一种同时脱除烟气中氮氧化物和硫氧化物的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对化石燃料燃烧后的烟气进行脱硫脱硝的系统及方法，属于烟气净化
技术领域。
【背景技术】
[0002] 当今由于大规模使用化石燃料，每年有两千万吨以上的硫氧化物（以SO2为主）和 一千万吨以上的氮氧化物（以NO为主）排入大气，在我国境内造成严重的酸雨污染。目前 已经进行大规模商业应用的控制二氧化硫排放的技术，包括石灰石-石膏法和半干法烟气 脱硫技术（喷雾干燥法和烟气循环流化床法），它们的特点是脱硫效率高，但无法脱硝。尤 其对于半干法烟气脱硫技术，当用CaO或Ca(OH)2作为吸收剂，虽然吸收剂颗粒越细，反应 活性越高，但钙硫摩尔比（相对于入口烟气中的SO2)实际上超过1.5,才能达到较高的脱硫 效率。而较成熟的降低烟气中氮氧化物排放的技术有SCR(选择性催化还原）和SNCR(选 择性非催化还原），二者都采用氨或尿素将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气后再进行 排放，SCR的优点是脱硝效率高，缺点是成本高，尤其是催化剂成本，让工业锅炉用户很难接 受，并且对运行维护要求高，而SNCR的成本相对较低，但脱硝效率也相对较低，且对喷射点 温度要求严格，二者都要求还原剂与烟气混合均匀，否则部分还原剂会逃逸出去，造成二次 污染。以上的脱硫脱硝技术对二氧化硫和氮氧化物实施分别控制，设备投资较大。
[0003] 中国专利文献（ZL200910090740. 8)提出了一种同时脱除烟气中硫氧化物和氮氧 化物的方法（200910090740. 8)，该技术在实际运行中，还达不到理想的同时脱硫脱硝效率， 其吸收剂的利用率相对较低，因此，需要对该技术进行改进、完善和优化。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提出一种有效的、方便操作的同时脱除烟气中氮氧化物和硫氧化 物的系统及方法，旨在原有技术的基础上，实现在一个反应器内同时脱硫脱硝的功能，以进 一步提高吸收剂的利用率，达到高效同时脱除硫氧化物和氮氧化物的目的。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种同时脱除烟气中氮氧化物和硫氧化物的系统，其特征在于：所述系统包括流 化床反应器、气固分离器、增湿活化器和新鲜吸收剂储料罐；流化床反应器内设有布风板， 布风板上部分为密相区和稀相区，密相区的高度为5~50_ ;在流化床反应器底部设有烟 气进口和乏吸收剂排出口，流化床反应器上部设有烟气出口；所述的烟气出口与气固分离 器的进口相连，气固分离器的物料出口与增湿活化器的物料进口连接；增湿活化器的物料 出口与流化床反应器连接；在流化床反应器稀相区设有水雾化喷嘴。
[0007] 优选地，所述气固分离器采用布袋除尘器。
[0008] 优选地，在增湿活化器内设有绞龙。在增湿活化器与循环流化床反应器之间的管 路上设有回料控制阀。
[0009]发明提供的一种同时脱除烟气中氮氧化物和硫氧化物的方法，其特征在于该方法 包括如下步骤：
[0010] 1)来自燃烧设备中的烟气先进行预除尘，控制来流烟气温度在80~150°C范围 内，烟气经布风板进入含有密相区的流化床反应器中，新鲜吸收剂直接进入增湿活化器内 或喷入流化床反应器内，烟气经过流化床反应器的密相区时，烟气中的NO被氧化为繼2;所 述烟气中含有〇2、H20、SOjPNOx气体成分，新鲜吸收剂采用CaO、Ca(OH) 2和赤泥中的一种 或几种的混合物；
[0011] 2)通过向流化床反应器内喷入雾化水，控制流化床反应器出口烟气的相对湿度在 10~60%范围内；烟气中的S02、S03、NO和NO2与吸收剂进行反应被脱除；
[0012] 3)脱硫脱硝后的烟气携带固体颗粒物进入气固分离器，被分离下来的乏吸收剂进 入增湿活化器被水或水蒸汽活化，出口物料的含湿量控制在0. 5~2%之间，再输送至流化 床反应器的密相区中；部分乏吸收剂从流化床底部或分离器底部排出，以维持整个系统的 固体物料平衡；经过净化的烟气从分离器出口烟道排出。
[0013] 所述方法中，控制钙硫氮摩尔比CaAS+0. 5N)在I. 0~2. 0之间。
