一种同时脱除烟气中的SO2和NO的方法及装置与流程

本发明涉及一种同时脱除烟气中的so2和no的方法及装置，属环境保护领域。

背景技术

大气中s02的来源很广，几乎所有的工业企业都可能产生。它主要来自石化燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等过程，火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及燃烧煤燃油的工业锅炉、炉窑等都排放so2。在排放s02的各个过程中，约90％来自燃料燃烧过程，其中火电厂排放量最大。根据热力型no的生成原理，凡有空气介质存在，在高温下进行生产的场合，均可生成no，凡在燃烧场合或多或少均伴随有no产生。

一氧化氮较不活泼，但在空气中由于光化作用，慢慢地被氧化成二氧化氮，二氧化氮具有刺激作用，有强烈腐蚀性和毒性。氮氧化物对人的危害：主要是损害呼吸道。吸入初期仅有轻微的眼及呼吸道刺激症状，如咽部不适、干咳等。常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫绀等。可并发气胸及纵隔气肿。肺水肿消退后两周左右可出现迟发性阻塞性细支气管炎。一氧化氮浓度高可致高铁血红蛋白血症。慢性影响:主要表现为神经衰弱综合征及慢性呼吸道炎症。个别病例出现肺纤维化。可引起牙齿酸蚀症。氮氧化物对环境危害：对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染；还是酸雨的成因之一，所带来的环境效应多种多样，包括:对湿地和陆生植物物种之间竞争与组成变化的影响，大气能见度的降低，地表水的酸化、富营养化(由于水中富含氮、磷等营养物藻类大量繁殖而导致缺氧)以及增加水体中有害于鱼类和其它水生生物的毒素含量。

我国部分地区雾霾严重，引此国家高度重视，对雾霾产生的原因进行了大量研究，有观测数据表明，重污染发生时pm2.5与nox的环境质量浓度变化呈现强相关、同步变化的特征。nox是pm2.5的重要前体物，在形成过程中有两个作用：一是反应生成的no3^-是二次粒子的重要化学组分；二是通过光解链式反应生成o3，增加大气氧化性，提供将sox、nox氧化生成so4^2-和no3^-的氧化剂。水溶性离子中以so4^2-、no3^-和nh4⁺为主，三者之和（sna）占pm2.5的比例平均近50%，sna的浓度贡献是造成pm2.5污染的主要原因。因此，减少nox排放是改善空气环境质量的重要任务之一。

so2的危害众所周知，已引此了国家和人们的高度重视。no的危害与so2相似，对于脱除烟气中的so2的方法已研究了几十年，实际应用的达十多中，对于脱除烟气中的no可以说是刚起步，脱除no在技术和运行费用等因素的原因，烟气脱除no较困难，如何从烟气中脱除no成为世界难题。

湿法烟气脱硫目前最常用的脱硫方法为钙法，以石灰乳为主，该法技术成熟，运行可靠，湿式钙法脱硫装置投运率一般可达95%以上；湿式钙法工艺脱硫效率较高，脱硫效率可以达到95%以上，对高浓so2烟气可以满足环保排放要求。石灰乳脱硫其其缺点是（1）氧化能力较差，在脱硫塔的浆池中需要补加大量空气才能达到氧化之目的；（2）脱除no的能力很差，不能脱除烟气中的no。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种同时脱除烟气中的so2和no的方法，该方法在石灰乳脱硫的基础上，加入催化剂促使亚硫酸钙的的氧化能力，同时加入少量黄磷生成臭氧，促使no被氧化成no2，最终达到烟气达标排放，消除环境污染。具体包括以下步骤：

（1）在调浆槽8中配制石灰乳浆液，其中石灰乳比重为1.08～1.10g/cm³，石灰乳浓度为cao9～11%，然后在石灰乳浆液中加入硫酸锰和硫酸亚铁，在浆液中硫酸锰的质量百分比为0.6～1.0%，硫酸亚铁的质量百分比为0.6～1.0%；黄磷加入到泥磷储槽14中，将黄磷输送到调浆槽8中得到混合浆料；混合浆料中黄磷质量百分比≥0.5%；

