气体脱硫脱硝方法与流程

本发明涉及气体脱硫脱硝
技术领域：
，具体而言，涉及气体脱硫脱硝方法、气体脱硫脱硝系统以及应用了该气体脱硫脱硝系统的烟气净化系统。
背景技术：
：现有的烟气脱硫(fluegasdesulfurization，简称fgd)技术的工艺种类主要有石膏法、喷雾干燥法、磷铵肥法、炉内喷钙尾部增湿法、烟气循环流化床法、电子束法以及氨水洗涤法等。其中，石膏法工艺是世界上使用最为普遍的技术，所占比例在90％以上。石膏法工艺的原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的so2与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙并在达到一定饱和度后结晶形成二水石膏，经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾和加热升温后由烟囱排入大气。现有的烟气脱硝技术的工艺种类主要有选择性非催化还原法(sncr)和选择性催化还原法(scr)。其中，选择性催化还原法是目前最成熟的烟气脱硝技术，其原理是通过还原剂(nh3或尿素)在金属催化剂作用下，选择性地与nox反应生成n2和h2o。对于同时含有so2和nox的气体，例如火(热)电行业及钢铁石油等行业燃煤烟气，现阶段只能将上述的烟气脱硫工艺与烟气脱硝工艺进行组合后分布进行脱硫和脱硝，不仅工艺体系复杂、成本高，同时对气体中的有害成分治理不彻底，尤其是对于温室气体co2超标排放问题没有得到有效解决。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种气体脱硫脱硝方法、气体脱硫脱硝系统以及应用了该气体脱硫脱硝系统的烟气净化系统，以解决现有技术中不能同步进行脱硫脱硝的技术问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种气体脱硫脱硝方法。该气体脱硫脱硝方法包括以下过程：ⅰ.气体中的二氧化硫和氮氧化物同时被含有氧化剂的第一吸收液所吸收并分别氧化为对应的酸根离子从而在所述第一吸收液中生成相应的酸；ⅱ.所述的酸分别与进入第一吸收液中的第一碱性物质发生反应并分别生成与所述酸根离子相对应的盐；ⅲ.回收所述的盐。上述方法中，可令所述过程ⅰ发生在第一反应器中，过程ⅱ发生在第二反应器中；这时，所述第一反应器与第二反应器之间应连接用于传送由第一吸收液经过所述过程ⅰ后转变而成的回收液的通道，所述第二反应器应连接用于向第二反应器中投放所述第一碱性物质的碱源供给装置。通过这样的设定，有利于根据需要通过投放不同的第一碱性物质从而在第二反应器中获得不同的盐。也可以令所述过程ⅰ与过程ⅱ均发生在同一反应器中；这时，所述过程ⅰ中所使用的第一吸收液中应既含有所述氧化剂同时又含有所述第一碱性物质。通过这样的设定，可以缩短过程ⅰ与过程ⅱ之间的衔接时间，以达到较高的工作效率。进一步地，所述过程ⅰ中二氧化硫和氮氧化物分别被氧化为硫酸根离子和硝酸根离子从而在第一吸收液中生成硫酸和硝酸；所述过程ⅱ中该硫酸和硝酸分别与第一碱性物质发生反应并分别生成硫酸盐和硝酸盐。通过这样的设定，能够获得用途广泛的硫酸盐和硝酸盐，因此带来较高的经济效益。进一步地，所述氧化剂选自双氧水、与所述过程ⅱ中的第一碱性物质的金属阳离子为同种金属的过氧化物和超氧化物中的任意一种或几种。通过这样的设定，氧化剂的使用不会引入不易处理的杂质，且这些氧化剂易于获得、便于成本控制。进一步地，所述第一碱性物质选自氨、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或几种。上述的第一碱性物质均较为适宜本发明，故为本发明优选的第一碱性物质。