低温两步氧化烟气硫硝一体化脱除方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气污染物治理技术领域，尤其涉及03低温两步氧化烟气硫硝一体化脱除的方法及装置。
【背景技术】
[0002]化石燃料燃烧产生了大量的污染物，包括硫氧化物、氮氧化物等，其排放量已严重超出环境的自净能力，近年来频发的雾霾天气即是对人类的警告。因此必须对化石燃料燃烧产生的污染物进行治理。
[0003]目前针对燃烧设备的脱硫技术可分为三类:干法、半干法、湿法。其中，干法、半干法投资运行成本低，但脱硫效率不高，大型燃烧设备产生的烟气广泛采用高效的石灰石/石膏湿法脱硫技术(WFGD)，该技术脱硫效率高、运行稳定，经过多年的发展该技术已达到较高的应用成熟度。
[0004]目前针对燃烧设备的脱硝技术可分为两类:炉内燃烧脱硝和燃烧后烟气脱硝。前者主要有LNB(Low NOx Burner)技术、OFA(Over Fire Air)技术、再燃技术等，均是通过调整燃烧过程来控制产生，目前成熟的低NO x燃烧改造方案可将NO ,排放浓度控制在200?300mg/Nm3左右，但与炉型、燃烧方式、燃料种类关系密切，低NO属烧改造尚不足以满足日益严格的环保排放标准，需要辅以燃烧后的烟气脱硝进一步净化。燃烧后烟气脱硝目前主要有 SNCR(Selective Non-Catalytic Reduct1n) SCR(Selective CatalyticReduct1n)技术。SNCR技术在适合脱硝反应的“温度窗口”(850°C?1100°C )内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水，该技术不采用催化剂，投资成本和运行成本低，系统简单，但脱硝效率随炉型及炉膛尺寸影响较大，一般为30%?70%，同时可能存在还原剂逃逸问题，造成二次污染。SCR技术采用催化剂，在280-420°C范围内，利用还原剂将氮氧化物还原为氮气和水，脱硝效率高，投资和维护成本高、系统复杂、占空间较大。
[0005]综上所述，目前成熟的污染物治理技术功能单一、系统复杂、占地面积庞大，且难以兼顾成本和污染物治理效果两方面的问题，有些技术还会造成二次污染(如SCR失活催化剂的处置问题、脱硫石膏供大于求的问题)。尤其针对工业锅炉、窑炉(如炭黑尾气炉、玻璃窑炉、冶金炉等)，炉内喷入氨水、尿素等还原剂可能会影响工艺过程或产品品质，而SCR则缺乏合适的温度窗口，因此开发适用除尘后低温烟气的同时脱硫脱硝技术，结合合理的副产物资源化处理，是缓解当前环境危机尤其是工业锅炉、窑炉的污染物治理的重要发展方向。
[0006]向烟气中喷入活性分子进行气相氧化后进行湿法洗涤是一项近年来比较热门的同时脱硫脱硝技术。原理:第一步，用活性分子O3将烟气中原有的不溶于水的NO氧化为溶于水的N02、N2O3或者更高价态的氮氧化物；第二步，反应后的烟气经过湿法洗涤塔，利用反应后污染物的水溶性，将其固定到洗涤塔内的浆液中，从而实现污染物的脱除；第三步，烟气中的SO2和氧化后的NO x分别以易溶于水的NO 3_和微溶物质CaSOd^形式存在于浆液中，经过压滤后固液分离，相应的硫氮元素则以石膏和硝酸钙溶液的形式进行分离，硝酸盐溶液经过蒸发结晶得到纯度较高的硝酸钙固体。污染物高效控制的同时实现烟气中污染物的资源化回收。
[0007]如0附923341公开了一种利用臭氧同时氧化502和勵的方法，在烟气110?150°C温度区间内喷入臭氧，将NO氧化为高价态氮氧化物，而后经由碱液吸收、结晶，从而回收氮元素。CN101337152中，利用臭氧分别氧化NO和SO2，而后进行湿法洗涤吸收，国内外文献和实验研宄均表明臭氧选择性氧化NO，对于302的氧化几乎可以忽略。CNlO 1053747和CN101822937A中只是对于活性分子(O3或者H 202)氧化NO进行了简单的研宄和说明。