（2）混合浆料由浆液泵9抽送至喷淋塔ⅲ4中，喷淋塔ⅲ4中的浆液与新加入的浆液混合后由循环泵ⅲ7送往喷淋塔ⅲ4顶部形成雾滴状与烟气接触，喷淋塔ⅲ4中的部分浆液送入喷淋塔ⅱ3，喷淋塔ⅱ3中的浆液由循环泵ⅱ6送往喷淋塔ⅱ4顶部形成雾滴状与烟气接触，喷淋塔ⅱ4中的部分浆液送往喷淋塔ⅰ2中，喷淋塔ⅰ2中的浆液由循环泵ⅰ5送往喷淋塔ⅰ2顶部形成雾滴状与烟气接触，烟气依次通过喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4，与喷淋塔中的浆料接触吸收，处理好的烟气由喷淋塔ⅲ4排出；喷淋塔内ph值为4.5~5.5，温度为35~50℃；

（3）当喷淋塔ⅰ2中的ph值小于4.5时，将喷淋塔ⅰ2中多余的浆液抽送至浆液槽10中暂存，定期由浆液泵11抽送至带式压滤机12中过滤，滤液返回调浆槽8调浆使用，产生的滤饼为石膏，送往堆场废弃。

本发明所述喷淋塔底部设有空气搅拌器，搅拌器由三叶鼓风机13提供。

本发明所述喷淋塔喷淋密度50～70m³/m²·h

本发明的另一目的在于提供所述方法所用装置，包括鼓风机1、喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4、循环泵ⅰ5、循环泵ⅱ6、循环泵ⅲ7、调浆槽8、调浆泵9、浆液槽10、浆液泵11、带滤机12、搅拌鼓风机13、泥磷储槽14、螺旋机15；鼓风机1与喷淋塔ⅰ2连通，喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4依次通过烟气管道连通；喷淋塔ⅰ2底部通过循环泵ⅰ5与顶部的喷头连通，喷淋塔ⅱ3底部通过循环泵ⅱ6与顶部的喷头连通，喷淋塔ⅲ4底部通过循环泵ⅲ7与顶部的喷头连通；泥磷储槽14、螺旋机15、调浆槽8依次连通；调浆槽8通过调浆泵9与喷淋塔ⅲ4连通，喷淋塔ⅲ4底部与喷淋塔ⅱ3的顶部通过循环泵ⅲ7连通，喷淋塔ⅱ3底部与喷淋塔ⅰ2顶部通过循环泵ⅱ6连通；喷淋塔ⅰ2与浆液槽10连通，浆液槽10通过浆液泵11与带滤机12连通；搅拌鼓风机13分别与喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4连通，各个相连通的管道之间均设有阀门。

本发明所述喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4内均设有ph值检测仪。

本发明石灰乳催化脱硫黄磷脱硝原理：

烟气中的so2采用湿法石灰乳液相mn-fe协同催化氧化脱硫脱氮过程，脱除烟气中的so2，加入黄磷产生臭氧，烟气中的no被氧化为no2，烟气在洗涤塔内与石灰浆充分接触，烟气中气so2和no2被吸收而脱除，该过程分两步进行：

