專利名稱：煙氣脫硫系統(tǒng)及煙氣脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣脫硫系統(tǒng)及煙氣脫硫方法。
背景技術(shù)：
煤炭作為我國的基礎(chǔ)能源在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)還具有不可替代的地位。利用煤炭發(fā)電的火電廠煙氣中含有二氧化硫會污染環(huán)境。煙氣脫硫是目前控制火電廠煙氣排放污染的最有效的手段。現(xiàn)有的煙氣脫硫工藝采用氫氧化鈉將SO2轉(zhuǎn)化為Na2SO3或NaHSO3,之后再經(jīng)過曝氣轉(zhuǎn)化為so42-。然而，亞硫酸鈉雖然在曝氣條件下可以轉(zhuǎn)化成硫酸鈉，但是使用空氣壓縮機(jī)或者風(fēng)機(jī)才能夠使亞硫酸鈉溶液獲得充分曝氣，能耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種能耗較低的煙氣脫硫系統(tǒng)及煙氣脫硫方法。一種煙氣脫硫系統(tǒng)，用于脫除含有二氧化硫的煙氣中的二氧化硫，所述煙氣脫硫系統(tǒng)包括低溫等離子體裝置，用于將煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫；堿液接觸室，通過管道與所述低溫等離子體裝置連通，所述堿液接觸室用于將經(jīng)過低溫等離子體裝置氧化生成的三氧化硫與堿液反應(yīng)生成含有S042_的溶液；鈣源接觸室，通過管道與所述堿液接觸室連通，所述鈣源接觸室用于將所述含有SO42-的溶液與鈣源反應(yīng)生成硫酸鈣及回收堿液，所述鈣源為氧化鈣、氫氧化鈣或氫氧化鈣溶液。在其中一個實(shí)施例中，所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液,所述堿液的質(zhì)量濃度為7% 15%。在其中一個實(shí)施例中，所述堿液接觸室內(nèi)設(shè)有用于向所述三氧化硫微噴所述堿液的微噴裝置。在其中一個實(shí)施例中，所述氫氧化鈣溶液的質(zhì)量濃度為5% 13%。在其中一個實(shí)施例中，所述煙氣脫硫系統(tǒng)還包括回收裝置，所述回收裝置用于所述回收堿液輸送至所述堿液接觸室。一種煙氣脫硫方法，包括以下步驟將煙氣進(jìn)行低溫等離子體激發(fā)氧化，使煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫；將經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣與堿液反應(yīng)，使所述煙氣中的三氧化硫與堿液反應(yīng)溶液反應(yīng)生成含有so42_的溶液；使所述含有S042_的溶液與鈣源反應(yīng)生成硫酸鈣及回收堿液，所述鈣源為氧化鈣、氫氧化鈣或氫氧化鈣溶液。在其中一個實(shí)施例中，在將經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣與堿液反應(yīng)的步驟中，對經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣微噴堿液。
在其中一個實(shí)施例中，所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液,所述堿液的質(zhì)量濃度為7% 15%。在其中一個實(shí)施例中，所述氫氧化鈣溶液的質(zhì)量濃度為5% 13%。在其中一個實(shí)施例中，所述煙氣脫硫方法還包括步驟收集所述含有S042_的溶液與所述鈣源反應(yīng)生成的硫酸鈣及回收堿液，并將收集的回收堿液用于與經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣反應(yīng)。上述煙氣脫硫系統(tǒng)及煙氣脫硫方法，通過低溫等離子體將二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫，能耗大約為空氣壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)的十分之一，能耗較低；通過加入堿液及加入鈣源兩步將三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣及回收堿液，回收堿液可以進(jìn)行重復(fù)循環(huán)利用，進(jìn)一步降低了成本，硫酸鈣沉淀可以用于工業(yè)石膏的生產(chǎn)，較為環(huán)保。


