一种基于液相氧化对烟气脱硫脱硝的组合塔的制作方法

本发明涉及一种对烟气脱硫脱硝的组合塔及其工艺，更具体的涉及一种基于过硫酸钠和过氧化氢作用对烟气脱硫脱硝的组合塔及其工艺。

背景技术：

我国的SO2和NOX的排放量高居世界各国前列，由此带来的大气污染和酸雨问题十分严重，经济损失巨大，已成为制约我国经济社会可持续发展的主要因素，因此，控制SO2和NOX污染是在必应，研发有效的烟气脱硫脱硝方法是各国环保科技人员的重要任务。

进入20世纪80年代，人们逐渐认识到单独使用脱硫脱硝技术，设备复杂，占地面积大，投资和运行费用高，而使用脱硫脱硝一体化工业则结构紧凑，投资和运行费用低，为了降低烟气净化的费用、适应电厂的需要，开发联合脱硫脱硝的新技术、新设备已成为烟气净化的趋势。

对联合脱硫脱硝技术的分类很多，按照处理过程，可分为两大类：一是炉内燃烧过程中的同时脱硫脱硝技术，效率在30-50%左右，这类方法效率低，并且容易造成炉内管道结渣，另一类是燃烧后烟气联合脱硫脱硝技术，如活性炭（焦）法、SNOX(WSA-SNOX)、SNRB(SOX-NOX-ROX-BOX)工艺、NOXSO工艺、电子束法等，这类脱硫脱硝的方法脱硝效率一般，运行和投资费用昂贵，因此，低成本高效率的脱硫脱硝技术的开发迫在眉睫。

目前，国内外广泛使用的脱硫脱硝一体化技术主要包括：活性焦/炭同时脱硫脱硝技术、固相吸附/再生同时脱硫脱硝技术、气固催化同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射同时脱硫脱硝技术、湿法烟气同时脱硫脱硝技术。其中，活性焦／炭同时脱硫脱硝技术存在活性焦／炭消耗量大，吸收塔与解吸塔之间长距离的气力输送，容易造成活性焦／炭的损坏等问题；固相吸附／再生同时脱硫脱硝技术存在吸收剂再生后影响脱硫脱硝率问题；气固催化同时脱硫脱硝技术存在能耗大、设备投资高等问题；吸收剂同时脱硫脱硝技术存在吸收时间长，效率低，喷头容易堵塞结垢等问题；湿法烟气同时脱硫脱硝技术存在设备易腐蚀，对材料和工艺的要求高等问题。因此，开发同时脱硫脱硝技术已成为烟气净化技术亟待解决的问题。

常用的方法中，（1）气相氧化法臭氧脱硫脱硝，一种烟气除尘脱硫脱硝一体化系统及方法（授权公告号：CN 105056683 B）这篇专利是利用臭氧进行烟气的同时脱硫脱硝技术，但由于臭氧成本高，脱硫脱硝效果一般，无法实现工程化。（2）液相氧化法，基于过氧化氢催化氧化烟气同时脱硫脱硝的装置及方法（授权公告号：CN 103463978 B），一种对烟气同时脱硫脱硝脱汞的系统及方法(授权公告号：CN 103480251 B)，这两篇专利是利用过氧化氢进行烟气的同时脱硫脱硝技术，过氧化氢的脱硝效果一般；利用烟气余热高温活化过硫酸铵的脱硫脱硝的系统（授权公告号：CN 103691279 B），半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法（授权公告号：CN 103203176 B），这两篇专利是利用过硫酸钠进行烟气同时脱硫脱硝技术，过硫酸钠脱硫脱硝时用量大，无法实现工业化。

臭氧和过流酸钠协同氧化结合湿法吸收的脱硝工艺（授权公告号：CN 102343212 B），一种基于高级氧化技术的烟气脱硝方法（授权公告号：CN 103157358 B），半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法（授权公告号：CN 103203176 B），类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统及方法（授权公告号：CN 105032142 B）这几篇专利是利用过氧化氢和过硫酸钠混合溶液的同时脱硫脱硝技术，但都仅仅是工艺方法，没有形成完备工艺路线和工艺设备。

技术实现要素：

发明目的： 本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种效率高、投资低的基于液相氧化对烟气脱硫脱硝的组合塔。

同时，本发明还提供一种解决上述问题的基于液相氧化对烟气脱硫脱硝的工艺。

技术方案： 本发明所述一种基于液相氧化对烟气脱硫脱硝的组合塔，包括塔体、设置于塔体下端的烟气进口、设置于塔体底层的脱硫装置、设置于塔体上层的深度脱硝装置和设置于塔体顶端的烟气出口，还包括脱硝和深度脱硫装置，所述脱硝和深度脱硫装置包括鼓泡器、1层以上的深度脱硫喷淋器和2层以上的填料，所述鼓泡器设置于所述脱硫装置上方，所述深度脱硫喷淋器和所述填料均设置于所述鼓泡器的上方，每层深度脱硫喷淋器均设置在2层填料之间。