（一）烟气中的so2溶于水中，在催化剂作用下与溶于水中的氧被氧化成硫酸，再与石灰作用生成硫酸钙，反应机理如下：

锰离子对亚硫酸的催化氧化反应：

（1）

铁离子对亚硫酸的催化氧化反应：

（2）

亚硫酸直接与氧反应：

（3）

利用过度金属元素外层电子松散，易变价的特性，在溶液中产生自身氧化还原反应，加速其它元素电子的转移，促使反应速度加快。

生成的h2so4与石灰乳反应生成沉淀硫酸钙，反应如下：

cao+h2so4+2h2o→caso4﹒2h2o↓（4）

（二）黄磷脱硝原理

烟气中的氧与黄磷反应生成臭氧，臭氧与烟气中的no反应，no被氧化为易溶于水的no2,反应如下：

p4+5o2→4po+2o3（1）

no+o3==no2+o2（2）

生成的no2溶于水生成硝酸与亚硝酸，亚硝酸不稳定，容易分解，反应如下：

2no2+h2o==hno3+hno2（3）

3hno2==2no+2hno3+h2o（4）

硝酸与石灰乳反应生成硝酸钙，反应如下：

2hno3+cao==ca(no3)2+h2o（5）

氧化磷与烟气中的氧继续反应生成磷酸，磷酸与石灰乳反应生成的可能是cahpo4、ca(h2po4)2、ca3(po4)2等系列物质。

no2溶于水生成hno3的过程中，硝酸反应生成的no继续与臭氧反应生成no2，no2继续溶于水，如果有足够的黄磷，脱硝效率也较高。

上述反应过程在一个吸收塔内进行，反应步骤不能分开，会同时进行，称为烟气脱硫脱硝一体化装置。

本发明的有益效果：

（1）石灰乳液相催化氧化工艺同时脱除烟气中的so2与no，实现脱硫脱硝一体化，流程短、设备少、工艺简单；（2）传统石灰法奖池设有搅拌机和氧化鼓风机，本发明不需氧化鼓风机，显然降低了能耗；（3）催化氧化石灰乳脱硫运行成本比传统石灰乳脱硫低；（4）可以黄磷厂的废弃物泥磷代替黄磷脱硝，黄磷脱硝实现以废治废之目的，脱硝运行费用更低。（5）经过本发明所述方法处理后的烟气so2含量：<50mg/m³，no含量：<200mg/m³。

附图说明

图1为本发明所述装置的结构示意图。

图中：1-鼓风机；2-喷淋塔ⅰ；3-喷淋塔ⅱ；4-喷淋塔ⅲ；5-循环泵ⅰ；6-循环泵ⅱ；7-循环泵ⅲ；8-调浆槽；9-调浆泵；10-浆液槽；11-浆液泵；12-带滤机；13-搅拌鼓风机；14-泥磷储槽；15-螺旋机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不限于所述内容。

本发明实施例中所用装置如图1所示，包括鼓风机1、喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4、循环泵ⅰ5、循环泵ⅱ6、循环泵ⅲ7、调浆槽8、调浆泵9、浆液槽10、浆液泵11、带滤机12、搅拌鼓风机13、泥磷储槽14、螺旋机15；鼓风机1与喷淋塔ⅰ2连通，喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4依次通过烟气管道连通；喷淋塔ⅰ2底部通过循环泵ⅰ5与顶部的喷头连通，喷淋塔ⅱ3底部通过循环泵ⅱ6与顶部的喷头连通，喷淋塔ⅲ4底部通过循环泵ⅲ7与顶部的喷头连通；泥磷储槽14、螺旋机15、调浆槽8依次连通；调浆槽8通过调浆泵9与喷淋塔ⅲ4连通，喷淋塔ⅲ4底部与喷淋塔ⅱ3的顶部通过循环泵ⅲ7连通，喷淋塔ⅱ3底部与喷淋塔ⅰ2顶部通过循环泵ⅱ6连通；喷淋塔ⅰ2与浆液槽10连通，浆液槽10通过浆液泵11与带滤机12连通；搅拌鼓风机13分别与喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4连通，各个相连通的管道之间均设有阀门；喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4内均设有ph值检测仪。

实施例1

试验用黄磷尾气烟气由烟气管道引出，烟气中,so2含量约为2560mg/m³,no含量约为520mg/m³烟气量30000m³/h，温度约为30～40℃左右，经鼓风机1加压至2～3kpa，再通入喷淋塔，具体包括以下步骤：

（1）在调浆槽8中配制石灰乳浆液，其中石灰乳比重为1.08g/cm³，石灰乳浓度为cao9%，然后在石灰乳浆液中加入硫酸锰和硫酸亚铁，在浆液中硫酸锰的质量百分比为0.6%，硫酸亚铁的质量百分比为1.0%；黄磷加入到泥磷储槽14中，将黄磷输送到调浆槽8中得到混合浆料；混合浆料中黄磷质量百分比为0.5%。

（2）混合浆料由浆液泵9抽送至喷淋塔ⅲ4中，喷淋塔ⅲ4中的浆液与新加入的浆液混合后由循环泵ⅲ7送往喷淋塔ⅲ4顶部形成雾滴状与烟气接触，喷淋塔ⅲ4中的部分浆液送入喷淋塔ⅱ3，喷淋塔ⅱ3中的浆液由循环泵ⅱ6送往喷淋塔ⅱ4顶部形成雾滴状与烟气接触，喷淋塔ⅱ4中的部分浆液送往喷淋塔ⅰ2中，喷淋塔ⅰ2中的浆液由循环泵ⅰ5送往喷淋塔ⅰ2顶部形成雾滴状与烟气接触，烟气依次通过喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4，与喷淋塔中的浆料接触吸收，处理好的烟气由喷淋塔ⅲ4排出；喷淋塔内ph值为4.5~5.5，温度为45摄氏度。

（3）当喷淋塔ⅰ2中的ph值小于4.5时，将喷淋塔ⅰ2中多余的浆液抽送至浆液槽10中暂存，定期由浆液泵11抽送至带式压滤机12中过滤，滤液返回调浆槽8调浆使用，产生的滤饼为石膏，送往堆场废弃。

