專利名稱：工業(yè)煙氣凈化脫硫脫硝一體化裝置及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)煙氣脫硫脫硝環(huán)保設(shè)備。
背景技術(shù)：
燃煤煙氣中S02、NOx是大氣的主要污染源。相關(guān)資料顯示，國(guó)內(nèi)很多地方的酸雨目前已由硫酸型變成了硝酸型；同時(shí)，水體中導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的氨氮日益增多也使得我國(guó)一些湖泊的藍(lán)藻頻發(fā)。國(guó)務(wù)院印發(fā)了《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，在減排方面，提出2015年，全國(guó)化學(xué)需氧量和二氧化硫排放總量分別控制在2347. 6萬(wàn)噸、2086. 4萬(wàn)噸，比 2010年的2551. 7萬(wàn)噸、2沈7. 8萬(wàn)噸分別下降8% ；全國(guó)氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在238. 0萬(wàn)噸、2046. 2萬(wàn)噸，比2010年的洸4. 4萬(wàn)噸、2273. 6萬(wàn)噸分別下降10%。隨著國(guó)家對(duì)煙氣排放指標(biāo)的越來(lái)越嚴(yán)，控制氮氧化物和二氧化硫的排放量已成為火電廠及冶金行業(yè)的首要治理工作。近年來(lái)，我國(guó)煙氣脫硫行業(yè)主要靠引進(jìn)吸收國(guó)外的石灰石石膏法脫硫技術(shù)，但是以石灰石石膏法等鈣基為主的脫硫行業(yè)逐漸顯現(xiàn)出脫硫石膏處置困難、設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重、消耗大量石灰石資源和存在廢水廢渣等二次污染等問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)的脫硝技術(shù)仍然是以國(guó)外引進(jìn)的SCR技術(shù)為主，不僅投資高而且運(yùn)行過(guò)程中由于要消耗催化劑和吸收劑，運(yùn)行費(fèi)用較高。上述的脫硫、脫硝技術(shù)都是分別在吸收塔內(nèi)進(jìn)行的，煙氣直接進(jìn)入吸收塔進(jìn)行處理，至目前，還沒(méi)有對(duì)二氧化硫及氮氧化物進(jìn)行同時(shí)處理的技術(shù)。所以，研究開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的無(wú)二次污染、資源消耗少、運(yùn)行費(fèi)用低的煙氣脫硫脫硝技術(shù)，對(duì)解決我國(guó)的S02、NOx污染問(wèn)題具有十分重要的意義，特別是開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙氣凈化脫硫脫硝一體化技術(shù)更具有深遠(yuǎn)的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有脫硫脫硝設(shè)備分別建設(shè)，設(shè)備龐大、工藝復(fù)雜、投資較高、運(yùn)行成本高、副產(chǎn)物難以利用及污染環(huán)境的問(wèn)題，提供一種工業(yè)煙氣凈化脫硫脫硝裝置，特別適合新建火電廠以及原有電廠濕法脫硫改造項(xiàng)目。本發(fā)明主要是在煙氣進(jìn)入吸收塔前采用臭氧對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)入吸收塔。臭氧化學(xué)分子式為O3，氧氣的同素異形體，每個(gè)分子由三個(gè)氧原子組成，具有強(qiáng)氧化作用。臭氧可以將難溶于水的NO氧化成易溶于水的N02j203、N205等高價(jià)態(tài)氮氧化物；臭氧可以將轉(zhuǎn)化成易溶于水的SO3 ；轉(zhuǎn)換出的高價(jià)態(tài)氮氧化物和SO3溶于水后可生成硝酸和硫酸，在吸收塔內(nèi)再注入氨后可生成硫酸銨和硝酸銨，經(jīng)過(guò)濃縮結(jié)晶，作為化肥使用。以下反應(yīng)式可以說(shuō)明工藝原理脫硝工藝NCHO3 — N02+02 (1)，2N02+03 — N205+02 (2)，