圖I為一實(shí)施方式的煙氣脫硫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一實(shí)施方式的煙氣脫硫方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固設(shè)于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。請參閱圖1，一實(shí)施方式的煙氣脫硫系統(tǒng)10，用于脫除含有二氧化硫的煙氣中的二氧化硫，煙氣脫硫系統(tǒng)10包括低溫等離子體裝置110、堿液接觸室120、鈣源接觸室130、回收裝置140及硫酸鈣收集裝置150。低溫等離子體裝置110用于將煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫。低溫等離子體裝置110通過脈沖放電產(chǎn)生的等離子體中含有大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)離子和具有很強(qiáng)氧化性的自由基，其中活性離子的平均能量高于氣體分子的鍵能。活性離子和二氧化硫發(fā)生碰撞，一方面打開氣體分子鍵生成一些氮原子分子和固體微粒，另一方面激發(fā)空氣中的氧氣、水蒸汽，形成臭氧、O—和羥基自由自基等極強(qiáng)的氧化劑。這些氧化劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生一系列以活性離子或自由基為集體的復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，最終使二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫。堿液接觸室120用于將經(jīng)過低溫等離子體裝置氧化生成的三氧化硫與堿液接觸室內(nèi)120的堿液反應(yīng)生成含有S042_的溶液。
堿液為氫氧化鈉(NaOH)溶液或氫氧化鉀(KOH)溶液。優(yōu)選的，堿液的質(zhì)量濃度為7% 15%。三氧化硫與堿液反應(yīng)生成的含有S042_的溶液為硫酸鈉(Na2SO4)溶液或硫酸鉀(K2SO4)溶液。具體反應(yīng)式如下2R0H+S03 — R2S04+H20其中，R為K或Na。本實(shí)施方式中，堿液接觸室120通過管道與低溫等離子體裝置110連通。堿液接觸室120內(nèi)收容有用于與三氧化硫反應(yīng)的堿液。具體在本實(shí)施方式中，堿液接觸室120內(nèi)設(shè)有微噴裝置，微噴裝置將堿液霧化成微小的液滴，并向通入堿液接觸室120內(nèi)的煙氣噴堿液，使得煙氣與霧化的堿液充分接觸反應(yīng)生成含有SO/—的溶液。需要指出的是，微噴裝 置可以省略，此時也可以直接將煙氣通入堿液中，使煙氣中的三氧化硫與堿液發(fā)生反應(yīng)。鈣源接觸室130用于將堿液接觸室120生成的含有S042_的溶液與鈣源反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸I丐及回收堿液。鈣源為氧化鈣、氫氧化鈣或氫氧化鈣溶液。優(yōu)選的，氫氧化鈣溶液的質(zhì)量濃度為5% 13%。具體的，氧化鈣與含有S042_的溶液中的水發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鈣(Ca (OH) 2)。因此隹丐源與含有SO廣的溶液反應(yīng)生成的回收堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。具體反應(yīng)式如下R2S04+Ca (OH) 2 — Ca2S04+2R0H其中，R為K或Na，硫酸鈣(Ca2SO4)微溶于水，多次反應(yīng)后硫酸鈣以沉淀形式存在。本實(shí)施方式中，鈣源接觸室130通過管道與堿液接觸室120連通。具體在本實(shí)施方式中，鈣源接觸室130內(nèi)設(shè)有反應(yīng)池，鈣源收容于反應(yīng)池內(nèi)，使用時可以將堿液接觸室120內(nèi)產(chǎn)生的含有SO/—的溶液通過管道通入反應(yīng)池內(nèi)，與反應(yīng)池內(nèi)的鈣源發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀和回收堿液。在其他實(shí)施方式中，可以將鈣源接觸室內(nèi)的鈣源加入含有S042_的溶液中發(fā)生反應(yīng)?；厥昭b置140用于將回收堿液輸送至堿液接觸室120。具體在本實(shí)施方式中，回收裝置140為管道，回收裝置140將回收堿液輸送至堿液接觸室120并進(jìn)入微噴裝置。硫酸鈣收集裝置150用于收集鈣源接觸室130內(nèi)產(chǎn)生的硫酸鈣。硫酸鈣收集裝置150收集的硫酸鈣可以用于工業(yè)石膏的生產(chǎn)。上述煙氣脫硫系統(tǒng)10中，低溫等離子體裝置110依靠低功率電源激發(fā)空氣中的氧氣、水蒸汽，形成臭氧、O—和羥基自由自基，這些都是極強(qiáng)的氧化劑，能夠迅速高效并廉價的將二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫，能耗較低；堿液接觸室120及鈣源接觸室130將三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸I丐及回收堿液，回收裝置140用于將回收堿液輸送至堿液接觸室120進(jìn)行重復(fù)循環(huán)利用，進(jìn)一步降低了成本，硫酸鈣收集裝置150收集硫酸鈣沉淀，用于工業(yè)石膏的生產(chǎn)，較為環(huán)保。請同時參閱圖I及圖2，一實(shí)施方式的煙氣脫硫方法，包括以下步驟步驟S101、將煙氣進(jìn)行低溫等離子體激發(fā)氧化使煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫O本實(shí)施方式中，煙氣的二氧化硫通過低溫等離子體裝置110氧化為三氧化硫。