进一步地，上述方法还包括不必在所述过程ⅱ或过程ⅲ之后进行的过程ⅳ：将未被所述第一吸收液所吸收的含有二氧化碳的尾气用含有第二碱性物质的第二吸收液所吸收从而将所述二氧化碳转化为碳酸盐和/或碳酸氢盐。通过这样的设定，还能够去除尾气中的二氧化碳，减少碳排放，并且可获得有用的碳酸盐和/或碳酸氢盐。进一步地，所述第二碱性物质选自氨、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠中的任意一种或几种。上述的第二碱性物质均较为适宜本发明，故为本发明优选的第二碱性物质。进一步地，还可将所述第二碱性物质与所述二氧化碳反应生成的碳酸氢盐作为第一碱性物质回用于所述过程ⅱ。根据前面的内容可知，第一碱性物质可优选碳酸氢铵、碳酸氢钙、碳酸氢钾或碳酸氢钠，当第二碱性物质优选为氨、氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化钠时，可通过过程ⅳ对应生成碳酸氢铵、碳酸氢钙、碳酸氢钾或碳酸氢钠，这时，将过程ⅳ生成的碳酸氢铵、碳酸氢钙、碳酸氢钾或碳酸氢钠作为第一碱性物质回用于所述过程ⅱ，既减轻了处理过程ⅳ生成的碳酸氢盐的难度，也有利于节省第一碱性物质的用量。进一步地，上述方法还包括对即将进入所述过程ⅰ的所述气体进行除尘的预处理过程。通过这样的设定，可以通过过程ⅱ以及后续过程获得较为纯净的产品(即各种盐)，同时也有利于减少粉尘排放。为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种气体脱硫脱硝系统。该气体脱硫脱硝系统用于处理含有二氧化硫和氮氧化物的气体，其包括：第一反应器，所述第一反应器使用含有氧化剂的第一吸收液同时吸收所述气体中的二氧化硫和氮氧化物并将它们分别氧化为对应的酸根离子从而在第一吸收液转变而成的回收液中获得相应的酸；第二反应器，所述第二反应器使用第一碱性物质与所述的酸发生反应并分别生成与所述酸根离子相对应的盐；其中，所述第一反应器与第二反应器之间连接有用于传送所述回收液的通道，所述第二反应器连接有用于向第二反应器中投放所述第一碱性物质的碱源供给装置。进一步地，所述第一反应器采用喷淋吸收塔，该喷淋吸收塔工作时向所述气体喷淋第一吸收液并在塔底得到回收液。喷淋吸收塔是化工行业常见的通过吸收液来吸收气体并获得相应产品的设备，适宜作为本发明的第一反应器。进一步地，所述第二反应器采用带有搅拌结构的反应釜。反应釜同样是化工行业常见的设备，且适宜作为本发明的第二反应器。进一步地，所述第一反应器使用含有氧化剂的第一吸收液同时吸收所述气体中的二氧化硫和氮氧化物并将它们分别氧化为硫酸根离子和硝酸根离子从而在第一吸收液转变而成的回收液中获得硫酸和硝酸；所述第二反应器使用第一碱性物质与所述硫酸和硝酸发生反应并分别生成硫酸盐和硝酸盐。通过这样的设定，能够获得用途广泛的硫酸盐和硝酸盐，因此带来较高的经济效益。进一步地，所述氧化剂选自双氧水、与所述第一碱性物质的金属阳离子为同种金属的过氧化物和超氧化物中的任意一种或几种。通过这样的设定，氧化剂的使用不会引入不易处理的杂质，且这些氧化剂易于获得、便于成本控制。进一步地，所述第一碱性物质选自氨、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或几种。上述的第一碱性物质均较为适宜本发明，故为本发明优选的第一碱性物质。进一步地，包括第三反应器，所述第三反应器用于接收未被所述第一吸收液所吸收的含有二氧化碳的尾气并用将该尾气用含有第二碱性物质的第二吸收液进行吸收从而将所述二氧化碳转化为碳酸盐和/或碳酸氢盐。通过这样的设定，还能够去除尾气中的二氧化碳，减少碳排放，并且可获得有用的碳酸盐和/或碳酸氢盐。