本實用新型涉及環(huán)保技術領域，具體涉及一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)。

背景技術：

2013年國務院就節(jié)能減排問題連續(xù)發(fā)布三個文件：《大氣污染防治十條措施》、《國務院關于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產業(yè)的意見》和《大氣污染防治行動計劃》，對節(jié)能減排、大氣污染控制提出了更高要求。

目前國內外處理氮氧化物和/或硫化物的方法主要有：選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、高能電子活化氧化法、溶液吸收法、氧化吸收法、生物處理法等。非選擇性催化還原法（SNCR法）和選擇性催化還原法（SCR法）主要用來處理氮氧化物。

SNCR法是把含有NH_x基的還原劑噴入爐膛溫度為850～1100℃的區(qū)域后，迅速熱分解成NH3和其它副產物，隨后NH₃與煙氣中的NO_x進行SNCR反應生成N₂，該方法效率較低，在40-50%之間，優(yōu)點是投資相對少；SCR法是在催化劑的作用下，利用還原劑（如NH₃、液氨、尿素）來“選擇性”地與煙氣中的NO_x反應并生成無毒無污染的N₂和H₂O，其效率比SNCR法的高，在80%左右，但SCR法的催化劑費用通常占到SCR系統(tǒng)初始投資的40%左右，其運行成本很大程度上受催化劑壽命的影響，因而投資較高。SNCR法和SCR法都必須利用氨作為還原劑，而大多脫硝企業(yè)往往建在比較偏僻的地方，購置、運輸和保存液氨或尿素的費用極高，還具有較大的危險性。

高能電子活化氧化法根據高能電子的產生方式不同，又分為電子束照射法（EBA）和脈沖電暈等離子體法（PPCP）。電子束照射法（EBA）是一種脫硫脫硝新工藝， 優(yōu)點是干法處理過程，不產生廢水廢渣；系統(tǒng)簡單，操作方便，過程易于控制；對于不同含硫量的煙氣和煙氣量的變化有較好的適應性和負荷跟蹤性；副產品為硫酸銨和硝酸銨混合物，可用作化肥。我國的成都熱電廠于1997年引進該電子束照射技術，實際運行脫硫率達到80%以上，但脫硝效率不到20%，可見電子束照射法如要大范圍應用于工業(yè)脫硫脫硝仍有很多工作要做。

脈沖電暈等離子體法是在電子束照射法的基礎上發(fā)展起來的，其優(yōu)點是高能電子由電暈放電自身產生，從而不需昂貴的電子槍，也不需輻射屏蔽；終產品可用作肥料，不產生二次污染；在超窄脈沖作用時間內，電子獲得了加速，而對不產生自由基的慣性大的離子沒有加速，因而該方法在節(jié)能方面有很大的潛力；它對電站鍋爐的安全運行也沒有影響。但是該技術耗能較高，約占電廠總發(fā)電量的3-5%左右。此外該高壓脈沖電源的大功率、窄脈沖、長壽命如何實現(xiàn)等核心問題有待解決。

溶液吸收法利用氮氧化物和硫化物為酸性氣體的特性，通過堿性溶液對廢氣中的氮氧化物和硫化物進行脫除，在一定條件下能同時脫除SO₂和NO_x。該方法的優(yōu)點是可以達到對SO₂和NO_x理想的脫除效果；缺點是所采用的特定脫硝系統(tǒng)往往存在催化劑表面結垢和中毒的現(xiàn)象^[1]，造成空氣預熱器/氣換熱器的阻塞和腐蝕。此外，由于氮氧化物中的NO不易被溶液吸收，還需結合氧化及絡合等方法對NO進行處理，工藝過程較為繁瑣。

氧化吸收法常采用臭氧、H₂O₂、NaClO₂等氧化劑對SO₂和NO_x進行氧化去除。該方法去除效率較高，且可同時脫硫，易于操作，但所采用的臭氧和NaClO價格昂貴，致使其同時脫硫脫硝的成本過高。雖然H₂O₂價格低廉，但是反應溫度達到60℃以上時H₂O₂開始劇烈分解，因此，在工業(yè)高溫煙道氣產生的條件下，必須對煙道氣進行降溫處理，投資費用較高，不利于工業(yè)化^[2]。

