一种脱硝装置的制作方法

本发明涉及化工设备的技术领域，特别涉及一种脱硝装置。

背景技术：

NO_x主要是一氧化氮(NO)与二氧化氮(NO₂)的总称，一般在燃烧产生的NO_x中NO占90％以上。NO_x是酸雨、酸雾的主要污染物，且会破坏高空同温层中的臭氧层，因此烟气中NO_x的控制和治理尤为重要。国家从2014年7月1日起强制实行控制空气排放指标NO_x≤100mg/m³,且地方政府也相应对热电厂煤锅炉改造给予支持。

在现有的脱硝技术中，对于电厂以NO为主的烟气脱硝，目前研究使用较多的主要是氧化吸收法和络合吸收法。络合吸收法即利用络合剂与NO反应生成络合物，然后再对产物进行加热放出NO，然后可以对NO进行回收利用。但是，此方法的一次脱硝效率低，达不到现有排放标准。在一些生产应用过程中，人们采用多个吸收塔串联进行多次脱硝的方式，但是会导致成本居高不小的问题。氧化吸收法就是将烟气中含量最多的NO氧化成溶液被吸收的NO₂，进而被碱液吸收。在众多吸收剂中，NaClO₂被认为是前景最好的，在国内外研究报道中，NaClO₂被证实理论脱硝效率能达到95％以上，且NaClO₂含量越高，脱硝效率越高。但是在实际工业应用中，NaClO₂价格昂贵，不适合采用一味增大NaClO₂含量的方式提高脱硝的效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种脱硝装置，本发明提供的脱硝装置采用一塔多用的设计，降低脱硝的设备成本，且采用多次脱硝的方式，提高脱硝效率，且能降低吸收剂的成本。

本发明提供的一种脱硝装置，包括塔体，塔体上设有烟气入口和烟气出口，烟气入口和烟气出口之间设有除雾器，还包括第一喷淋区域和第二喷淋区域，第一喷淋区域和第二喷淋区域设于所述塔体内，第二喷淋区域设于第一喷淋区域上方，第一喷淋区域和第二喷淋区域之间设有气液分离装置。烟道气通过烟气入口进入塔体，在第一喷淋区域进行第一次吸附脱硝，通过第一喷淋区域和第二喷淋区域的气液分离装置，进入第二喷淋区域进行第二次吸附脱硝，其中气液分离装置可允许烟气从第一喷淋区域进入第二喷淋区域，而阻止第二喷淋区域的吸附剂溶液进入第一喷淋区域。从而实现多次脱硝，提高脱硝效率的技术效果。同时，此方案实现了在同一塔体内多次脱硝，可减少多塔串联使用时产生的基础设备的投资成本。

在一些实施方式中，第一喷淋区域设有若干第一喷淋设备，第一喷淋设备两端固定于塔体内壁，第二喷淋区域设有若干第二喷淋设备，第二喷淋设备两端固定于塔体内壁。在第一喷淋区域和第二喷淋区域采用多层喷淋设备喷淋的方式，提高对烟气中NO_x的吸附效果。

在一些实施方式中，还包括第一储液装置、第一循环泵、第二储液装置和第二循环泵，第一储液装置中装有第一工艺水，第二储液装置中装有第二工艺水，第一储液装置与塔体底部连通，第一循环泵一端与第一储液装置相连，第一循环泵另一端与第一喷淋设备相连，第二储液装置与气液分离装置相连，第二循环泵一端与第二储液装置相连，第二循环泵另一端与第二喷淋设备相连。通过第一循环泵可以将第一喷淋区域的第一工艺水进行循环使用，对烟道气进行第一次脱硝，其中第一工艺水的对NO_x的吸附效果可达到40-50％；通过第二循环泵对第二喷淋区域的第二工艺水进行循环使用，对烟道气进行第二次脱硝，其中第二工艺水的脱硝效率可达到95％。

在一些实施方式中，气液分离装置，包括分隔板，分隔板所在平面垂直设于塔体内壁，分隔板上设有若干通孔，通孔上方设有集液槽，集液槽与分隔板相连，集液槽和分隔板之间形成空隙。分隔板将塔体分为第一喷淋区域和第二喷淋区域，集液槽对循环的第二工艺水进行收集，可阻止第二工艺水进入第一喷淋区域，分隔板内的通孔可允许烟道气从第一喷淋区域进入第二喷淋区域进行进一步的脱硝。

在一些实施方式中，通孔边缘设有挡板，挡板所在平面与分隔板所在平面垂直设置，集液槽通过支架与所述挡板固定连接，集液槽和分隔板之间形成空隙。集液槽收集的第二工艺水溢出后，可通过分隔板的管道进入第二储液装置进行循环使用，垂直设置的挡板，可以阻止溢出的第二工艺水通过通孔进入第一喷淋区域。