进一步地，所述第二碱性物质选自氨、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠中的任意一种或几种。上述的第二碱性物质均较为适宜本发明，故为本发明优选的第二碱性物质。进一步地，所述第三反应器与第二反应器之间连接有用于将所述第二碱性物质与所述二氧化碳反应生成的碳酸氢盐作为第一碱性物质回流于第二反应器的传送装置。根据前面的内容可知，第一碱性物质可优选碳酸氢铵、碳酸氢钙、碳酸氢钾或碳酸氢钠，当第二碱性物质优选为氨、氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化钠时，可通过过程ⅳ对应生成碳酸氢铵、碳酸氢钙、碳酸氢钾或碳酸氢钠，这时，通过传送装置将过程ⅳ生成的碳酸氢铵、碳酸氢钙、碳酸氢钾或碳酸氢钠作为第一碱性物质回用于所述过程ⅱ，既减轻了处理过程ⅳ生成的碳酸氢盐的难度，也有利于节省第一碱性物质的用量。为了实现上述目的，根据本发明的又一个方面，提供了一种烟气净化系统。该烟气净化系统包括气体除尘器、与气体除尘器的已除尘气体排气口连接的风机，在所述气体除尘器与风机之间连接有上述任意一种气体脱硫脱硝系统。本发明的上述气体脱硫脱硝方法、气体脱硫脱硝系统以及应用了该气体脱硫脱硝系统的烟气净化系统能够解决现有技术中不能同步进行脱硫脱硝的技术问题，尤其适用于火(热)电行业及钢铁石油等行业燃煤烟气的净化处理。下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明一种气体脱硫脱硝系统以及应用该系统的烟气净化系统的示意图。图2为本发明一种气体脱硫脱硝系统以及应用该系统的烟气净化系统的示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：(1)本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。(2)下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。(3)关于对本发明中术语的说明。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“第一”、“第二”等是用于区别容易引起混同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。图1为本发明的一种气体脱硫脱硝系统以及应用该系统的烟气净化系统的示意图。如图1所示，该实施例的烟气净化系统包括依次连接的气体除尘器100、气体脱硫脱硝系统200、气体脱碳系统300、风机400和排放装置500。其中，气体除尘器100可以采用机械除尘器(如旋风除尘器)、电除尘器、布袋除尘器、金属滤芯除尘器、陶瓷滤芯除尘器等除尘设备或这些除尘设备的组合。建议采用具有较高除尘效率的布袋除尘器、金属滤芯除尘器或陶瓷滤芯除尘器，从而确保从气体除尘器100的已除尘气体排气口排出的气体中的粉尘含量较低，这样有利于对气体的后续处理。在本实施例中，气体脱硫脱硝系统200实际上为一个通过吸收液来吸收气体中的二氧化硫和氮氧化物并获得相应产品的反应器。具体而言，所述的反应器为喷淋吸收塔。喷淋吸收塔是化工行业常见的通过吸收液来吸收气体并获得相应产品的设备，具有技术成熟度高等优点。当然，实现类似功能的反应器并非只有喷淋吸收塔一种，反应釜等设备也是可行的选择。为便于描述，将作为气体脱硫脱硝系统200的反应器所使用的吸收液称为第一吸收液201。该第一吸收液201的关键特点在于含有氧化剂，因此，当气体中的二氧化硫和氮氧化物被第一吸收液所吸收时可分别被氧化为对应的酸根离子从而在所述第一吸收液中生成相应的酸；此外，该第一吸收液中同时还含有第一碱性物质，能够分别与所述的酸发生反应并分别生成与所述酸根离子相对应的盐。