一种用于燃煤烟气同时脱硫脱硝的系统的制作方法

本实用新型涉及环保技术领域，具体为一种用于燃煤烟气同时脱硫脱硝的系统。

背景技术：

煤燃烧产生的SO₂、NO_x是造成大气环境破坏的主要污染物。目前，火电厂都配置了单独的脱硫脱硝环保设备，但其处理过程存在许多问题，如每个环保设备都只针对单一污染物，导致电厂生产工艺链增长，投资和运行成本增加。因此，开发技术简单、运行成本低、具有良好运行性能的同时脱硫脱硝技术是燃煤烟气治理的重要研究方向。

目前，同时脱硫脱硝技术主要有活性焦同时脱除技术和前置氧化同时脱除技术，其中活性焦同时脱除技术投资和运行成本高，且脱硝效率低(约为20～50％)，难以满足燃煤锅炉超净排放的要求。前置氧化-同时脱除技术可在现有脱硫设备的基础进行改造调整，投资成本相对较低。该技术先采用前置氧化剂(如臭氧、亚氯酸钠、双氧水、等离子体等)将NO氧化成高价态氮氧化物，然后结合碱性吸收液在同一系统内将SO₂和NO₂脱除，达到同时脱硫脱硝的目的，具有良好的应用前景。然而，该技术前置氧化运行成本较高。因此，研发一套高效、低运行成本的燃煤烟气同时脱硫脱硝技术显得尤为重要。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于燃煤烟气同时脱硫脱硝的系统，将一定量水溶性的亚硫酰基物质添加到碱液中制成吸收液，利用该吸收液，NO只需部分氧化，即可于低温条件下实现高效联合脱硫脱硝。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种用于燃煤烟气同时脱硫脱硝的系统，包括氮氧化物氧化系统、脱硫塔、吸收液供给系统和副产物分离回收系统；所述的氮氧化物氧化系统设置在脱硫塔烟气入口；用于将进入脱硫塔的烟气中的NO部分氧化成NO₂；所述的脱硫塔用于通过吸收液对烟气中的NO₂、NO、SO₂进行联合脱除；所述的吸收液供给系统连接脱硫塔，用于提供水溶性亚硫酰基类物质和碱液混合液作为吸收液；所述的副产物分离回收系统包括依次连通设置在脱硫塔的浆液池底部的浆液排出泵、硫酸盐固液分离器、硝酸盐蒸发结晶器和硝酸盐固液分离器，硝酸盐固液分离器与脱硫塔的浆液池通过添加剂输送泵连通。

优选的，所述的氮氧化物氧化系统包括氧化剂发生装置、连接在氧化剂发生装置输出端的氧化剂喷射装置以及设置在脱硫塔烟气入口处的气体分布器。

优选的，所述的脱硫塔内由上至下设置直排烟囱、除雾器、喷淋层和浆液池；浆液池经浆液循环泵与喷淋层连通，经前置氧化后的烟气与喷淋浆液逆向接触并被其吸收；浆液池的侧壁上设置碱液补给口和添加剂输送口；碱液补给口和添加剂输送口分别与吸收液供给系统中的碱液输出口和添加剂输出口对应连接。

进一步，喷淋层的数量设置为三至六层喷淋，脱硫塔浆液池与喷淋层之间设置相应的浆液循环泵，浆液循环泵的入口与脱硫塔的浆液池连通，出口与相应的喷淋层连同。

优选的，所述的脱硫塔底部还设置有与浆液池连通的氧化风机，氧化风机用于向浆液池内输送氧化风。

优选的，所述的吸收液供给系统包括碱液储罐；碱液储罐与脱硫塔之间设置供碱泵。

优选的，氧化剂发生装置采用臭氧发生器，等离子发生器或H₂O₂发生器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过烟气的前置氧化，通过在现有常规脱硫吸收碱液中添加一种水溶性的亚硫酰基类物质，即可实现高效联合脱除燃煤烟气中的NO、NO₂和SO₂，如通过前置氧化控制使NO氧化率为30～80％，即可获得90％的脱硝效率；而现有技术要获得此脱硝效率，需将NO完全氧化成NO₂或过度氧化成N₂O₅，氧化成本高。本实用新型可以对副产物回收，吸收液通过固液分离器过滤干燥可制得高品质的硫酸盐，初次过滤后滤液经蒸发浓缩和固液分离过滤干燥可制得高品质的硝酸盐，并回收添加剂，实现脱硫脱硝产物的资源化利用及添加剂的循环使用；本实用新型工艺简单，在原有的脱硫设备上进行改造即可实现同时脱硫脱硝，改造费用低，运行成本低，操作安全稳定，能够实现节能减排，减少投资。