生物處理法是近年來開發(fā)出來的干法、半干法煙氣脫硫脫硝技術，但由于這些技術尚處于實驗室研發(fā)階段，并且其脫硫脫硝機理尚待研究，因而還不具備實際應用的能力。

綜上所述，各種處理氮氧化物、硫化物的方法都存在其自身的優(yōu)缺點，單一方法的運用已經不能滿足現(xiàn)實需要，因而聯(lián)合脫除技術逐漸成為世界各國研究機構、學者關注的焦點。這類技術的發(fā)展是大勢所趨,然而目前為止真正成熟的多脫技術并不多見。

參考文獻

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[2] 林彬帆，楊嵐等。液相氧化吸收法同時脫硫脫硝技術的研究進展[J]。煤化工，2015，43（5）：24-27。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有脫硫脫硝技術存在的問題，本實用新型提供一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)。本實用新型的技術方案為：

一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)，由給藥裝置和超重力反應器組成，所述給藥裝置包括藥劑池，藥劑池的藥液出口連接加藥泵進口，加藥泵出口與超重力反應器的藥劑進口相連；所述超重力反應器包括殼體，殼體內部設有環(huán)狀填料轉子，殼體上設有氣體進口、氣體出口、藥劑進口和藥劑出口，所述氣體出口與引風機相連，藥劑出口與藥劑池的回流口相連。

所述藥劑池的藥液出口與加藥泵進口相連接的管路上、超重力反應器的藥劑出口與藥劑池回流口相連接的管路上、以及加藥泵出口與超重力反應器的藥劑進口相連接的管路上均設有液體調節(jié)閥，用于調節(jié)液體流量和流速。

所述超重力反應器的氣體出口與引風機相連接的管路上設有氣體調節(jié)閥和溫度表，其中氣體調節(jié)閥用于調節(jié)排出氣體的流量和流速，溫度表用于監(jiān)測排出氣體的溫度。

所述環(huán)狀填料轉子通過轉軸與電機相連。

所述超重力反應器氣體進口位于殼體側壁上，并且其在殼體側壁上的設置方式以使煙氣進入方向為沿著環(huán)狀填料轉子的切向線方向為準。

所述超重力反應器藥劑進口下端設有擋流板，擋流板與水平線的夾角為30~45°，目的是使藥劑從藥劑進口均勻且充分的流入填料轉子的填料內部，防止藥劑直接噴灑到轉子內部的轉軸上且由于重力原因沿著轉軸流回藥劑池內，降低藥劑的使用效率。

一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝方法，是采用上述系統(tǒng)，工藝步驟包括：

（1）以單過硫酸氫鉀為氧化吸收劑，在藥液池中配制成質量濃度為1~10‰的溶液；

（2）控制液體調節(jié)閥的流速，將單過硫酸氫鉀溶液不斷引入超重力反應器環(huán)狀填料轉子的填料內部，并開啟引風機，將除塵的混合煙氣引入超重力反應器，控制環(huán)狀填料轉子勻速旋轉對混合煙氣進行脫硫脫硝，同時將超重力反應器底部沉積的單過硫酸氫鉀溶液不斷引回至藥劑池；

（3）控制氣體調節(jié)閥的流速，將脫硫脫硝后的煙氣排空。

上述方法中，所述步驟（2）控制環(huán)狀填料轉子勻速旋轉的轉速為400~1000r/min，填料采用氧化鎂和活性纖維的混合物。

上述方法中，單過硫酸氫鉀溶液可以在整個系統(tǒng)中循環(huán)使用，將單過硫酸氫鉀溶液從藥劑池引入超重力反應器后，單過硫酸氫鉀溶液經折流板被強力場粉碎、分散后進入填料內部，與煙氣進行反應，并在重力作用下自動散落，再經藥劑出口流回至藥劑池中。

