一种烟气氮硫资源化利用的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种烟气氮硫资源化利用的方法及装置，将烟气通入吸收塔内进行脱硫脱硝，并且同时向烟气中以及脱硫脱硝形成的亚硝酸盐溶液和亚硫酸溶液中通入臭氧气体。所述装置包括臭氧发生器和吸收塔，所述吸收塔内由下至上分别设置氧化池、两级喷淋层和烟气出口，其中臭氧发生器分别与吸收塔下部设置的进气管道以及氧化池连通；所述两级喷淋层的下层喷淋层通过第一循环泵与氧化池连通；所述两级喷淋层的上层喷淋层通过第二循环泵与一外接的浆液池连通，所述浆液池用于储存碱性溶液。本发明强化了烟气通过臭氧同时脱硫脱硝的脱除效率问题，同时实现烟气氮硫资源化利用，提升了烟气脱硫脱硝的经济效益，降低烟气治理的成本。
【专利说明】
一种烟气氮硫资源化利用的方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及烟气治理技术领域，尤其涉及一种利用臭氧氧化实现烟气氮硫资源化利用的的方法及装置。
【背景技术】
[0002]我国作为一个燃煤大国，煤炭的大量消耗给我国带来了严重的环境污染，其中又以SO2与NOx排放造成的污染最为突出。每年通过烟气向大气中排放的氮、硫元素数量巨大，如能对烟气中的氮硫进行回收利用，不仅能消除其对大气环境的污染，同时还能变废为宝，节约资源。
[0003]工业上对于NOx的脱除主要有下面几种:选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、选择性非催化还原与选择性催化还原联合法(SNCR-SCR)、氧化液体吸收法、微生物法、活性炭吸附法、电子束法等。其中，前三种方法是目前世界上普遍应用的工业化方法。但是这二种方法各有其不足之处。SCR法是目前最为常用的脱硝方法，脱硝效率尚，二次污染小，但设备投资费用大，需要用到催化剂，运行维护费用不低;而SNCR法投资和运行费用较少，脱硝效率较低。而对于SO2主要采用湿法石灰石-石膏法脱硫工艺进行处理。上述工艺能够满足环境保护的要求，但是投资成本与运行成本高，脱硫副产品如硫酸钙的利用价值低，脱硝的则是变成无价值的副产物氮气，同时消耗大量的还原剂氨以及贵重的催化剂。
[0004]气相氧化结合湿法吸收烟气协同脱硫脱硝技术是一种新型的脱硫脱硝技术，它利用气相氧化剂将烟气中溶解度较小的NO部分氧化成NO2,当NO氧化为勵2的转化率为50?60 %时，后续的湿法吸收效率将最佳。同时，在湿法吸收NOx的时候协同吸收烟气中的SO2进行烟气脱硫脱硝同时进行。
[0005]公开号为CN1923341的中国专利公开了一种燃煤锅炉烟气臭氧氧化同时脱硫脱硝装置及其方法，利用臭氧同时氧化SO2与NO的，只是简单的在低温段喷入臭氧，同时利用碱液吸收，结晶，形成硫酸盐、亚硝酸盐和硝酸盐的混合物。公开号为CN101053747的中国专利公开了一种同时脱硫脱硝的湿式氨法烟气洁净工艺及其系统，先使烟气中的一氧化氮通过双氧水或臭氧进行氧化反应生成二氧化氮，然后用氨水对烟气进行吸收反应生成亚硫酸铵、硝酸铵及亚硝酸铵，再用空气使亚硫酸铵与亚硝酸铵氧化为硫酸铵与硝酸铵，作为肥料使用。但是利用空气对亚硫酸盐与亚硝酸盐进行氧化时，很难完全氧化高浓度的亚硫酸盐与亚硝酸盐。公开号为CN102247750A的中国专利公开了一种臭氧催化氧化法对烟气同时脱硫脱硝的装置和方法，先用臭氧将烟气中的一氧化氮与二氧化硫氧化，同时在喷淋液中加入高锰酸钾，使吸收反应后的亚硝酸(盐)与亚硫酸(盐)氧化为硝酸(盐)与硫酸(盐)，实现硫、氮的资源化。然而由于喷淋液中加入了高锰酸钾，引入了锰元素，使得后期硫、氮的资源化成本增加。