为便于描述，将气体中的二氧化硫和氮氧化物同时被含有氧化剂的第一吸收液201所吸收并分别氧化为对应的酸根离子从而在所述第一吸收液中生成相应的酸的过程称为过程ⅰ，将第一碱性物质分别与所述的酸发生反应并分别生成与所述酸根离子相对应的盐的过程称为过程ⅱ，则在本实施例中，一般而言，所述过程ⅰ中二氧化硫和氮氧化物分别被氧化为硫酸根离子和硝酸根离子从而在第一吸收液201中生成硫酸和硝酸，所述过程ⅱ中该硫酸和硝酸分别与第一碱性物质发生反应并分别生成硫酸盐和硝酸盐。显然，通过第一吸收液201不断的循环喷淋进入喷淋吸收塔的气体，生成的硫酸盐和硝酸盐将逐渐富集在喷淋吸收塔的底部，最后从喷淋吸收塔的塔底回收。在本实施例中，气体脱碳系统300为一个通过吸收液来吸收气体中的二氧化碳并获得相应产品的反应器。具体而言，所述的反应器同样选择了喷淋吸收塔。作为气体脱碳系统300的喷淋吸收塔的待处理气体进气口与作为气体脱硫脱硝系统200的喷淋吸收塔的尾气排气口连接，因此，该气体脱碳系统300承接在气体脱硫脱硝系统200之后对经过脱硫脱硝处理后的气体进行进一步的脱碳。为便于描述，将作为气体脱碳系统300的反应器所使用的吸收液称为第二吸收液301。该第二吸收液301的关键特点在于含有第二碱性物质，因此，当气体中的二氧化碳被第二吸收液301所吸收时，第二碱性物质将与所述二氧化碳反应生成碳酸盐和/或碳酸氢盐。通过第二吸收液301不断的循环喷淋进入喷淋吸收塔的气体，生成的碳酸盐和/或碳酸氢盐将逐渐富集在喷淋吸收塔的底部，最后从喷淋吸收塔的塔底回收。作为气体脱碳系统300的喷淋吸收塔的尾气排气口通过风机400连接排放装置500。因此，气体脱碳系统300排出的尾气在风机400的驱动下，从排放装置500排入大气。可见，图1所示的烟气净化系统可实现对烟气的如下综合处理：首先，进行烟气的除尘；然后，对除尘后的气体进行同步脱硫脱硝；此后，对脱硫脱硝后的气体进行脱碳；脱碳后的尾气进行排放。其中，同步脱硫脱硝又包括了以下子过程：ⅰ.气体中的二氧化硫和氮氧化物同时被含有氧化剂的第一吸收液所吸收并分别氧化为对应的酸根离子从而在所述第一吸收液中生成相应的酸(一般为硫酸和硝酸)；ⅱ.所述的酸分别与进入第一吸收液中的第一碱性物质发生反应并分别生成与所述酸根离子相对应的盐(一般为硫酸盐和硝酸盐)；ⅲ.回收所述的盐。显然，整个烟气净化系统运行中对脱硫脱硝后的气体进行脱碳的过程以及脱碳后过程并不必在上述过程ⅱ或过程ⅲ之后进行。术语“不必”是指可以但并非必须之意。下面将结合第一吸收液201中氧化剂和第一碱性物质的成分，第二吸收液301中第二碱性物质的成分对本实施例进行进一步的说明。根据第一吸收液201中第一碱性物质的成分的不同，可将本实施例细分为四种具体的工艺。为便于描述，现将这四种具体的工艺称为工艺一、工艺二、工艺三和工艺四。所述工艺一至工艺四中涉及的第一吸收液201中氧化剂和第一碱性物质的成分、第二吸收液301中第二碱性物质的成分以及有关的化学反应式可参见表1所示。(见下页)表1如表1所示，在本实施例中，第一吸收液实际上由水、氧化剂以及第一碱性物质组成；第二吸收液由水、第二碱性物质组成。随着第一吸收液(第二吸收液)的使用，第一吸收液(第二吸收液)中各组分的含量是动态变化的。但是，本领域技术人员能够根据有关的条件计算出第一吸收液(第二吸收液)初始状态下各组分的含量。当第一碱性物质为碳酸盐、碳酸氢盐时，同步脱硫脱硝的过程ⅱ将产生二氧化碳气体。