一种单塔氧化脱硫脱硝装置及其脱硫脱硝方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种烟气净化设备以及净化方法。
【背景技术】
[0002] 二氧化硫（SO2)及氮氧化物（NOx)的排放严重影响着自然环境。电厂、水泥、冶金、 钢铁等工业废气均需经过净化工序处理，降低污染物的排放浓度。随着工业化进程逐步加 深，废气排放量及污染物总量逐步上升，由于总量上涨，污染物的排放浓度控制逐渐严格。
[0003] 早期，湿法脱硫工艺占据电厂烟气脱硫的主要市场，进一步发展而来的双循环工 艺（以CN102921287A为例)可以把SO2的排放浓度在原湿法脱硫基础上进一步降低；同时电 厂烟气脱硝普遍应用选择性催化还原（SCR)脱硝技术，脱硫及脱硝工序需要两套系统、两组 人员，占地面积及运行成本高。在这种情况下，单塔同时脱硫脱硝技术逐渐受到重视。不仅 仅电厂烟气，石化行业烟气、尾气的治理也存在脱硫脱硝一体化技术，以杜邦一 Belco公司 的湿法技术具有相当的代表性。但是，该技术需要在臭氧喷射前，增设废气的急冷装置，以 保证喷射的臭氧不引高温环境而减少寿命；同时，硫、氮资源只能作为混合废液进行处理， 很难再次利用。
[0004] 中国专利CN102847430A公开了一种烟气净化系统，该技术在原烟气输送管道通 入气相氧化剂。一般情况下，原烟气的温度高于100°c，在此温度下，臭氧分解的半衰期很 短，NOx的氧化产率很低。较低NOx的氧化产率直接导致较低的装置脱硝效率，而且硫、氮 资源很难再次利用。
[0005] 中国专利CN201410496174. 1公开了一种利用过氧化氢溶液进行氧化脱硝、同时 脱硫的技术，但是硫、氮资源无法分别回收再次利用。同时，由于NO的水溶性远低于502等 其他酸性气体，烟气中的NOX又主要以NO为主，液相氧化NOX的技术中存在显著缺陷，很难 实现高效氧化，这是处理对象NO分子本身的性质决定的。由于S02的水溶性很好，液相氧 化可以达到很好的效果。
[0006] 中国专利CN201410078967. 1公开的技术中，烟气多次改变流动方向、多级挡板存 在下会导致烟气阻力过大，造成系统负担过重。该技术中，未考虑到氧化剂与烟气的混合问 题。
[0007] 在单塔同时脱硫脱硝技术中，氧化剂的选择、加入方式及位置、与氧化物的混合方 式、混合条件等因素是十分重要的。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种单塔氧化脱硫脱硝装置及其脱硫脱硝方法，可以实现高 效脱除废气中S02& NOx的目的，所脱除的硫元素、氮元素可以分别回收、再次利用，而且塔 体结构简单，不需要折流板、急冷装置等附件，烟气阻力小。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种单塔氧化脱硫脱硝装置，包括筒状的吸收塔塔体，位于吸收塔塔体下部的进气筒、 位于吸收塔塔体上部的排气筒、设置在吸收塔塔体内的吸收剂池和吸收系统以及与吸收塔 塔体连接的塔外缓冲箱，还包括氧化系统和分隔系统，所述单塔氧化脱硫脱硝装置沿着烟 气流向由下向上依次为吸收剂池、下部吸收系统、氧化系统、分隔系统以及上部吸收系统， 所述分隔系统通过管道与塔外缓冲箱连通。
[0010] 所述氧化系统包括臭氧输送管路、连接在每根臭氧输送管路端部的一级喷射器和 二级喷射器以及在一级喷射器下方的臭氧挡板，所述一级喷射器和二级喷射器相对设置， 其中一级喷射器位于下方、其喷射臭氧气体的端口向下，其中二级喷射器位于上方、其喷射 臭氧气体的端口向上。