[0006]综上所述，现有同时脱硫脱硝氮硫资源化利用的方法中，尚有不足之处，烟气氮硫资源化利用技术有待进一步提尚。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种能够同时脱除烟气中的SO2和NOx，又能对烟气中SO2与NOx资源化利用的烟气氮硫资源化利用的方法及装置。
[0008]本发明采用如下技术方案实现:
[0009]—种烟气氮硫资源化利用的方法，将烟气通入吸收塔内进行脱硫脱硝，并且同时向烟气中以及脱硫脱硝形成的亚硝酸盐溶液和亚硫酸溶液中通入臭氧气体。
[0010]进一步的，上述方法具体包括如下步骤:
[0011]第一步、向烟气中通入臭氧气体，利用臭氧将烟气中的SO2与NOx氧化成N2O3和SO3;
[0012]第二步、将第一步处理后的烟气送入吸收塔，通过碱性溶液吸收烟气中氧化后的氮硫氧化物，形成亚硝酸盐溶液以及亚硫酸盐溶液；
[0013]第三步、向第二步中形成的亚硝酸盐溶液和亚硫酸盐溶液中通入臭氧气体，氧化形成硝酸盐溶液和硫酸盐溶液；
[0014]第四步、将脱硫脱硝后的烟气进行排放，并且收集氧化后的硝酸盐溶液和硫酸盐溶液。
[0015]优选的，所述碱性溶液为氨水、石灰石浆液、氢氧化钠溶液中的一种。
[0016]进一步的，在所述第一步中，臭氧气体喷入点的烟气温度为50°C?150°C，所述臭氧气体喷入量和烟气中的S02与NOx的摩尔比为0.2?1.0，混合氧化时间为0.1?4s。
[0017]进一步的，所述第三步中，所述臭氧气体的喷入量和烟气中的SO2与NOx的摩尔比为0.5?2.00
[0018]本发明还公开了一种应用上述方法的烟气氮硫资源化利用的装置，包括臭氧发生器和吸收塔，所述吸收塔内由下至上分别设置氧化池、两级喷淋层和烟气出口，其中臭氧发生器分别与吸收塔下部设置的进气管道以及氧化池连通;所述两级喷淋层的下层喷淋层通过第一循环栗与氧化池连通;所述两级喷淋层的上层喷淋层通过第二循环栗与一外接的浆液池连通，所述浆液池用于储存碱性溶液。
[0019]进一步的，所述上层喷淋层和下层喷淋层之间设有集液斗，所述集液斗通过管道回流连接至浆液池。
[0020]进一步的，所述氧化池底部连接有输出栗。
[0021 ]进一步的，所述浆液池与氧化池连通，用于提供吸收烟气中氮硫氧化物的碱性吸收液。
[0022]进一步的，所述上层喷淋层和烟气出口之间设有除雾器，对脱氮脱硫后的烟气进行除雾排放。
[0023]经除尘余热降温后的烟气通过管道进入吸收塔，臭氧发生器产生的臭氧气体一部分进入管道中，对管道中烟气的NO和SO2进行氧化，氧化后的臭氧气体与烟气混合后一同进入吸收塔中。吸收塔通过集液斗分为上下两级喷淋装置，下层喷淋装置的喷淋液回流至氧化池，上层喷淋装置的喷淋液通过集液斗回流至外部的浆液池。向吸收塔底部的氧化池中持续不断的通入臭氧气体，使氧化池中的亚硝酸盐与亚硫酸盐氧化。通过浆液入口向浆液池注入碱性溶液，并且通过管道注入定量的碱液到氧化池中，并通过循环栗及两级喷淋层对烟气进行喷淋吸收。经过吸收后的烟气经过吸收塔顶部的除雾器进行除雾后通过烟气出口直接排放或者通过烟囱排放，氧化后的硫酸盐及硝酸盐通过输出栗排出回收。
[0024]本发明的吸收塔塔采用单塔双循环喷淋方式，该吸收塔通过集液斗分为下循环与上循环两个喷淋装置，上层喷淋层能够有效提高吸收效率，下层喷淋层能提高氮硫的资源化利用率。
[0025]本发明强化了烟气通过臭氧同时脱硫脱硝的脱除效率问题，同时实现烟气氮硫资源化利用，提出向吸收塔浆液池通入臭氧，保证氧化池中的亚硝酸盐及亚硫酸盐能够充分氧化，提尚氣氧化物及硫氧化物的吸收效率，既到达提尚臭氧同时脱硫脱硝的脱除率，又实现烟气氮硫资源化利用，不仅使烟气中的SO2与NO得到有效治理，同时还变废为附加值高的产品，逐步提升了烟气脱硫脱硝的经济效益，降低烟气治理的成本。
[0026]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0027]图1为实施例中的烟气氮硫资源化利用的装置示意图。