Ν205+Η20 — 2HN03 (3)，ΗΝ03+ΝΗ3 — NH4NO3 (4)，脫硫工藝3S02+03 ^ 3S0s (5),S03+H20 — H2SO4 (6)，H2S04+2NH3 — (NH4) 2S04 (7)；O3脫除工藝703+6NH3 = 6N02+9H20 (8)，4N02+02+2H20 = 4HN03 (9)。根據(jù)上述化學(xué)原理，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種工業(yè)煙氣凈化脫硫脫硝裝置它包括吸收塔，其特征在于，在進(jìn)入吸收塔之前的煙道上，增加一段預(yù)處理煙道，預(yù)處理煙道的出口呈向下坡度連接在吸收塔入口煙道上； 在預(yù)處理煙道內(nèi)從入口開(kāi)始，依次設(shè)有臭氧噴射裝置和預(yù)噴淋裝置；在臭氧噴射裝置上用輸氣管道連接上臭氧機(jī)；其中所述的臭氧噴射裝置結(jié)構(gòu)是在輸氣管道上沿?zé)煔庾呦蛞来尾贾糜袃蓪託怏w噴嘴，兩層氣體噴嘴相互錯(cuò)開(kāi)，使有效噴氣面積覆蓋預(yù)處理煙道的整個(gè)斷面；所有氣體噴嘴噴射方向與煙氣流向呈相反方向，形成逆流式噴氣狀；所述的預(yù)噴淋裝置是由霧化噴嘴及噴淋管道構(gòu)成，霧化噴嘴采用不銹鋼材質(zhì)，噴淋管道采用玻璃鋼管道。本發(fā)明的工作原理是煙氣經(jīng)過(guò)預(yù)處理煙道時(shí)，由臭氧噴射裝置噴出的臭氧與原煙氣激烈碰撞，經(jīng)過(guò)兩層充分接觸融合反應(yīng)，將難溶于水的NO氧化成易溶于水的N02、N203、N2O5等高價(jià)態(tài)氮氧化物，使SA轉(zhuǎn)化為易溶于水的SO3硫化物。與臭氧充分反應(yīng)的煙氣進(jìn)入預(yù)噴淋裝置，在預(yù)噴淋段將易溶于水N02、N203> N2O5等高價(jià)態(tài)氮氧化物吸收溶于水中形成硝酸；將易溶于水的SO3吸收轉(zhuǎn)化為H2SO4即硫酸，同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行降溫。硫酸和硝酸混合溶液通過(guò)預(yù)處理煙道出口自流進(jìn)入吸收塔內(nèi)，吸收塔內(nèi)的噴淋系統(tǒng)將NH3液霧化噴出，與煙氣生成NH4NO3化肥和(NH4) 2S04化肥，在吸收塔底部取出外銷，從而達(dá)到脫除氮氧化物和二氧化硫的目的。當(dāng)裝置需要檢修時(shí)，可以打開(kāi)旁通煙道的閥門，對(duì)該裝置進(jìn)行處理。本發(fā)明的有益效果在于1、此裝置以臭氧O3作為氧化劑，并采用兩層噴射器噴射，覆蓋面積廣，有效的降低了氧化劑的使用量，增強(qiáng)了反應(yīng)效果，使反應(yīng)時(shí)間縮短，在短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到氧化效果，O3 與NO的摩爾比值控制在1左右，氧化效率高；因此對(duì)NO和SO2脫除率最高可達(dá)到90%以上，不僅可以高效去除氮氧化物，而且對(duì)二氧化硫和粉塵等顆粒物也有明顯的去除效果；是一種應(yīng)用遠(yuǎn)景廣闊的脫硫脫硝設(shè)備。2、此裝置以臭氧O3作為氧化劑，最終將煙氣生成農(nóng)業(yè)急需的化肥，不消耗大量石灰石資源和存在廢水廢渣、脫硫石膏等二次污染問(wèn)題，投資費(fèi)用低，裝置占地面積小，易于操作，運(yùn)行費(fèi)用低，也不存在催化劑失效的制約性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的示意簡(jiǎn)圖2是實(shí)施例中的第一層氣體噴嘴A向布置圖；圖3是實(shí)施例中的第二層氣體噴嘴A向布置圖；圖4是氣體噴嘴的樣式圖。圖中1-預(yù)處理煙道；2-臭氧噴射裝置；3-第二層氣體噴嘴；4-霧化噴嘴；5-噴淋管道；6-出口；7-吸收塔；8-第一層氣體噴嘴；9-輸氣管道；10-臭氧機(jī)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種工業(yè)煙氣凈化脫硫脫硝裝置它包括吸收塔7，在進(jìn)入吸收塔7 之前的煙道上，增加一段預(yù)處理煙道1，預(yù)處理煙道1的出口 6呈向下坡度連接在吸收塔7 的入口煙道上；在預(yù)處理煙道1內(nèi)從入口開(kāi)始，依次設(shè)有臭氧噴射裝置2和預(yù)噴淋裝置；在臭氧噴射裝置2上用輸氣管道9連接上臭氧機(jī)10。所述的臭氧噴射裝置2是由第一層氣體噴嘴8、第二層氣體噴嘴3用輸氣管道9連接組成，每層上均勻布置有四個(gè)氣體噴嘴；且第一層氣體噴嘴8和第二層氣體噴嘴3相互錯(cuò)開(kāi)，如圖2所示第一層氣體噴嘴8十字形式布置，圖3所示第二層氣體噴嘴3對(duì)角線形式布置，使有效噴氣面積覆蓋預(yù)處理煙道的整個(gè)斷面；所有氣體噴嘴噴射方向與煙氣流向呈相反方向，形成逆流式噴氣狀。所述的預(yù)噴淋裝置是由若干霧化噴嘴4及噴淋管道5構(gòu)成，霧化噴嘴4采用不銹鋼材質(zhì)，噴淋管道5采用玻璃鋼管道。