间歇操作，投资费用较高，能耗较大。
1.7。生物法处理
生物法处理的实质是利用微生物的生命活动将NOx转化为无害的无机物及微生物的细胞质。由于该过程难以在气相中进行，所以气态的污染物先经过从气相转移到液相或固相表面的液膜中的传质过程，可生物降解的可溶性污染物从气相进入滤塔填料表面的生物膜中，并经扩散进入其中的微生物组织。然后，污染物作为微生物代谢所需的营养物，在液相或固相被微生物降解净化[12]。
美国爱达荷国家工程实验室(Idaho National Engineering Laboratory)的研发人员最早发明了用脱氮菌还原烟气中NOx的工艺[13]。当烟气在塔中的停留时间(EBRT)约为1min，NO进口浓度为335mg/m3时，NO的去除率可达到99％。塔中细菌的最适温度为30～45℃，pH值为6.5～8.5。
微生物法处理烟气中NOx不使用催化剂，成本低；不使用还原剂NH3，没有氨的二次污染的问题；虽然一次性脱硝室设备体积大一些，但是避免了使用氨系统的设备，设备投入少，安全卫生条件好些，是很有前途的脱硝方法。
本实用新型既利用湿法脱硫、生物法脱硝和烟气加热套、排烟管一体化结合在一起，组成一种脱硫脱硝一体化烟气净化装置。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种脱硫脱硝一体化烟气净化装置，该装置构造简单，脱硫脱硝效率高，烟气净化效果好。
本实用新型包括塔体，其特征在于：所述塔体内设有上端与塔体顶板联接的隔离套，以使塔体内腔周部形成脱硫室塔体内腔形成脱硝室，所述脱硫室上部设有烟气进口及脱硫剂喷琳管、下部设有脱硫曝气池，所述脱硫室又经若干个不等径隔离套分隔形成可与脱硫室底部连通的自外向内上、下连续迥转的脱硝烟道层，每个脱硝烟道层上部设有脱硝剂喷淋管，并沿烟气走向间隔设置有若干段脱硝填料，脱硝烟道层下部设有废液循环池，废液循环泵，所述废液循环泵的出口与脱硝剂进液管并联后通往脱硝剂喷淋管，位于中内的脱硝烟道的烟气经设于其上部的除雾器除雾后向上排出。
本实用新型的优点在于：它占地面积小、功能齐全，烟气净化组合简单、阻力小，节省烟道、排烟管材料，可以完全满足今后脱硫脱硝加热排烟管的治理要求，是高效脱硫脱硝一体化烟气净化装置。
附图说明
图1是本实用新型的构造示意图。
图中23为脱硫剂进液管；24为脱硫剂循环泵；25为搅拌器；26为脱硫剂喷头；27为脱硝剂喷头；28为烟气进口；29为烟气出口；31为净化烟气出口；32为脱硫剂循环管；33为脱硝剂循环管；34为复合脱硫脱硝室；35为自来水管。
具体实施方式
本实用新型包括塔体1，其特征在于：所述塔体内设有上端与塔体顶板联接的隔离套2，以使塔体内腔周部形成脱硫室3塔体内腔形成脱硝室4，所述脱硫室上部设有烟气进口5及脱硫剂喷琳管6、下部设有脱硫曝气池7，所述脱硫室又经若干个不等径隔离套分隔形成可与脱硫室底部连通的自外向内上、下连续迥转的脱硝烟道层8，每个脱硝烟道层上部设有脱硝剂喷淋管9，并沿烟气走向间隔设置有若干段脱硝填料10，脱硝烟道层下部设有废液循环池11，废液循环泵12，所述废液循环泵的出口与脱硝剂进液管13并联后通往脱硝剂喷淋管，位于中央的脱硝烟道层的烟气经设于其上部的除雾器14除雾后从塔体顶板中部通孔30向上排出。
上述的除雾器上设有自来水清洗喷头15。
上述进入的烟气经设于塔体顶板排烟管16外围的烟气加热套22后进入脱硫室3，所述经除雾器除雾后的烟气经顶板加热套内腔被加热后从排烟管排出。
上述曝气池设有搅拌器17及具有曝气头18的曝气管19，和脱硫废液外排管20，所述废液循环池上还设有脱硝废液外排管21。
工作时，来自除尘的锅炉热烟气从烟气加热套22上的烟气进口28进入，与净化后的烟气间接换热，随后经过烟气出口29、脱硫室上部的烟气进口5进入脱硫室3的上部，均匀混合来自脱硫剂喷淋管6、脱硫剂喷头26的脱硫剂进行湿法脱硫，脱硫后的烟气进入里面的脱硝室4，逐段通过脱硝填料10与脱硝剂喷淋管9、脱硝剂喷头27、重新分配液段来的脱硝液进行生物法脱硝反应，反应后的净化湿烟气经过除雾器14除去水雾，再通过塔体顶板的中部通孔30进入烟气加热套22进行烟气加热处理，最后通过净化烟气出口31进入排烟管16达标排放；脱硫剂连续补充由脱硫剂进液管23定量供到脱硫室3内，脱硫剂通过脱硫剂循环泵24、脱硫剂循环管32循环使用，脱硫下来的亚硫酸盐在曝气池7内通过曝气管19、曝气头18供给的空气氧化转变为硫酸盐，并在曝气池搅拌器17的引导下，从脱硫废液外排管20排出脱硫室；脱硝剂连续补充由脱硝剂进液管13定量供到脱硝室4内，脱硝剂通过脱硝剂废液循环泵12、脱硝剂循环管33循环使用，脱硝下来的废液在废液循环池搅拌器25的引导下，从脱硝废液外排管21排出复合脱硫脱硝室34；自来水管35供给清洗喷头15自来水，定时清洗除雾器14上的污物，其废水合并脱硝废液一同处理。
Claims (4)
1.脱硫脱硝一体化烟气净化装置，包括塔体，其特征在于：所述塔体内设有上端与塔体顶板联接的隔离套，以使塔体内腔周部形成脱硫室塔体内腔形成脱硝室，所述脱硫室上部设有烟气进口及脱硫剂喷琳管、下部设有脱硫曝气池，所述脱硫室又经若干个不等径隔离套分隔形成可与脱硫室底部连通的自外向内上、下连续迴转的脱硝烟道层，每个脱硝烟道层上部设有脱硝剂喷淋管，并沿烟气走向间隔设置有若干段脱硝填料，脱硝烟道层下部设有废液循环池，废液循环泵，所述废液循环泵的出口与脱硝剂进液管并联后通往脱硝剂喷淋管，位于中央的脱硝烟道层的烟气经设于其上部的除雾器除雾后从塔体顶板中部通孔向上排出。
2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝一体化烟气净化装置，其特征在于：所述的除雾器上设有自来水清洗喷头。
3.根据权利要求1或2所述的脱硫脱硝一体化烟气净化装置，其特征在于：所述进入的烟气经设于塔体顶板排烟管外围的烟气加热套后进入脱硫室，所述经除雾器除雾后的烟气经顶板上的加热套内腔被加热后从排烟管排出。
4.根据权利要求3所述的脱硫脱硝一体化烟气净化装置，其特征在于：所述曝气池设有搅拌器及具有曝气头的曝气管，和脱硫废液外排管，所述废液循环池上还设有脱硝废液外排管。
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