[0028]图中标号:
[0029 ] 1-管道，2 一臭氧发生器，3 一吸收塔，4 一氧化池，5 一除雾器，6 一第一循环栗，7 一第一喷淋层，8—集液斗，9一浆液池，10—浆液入口，11一烟气出口，12-输出栗，13-第二喷淋层，14-第二循环栗。
【具体实施方式】
[0030]实施例
[0031]参见图1，图示中的装置包括管道1、臭氧发生器2、吸收塔3、氧化池4、除雾器5、第一循环栗6、第一喷淋层7、集液斗8、浆液池9、输出栗12、第二喷淋层13和第二循环栗14等。其中烟气脱硫脱硝的主体为吸收塔3，吸收塔3内由下至上分别设置氧化池4、两级喷淋层和烟气出口 11，吸收塔烟气入口的位置位于氧化池上方，通过管道I连接，向吸收塔内输入烟气。臭氧发生器2分别通过烟管与吸收塔下部设置的管道I以及氧化池4内部连通，用于同时向烟气管道和氧化池内通入臭氧气体。氧化池底部连接有输出栗12，用于将氧化池内氧化的硫酸盐和硝酸盐输出。除雾器5设置在吸收塔顶部的烟气出口 11和喷淋层之间，对脱氮脱硫后的烟气进行除雾后排放。
[0032]两级喷淋层之间通过集液斗8分开，其中图示中的第一喷淋层7为下层喷淋层，第二喷淋层13为上层喷淋层，第一喷淋层7的喷淋部件通过第一循环栗6与氧化池4连通，第二喷淋层13底部的集液斗8将第二喷淋层的喷淋液收集后通过第二循环栗14与吸收塔外接的浆液池9连通，形成单塔双循环喷淋方式。浆液池通过浆液入口 10通入碱性溶液，同时浆液池9与吸收塔内部的氧化池4连通，用于提供吸收烟气中氮硫氧化物的碱性吸收液。
[0033]以下结合实施例中的装置，对本发明的方法过程做具体说明。
[0034]第一步，向除尘及余热利用后的烟气中注入臭氧气体，烟气与臭氧充分混合，烟气中的一氧化氮部分被氧化为二氧化氮，同时二氧化氮与一氧化氮反应生成易溶于水及碱液的三氧化二氮，部分二氧化硫被氧化为三氧化硫，反应如下:
[0035]03+Ν0^Ν02+02
[0036]Ν0+Ν02^Ν203
[0037]03+S02—S03+02
[0038]这一步骤在烟气进入吸收塔的管道内完成。
[0039]第二步、混合氧化后的气体从吸收塔下部进入吸收塔内，吸收塔采用图1所示的单塔双循环模式，提高吸收效率以及氮硫的资源化利用，所用吸收剂为碱液(可采用氨水、石灰石浆液、氢氧化钠等)，在吸收塔内发生的反应如下(本实施例以氨水为例进行说明):
[0040]N2O3+2NH3.Η20^2ΝΗ4Ν02+Η20[0041 ] Νθ2+2ΝΗ3.Η20^ΝΗ4Ν02+Η20+ΝΗ4Ν03
[0042]S03+2NH3.H2O^(NH4)2.S04+H20
[0043]SO2+2NH3.H2O^(NH4)2.SO3+H2O
[0044]本步骤在吸收塔内完成，形成的亚硝酸铵盐和亚硫酸铵盐喷淋收集到吸收塔底部的氧化池中。
[0045]第三步、持续不断向吸收塔的氧化池鼓入臭氧气体，将吸收塔底部氧化池中的亚硝酸盐氧化为硝酸盐，亚硫酸盐氧化为硫酸盐，发生的反应如下:
[0046]O3+NH4NO24NH4NO3+O2
[0047]03+(ΝΗ4)2.SO3^(NH4)2.S04+02
[0048]本步骤在氧化池内完成。
[0049](4)喷淋吸收后的烟气经塔顶除雾器除雾后由吸收塔顶部排出，氧化池内的硫酸盐溶液和硝酸盐溶液由输出栗排出收集。
[0050]本发明中的烟气选取余热利用后喷入臭氧气体，使烟气与臭氧混合并发生氧化反应，然后通过吸收塔进行吸收，以达到烟气净化的目的，所选取的臭氧喷入点的温度为50°C?150°C，以保证臭氧的最佳氧化效率，进一步优选烟气温度为120°C。
[0051 ]作为优选，第一步中的臭氧气体的喷入量满足O3: (N(HSO2) =0.2?1.0(摩尔比)，进一步优选上述摩尔比为0.6 ；混合氧化时间为0.1?4s，进一步优选为IS。