附图说明

图1a为本实用新型实例中所述系统中HONO的生成原理示意图。

图1b为本实用新型实例中所述系统中NOx脱除的原理示意图。

图2为本实用新型实例中所述系统的结构示意图。

图中：1脱硫塔烟气入口，2氧化剂发生装置，3氧化剂喷射装置，4气体分布器，5氧化风机，6脱硫塔，7喷淋层，8除雾器，9浆液循环泵，10浆液排出泵，11硫酸盐固液分离器，12硝酸盐蒸发结晶器，13硝酸盐固液分离器，14添加剂输送泵，15碱液储罐，16供碱泵。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型一种用于燃煤烟气同时脱硫脱硝的系统，包括氮氧化物氧化系统、脱硫塔6、吸收液供给系统和副产物分离回收系统；脱硫塔烟气入口1处设置了氮氧化物氧化系统，氮氧化物氧化系统包括氧化剂发生装置2、连接在氧化剂发生装置2输出端的氧化剂喷射装置3以及设置在脱硫塔烟气入口1处的气体分布器4；脱硫塔6内由上至下设置直排烟囱、除雾器8、喷淋层7和浆液池，经前置氧化后的烟气与喷淋浆液逆向接触并被其吸收；吸收液供给系统供给的吸收液为碱液和亚硫酰基类物质的混合液，该混合液对NO、NO₂、SO₂具有良好的吸收能力；浆液池的侧壁上设置碱液补给口和添加剂输送口；副产物分离系统包括硫酸盐固液分离系统、硝酸盐蒸发结晶及其固液分离系统，该副产物分离系统可实现硫酸盐和硝酸盐的分离，此外，通过硝酸盐的固液分离系统分离出的滤液以添加剂为主，可被重新注入脱硫塔内循环利用。

具体脱硝原理如图1a和图1b所示，以DMSO和NaOH混和吸收液为例。NOx脱除时，NO₂在水中溶解度低，NO几乎不溶于水、N₂O₃水溶性好，DMSO能提升NO₂在水中的溶解性，SO₂溶解在DMSO中形成SO₂-DMSO，SO₂-DMSO能促进HONO的形成，HONO能促进NO的氧化。其中，具有一定水溶性的亚硫酰基类物质为二甲基亚砜等可与水互溶的亚砜类物质，所述的碱液为氢氧化钠、氨水、氢氧化钙等碱性液体。

本实用新型一种用于燃煤烟气同时脱硫脱硝系统运行时，包括如下步骤，

步骤1：燃煤烟气经除尘处理后，于脱硫塔烟气入口1处与氧化剂发生装置2产生的强氧化性物质充分混合，使燃煤烟气中的NO部分被氧化成NO₂；

步骤2：氧化后的燃煤烟气送入脱硫塔6，含有亚硫酰基的添加剂溶液和碱液的混合液经喷淋系统的雾化喷嘴喷出，与烟气逆流接触脱除燃煤烟气中的SO₂和NO、NO₂，净化后的烟气经除雾器8干燥后从脱硫塔6顶部排放；

步骤3：脱硫塔6底部的混合液经浆液循环泵9送入喷淋系统循环使用，脱硫塔底部由氧化风机5鼓入空气，将NO₂^-和SO₃^2-氧化为NO₃^-和SO₄^2-，并与碱液反应生成稳定的盐溶液；同时从碱液储罐15中不断补充碱液至所述脱硫塔6的喷淋系统调整混合液的pH；

