的设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种脱除烟气中NOx和S02的装置和方法，尤其涉及一种以NH3为脱除 剂并以钴盐作为催化剂脱除燃煤工业锅炉烟气中NOx和S02并回收（NH4) #04和NH4N03的装 置和方法，特别适合于对SOjPNOJ兑除效率高并要求对资源进行回收的工业锅炉领域。
【背景技术】
[0002] 我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭占我国一次能源消耗的70%以上。由于我 国的石油、天然气储量不足，这种现状在未来的10~20年内仍不可能得到根本性的转变。 煤炭燃烧会产生SOjPNOx等污染物，S0 2和NOx是酸雨和雾霾的主要原因之一，酸雨损害 生态环境、破坏森林、湖泊、建筑结构等，雾霾影响空气质量的同时，降低能见度，严重时影 响交通。空气污染直接影响我们的健康和环境，根据世界卫生组织最近的研究结果，我国每 年约有120万人因空气污染而死亡。
[0003] 根据《工业锅炉行业年鉴》，截至2012年，我国有各种容量的在役锅炉62. 3万台， 其中燃煤工业锅炉约46万台，占总量的85%左右，是仅次于火力发电的第二大煤炭消费大 户和第二大燃煤型污染源。随着环保要求的日益提高，采用一项技术和设备单独脱除一种 污染物的传统做法因其经济性和适应性差已难以适应形势，尤其对我国数量众多的中、小 型燃煤设备来说，这个问题尤为突出。针对工业锅炉，2014年我国最新版《锅炉大气污染物 排放标准》(GB13271-2014)要求新建燃煤锅炉SO#NOx排放限值均为300mg/Nm3,而2001 年相应标准中S02仅为900mg/Nm3、NOx则无限制，排放标准急剧提高，可见工业锅炉终将面 临越来越大的环保和政策压力。
[0004] 目前，工业锅炉SOjPNOx污染排放控制主要是采用两套独立设备分别脱硫和脱 硝。其中，烟气脱硝以选择性催化还原技术（SCR)最为广泛，SCR最大的问题是催化剂昂贵， 另外煤燃烧后废气中有大量的粉尘、重金属和S02等酸性气体，这些共存污染物将会引起催 化剂中毒失效，根据运行工况的不同，一般2~3年必须更换催化剂。过高的运行成本不适 合我国的实际国情，也不利于其在工业锅炉上大量推广。国、内外研发的替代技术主要是同 时脱硫脱硝技术，即利用一套设备同时吸收或吸附烟气中的SOjPN0x，这样可以避免SCR 技术所带来的经济和次生环境问题。根据吸收或吸附剂的不同，同时脱硫脱硝有多种衍生 技术，例如，活性炭吸附、离子液体吸收、先氧化后吸收和直接吸收等技术。由于同时脱除技 术可以大大降低成本，因而是一项很有市场需求的污染控制技术。
[0005] 氨法同时吸收技术涉及到吸收剂的制备、再生、资源回收等关键工艺，同时也涉及 到其中的具体设备和工艺流程的设计。
[0006] 对于同时吸收技术，由于需要把N0氧化成N02，把S02氧化成S0 3，因而需要采用氧 化剂，这些氧化剂包括氯酸、高锰酸钾、双氧水、臭氧等，由于氧化剂的成本较高因而推广存 在问题。
[0007] 华东理工大学龙湘犁团队以钴（Co)的氨（NH3)络合物为吸收剂，开发了相应的同 时吸收SO#NOx的技术。例如，中国专利CN1311052A公开了一种同时脱除烟气中502和 NOx的方法，利用烟气中的02作为氧化剂，钴的络合物作为催化剂，碘的负离子（I3作为 助催化剂，对NO进行液化催化氧化和吸收，但其使用的是常规反应器，反应器的直径仅为 2cm，并且在再生过程中需要用紫外光照射碘的负离子（I4将失去吸收能力的Co(NH^ 还原为,,为了进一步提高钴络合物脱除NO的能力，中国专利CN101352648A公 开了一种同时脱除废气中NOx和S02的方法，将可溶性钴盐溶解在乙二胺（H2NCH2CH2NH2) (en)水溶液中，形成乙二胺合钴离子Co(cn)丨_ ,Co(enf可以络合NO和S02,反应过程中会 生成三价的C〇(eiit而失去吸收能力，三价的C〇<enf在活性炭的催化作用下可与H20发 生反应从而将三价Co3+还原为二价钴Co2+，从而循环利用。