[0014] 所述赤泥即铝冶炼行业的大宗废弃物。
[0015] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①本发明与传统循环流 化床半干法烟气脱硫技术相比，由于脱硝过程对脱硫过程有促进作用，在同样钙硫摩尔比 (相对于入口烟气中的SO2)条件下，本发明的同时脱硫脱硝技术可以达到更高的脱硫效率， 且对烟气的相对湿度要求更低；更重要的是，在实现高效脱硫的同时，NO也可以被脱除，实 现了在一个反应器中同时脱硫脱硝的目的，不必因为硫氧化物和氮氧化物的不同而建立两 套烟气净化装置，从而大大节省了设备投资，降低了烟气污染物排放的控制成本。②本发明 的特点是在揭示同时脱硫脱硝化学反应原理的基础上，根据烟气成分的特点，并结合实际 运行经验，对系统的结构进行了改进和完善，对流化床反应器内的气固流动型式以及整个 工艺过程进行了改进和优化，例如增加了增湿活化器，并对反应器出口相对湿度和增湿活 化器的物料含湿量等工艺参数范围进行了优化，通过合理地控制工艺步骤和运行参数，达 到了比较理想的脱硫脱硝效果，30 2脱除率可达到90%以上，NO脱除率可达65%以上。在 常规工业锅炉或窑炉排放烟气的二氧化硫和氮氧化物浓度范围内，硫氧化物和氮氧化物的 排放能够达到国家的环保要求。③本发明对气固分离器分离下来的乏吸收剂进行活化后， 重新返回流化床反应器内参与脱硫脱硝反应，有效提高了吸收剂的利用率。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的系统及工艺流程图。
[0017] 图中：1 一来流烟气进口管道；2 -流化床反应器；3 -增湿活化器；4 一新鲜吸收 剂储料罐；5 -雾化水喷嘴；6 -流化床反应器出口烟道；7 -气固分离器；8 -回料控制阀； 9 一净烟气烟道；10-水或蒸气管道；11-密相区；12-稀相区；13-布风板；14-绞龙；15-喷 水管道；16-乏吸收剂排出管道。
【具体实施方式】
[0018] 下面借助于附图对本发明的原理、结构和工艺过程作进一步的说明。
[0019] 图1为本发明的系统及工艺流程图，所述系统包括流化床反应器2、气固分离器7、 增湿活化器3和新鲜吸收剂储料罐4 ;流化床反应器内设有布风板13,在布风板上部的流化 床内分为密相区11和稀相区12,密相区的高度为5~50cm;在流化床反应器底部设有来流 烟气进口管道1、乏吸收剂排出管道16和喷水管道15,流化床反应器上部设有烟气出口 6 ; 所述的烟气出口与气固分离器7的进口相连，气固分离器的物料出口与增湿活化器3的物 料进口连接；增湿活化器物料出口与流化床反应器直接通过管路连接，也可以在增湿活化 器的物料出口与流化床反应器的连接管路上设置回料控制阀8 ;在增湿活化器上设有活化 介质水或水蒸汽接口 10 ;在流化床反应器稀相区12内设有雾化水喷嘴5。所述气固分离器 采用布袋除尘器。
[0020] 本发明的工艺过程如下：
[0021] 含有S02、N0、水蒸汽、氧气、二氧化碳、氮气和飞灰的燃烧烟气经过预除尘后，通过 调节喷水管道15的喷水量控制烟气温度在80~150°C范围内，烟气通过来流烟气进口管道 1进入流化床反应器2中，在02、S02、H2O和吸收剂同时存在的条件下，烟气中的NO在循环 流化床密相区中被氧化为NO2，然后再与烟气中的SO2SSO3-起被吸收剂Ca(OH) 2、CaO、赤 泥或者它们的混合物吸收固化，达到同时脱硫脱硝的目的。根据烟气中302与NO的摩尔比 例以及各自的浓度，调整进入系统的新鲜吸收剂的量。为保证流化床反应器中能达到较高 的脱硫脱硝效率，通过喷水管道5调节雾化喷水量，实验表明，控制流化床反应器出口烟气 相对湿度在10~60 %范围，同时，烟气中的502与NO的摩尔比例为2 :1、钙硫氮摩尔比Ca/ (S+0. 5N)在I. 0~2. 0时，会达到更好的脱硫脱硝效果。脱硫脱硝后的烟气携带固体颗粒 经过流化床反应器出口烟道6进入气固分离器7,被分离下来的固体物料主要含有CaO或 Ca(OH) 2或未反应完全的赤泥，以及脱硫产物CaSO4、CaSO3,脱硝产物Ca(NO3)2、Ca(NO2) 2等物 质。为提高吸收剂的利用率，将被分离下来的固体物料和新鲜吸收剂在增湿活化器中被水 或水蒸汽