[0052]作为优选，第三步中的吸收塔氧化池中臭氧喷入量为O3:(N0+S02) = 0.5?2.0(摩尔比)，进一步优选上述摩尔比为1.5。
[0053]将以下条件下的烟气通过本发明进行试验。
[0054]其中，烟气条件:50000_3/11，502浓度100(^口111(285711^/_3)，_浓度500??111(700mg/Nm3)，烟气温度 120 °C。
[0055]烟气臭氧氧化同时脱硫脱硝布置方案如本实施例的附图1所示，向烟气入口的管道内加入33.6kg/h的臭氧气体，臭氧浓度约为60mg/l，臭氧喷入点保证烟气与臭氧在管道内有I s的混合反应时间，与烟气混合后进入吸收塔，采用流量为925.13kg/h的吸收液(10%的氨水)分别通过上、下层喷淋层对烟气进行吸收，塔顶出口的烟气中SO2含量为33.6mg/m3，脱硫效率为98.82%，NO浓度为81.8mg/m3，脱硝效率为88.31%,吸收后的烟气经除雾器除雾后经塔顶出口排放。该装置连续工作20h后，22.31吸收液中含有可回收硫酸铵5823.26kg，回收硝酸铵 1648.53kg。
[0056]以上仅为本发明具体实施案例说明，不能以此限定本发明的权利保护范围。凡根据本发明申请权利要求书及说明书内容所作的等效变化与修改，皆在本发明保护的范围内。
【主权项】
1.一种烟气氮硫资源化利用的方法，其特征在于:将烟气通入吸收塔内进行脱硫脱硝，并且同时向烟气中以及脱硫脱硝形成的亚硝酸盐溶液和亚硫酸溶液中通入臭氧气体。2.根据权利要求1所述的一种烟气氮硫资源化利用的方法，包括如下步骤: 第一步、向烟气中通入臭氧气体，利用臭氧将烟气中的SO2与NOx氧化成N2O3和SO3 ； 第二步、将第一步处理后的烟气送入吸收塔，通过碱性溶液吸收烟气中氧化后的氮硫氧化物，形成亚硝酸盐溶液以及亚硫酸盐溶液； 第三步、向第二步中形成的亚硝酸盐溶液和亚硫酸盐溶液中通入臭氧气体，氧化形成硝酸盐溶液和硫酸盐溶液； 第四步、将脱硫脱硝后的烟气进行排放，并且收集氧化后的硝酸盐溶液和硫酸盐溶液。3.根据权利要求2所述的一种烟气氮硫资源化利用的方法，所述碱性溶液为氨水、石灰石浆液、氢氧化钠溶液中的一种。4.根据权利要求2所述的一种烟气氮硫资源化利用的方法，所述第一步中，臭氧气体喷入点的烟气温度为50°C?150°C，所述臭氧气体喷入量和烟气中的SO2与NOx的摩尔比为0.2?1.0，混合氧化时间为0.1?4s。5.根据权利要求2所述的一种烟气氮硫资源化利用的方法，所述第三步中，所述臭氧气体的喷入量和烟气中的SO2与NOx的摩尔比为0.5?2.0。6.—种应用权利要求1-5的烟气氮硫资源化利用的装置，包括臭氧发生器和吸收塔，其特征在于: 所述吸收塔内由下至上分别设置氧化池、两级喷淋层和烟气出口，其中臭氧发生器分别与吸收塔下部设置的进气管道以及氧化池连通； 所述两级喷淋层的下层喷淋层通过第一循环栗与氧化池连通； 所述两级喷淋层的上层喷淋层通过第二循环栗与一外接的浆液池连通，所述浆液池用于储存碱性溶液。7.根据权利要求6所述的一种烟气氮硫资源化利用的装置，所述上层喷淋层和下层喷淋层之间设有集液斗，所述集液斗通过管道回流连接至浆液池。8.根据权利要求6所述的一种烟气氮硫资源化利用的装置，所述氧化池底部连接有输出栗。9.根据权利要求6所述的一种烟气氮硫资源化利用的装置，所述浆液池与氧化池连通，用于提供吸收烟气中氮硫氧化物的碱性吸收液。10.根据权利要求6-9中任一项所述的一种烟气氮硫资源化利用的装置，所述上层喷淋层和烟气出口之间设有除雾器。
【文档编号】C01C1/18GK105833686SQ201610168689
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】尹涛
【申请人】凯天环保科技股份有限公司