一种同步脱除烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于烟气脱硫脱硝技术领域，具体涉及一种同步脱除烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法。
【背景技术】
[0002]鉴于我国以煤为主的能源结构的长期存在，以及工业化进程近年来的高速发展，硫氧化物及氮氧化物已成为我国主要大气污染物，并以酸雨、雾霾等多种形式对生态环境造成了严重破坏，对整个国民经济生活造成了极大的负面影响。
烟气脱硫脱硝是大气污染治理的最主要措施。目前国内外烟气脱硫技术很多，如石灰石一石膏法、氨法、双碱法、旋转喷雾法等，其中从已产业化的脱硫技术来看，虽说存在占地面积大、运行费用高、易堵塞、脱硫副产物难处置、二次污染等问题，而并不适宜于我国国情，但由于历史的原因，占绝对主导地位的仍是石灰石一石膏法。而在烟气脱硝技术方面，则有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、电子束照射法、脉冲电晕等离子体法、炽热碳还原法、低温常压等离子体分解法等，其中又以SCR法脱硝应用最为普遍。
[0003]而目前，世界上应用比较广泛的烟气脱硫脱硝技术则是利用上述传统的烟气脱硫技术与SCR脱硝技术相组合，以达到可脱硫脱硝的目的。这种技术能够脱除90%以上的硫氧化物和80%以上的氮氧化物，但这种方法事实上仍然是单独脱硫、脱硝技术的组合使用，更兼具了上述脱硫、脱硝技术存在的弊病。主要在于烟气脱硫、脱硝为分别进行，即脱硫、脱硝采用不同的净化剂、净化方式以及不同的净化时序，并以此简单组合达到脱硫脱硝的目的，这使得工艺路线复杂，设备投资较大；其次，其在脱硝时，主要采用以还原剂还原氮氧化物为氮气，这既会消耗大量的还原剂，其副产的氮气也无经济附加值，极大地影响了脱硝的经济性。因此，开发、应用一种技术以实现在整个系统内同时脱除硫氧化物、氮氧化物的新型烟气同步达标净化技术，并使其具有工艺流程较短、投资低、净化效率高、运行费用低、可规避二次污染等优势，且烟气净化所脱除的硫氧化物、氮氧化物需能回收并副产具备较高经济附加值的副产物，这就成为烟气治理技术的必然发展趋势。
[0004]200610046690.X,名称为“一种降低燃煤电站锅炉烟气中氮氧化物的方法”的发明专利，以碳酸铵或碳酸氢铵为还原剂，在燃煤锅炉内烟气温度为800~1200°C的位置，喷入碳酸铵或碳酸氢铵与煤燃烧后产生的氮氧化物(NOx)反应，可降低烟气中30~70%的氮氧化物，而烟气中氨的漏失率为〈lOppm。该专利技术方案的实质为单一的SNCR (选择性非催化还原)脱除氮氧化物技术，对于较高氮氧化物含量的烟气，其氮氧化物脱除效果无法达到烟气排放标准，为此在工程上通常需采用SNCR+SCR (选择性催化还原)的技术组合以保证氮氧化物脱除效果，而SCR如前述，其是一种以消耗还原剂(氨、尿素)和催化剂并副产无经济价值的氮气的氮氧化物脱除方式，具有装置运行费用高、设备投资大等明显弊端。
[0005]201410094300.0，名称为“烟气污染物控制一体化净化工艺”的发明专利申请，具体步骤如下:A、将烟气与碳酸氢钠干粉连续送入循环流化床反应器，烟气使碳酸氢钠干粉呈流化态并与之反应，或者将碳酸氢钠干粉直接喷入烟道与烟气反应，初步脱除硫氧化物和氮氧化物、将经A步骤初步脱硫脱硝后的烟气送入吸收塔的脱硫段，利用碳酸氢钠水溶液作为吸收液从上部喷淋，与从下部进入的烟气逆流接触，脱除烟气中的硫氧化物与其他酸性组分；C、脱硫后的烟气进入吸收塔的脱硝段，利用含碳酸氢钠的氧化剂溶液作为吸收液从上部喷淋，进一步脱除烟气中的氮氧化物，净化后的烟气从吸收塔的顶部排出。由于氮氧化物中一氧化氮难以溶解于水，难以脱除，因此在201410094300.0发明专利申请的所述脱硝段内，采用了氧化剂使其氧化为二氧化氮并以碳酸氢钠溶液吸收的方法。但由于在此技术方案中，氧化剂为纯消耗的化学品且价格高、无法回收利用，因此将造成装置运行费用较高。
【发明内容】
[0006]针对上述技术问题，本发明提供了一种同步脱除烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法，发明的目的在于可同时高效率脱除烟气中的硫氧化物、氮氧化物并将其予以资源化回收利用。针对烟气中氮氧化物的组成特点，采用烟气中定量配加二氧化氮的形式，使烟气中一氧化氮和二氧化氮反应生成三氧化二氮，并以三氧化二氮与净化剂反应生成亚硝酸盐的方式同时实现了烟气中氮氧化物的深度脱除以及一氧化氮和二氧化氮的回收利用。
[0007]为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案:
一种同步脱除烟气中硫氧化物和氮氧化物的方法，其特征在于:包括以下步骤:
(1)锅炉烟气经烟道送往增压风机进风口，在增压风机的进风口前持续加入二氧化氮，二氧化氮与烟气一起送入增压风机，并经增压风机混合后送出；
(2)将增压风机送出的烟气与净化剂粉末分别送入循环流化床反应器，烟气使净化剂粉末呈流化态并与之反应；
(3)将经步骤(2)处理后的烟气送入吸收塔脱硫段下部，利用步骤(2)所述净化剂的水溶液作为吸收液自上而下喷淋，与自下而上流动的烟气逆流接触，而后烟气由脱硫段上部送出并送入吸收塔脱硝段下部；所述的脱硝段内，利用步骤(2)所述净化剂的水溶液作为吸收液自上而下喷淋，与自下而上流动的烟气逆流接触，净化后的烟气从脱硝段上部送出排空。
[0008]本发明在增压风机前加入二氧化氮，可充分利用风机，实现烟气与二氧化氮共同被风机吸入、混合、加压输出，无需对二氧化氮进行单独升压，无需另设烟气与二氧化氮混合设备，有效降低了系统能耗和设备投资。同时，经混合后的烟气中二氧化氮与一氧化氮经可逆反应，部分生成三氧化二氮，从而实现难脱除的一氧化氮向易脱除的三氧化二氮的转变。
[0009]步骤(2)的净化剂与烟气中硫氧化物反应生成相应的固态硫酸盐，净化剂与烟气中部分三氧化二氮反应生成相应的固态亚硝酸盐，形成以硫酸盐和亚硝酸盐为主的混合盐，从而实现部分脱除硫氧化物和氮氧化物。将生成的混合盐溶解后在后续步骤中作为副产品进行回收。
[0010]步骤(3)将经步骤(2)处理后的烟气送入吸收塔的脱硫段下部，利用步骤(2)所述净化剂的水溶液作为吸收液自上而下喷淋，与自下而上流动的烟气逆流接触脱除烟气中剩余硫氧化物和部分氮氧化物，而后烟气由脱硫段上部送出并送入吸收塔脱硝段下部；脱硝段内，利用步骤(2)所述净化剂的水溶液作为吸收液自上而下喷淋，与自下而上流动的烟气逆流接触脱除烟气中剩余氮氧化物，净化后的烟气从脱硝段上部送出并经烟?排空。
[0011]本发明的烟气在吸收塔脱硫段内，吸收液中净化剂与烟气中剩余硫氧化物反应并生成相应硫酸盐，从而可使硫氧化物近乎完全脱除，并达到含量小于50mg/m3的烟气净化目标；同时，脱硫段内吸收液中净化剂与烟气中三氧化二氮反应生成相应的亚硝酸盐，但由于这一反应主要受限于三氧化二氮从气相向吸收液的传质速度，因此将只有部分三氧化二氮与净化剂反应，即只有部分氮氧化物以三氧化二氮的形式被脱除。在吸收塔脱硫段内，烟气中硫氧化物的近完全脱除和氮氧化物的部分脱除，为实现在吸收塔脱硝段内对氮氧化物的最终脱除和生成纯亚硝酸盐奠定了条件。
[0012]本发明方法使烟气在吸收塔的脱硝段内，无需加入氧化剂，直接采用吸收液中净化剂与烟气中三氧化二氮反应生成相应的亚硝酸盐，由于烟气中三氧化二氮的浓度下降，将引起前述可逆反应的平衡向生成三氧化二氮方向移动，促进一氧化氮与二氧化氮进一步反应生成三氧化二氮，并最终使一氧化氮和二氧化氮几乎完全转化为三氧化二氮并与净化剂反应，从而实现对氮氧化物的最终脱除并达到氮氧化物含量小于50mg/m3的烟气净化目标。
[0013]本发明在所述锅炉的炉膛内喷入碳酸氢铵溶液，进行烟气的初步脱硝。碳酸氢铵在炉膛内受热分解为氨气、二氧化碳和水，在高温下，氨气将烟气中部分氮氧化物还原为氮气，从而在源头上实现烟气的初步脱除氮氧化物。
[0014]本发明将吸收塔脱硝段底部排出的吸收液过滤，滤液蒸发浓缩、结晶、干燥后得到亚硝酸盐产品；将步骤(2)的固体反应产物予以溶解成水溶液，与吸收塔脱硫段底部排出的吸收液合并，过滤后，滤液经蒸发浓缩、结晶、干燥，得到以硫酸盐和亚硝酸盐为主的混合盐产品。
[0015]本发明所述的净化剂为碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾中的一种或多种的组入口 ο
[0016]所述锅炉烟气的氮氧化物含量小于200mg/m3，步骤(I)中取消加入二氧化氮，并于步骤(3)的吸收塔脱硝段底部直接加入二氧化氮。其目的在于，首先，因烟气中的氮氧化物含量低，净化达标所需脱除的氮氧化物较少，加入二氧化氮后，其与一氧化氮反应后生成的三氧化二氮仅采用吸收塔脱硝段即可实现氮氧化物的达标净化；其次，不于风机进风口前加入二氧化氮，可有效避免生成的三氧化二氮在循环流化床反应器和吸收塔脱硫段内与净化剂反应进而与硫酸盐形成混合盐，而将生成的三氧化二氮直接在吸收塔脱硝段内与净化剂反应生成纯亚硝酸盐，则可在保障烟气氮氧化物净化达标的同时，有效提高烟气中氮氧化物的利用率和纯亚硝酸盐的收率。
[0017]本发明碳酸氢铵的喷入量是完全脱除烟气中氮氧化物所需碳酸氢铵理论量的20?50%，可在保证整个工艺净化达标的前提下，灵活调节出炉烟气中氮氧化物的含量以及后续亚硝酸盐产量，且在部分脱除氮氧化物的同时实现基本无氨溢出，避免资源浪费和二次环境污染。
[0018]本发明所述碳酸氢铵溶液的浓度为80?150g/L，既有利于碳酸氢铵于炉内的均匀喷入和分布，也可避免因浓度过低引起的大量水蒸发所造成的炉内热损失。
[0019]本