本實用新型的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)及方法，由于單過硫酸鉀本身產生硫酸根自由基S0₄^?- (E⁰=2.5V-3.1V) ，且自由基帶有極強的標準電極電勢，幾乎與羥基自由基(E⁰=2.7V-2.8V)有著等同的氧化能力，所以強氧化劑——單過硫酸氫鉀可以將NO和SO₂分別氧化成高價態(tài)的NO_x（NO₂、N₂O₅、N₂O₃等氮氧化物）和SO₃，再利用設有活性填料層的超重力反應器來提高NO和SO₂的氧化、吸附及吸收去除效果。超重力反應器是通過離心的原理把轉子內部的沖洗液粉碎，使其能有效與煙氣中的NO_x和SO₂高效快速的混合、接觸、反應、去除；轉子內設的活性填料層（氧化鎂和活性纖維）一方面起著吸附NO和SO₂使之繼續(xù)氧化成高價態(tài)的NO_x和SO₃的作用，另一方面又起著增加氣液接觸界面的作用，使煙氣中的NO_x和SO₂能夠充分被氧化劑（單過硫酸氫鉀）氧化吸收去除。

本實用新型的有益效果：本實用新型的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)結構簡單，可以在煙氣溫度低于160℃的條件下脫硫脫硝，簡化工藝過程降低生產成本的同時提高了脫硫脫硝效率，其中脫硫效率達到95%以上，脫硝效率達到80%以上。此外，和現(xiàn)有的脫硫脫硝裝置相比，本實用新型的系統(tǒng)處理能力大達到處理煙氣10000-100000m3/h，并且能耗低、安全性高、體積小、在減少設備占地面積的同時更能適應用地緊張的環(huán)境（較現(xiàn)有的脫硫脫硝系統(tǒng)占地面積減少7-10倍）。

附圖說明

圖1為本實用新型的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)的整體結構示意圖；

其中，1-超重力反應器殼體；2-環(huán)狀填料轉子；3-超重力反應器氣體進口；4-超重力反應器氣體出口；5-超重力反應器藥劑進口管；6-超重力反應器藥劑出口管；7-引風機；8-藥劑池；9-加藥泵；10-藥劑調節(jié)閥；11-轉軸；12-藥劑池回流口；13-藥劑池藥液出口；14-擋流板；15-溫度表，16-氣體調節(jié)閥，17-電機。

具體實施方式

本實用新型實施例所采用的混合煙氣來自沈陽某冶金企業(yè)、鞍山某冶金企業(yè)、沈陽某化工企業(yè)。

以下通過具體實施例結合附圖對本實用新型的具體實施過程進行敘述，但實施例的內容并不限制本實用新型的保護范圍。

實施例1

一種氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)，其結構如圖1所示，由給藥裝置和超重力反應器組成，所述給藥裝置包括藥劑池8，藥劑池的藥液出口13連接加藥泵9進口，加藥泵9出口與超重力反應器的藥劑進口藥劑進口相連，藥劑進口上設有藥劑進口管5；所述超重力反應器包括殼體1，殼體內部設有環(huán)狀填料轉子2，殼體1上設有氣體進口3、氣體出口4、藥劑進口和藥劑出口，所述氣體出口4與引風機7相連，藥劑出口設有藥劑出口管6，與藥劑池8的回流口12相連。

所述超重力反應器的尺寸為：直徑0.9m，高1.0m。

所述藥劑池8的藥液出口13與加藥泵9進口相連接的管路上、超重力反應器的藥劑出口管6與藥劑池回流口12相連接的管路上、以及加藥泵9出口與超重力反應器的藥劑進口管5相連接的管路上均設有液體調節(jié)閥10。

所述超重力反應器的氣體出口4與引風機7相連接的管路上設有氣體調節(jié)閥16和溫度表15（TG002）。

所述環(huán)狀填料轉子2通過轉軸11與電機17相連，轉子外環(huán)直徑0.8m，內環(huán)直徑0.65m，填料采用氧化鎂和活性纖維的混合物。

所述超重力反應器氣體進口3位于殼體1側壁上，氣體進口與殼體水平中心線的角度為90°。

所述超重力反應器藥劑進口下端設有擋流板14，尺寸為60mm×60mm，擋流板14與水平線的夾角為45°。

采用上述系統(tǒng)，對沈陽某冶金企業(yè)的混合煙氣進行氧化-吸收超重力脫硫脫硝方法，工藝步驟包括：

（1）以單過硫酸氫鉀為氧化吸收劑，在藥液池中配制成質量濃度為5‰的溶液；

（2）控制液體調節(jié)閥的流速為3m/s，將單過硫酸氫鉀溶液不斷引入超重力反應器環(huán)狀填料轉子的填料中，并開啟引風機，將除塵的混合煙氣引入超重力反應器，控制環(huán)狀填料轉子勻速旋轉對混合煙氣進行脫硫脫硝，同時將超重力反應器底部沉積的單過硫酸氫鉀溶液不斷引回至藥劑池，其中勻速旋轉的轉速為800r/min；