净化后烟气中so2小于50mg/m³,no小于150mg/m³。

实施例2

试验用烟气从精铜冶炼尾气管道引出烟气中so2含量约为950mg/m³,no含量约为450mg/m³，烟气量15000m³/h，温度约为150℃左右，经鼓风机1加压至800pa，再通入喷淋塔，具体包括以下步骤：

（1）在调浆槽8中配制石灰乳浆液，其中石灰乳比重为1.09g/cm³，石灰乳浓度为cao10%，然后在石灰乳浆液中加入硫酸锰和硫酸亚铁，在浆液中硫酸锰的质量百分比为0.8%，硫酸亚铁的质量百分比为0.8%；黄磷加入到泥磷储槽14中，将黄磷输送到调浆槽8中得到混合浆料；混合浆料中黄磷质量百分比为0.6%。

（2）混合浆料由浆液泵9抽送至喷淋塔ⅲ4中，喷淋塔ⅲ4中的浆液与新加入的浆液混合后由循环泵ⅲ7送往喷淋塔ⅲ4顶部形成雾滴状与烟气接触，喷淋塔ⅲ4中的部分浆液送入喷淋塔ⅱ3，喷淋塔ⅱ3中的浆液由循环泵ⅱ6送往喷淋塔ⅱ4顶部形成雾滴状与烟气接触，喷淋塔ⅱ4中的部分浆液送往喷淋塔ⅰ2中，喷淋塔ⅰ2中的浆液由循环泵ⅰ5送往喷淋塔ⅰ2顶部形成雾滴状与烟气接触，烟气依次通过喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4，与喷淋塔中的浆料接触吸收，处理好的烟气由喷淋塔ⅲ4排出；喷淋塔内ph值为4.5~5.5，温度为35℃。

（3）当喷淋塔ⅰ2中的ph值小于4.5时，将喷淋塔ⅰ2中多余的浆液抽送至浆液槽10中暂存，定期由浆液泵11抽送至带式压滤机12中过滤，滤液返回调浆槽8调浆使用，产生的滤饼为石膏，送往堆场废弃。

净化后烟气中so2小于50mg/m³,no小于200mg/m³。

实施例3

试验用烟气从锌冶炼尾气管道引出，烟气中so2含量约为1050mg/m³,no含量约为550mg/m³，烟气量15000m³/h，温度约为130℃左右，经鼓风机1加压至1kpa，再通入喷淋塔，具体包括以下步骤：

（1）在调浆槽8中配制石灰乳浆液，其中石灰乳比重为1.10g/cm³，石灰乳浓度为cao11%，然后在石灰乳浆液中加入硫酸锰和硫酸亚铁，在浆液中硫酸锰的质量百分比为1.0%，硫酸亚铁的质量百分比为0.6%；黄磷加入到泥磷储槽14中，将黄磷输送到调浆槽8中得到混合浆料；混合浆料中黄磷质量百分比为0.5%。

（2）混合浆料由浆液泵9抽送至喷淋塔ⅲ4中，喷淋塔ⅲ4中的浆液与新加入的浆液混合后由循环泵ⅲ7送往喷淋塔ⅲ4顶部形成雾滴状与烟气接触，喷淋塔ⅲ4中的部分浆液送入喷淋塔ⅱ3，喷淋塔ⅱ3中的浆液由循环泵ⅱ6送往喷淋塔ⅱ4顶部形成雾滴状与烟气接触，喷淋塔ⅱ4中的部分浆液送往喷淋塔ⅰ2中，喷淋塔ⅰ2中的浆液由循环泵ⅰ5送往喷淋塔ⅰ2顶部形成雾滴状与烟气接触，烟气依次通过喷淋塔ⅰ2、喷淋塔ⅱ3、喷淋塔ⅲ4，与喷淋塔中的浆料接触吸收，处理好的烟气由喷淋塔ⅲ4排出；喷淋塔内ph值为4.5~5.5，温度为35℃。

（3）当喷淋塔ⅰ2中的ph值小于4.5时，将喷淋塔ⅰ2中多余的浆液抽送至浆液槽10中暂存，定期由浆液泵11抽送至带式压滤机12中过滤，滤液返回调浆槽8调浆使用，产生的滤饼为石膏，送往堆场废弃。

净化后烟气中so2小于50mg/m³,no小于200mg/m³。