步骤4：当混合液中硝酸盐浓度达30-60％后，利用浆液排出泵10从脱硫塔6浆液池底部排放部分混合液，进入硫酸盐固液分离器11过滤干燥制得硫酸盐；含有添加剂的滤液再进入硝酸盐蒸发结晶器12及硝酸盐固液分离器13进行二次分离制得硝酸盐，分离后含添加剂的滤液回流至脱硫塔6循环使用，副产物硫酸盐和硝酸盐回收利用。

其中，氧化剂发生装置2可采用臭氧发生器，等离子发生器或H₂O₂发生器。NO氧化度可为部分氧化，即控制氧化剂的用量，极大的降低了其运行过程中的氧化成本，将烟气中的NO部分氧化为高价态的氮氧化物，控制NO氧化率为30～80％，通过本实用新型，即可获得90％的脱硝效率。NO氧化度亦可全部氧化，即将NO全部氧化为高价态氮氧化物，亦可获得90％以上的脱硝效率。

步骤2中的碱液为NaOH、KOH、氨水等碱性物质中的任意一种，碱液的质量分数为0.5～10％。添加剂为与碱液互溶的亚硫酰基类物质，且混合吸收液中添加剂的质量分数为10～60％。整个过程中控制脱硫塔内混合液的pH值为9～13。

具体的结构和使用效果如下所述。

如图1所示，一种用于燃煤烟气同时脱硫脱硝的系统，包括脱硫塔烟气入口1、氧化剂发生装置2、脱硫塔6、硫酸盐固液分离器11、硝酸盐蒸发结晶器12、硝酸盐固液分离器13、碱液储罐15。

氧化剂发生装置2与脱硫塔烟气入口1处相连接，脱硫塔烟气入口1处设有气体分布器4，气体分布器4与氧化剂发生装置2输出端的氧化剂喷射装置3相连。脱硫塔6采用喷淋塔，脱硫塔6自上而下依次设置直排烟囱、除雾器8、喷淋层7和浆液池，喷淋层7与浆液池之间为喷淋吸收区，喷淋层7的数量设置为三层喷淋，脱硫塔浆液池与喷淋层7之间设置相应的三台浆液循环泵9，浆液循环泵9的入口与脱硫塔6的浆液池连通，出口与相应的喷淋层连同。

碱液储罐15与脱硫塔6之间设置供碱泵16，供碱泵16的入口与碱液储罐15连通，出口与脱硫塔6的浆液池连通。

脱硫塔6底部还包括与浆液池连通的氧化风机5，通过氧化风机5向浆液池内输送氧化风，脱硫塔6的浆液池与硫酸盐固液分离器11通过浆液排出泵10连通，浆液排出泵10的入口与脱硫塔6的浆液池底部连通，出口与硫酸盐固液分离器11连通。硫酸盐固液分离器11的出口依次连通有硝酸盐蒸发结晶器12、硝酸盐固液分离器13，硝酸盐固液分离器13与脱硫塔6的浆液池通过添加剂输送泵14连通，添加剂输送泵14的入口与硝酸盐固液分离器13连通，出口与脱硫塔6的浆液池连通。分离后含添加剂的滤液通过添加剂输送泵14回流至脱硫塔6的浆液池中。

本实用新型的具体工艺流程如下：

燃煤锅炉烟气经过除尘后送入脱硫塔烟气入口1处，氧化剂发生装置2产生的强氧化性物质通过气体分布器4均匀进入脱硫塔烟气入口氧化原烟气中的NO，控制NO氧化率为30～80％，经氧化并被混匀的烟气经尾部烟道送入脱硫塔6。

脱硫塔6底部浆液池中加入含碱液和亚硫酰基的添加剂溶液的混合液，浆液循环泵9将混合液送至喷淋层7由雾化喷嘴喷出，与自下而上的烟气充分接触脱除其中的NO、NO₂和SO₂，净化后的烟气经除雾器8干燥后从脱硫塔6顶部烟囱排出。若脱硫塔浆液池中混合液pH值下降，从碱液储罐15中不断补充碱液进所述脱硫塔的浆液池，控制混合液的pH值在9～13范围内，混合液中添加剂的质量分数为10～60％。