低溫等離子體裝置110通過脈沖放電產(chǎn)生的等離子體中含有大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)離子和具有很強(qiáng)氧化性的自由基，其中活性離子的平均能量高于氣體分子的鍵能?；钚噪x子和二氧化硫發(fā)生碰撞，一方面打開氣體分子鍵生成一些氮原子分子和固體微粒，另一方面激發(fā)空氣中的氧氣、水蒸汽，形成臭氧、O—和羥基自由自基等極強(qiáng)的氧化劑。這些氧化劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生一系列以 活性離子或自由基為集體的復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，最終使二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫。步驟S102、將經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣與堿液反應(yīng)，使煙氣中的三氧化硫與堿液反應(yīng)生成含有so42_的溶液。堿液為氫氧化鈉(NaOH)溶液或氫氧化鉀(KOH)溶液。優(yōu)選的，堿液的質(zhì)量濃度為7% 15%。三氧化硫與堿液反應(yīng)生成的含有S042_的溶液為硫酸鈉(Na2SO4)溶液或硫酸鉀(K2SO4)溶液。具體反應(yīng)式如下2R0H+S03 — R2S04+H20其中，R為K或Na。本實(shí)施方式中，經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣在堿液接觸室120與堿液反應(yīng)。堿液接觸室120通過管道與低溫等離子體裝置110連通。堿液接觸室120內(nèi)收容有用于與三氧化硫反應(yīng)的堿液。具體在本實(shí)施方式中，堿液接觸室120內(nèi)設(shè)有微噴裝置，微噴裝置將堿液霧化成微小的液滴，并向通入堿液接觸室120內(nèi)的煙氣噴堿液，使得煙氣與霧化的堿液充分接觸反應(yīng)生成含有SO/—的溶液。需要指出的是，微噴裝置可以省略，此時也可以直接將煙氣通入堿液中，使煙氣中的三氧化硫與堿液發(fā)生反應(yīng)。步驟S103、將含有S042_的溶液與鈣源反應(yīng)。鈣源為氧化鈣、氫氧化鈣或氫氧化鈣溶液。優(yōu)選的，氫氧化鈣溶液的質(zhì)量濃度為5% 13%。氧化鈣與含有S042_的溶液中的水發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鈣Ca(0H)2。I丐源與含有S042_的溶液反應(yīng)生成硫酸I丐及回收堿液?；厥諌A液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。具體反應(yīng)式如下R2S04+Ca (OH) 2 — Ca2S04+2R0H其中，R為K或Na。硫酸鈣(Ca2SO4)微溶于水，多次反應(yīng)后硫酸鈣以沉淀形式存在。本實(shí)施方式中，含有S042_的溶液與鈣源在鈣源接觸室130內(nèi)反應(yīng)。鈣源接觸室130通過管道與堿液接觸室120連通。具體在本實(shí)施方式中，鈣源接觸室130內(nèi)設(shè)有反應(yīng)池，鈣源收容于反應(yīng)池內(nèi)，使用時可以將堿液接觸室120內(nèi)產(chǎn)生的含有SO/—的溶液通過管道通入反應(yīng)池內(nèi)，與反應(yīng)池內(nèi)的鈣源發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀和堿液。堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。在其他實(shí)施方式中，可以將鈣源接觸室內(nèi)的鈣源加入含有S042_的溶液中發(fā)生反應(yīng)。步驟S104、收集含有S042_的溶液與鈣源反應(yīng)生成的硫酸鈣及回收堿液，并將收集的回收堿液用于與經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣反應(yīng)。本實(shí)施方式中，通過回收裝置140將回收堿液輸送至堿液接觸室120?；厥昭b置140為管道，回收裝置140將回收堿液輸送至堿液接觸室120并進(jìn)入微噴裝置。通過酸鈣收集裝置150收集鈣源接觸室130內(nèi)產(chǎn)生的硫酸鈣。硫酸鈣收集裝置150收集的硫酸鈣可以用于工業(yè)石膏的生產(chǎn)。