本技术方案的进一步限定为，还包括循环装置，所述循环装置的入口与所述脱硫装置和深度脱硝装置连通，所述循环装置的出口与所述深度脱硫喷淋器连通。

进一步地，所述循环装置内设置浓缩塔。

进一步地，所述脱硫装置设有脱硫喷淋器，所述脱硫喷淋器喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢的溶液。

进一步地，所述深度脱硝装置设有脱硝喷淋器，所述脱硝喷淋器喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢和浓度为2%wt-10%wt的过硫酸钠混合溶液，所述混合溶液的pH值在8.5~10之间。

进一步地，在所述烟气进口处还设置切向鼓风装置。

进一步地，在所述烟气进口处还设置了给烟气除尘的分离器。

本发明提供的另一技术方案为：一种利用组合塔对烟气进行脱硫脱硝的工艺，包括如下步骤：

S1、通过切向鼓风装置将温度在180℃以上的烟气送入组合塔的烟气进口，在烟气进口处首先经过分离器进行除尘；

S2、脱硫装置的脱硫喷淋器喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢的溶液，对烟气进行深度除尘处理；

S3、脱硝和深度脱硫装置的鼓泡器、深度脱硫喷淋器和填料对步骤2处理后的烟气进行脱硝和脱硫处理；

S4、深度脱硝装置的脱硝喷淋器喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢和浓度为2%wt-10%wt的过硫酸钠混合溶液对步骤3处理后的烟气进行深度脱硝处理，所述混合溶液的pH值在8.5~10之间。

本技术方案的进一步限定为，步骤S3中，深度脱硫喷淋器喷射的溶液为对所述脱硫装置和深度脱硝装置的废液进行回收处理后的溶液。

进一步地，对废液进行处理的方法为：将所述脱硫装置和深度脱硝装置产生的废液进行回收后，加入碳酸钙和氧化钙进行处理，并经浓缩塔提高浓度。

有益效果：本发明提供的对烟气脱硫脱硝的组合塔及其工艺，经过脱硫装置的喷淋层将大部分颗粒物去除，喷淋溶液中的H₂O₂与烟气中NOx和SOx发生氧化反应，生成可溶性盐固定在水中，在组合塔内设置鼓泡，并设置了增大烟气与反应溶液的接触面积和停留时间的填料，经过脱硫除尘段和脱硝和深度脱硫段后烟气中含有NOx，所以在深度脱硝段设有H₂O₂和Na₂S₂O₈混合溶液脱除NOx，使脱硝率为90%和95%以上的脱硫率，该套系统投资成本低廉。

附图说明

图1为本发明提供的对烟气脱硫脱硝的组合塔结构示意图；

图2为本发明提供的对烟气脱硫脱硝的组合塔中喷嘴同心圆布置的结构示意图；

图3为本发明提供的对烟气脱硫脱硝的组合塔中喷嘴矩形式布置的结构示意图；

图4为本发明提供的对烟气脱硫脱硝的组合塔中泡罩塔板的截面图；

图5为本发明提供的对烟气脱硫脱硝的组合塔中泡罩塔板的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：一种基于液相氧化对烟气脱硫脱硝的组合塔，其结构示意图如图1所示，包括塔体、设置于塔体下端的烟气进口1、设置于塔体底层的脱硫装置、设置于塔体上层的深度脱硝装置、设置于脱硫装置和深度脱硝装置之间的脱硝和深度脱硫装置、设置于塔体顶端的烟气出口2和设置于塔体最低端的总排渣口3。在所述烟气进口1处还设置切向鼓风装置和分离器14，所述切向鼓风装置保证烟气沿切向进入。分离器14给提前烟气除尘，保证后续的脱硝率和脱硫率，分离器14可以是重力分离器，分离器14的底部设置排渣口16，惯性分离器和旋风分离器的一种或组合。

脱硫装置设有脱硫喷淋器19，所述脱硫喷淋器19喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢的溶液，过氧化氢的溶液存储在反应液混合池9内，通过泵抽取至脱硫喷淋器内进行喷淋，为了保证反应液混合池9内的溶液浓度均匀，反应液混合池9内设置搅拌器10。所述深度脱硝装置设有脱硝喷淋器20，所述脱硝喷淋器20喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢和浓度为2%wt-10%wt的过硫酸钠混合溶液，所述混合溶液的pH值在8.5~10之间。