例如，表1中的工艺二中的过程二就发生了以下化学反应：h2so4+ca(hco3)2＝caso4+2co2↑+2h2o2hno3+ca(hco3)2＝ca(no3)2+2co2↑+2h2o由于气体在进行脱硫脱硝前往往本身就含有二氧化碳，同时，当第一碱性物质为碳酸盐、碳酸氢盐时，同步脱硫脱硝的过程ⅱ中又会产生二氧化碳，因此，大量的二氧化碳将进入气体脱碳系统300从而生成较多的碳酸盐和/或碳酸氢盐。而碳酸盐和碳酸氢盐刚好又可以作为第一碱性物质。这时，就可将气体脱碳系统300生成的碳酸盐和碳酸氢盐作为第一碱性物质而回用于所述过程ⅱ。根据图1所示，在作为气体脱碳系统300的喷淋吸收塔与作为气体脱硫脱硝系统200的喷淋吸收塔之间就连接有用于将气体脱碳系统300中生成的碳酸盐、碳酸氢盐作为第一碱性物质回流于气体脱硫脱硝系统200的传送装置600，以便当第一碱性物质采用碳酸盐、碳酸氢盐时能够由气体脱碳系统300供给于气体脱硫脱硝系统200所使用的第一碱性物质。还需要说明的是，在表1中还专门对第一碱性物质进行了列举，例如工艺一中第一碱性物质除使用氨外，还可以使用碳酸铵、碳酸氢铵。本领域技术人员能够根据已知的化工知识或通过对本发明的实践发现，采用这些第一碱性物质均能够通过脱硫脱硝后得到预期的盐。图2为本发明的另一种气体脱硫脱硝系统以及应用该系统的烟气净化系统的示意图。如图2所示，该实施例的烟气净化系统同样包括依次连接的气体除尘器100、气体脱硫脱硝系统200、气体脱碳系统300、风机400和排放装置500；与前一实施例的烟气净化系统区别仅在于气体脱硫脱硝系统200有所不同。如图2所示，气体脱硫脱硝系统200包括第一反应器210和第二反应器220，其中，所述第一反应器210使用含有氧化剂的第一吸收液同时吸收气体中的二氧化硫和氮氧化物并将它们分别氧化为对应的酸根离子从而在第一吸收液转变而成的回收液中获得相应的酸(一般为硫酸和硝酸)，所述第二反应器220使用第一碱性物质与所述的酸发生反应并分别生成与所述酸根离子相对应的盐(一般为硫酸盐和硝酸盐)，所述第一反应器210与第二反应器220之间连接有用于传送所述回收液的通道，所述第二反应器220连接有用于向第二反应器220中投放所述第一碱性物质的碱源供给装置221。可见，后一实施例的气体脱硫脱硝系统200所实现的气体脱硫脱硝方法同样包括上述过程ⅰ和过程ⅱ。只不过，后一实施例的气体脱硫脱硝系统200是将所述过程ⅰ安排在了第一反应器210中进行，将所述过程ⅱ安排在了第二反应器220中进行，这样，将便于根据需要通过碱源供给装置221调整第一碱性物质从而获得不同的硫酸盐和硝酸盐。下面将结合第一吸收液201中氧化剂的成分、第一碱性物质的成分对后一实施例进行进一步的说明。后一实施例同样细分为四种具体的工艺。为便于描述，现将这四种具体的工艺称为工艺五、工艺六、工艺七和工艺八。所述工艺五至工艺八中涉及的第一吸收液201中氧化剂的成分、第一碱性物质的成分以及有关的化学反应式可参见表2所示。表2在表2中省略的部分可以参考表1中对应的内容。此外，表2中还省略了对脱碳过程的相关说明，同样可参考表1中的相关内容。需要指出的是，本发明上述实施例中，回收气体脱硫脱硝系统200生成的硫酸盐和硝酸盐的技术是现有的，例如可将硫酸盐和硝酸盐的溶液排出后进行浓缩从而实现硫酸盐和硝酸盐回收。现从工艺一至工艺八中随便抽取工艺二，以该工艺二对应的烟气净化系统处理某电厂的燃煤烟气为例，说明本发明的技术效果。该燃煤烟气在通过气体除尘器后的烟气数据如表3所示。表3项目单位数据so2含量mg/m3128nox含量mg/m3184含氧量体积％1.95烟气温度℃110粉尘含量mg/m323烟气流量m3/h45万年生产时间按300天计，经计算，通过工艺二对应的烟气净化系统可实现so2减排415吨/年，nox减排596吨/年；可生产硝酸钙2344吨/年，硫酸钙882吨/年，预计销售收入近1000万元。当前第1页12