[0011] 所述分隔系统包括穿过氧化系统位于吸收塔塔体中轴线上的自流管、连接在自流 管上端的倒锥筒形的收集盘以及位于收集盘上方的环形的导流锥，所述收集盘的下表面位 于二级喷射器喷射臭氧气体的端口的上方。
[0012] 所述自流管与塔外缓冲箱连通的管道上连接有第三阀门，自流管上位于该管道的 上下两侧分别连接有第二阀门和第二阀门。
[0013] 所述臭氧输送管路以及连接在每根臭氧输送管路端部的一级喷射器和二级喷射 器有1~8组，所述臭氧输送管路围绕自流管环向均匀间隔连接在吸收塔塔体的内侧，每个 一级喷射器的下方对应一块臭氧挡板，其中一级喷射器和二级喷射器喷射臭氧气体的端口 与竖直方向的夹角均不超过45°。
[0014] 所述导流锥环向固定在吸收塔塔体的内壁上，其上表面由与吸收塔塔体内壁连接 的一端向收集盘倾斜且超出收集盘的边缘、下表面由位于收集盘的一端向吸收塔塔体的内 壁倾斜，导流锥的纵截面是由上表面边缘、下表面边缘以及吸收塔塔体侧壁边缘三者构成 的三角形。
[0015] 所述臭氧挡板的形状为扇形、圆形、椭圆形、三边形、四边形、凸面形、或凹面形中 的一种或几种。
[0016] 所述吸收剂池与烟气进气管路以及硫资源回收管路连通，吸收剂池与空气或氧气 进气管路连通、且吸收剂池内有搅拌器。
[0017] 所述塔外缓冲箱与氮资源回收管路连通，塔外缓冲箱的下部有搅拌器。 所述下部吸收系统包括下部喷淋层和位于下部喷淋层上方的下部除雾器，所述下部喷 淋层通过循环供液旁路与吸收剂池连通。
[0018] 所述上部吸收系统包括上部喷淋层和位于上部喷淋层上方的上部除雾器，所述上 部喷淋层通过循环供液旁路与吸收剂池连通、通过管道与塔外缓冲箱连通。
[0019] -种应用所述的单塔氧化脱硫脱硝装置的脱硫脱硝方法，烟气由进气筒进入吸收 塔塔体，依次经过搅拌器、下部喷淋层和下部除雾器，其中下部喷淋层中喷淋脱硫剂，吸收 其中的SO2，脱除SO2后的烟气进入氧化系统。
[0020] 氧化系统中的一级喷射器喷射臭氧至臭氧挡板扩散，先与烟气进行一次混合及氧 化反应，随后由二级喷射器喷射臭氧至收集盘下表面扩散，再与烟气进行二次混合及氧化 反应。
[0021] 烟气离开氧化系统后，通过分隔系统进入上部吸收系统，收集盘将上部喷淋层喷 洒的吸收剂回收经自流管排放至不同位置：当上部吸收系统与下部吸收系统使用同种吸收 剂时，自流管将收集的液体排向吸收剂池或塔外缓冲箱，当上部吸收系统与下部吸收系统 使用不同吸收剂时，自流管将收集的液体排向塔外缓冲箱。
[0022] 烟气经上部喷淋层和上部除雾器再次被净化后由排气筒排放。
[0023] 通过调节第一阀门、第二阀门和第三阀门的开启状态以及吸收剂的种类，进行多 种工作模式的切换： 第一种模式：通过调节第二阀门为关闭状态、第一阀门和第三阀门为开启状态，上、下 喷淋层分别使用两种不同的吸收剂并开启臭氧喷射装置，实现下层脱硫、上层脱硝； 第二种模式：通过调节第三阀门为关闭状态、第一阀门和第二阀门为开启状态，上、下 喷淋层使用相同吸收剂，实现下层脱硫、上层深度脱硫； 第三种模式：通过调节第二阀门为关闭状态、第一阀门和第三阀门为开启状态，上、下 喷淋层使用相同的吸收剂并开启臭氧喷射装置，实现下层脱硫、上层脱硫脱硝； 当烟气进入吸收剂池时，通过空气或氧气进气管路向吸收剂池中提供空气或氧气将液 相硫氧化至最尚价。
[0024] 与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果： 本发明克服了传统脱硫脱硝装置结构复杂、脱除效果差且硫、氮资源不能有效分离再 利用的缺点，解决了实现S02& NOx的脱除、有效回收硫、氮资源的技术问题。
[0025] 本发明提供了一种单塔氧化脱硫脱