（3）控制氣體調節(jié)閥的流速為10m/s，將脫硫脫硝后的煙氣排空。

本實施例的系統(tǒng)處理該企業(yè)混合煙氣的能力達到10000 m3/h，脫硫效率為97~100%，脫硝效率80~90%，并且能耗低、安全性高、體積小。

該企業(yè)原脫硫裝置的尺寸為：脫硫塔：直徑d=3m ，高h=15m；脫硝裝置：占地面積20 m3；這些設備的總占地面積是本實施例的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)占地面積的10倍。

實施例2

本實施例的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)同實施例1，區(qū)別點在于超重力反應器的尺寸為：直徑1.8m，高2.0m，擋流板14的尺寸為100mm×100mm，填料轉子外環(huán)直徑=1.5~1.6m，內環(huán)直徑1.3~1.4m。

采用上述系統(tǒng)，對鞍山某冶金企業(yè)的混合煙氣進行氧化-吸收超重力脫硫脫硝方法，工藝步驟包括：

（1）以單過硫酸氫鉀為氧化吸收劑，在藥液池中配制成質量濃度為6‰的溶液；

（2）控制液體調節(jié)閥的流速為4m/s，將單過硫酸氫鉀溶液不斷引入超重力反應器環(huán)狀填料轉子的填料中，并開啟引風機，將除塵的混合煙氣引入超重力反應器，控制環(huán)狀填料轉子勻速旋轉對混合煙氣進行脫硫脫硝，同時將超重力反應器底部沉積的單過硫酸氫鉀溶液不斷引回至藥劑池，其中勻速旋轉的轉速為800r/min；

（3）控制氣體調節(jié)閥的流速為12m/s，將脫硫脫硝后的煙氣排空。

本實施例的系統(tǒng)處理該企業(yè)混合煙氣的能力達到60000 m3/h，脫硫效率為97~100%，脫硝效率80~85%，并且能耗低、安全性高、體積小。

實施例3

本實施例的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)同實施例1，區(qū)別點在于超重力反應器的尺寸為：直徑2.4m，高2.6m，擋流板14的尺寸為120mm×120mm，填料轉子外環(huán)直徑=2.0m，內環(huán)直徑1.75m。

采用上述系統(tǒng)，對沈陽某化工企業(yè)的混合煙氣進行氧化-吸收超重力脫硫脫硝方法，工藝步驟包括：

（1）以單過硫酸氫鉀為氧化吸收劑，在藥液池中配制成質量濃度為6‰的溶液；

（2）控制液體調節(jié)閥的流速為5m/s，將單過硫酸氫鉀溶液不斷引入超重力反應器環(huán)狀填料轉子的填料中，并開啟引風機，將除塵的混合煙氣引入超重力反應器，控制環(huán)狀填料轉子勻速旋轉對混合煙氣進行脫硫脫硝，同時將超重力反應器底部沉積的單過硫酸氫鉀溶液不斷引回至藥劑池，其中勻速旋轉的轉速為800r/min；

（3）控制氣體調節(jié)閥的流速為15m/s，將脫硫脫硝后的煙氣排空。

本實施例的系統(tǒng)處理該企業(yè)混合煙氣的能力達到100000 m3/h，脫硫效率為95~100%，脫硝效率80~85%，并且能耗低、安全性高、體積小。

當處理的混合煙氣量大于100000m3，如果采用單臺設備對電機功率要求較高，出于安全和能耗方面的考慮，可采用多臺本實用新型的氧化-吸收超重力脫硫脫硝系統(tǒng)并聯(lián)使用，能夠達到更好的脫除效果。