上述煙氣脫硫方法，通過低溫等離子體將二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫，能耗大約為空氣壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)的十分之一，能耗較低；通過加入堿液及加入鈣源兩步將三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣及回收堿液，并將回收堿液進(jìn)行重復(fù)循環(huán)利用，進(jìn)一步降低了成本，收集硫酸鈣沉淀，用于工業(yè)石膏的生產(chǎn)，較為環(huán)保?？梢岳斫猓襟ES104可以省略，此時回收堿液可以用作其他用途。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種煙氣脫硫系統(tǒng)，用于脫除含有二氧化硫的煙氣中的二氧化硫，其特征在于，所述煙氣脫硫系統(tǒng)包括 低溫等離子體裝置，用于將煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫； 堿液接觸室，通過管道與所述低溫等離子體裝置連通，所述堿液接觸室用于將經(jīng)過低溫等離子體裝置氧化生成的三氧化硫與堿液反應(yīng)生成含有SO42-的溶液； 鈣源接觸室，通過管道與所述堿液接觸室連通，所述鈣源接觸室用于將所述含有SO42-的溶液與鈣源反應(yīng)生成硫酸鈣及回收堿液，所述鈣源為氧化鈣、氫氧化鈣或氫氧化鈣溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，所述堿液的質(zhì)量濃度為7% 15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述堿液接觸室內(nèi)設(shè)有用于向所述三氧化硫微噴所述堿液的微噴裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氧化鈣溶液的質(zhì)量濃度為5% 13%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣脫硫系統(tǒng)還包括回收裝置，所述回收裝置用于所述回收堿液輸送至所述堿液接觸室。
6.一種煙氣脫硫方法，其特征在于，包括以下步驟 將煙氣進(jìn)行低溫等離子體激發(fā)氧化，使煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫； 將經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣與堿液反應(yīng)，使所述煙氣中的三氧化硫與堿液反應(yīng)溶液反應(yīng)生成含有S042_的溶液； 使所述含有SO42-的溶液與鈣源反應(yīng)生成硫酸鈣及回收堿液，所述鈣源為氧化鈣、氫氧化鈣或氫氧化鈣溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硫方法，其特征在于，在將經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣與堿液反應(yīng)的步驟中，對經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣微噴堿液。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硫方法，其特征在于，所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，所述堿液的質(zhì)量濃度為7% 15%。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硫方法，其特征在于，所述氫氧化鈣溶液的質(zhì)量濃度為5% 13%。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硫方法，其特征在于，所述煙氣脫硫方法還包括步驟收集所述含有SO42-的溶液與所述鈣源反應(yīng)生成的硫酸鈣及回收堿液，并將收集的回收堿液用于與經(jīng)過低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣反應(yīng)。
全文摘要
一種煙氣脫硫系統(tǒng)，用于脫除含有二氧化硫的煙氣中的二氧化硫，包括低溫等離子體裝置、堿液接觸室及鈣源接觸室，所述低溫等離子體裝置用于將煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫，所述堿液接觸室通過管道與所述低溫等離子體裝置連通，所述堿液接觸室用于將經(jīng)過低溫等離子體裝置氧化生成的三氧化硫與堿液反應(yīng)生成含有SO42-的溶液，所述鈣源接觸室，通過管道與所述堿液接觸室連通，所述鈣源接觸室用于將所述含有SO42-的溶液與鈣源反應(yīng)生成硫酸鈣及回收堿液，所述鈣源為氧化鈣、氫氧化鈣或氫氧化鈣溶液。上述煙氣脫硫系統(tǒng)能耗較低。本發(fā)明還提供一種煙氣脫硫方法。
文檔編號B01D53/48GK102631834SQ20121011821
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者任哲, 呂小鴻, 周淼, 周湧 申請人:深圳力合環(huán)保技術(shù)有限公司