[0008] 鉴于钴盐的成本较高，中国专利CN101711943A公布了一种低温液相催化还原治 理NO、S02S染废气的方法，在Fe-EDTA溶液中，利用活性炭作为催化剂，利用尿素作为还原 剂现N0的催化还原。
[0009] 为了提高络合物脱除SOjPNOx的效率，简化工艺流程。中国专利CN102728204A 公布了一种同时治理废气中N0和502的吸收塔，在塔的吸收层采用填料或者筛板，虽然传 质效率较高，但填料容易被烟气中的灰尘堵塞。为了克服工业锅炉烟气中灰尘含量高对脱 硫脱硝的影响，中国专利CN201410289401公开了一种联合脱硫脱硝带伞帽的气柱塔，适 用于工业锅炉负荷频繁变化的运行条件，具有不易结垢堵塞、塔内气液传质速率快、结构紧 凑等优点，但在该塔内没有脱硫脱硝剂的再生系统。中国专利CN101530729A公开了一种同 时治理废气中N0和502的多功能吸收塔，在塔内设置了吸收液再生层，在再生层内填充催 化剂，虽然可以对吸收剂进行再生，但不能有效的回收生成的NH4N0#P(NH4) 2S04。
[0010] 在传统的氨法脱硫中设备中，一般集成有吸收、氧化、浓缩、结晶等工段。中国专利 CN102850092A公布了一种氨法烟气脱硫生产硫铵化肥的工艺及装置，在工艺中包括反应 塔、蒸发结晶器、离心机、干燥机和包装机等，利用烟气的热量对吸收浆液进行蒸发浓缩结 晶，可以生产硫铵颗粒，但这种系统不适合于需要吸收剂再生的脱硫和脱硝系统。
[0011] 中国专利CN103505999A公布了一种湿法脱硫脱硝的系统和方法，氨逃逸率低，副 产物可资源化，但同时需要一个脱硫塔和一个脱硝塔。
[0012] 用钴盐同时直接吸收SOjPNOx具有设备简单，占地面积小和初投资及运行成本 低等优势。该技术在理论上可以对SOjPNOx同时高效吸收，并可将脱硫副产物作为肥料 加以利用。但是吸收药剂的选择、制备、再生和液态产物的处理以及吸收塔的设计、工艺流 程的组合等方面还需要进一步研究，一些工艺问题也还需要优化。当前，该技术面临的主要 障碍是工业设计的改进、吸收剂消耗量的降低、吸收剂再生以及反应后水中吸收剂的回收 和处理。
【发明内容】
[0013] 针对现有技术中，络合物同时脱硫脱硝系统中副产物资源回收困难、络合物吸收 剂再生率低、吸收和再生复杂等不足和缺陷，本发明提出一种以册1 3为脱除剂并以钴盐作为 催化剂脱除燃煤工业锅炉烟气中NOx和S02，同时回收（順4)#04和ΝΗ4Ν03的装置及方法，可 以作为工业锅炉脱硫脱硝解决方案。
[0014] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0015] -种燃煤工业锅炉同时吸收NOx和S02的设备，它包括在工业锅炉后面布置的除 尘器、空气加热器、吸收塔、GGH换热器、引风机和烟囱，其特征在于：所述的空气加热器后 面通过第二烟管热段连接GGH换热器，GGH换热器通过第二烟管冷段与旋风段入口相连，第 二烟管热段和第二烟管冷段之间通过GGH换热器热烟气旁通阀相连；第一烟管热段的入口 布置在GGH换热器和旋风段入口之间的管道上，干燥结晶器通过第一烟管热段与GGH换热 器的出口相连；在吸收塔的下部设置池底格栅和结晶液出口，结晶液出口通过结晶液管线 与膜式过滤器相连，膜式过滤器通过膜式过滤器铵盐出口与干燥结晶器相连，膜式过滤器 通过膜式过滤器钴盐出口与电解还原池相连；吸收液混合池通过管线分别与电解还原池、 氨水混合池、钴盐补充装置、计量栗相连，计量栗的出口与循环栗的出口通过吸收液栗出管 相连；氨水混合池分别与碳铵分解罐和工艺水池相连；原氨水罐与氨水混合池、碳铵分解 罐相连；干燥结晶器通过管线与硫铵和硝铵存存放场相连；吸收塔的烟气出口通过第三烟 管冷段、GGH换热器、第三烟管热段、烟道以及引风机与烟肉相连；碳铵分解罐内布置有辅 助电加热器，且碳铵分解罐通过热风管与空气加热器相连。
[0016] 本发明的技术特征还在于：吸收塔内部分为喷淋