工作時(shí)，煙氣經(jīng)過(guò)預(yù)處理煙道1時(shí)，由臭氧噴射裝置2噴出的臭氧與原煙氣激烈碰撞，經(jīng)過(guò)兩層充分接觸融合反應(yīng)，將難溶于水的NO氧化成易溶于水的N02、N203、N205等高價(jià)態(tài)氮氧化物，使SA轉(zhuǎn)化為易溶于水的SO3硫化物。與臭氧充分反應(yīng)的煙氣進(jìn)入預(yù)噴淋裝置，在預(yù)噴淋段將易溶于水N02、N203> N2O5等高價(jià)態(tài)氮氧化物吸收溶于水中形成硝酸；將易溶于水的SO3吸收轉(zhuǎn)化為H2SO4即硫酸，同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行降溫。硫酸和硝酸混合溶液通過(guò)預(yù)處理煙道1出口自流進(jìn)入吸收塔7內(nèi)，吸收塔7內(nèi)的噴淋系統(tǒng)將NH3液霧化噴出，與煙氣生成NH4NO3化肥和(NH4) 2S04化肥，在吸收塔7底部取出外銷，從而達(dá)到脫除氮氧化物和二氧化硫的目的。當(dāng)裝置需要檢修時(shí)，可以打開(kāi)旁通煙道的閥門，對(duì)該裝置進(jìn)行處理。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)煙氣凈化脫硫脫硝一體化裝置，它包括吸收塔，其特征在于，在進(jìn)入吸收塔之前的煙道上，增加一段預(yù)處理煙道，預(yù)處理煙道的出口呈向下坡度連接在吸收塔入口煙道上；在預(yù)處理煙道內(nèi)從入口開(kāi)始，依次設(shè)有臭氧噴射裝置和預(yù)噴淋裝置；在臭氧噴射裝置上用輸氣管道連接上臭氧機(jī)；其中所述的臭氧噴射裝置結(jié)構(gòu)是在輸氣管道上沿?zé)煔庾呦蛞来尾贾糜袃蓪託怏w噴嘴，兩層氣體噴嘴相互錯(cuò)開(kāi)，使有效噴氣面積覆蓋預(yù)處理煙道的整個(gè)斷面；所有氣體噴嘴噴射方向與煙氣流向呈相反方向，形成逆流式噴氣狀；所述的預(yù)噴淋裝置是由霧化噴嘴及噴淋管道構(gòu)成，霧化噴嘴采用不銹鋼材質(zhì)，噴淋管道采用玻璃鋼管道。
2.如權(quán)利要求1所述的一體化裝置，其特征在于，兩層氣體噴嘴錯(cuò)開(kāi)布置時(shí)，一層氣體噴嘴呈十字形式布置，另一層氣體噴嘴呈對(duì)角線形式布置。
3 —種如權(quán)利要求1或2所述的一體化裝置的工作方法，其特征在于煙氣經(jīng)過(guò)預(yù)處理煙道時(shí)，由臭氧噴射裝置噴出的臭氧與原煙氣激烈碰撞，經(jīng)過(guò)兩層充分接觸融合反應(yīng)，將難溶于水的NO氧化成易溶于水的N02、隊(duì)03和隊(duì)05高價(jià)態(tài)氮氧化物，使 SO2轉(zhuǎn)化為易溶于水的SO3硫化物；與臭氧充分反應(yīng)的煙氣進(jìn)入預(yù)噴淋裝置，在預(yù)噴淋段將易溶于水N02、N2O3和隊(duì)05高價(jià)態(tài)氮氧化物吸收溶于水中形成硝酸；將易溶于水的SO3吸收轉(zhuǎn)化為H2SO4即硫酸，同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行降溫；硫酸和硝酸混合溶液通過(guò)預(yù)處理煙道出口自流進(jìn)入吸收塔內(nèi)，吸收塔內(nèi)的噴淋系統(tǒng)將 NH3液霧化噴出，與煙氣生成NH4NO3化肥和(NH4) 2S04化肥，在吸收塔底部取出外銷，從而達(dá)到脫除氮氧化物和二氧化硫的目的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種工業(yè)煙氣凈化脫硫脫硝一體化裝置及其工作方法，它是在進(jìn)入吸收塔之前的煙道上，增加一段預(yù)處理煙道，預(yù)處理煙道的出口呈向下坡度連接在吸收塔入口煙道上；在預(yù)處理煙道內(nèi)從入口開(kāi)始，依次設(shè)有臭氧噴射裝置和預(yù)噴淋裝置；在臭氧噴射裝置上用輸氣管道連接上臭氧機(jī)；通過(guò)臭氧噴射裝置使SO2轉(zhuǎn)化為易溶于水的SO3硫化物；通過(guò)預(yù)噴淋裝置，將易溶于水的SO3吸收轉(zhuǎn)化為H2SO4即硫酸，同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行降溫；從而達(dá)到脫除氮氧化物和二氧化硫的目的。本發(fā)明不僅可以高效去除氮氧化物，而且對(duì)二氧化硫和粉塵等顆粒物也有明顯的去除效果；是一種應(yīng)用遠(yuǎn)景廣闊的脫硫脫硝設(shè)備。
文檔編號(hào)C05C1/00GK102489129SQ20111041670
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者劉昌林, 劉紀(jì)壯, 劉莎, 劉豪, 尹培海, 張志國(guó), 董輝, 黃圣斌 申請(qǐng)人:山東中玻節(jié)能環(huán)保發(fā)展有限公司