脱硫塔6底部由氧化风机5鼓入空气，将NO₂^-和SO₃^2-氧化为NO₃^-和SO₄^2-，并与碱液反应生成稳定的盐溶液，当混合液中硝酸盐浓度达30-60％后，利用浆液排出泵从脱硫塔6底部排放部分混合液，进入硫酸盐固液分离器11过滤干燥制得硫酸盐；含有添加剂的滤液再进入硝酸盐蒸发结晶器12及硝酸盐固液分离器11进行二次分离干燥制得硝酸盐，分离后的添加剂回流至脱硫塔6循环使用，副产物硫酸盐和硝酸盐回收利用。

下述实际测试的实施例中，燃煤烟气主要污染物组分NO、NO₂和SO₂的含量用烟气分析仪testo 350测定。

实施例1

烟气的主要组成是SO₂浓度1000ppm，NO浓度400ppm，含氧量6.0％，温度120℃。烟气以5000Nm³/h速度将除尘后的烟气送入脱硫塔烟气入口1处的锅炉尾部烟道，臭氧发生器产生的臭氧与烟气充分混合，其中臭氧加入量与烟气中NO的摩尔比为0.5:1。测试氧化后烟气中NO浓度为197ppm，NO₂浓度为205ppm，SO₂浓度为997ppm。吸收液为30％DMSO和2.5％NaOH溶液的混合液。测得SO₂脱除率为99.5％，NO_x脱除率为90.5％。

实施例2

烟气的主要组成是SO₂浓度1000ppm，NO浓度400ppm，含氧量6.0％，温度120℃。烟气以5000Nm³/h速度将除尘后的烟气送入脱硫塔烟气入口1处的锅炉尾部烟道，臭氧发生器产生的臭氧与烟气充分混合，其中臭氧加入量与烟气中NO的摩尔比为0.5:1。吸收液为浓度为2.5％NaOH的溶液。测得SO₂脱除率为99.5％，NO_x脱除率为19.8％。

实施例3

烟气的主要组成是SO₂浓度1000ppm，NO浓度400ppm，含氧量6.0％，温度120℃。烟气以5000Nm³/h速度将除尘后的烟气送入脱硫塔烟气入口1处的锅炉尾部烟道，臭氧发生器产生的臭氧与烟气充分混合，其中臭氧加入量与烟气中NO的摩尔比为1:1。

测试氧化后烟气中NO浓度为10ppm，NO₂浓度为394ppm，SO₂浓度为997ppm。吸收液为30％DMSO和2.5％NaOH溶液的混合液。测得SO₂脱除率为99.0％，脱硝率为93.4％。

实施例4

烟气的主要组成是SO₂浓度1000ppm，NO浓度400ppm，含氧量6.0％，温度120℃。烟气以5000Nm³/h速度将除尘后的烟气送入脱硫塔烟气入口1处的锅炉尾部烟道，臭氧发生器产生的臭氧与烟气充分混合，其中臭氧加入量与烟气中NO的摩尔比为1:1。吸收液为浓度为2.5％的NaOH溶液。测得SO₂脱除率为99.0％，脱硝率为33.2％。

实施例5

烟气的主要组成是SO₂浓度1000ppm，NO浓度400ppm，含氧量6.0％，温度120℃。烟气以5000Nm³/h速度将除尘后的烟气送入脱硫塔烟气入口1处的锅炉尾部烟道，臭氧发生器产生的臭氧与烟气充分混合，其中臭氧加入量与烟气中NO的摩尔比为0.5:1。吸收液为DMSO和NaOH溶液的混合液。脱硫塔底部由氧化风机鼓入空气，将NO₂^-和SO₃^2-氧化为NO₃^-和SO₄^2-，并与碱液反应生成稳定的盐溶液。当混合液中盐离子浓度达40％后，开启浆液排出泵10从脱硫塔6底部排放部分混合液，进入硫酸盐固液分离器11经过滤干燥制得硫酸盐；含添加剂的滤液再进入硝酸盐蒸发结晶器12及硝酸盐固液分离器13进行二次分离，经干燥制得硝酸盐，硫酸盐和硝酸盐可分别回收再利用；分离后含添加剂的滤液回流至脱硫塔6循环使用。