在一些实施方式中，分隔板设有圆形通孔，集液槽为V型集液槽，集液槽的直径从上端至下端逐渐减少，集液槽最上端的直径大于或等于所述通孔的直径。本方案中，由于集液槽最上端的直径大于或等于通孔直径，集液槽溢出时，边缘溢出的第二工艺水也不会流入通孔，而是进入分隔板的管路，进行循环使用。

在一些实施方式中，第一工艺水包括含钴络合剂和氨水，含钴络合剂和氨水以摩尔比1:100-1:10的比例混合，钴络合剂包括乙二胺合钴络合剂、六氨合钴络合剂和亚硝酰合钴络合剂；第二工艺水包括氧化剂和碱。

通过第一工艺水对烟道气进行第一次脱硝，第一工艺水主要采用络合吸附的方式，主要原理如下：

A、烟气中NO与络合物的络合：M表示金属离子，L表示配体

[ML₃]²⁺+NO+H₂O→[ML₂(NO)(H₂O)]²⁺+L

B、烟气中O₂与络合物的络合

2[ML₃]²⁺+O₂+OH^-→[ML₂O₂(OH)ML₂]³⁺+2L

C、NO络合物与O₂络合物的反应

[ML₂O₂(OH)ML₂]³⁺+[ML₂(NO)(H₂O)]²⁺+2L→

2[ML₂(NO₂)(H₂O)]²⁺+2[ML₃]²⁺+OH^-

2[ML₂(NO₂)(H₂O)]²⁺+6OH^-→2[ML₂(OH)₂]+NO₂^-+NO₃^-+3H₂O

D、络合物的再生

[ML₂(OH)₂]+L→[ML₃]²⁺+OH^-

络合物主要起了催化剂的作用，没有消耗可重复使用，总反应如下：

NO+O₂+2OH^-→NO₂^-+NO₃^-+H₂O

因此，使用络合剂作为第一工艺水，可重复使用对烟气进行脱硝，降低吸附剂的消耗成本，其第一次脱硝的效率在40-50％。使用第二工艺水进一步对烟道气进行氧化脱硝，由于已经采用第一工艺水对烟道气进行了预脱硝，因此，第二次脱硝效率可达到95％，且由于第二次脱硝时，烟道气已经过预脱硝，因此，第二工艺水的使用寿命可大大延长，从而降低吸附耗材的使用成本。

在一些实施方式中，氧化剂为亚氯酸盐或者次氯酸盐，其中亚氯酸盐包括亚氯酸钠、亚氯酸镁和亚氯酸钡，次氯酸盐包括次氯酸钙、次氯酸锂、次氯酸钠和次氯酸钾，碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和四甲基氢氧化铵。本方案中，亚氯酸盐或者次氯酸盐将NO或者NO₂氧化后，被碱溶液吸附。亚氯酸钠的氧化吸附原理如下：

a、NO+ClO₂^-→2NO₂+Cl^-

b、4NO+ClO₂^-+4OH^-→4NO₂^-+Cl^-+2H₂O

c、NO+3ClO₂^-+4OH^-→4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O

d、4NO₂+ClO₂^-+4OH^-→4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O

在一些实施方式中，第二工艺水中的亚氯酸盐或次氯酸盐与碱以摩尔比1:10-1:1的比例混合。由于是对经过第一次脱硝的相对清洁的烟道气，因此亚氯酸盐或次氯酸盐的含量可降低，同时可延长其使用寿命，从而降低吸附剂耗材的成本。摩尔比1:10-1:1的比例为优选的比例，其最终脱硝率可达到95％，满足烟道气的排放要求。

在一些实施方式中，可以在塔体内第二喷淋区域上方设有第三喷淋区域，对烟道气进行三次脱硝，以提高脱硝率。

在一些实施方式中，可以在塔体内第二喷淋区域上方设有多个喷淋区域，对烟道气进行多次脱硝，以提高脱硝率。

附图说明

图1为本发明一实施方式中一种脱硝装置的结构示意图；

图2为本发明一实施方式中一种脱硝装置的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。

如图1所示，一种脱硝装置，包括塔体1，塔体上设有烟气入口4和烟气出口5，烟气入口4和烟气出口5之间设有除雾器6，还包括第一喷淋区域2和第二喷淋区域3，第一喷淋区域2和第二喷淋区域3设于塔体1内，第二喷淋区域3设于第一喷淋区域2上方，第一喷淋区域2和第二喷淋区域3之间设有气液分离装置7。

为了实现提高对烟气中NO_x的吸附效果，第一喷淋区域2设有若干第一喷淋设备21，第一喷淋设备两端固定于塔体1内壁，第二喷淋区域3设有若干第二喷淋设备31，第二喷淋设备两端固定于塔体1内壁。