[0008]本发明专利与之前专利的区别在于:(I)将活性分子03与NO的反应根据其反应动力学特性分为两步，第一步将NO氧化为NO2，第二步将NO2氧化为更易溶于水的NO 3和N 205;
(2)详细介绍说明了两步反应中活性分子03具体的喷入位置、各自喷入活性分子的比例，O3与NOx气相反应所需要的温度；(3)应用本专利，NOdP SO 2的脱除效率可同时达到90%和95%以上，高于之前专利中提及的同时脱硫脱硝效率。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中各种烟气污染物治理技术功能单一、系统复杂、占地面积大、投资和运行成本高、副产物利用率低的问题，针对目前同时脱硫脱硝技术具体实施参数不明确、污染物脱除效率低、副产物回收困难等特点，提供一种详细介绍03低温两步氧化烟气硫硝一体化脱除的方法及装置。
[0010]为解决技术问题，本发明的解决方案是:
[0011]提供一种活性分子O3低温两步氧化烟气硫硝一体化脱除方法，包括:除尘后的烟气经余热回收装置降温后，由烟道依次进入烟道反应器和湿法洗涤塔；经空气稀释后的活性分子O3分两个阶段参与反应:一部分活性分子O3由烟道反应器的前端喷入，将烟气中的NO氧化为顯2;剩余的活性分子O 3由烟道反应器末端或湿法洗涤塔中段喷入，继续将烟气中的顯2氧化生成NO 3或N 205;其中，第一部分活性分子O 3的喷入量为总量的1/2?2/3，第二部分的喷入量为总量的1/3?1/2 ;活性分子O3总量与烟气中氮氧化物总量的摩尔比为1.2?2.5 ;在湿法洗涤塔中，烟气中的硫氧化物与顯3或N 205—并被浆液吸收，实现硫硝污染物的一体化脱除；经处理后的烟气由除雾器除去雾滴后，经引风机送入烟囱实现排放。
[0012]本发明中，经余热回收装置换热后的烟气温度为60°C?130°C。
[0013]本发明中，对于湿法洗涤塔排出的废浆液，采取压滤后蒸发结晶的方式进行硫元素和氮元素的回收。
[0014]本发明中，在湿法洗涤塔内，液气比多5L/Nm3，喷淋层不少于二层，烟气的停留时间彡2s ;所述浆液是由K、Na、Ca、Mg、NH3形成的碱或者碳酸盐中的一种或者几种，浆液的pH值彡4.5。
[0015]本发明进一步提供了用于前述方法的活性分子03低温两步氧化烟气硫硝一体化脱除装置，包括与湿法洗涤塔相连的烟道，在烟道内部或烟道的中间位置设置烟道反应器，烟道反应器之前的烟道上设余热回收装置用于烟气降温；活性分子发生装置用于产生活性分子O3，其出口与稀释风机的出口相接后再分为两路送气管:一路接至烟道反应器的前端，另一路接至烟道反应器的末端或湿法洗涤塔的中段，每一路送气管的末端均布设多个喷孔；湿法洗涤塔的底部设石膏脱水装置，上部设除雾器，顶部经引风机接至烟囱。
[0016]本发明中，氮硫元素回收装置经管路接至湿法洗涤塔的底部，用于硫元素和氮元素的回收。在不同的装置中进行氮元素和硫元素的回收，避免造成二次污染。
[0017]本发明中，所述烟道反应器内部设有烟道隔栅，引导烟气定向流动，用于强化烟气与活性分子O3的混合效果。
[0018]本发明中，所述烟道反应器是由耐氧化与酸碱腐蚀的不锈钢材料(如304、316或316L等不锈钢)或碳钢加防腐工艺制作而成的设备。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0020]本发明降低了脱硫脱硝系统的投资成本、实现了同时脱硫脱硝，系统跟随燃烧负荷调节灵活、工艺简单、脱硝效率90%以上、脱硫效率95%以上，废液可回收氮肥和硫元素，具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的第一种工艺流程图(部分活性分子在烟道反应器后端靠近湿法洗涤塔处喷入)；
[0022]图2为图1中对应装置的结构原理图；
[0023]图3为本发明的第二种工艺流程图(部分活性分子在湿法洗涤塔内喷入)；
[0024]图4为图3中对应装置的结构原理图。
[0025]附图标记:I一烟道，2—活性分子产生装置，3—烟道反应器