脱硝和深度脱硫装置包括鼓泡器4、1层以上的深度脱硫喷淋器6和2层以上的填料5，本实施例中，深度脱硫喷淋器6为2层，填料5为3层。所述鼓泡器4设置于所述脱硫装置上方，鼓泡器4是泡罩塔板，设在鼓泡层设有导液管，泡罩塔板的截面图的截面图如图4所示，结构示意图如图5所示。所述深度脱硫喷淋器6和所述填料5均设置于所述鼓泡器4的上方，每层深度脱硫喷淋器6均设置在2层填料5之间。深度脱硫喷淋器6内设喷嘴，喷嘴可以是锥形喷嘴、方形喷嘴、矩形喷嘴、椭圆形喷嘴、扇形喷嘴、柱流喷嘴中的一种或多种。喷嘴可以呈同心圆式布置，其结构示意图如图2所示，也可以呈矩形式布置，其结构示意图如图3所示。填料可以是环形、鞍形、栅板、波纹板、鞍形网、网、波纹网中的一种或者多种。脱硝和深度脱硫装置还包括循环装置，所述循环装置的入口与所述脱硫装置和深度脱硝装置连通，所述循环装置的出口与所述深度脱硫喷淋器6连通，并且，所述循环装置内设置循环池12和浓缩塔13，循环池12对废液进行处理，其底部设置排液口15；浓缩塔13提高过硫酸钠和过氧化氢的浓度，其底部同样设置排液口15，同时，浓缩塔13还连接有真空泵18。

另外，本实施例的组合塔顶端还设置除雾器7，对处理后的气体进行进一步的处理；而组合塔的底端还设置排渣口进行排渣。

一种利用上述组合塔对烟气进行脱硫脱硝的工艺，包括如下步骤：

S1、通过切向鼓风装置将温度在180℃以上的烟气送入组合塔的烟气进口1，在烟气进口处首先经过分离器10进行除尘。

S2、脱硫装置的脱硫喷淋器19喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢的溶液，对烟气进行深度除尘处理。

S3、脱硝和深度脱硫装置的鼓泡器4、深度脱硫喷淋器6和填料5对步骤2处理后的烟气进行脱硝和脱硫处理。

深度脱硫喷淋器6喷射的溶液为对所述脱硫装置和深度脱硝装置的废液进行回收处理后的溶液。对废液进行处理的方法为：将所述脱硫装置和深度脱硝装置产生的废液进行回收后，加入碳酸钙和氧化钙进行处理，并经浓缩塔13提高浓度。

S4、深度脱硝装置的脱硝喷淋器20喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢和浓度为2%wt-10%wt的过硫酸钠混合溶液对步骤3处理后的烟气进行深度脱硝处理，所述混合溶液的pH值在8.5~10之间。

本申请工艺中烟气经降温设备降温180℃以上由烟气进口1切向进入组合塔后，先经过脱硫装置喷射的浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢的溶液喷淋除尘，再通过脱硝和深度脱硫装置，与鼓泡器4、填料5溶液充分接触，脱硝和深度脱硫装置喷射经循环池处理后精馏后的循环溶液。深度脱硝装置的喷淋层喷射浓度在1%wt-10%wt之间过氧化氢和浓度为2%wt-10%wt的过硫酸钠混合溶液，最后烟气经除雾器，通过烟气出口2排出，实现了深度的脱硝和脱硫。

实验1：利用本工艺以喷淋为主，对真实烟气进行实验，从实验结果来看，反应温度90℃左右，喷淋对SO2的效果是非常明显，进口烟气SO2浓度在400mg/m3以下时，一层喷淋即可完全达标；进口烟气SO2浓度在1000mg/m3时，两层喷淋时，出口的进口烟气SO2浓度在10mg/m3以下。但对脱硝效果不如泡罩明显，单层不超过15%。

实验2：填料塔实验，重点是考察填料的性能。单层填料（50cm高，10*10鲍尔环，散堆），脱硝率在35%-40%之间。

实验3：喷淋和鼓泡组合实验，在高浓度（200mg/m3以上）脱硝率分别是18%和25%，中等浓度（30mg/m3-200mg/m3）脱硝率为15%和20%，低浓度时（30mg/m3以下）脱硝率为10%和18%。

实验4：喷淋、鼓泡、填料组合实验，烟气进口温度在140℃-180℃，进入反应段的温度应在90℃左右，反应温度也是在90℃左右，最终的排烟温度也是在90℃左右。烟气进口浓度为600mg/m3的含NO烟气，自下而上，首先通过脱硫喷淋器19，硫含量基本达到国家标准，脱硝率为15%，进入鼓泡器4，进行气体再分布，硫含量可完全达标，脱硝率在25%左右。此时正式进入净化段，也就是主反应段，主反应段以填料5为主，增加深度脱硫喷淋器6，进行气液两相再分布。每30cm层脱硝率30%，通过12-14层填料段5（4-5m高）可已实现硝的达标排放。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。