还包括第一储液装置22、第一循环泵23、第二储液装置32和第二循环泵33，第一储液装置22中装有第一工艺水，第二储液装置32中装有第二工艺水，第一储液装置22与塔体1底部连通，第一循环泵23一端与第一储液装置22相连，第一循环泵23另一端与第一喷淋设备相连21，第二储液装置32与气液分离装置7通过管路76相连，第二循环泵33一端与第二储液装置32相连，第二循环泵33另一端与第二喷淋设备31相连。如此设计，可以通过第一循环泵23可以将第一喷淋区域2的第一工艺水进行循环使用，对烟道气进行第一次脱硝，其中第一工艺水的对NO_x的吸附效果可达到40-50％；通过第二循环泵33对第二喷淋区域3的第二工艺水进行循环使用，对烟道气进行第二次脱硝，其中第二工艺水的脱硝效率可达到95％。

如图2所示，

气液分离装置7，包括分隔板71，分隔板71所在平面垂直设于塔体1内壁，分隔板71上设有若干通孔72，通孔72上方设有集液槽73，集液槽73与分隔板相连71，集液槽73和分隔板71之间形成空隙。如此设计，分隔板可以将塔体分为第一喷淋区域2和第二喷淋区域3，集液槽73对循环的第二工艺水进行收集，可阻止第二工艺水进入第一喷淋区域2，分隔板内的通孔72可允许烟道气从第一喷淋区域2进入第二喷淋区域3进行进一步的脱硝。

为了防止集液槽73收集的第二工艺水溢出后，通过通孔72进入第一喷淋区域2。通孔72边缘设有挡板75，挡板75所在平面与分隔板71所在平面垂直设置，集液槽73通过支架74与所述挡板75固定连接，集液槽73和分隔板71之间形成空隙。

分隔板71设有圆形通孔72，集液槽75为V型集液槽，集液槽75的直径从上端至下端逐渐减少，集液槽75最上端的直径大于或等于所述通孔72的直径。如此设计，集液槽75溢出时，边缘溢出的第二工艺水也不会流入通孔72，而是进入分隔板71的管路，进行循环使用。

第一工艺水包括含钴络合剂和氨水，含钴络合剂和氨水以摩尔比1:100-1:10的比例混合，钴络合剂包括乙二胺合钴络合剂、六氨合钴络合剂和亚硝酰合钴络合剂；第二工艺水包括氧化剂和碱。如此设计，通过第一工艺水对烟道气进行第一次脱硝，第一工艺水主要采用络合吸附的方式，对烟道气的脱硝率达到40-50％，第二工艺水主要采用氧化吸附的方式，对烟道气的脱硝率达到95％。

氧化剂为亚氯酸盐或者次氯酸盐，亚氯酸盐包括亚氯酸钠、亚氯酸镁和亚氯酸钡，次氯酸盐包括次氯酸钙、次氯酸锂、次氯酸钠和次氯酸钾，碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和四甲基氢氧化铵。第二工艺水中的亚氯酸盐或次氯酸盐与碱以摩尔比1:10-1:1的比例混合。如此设计，由于是对经过第一次脱硝的相对清洁的烟道气，因此亚氯酸盐或次氯酸盐的含量可降低，同时可延长其使用寿命，从而降低吸附剂耗材的成本。虽然亚氯酸盐或次氯酸盐的含量越高，脱硝效率越高，但是成本也会升高，摩尔比1:10-1:1的比例为优选的比例，其最终脱硝率可达到95％，满足烟道气的排放要求。而随着亚氯酸盐或次氯酸盐的含量继续提高，其脱硝率提高不明显，而成本上升明显。

实施案例1：第一工艺水为乙二胺合钴络合剂与氨水以摩尔比1:10混合，第二工艺水为亚氯酸钠与氢氧化钠以摩尔比1:10混合，其最终脱硝率为94.8％。

实施案例2：第一工艺水为六氨合钴络合剂与氨水以摩尔比1:50混合，第二工艺水为亚氯酸钙与氢氧化钾以摩尔比1:1.3混合，其最终脱硝率为95.0％。

实施案例3：第一工艺水为亚硝酰合钴络合剂与氨水以摩尔比1:100混合，第二工艺水为次氯酸钾与氨水以摩尔比1:1混合，其最终脱硝率为95.5％。

对比案例1：第一工艺水为乙二胺合钴络合剂与氨水以摩尔比1:10混合，第二工艺水为亚氯酸钠与氢氧化钠以摩尔比1:0.8混合，其最终脱硝率为95.8％。

对比案例2：第一工艺水为乙二胺合钴络合剂剂与氨水以摩尔比1:10混合，第二工艺水为亚氯酸钠与氢氧化钠以摩尔比1:15混合，其最终脱硝率为80％。

本发明提供的实施方案中的脱硝装置采用一塔多用的设计，降低脱硝的设备成本，且采用多次脱硝的方式，提高脱硝效率，以符合排放要求，且能降低吸收剂的成本。

以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。