还原反应器在低pH 下能正常运行，保证了后续喷淋吹脱和烟气催化的需求和正常运行。
[0056] 2)喷淋吹脱装置的调试与运行： 喷淋吹脱主要利用H2S在水中溶解度小的特点，用气体降低H2S的气相分压，使H2S与 水分离。为了提高吹脱效率，要求水相中pH < 5. 0时，98%的S2以H2S形式存在，此时吹脱 效率最高。汽提气最好是含有大量CO2的燃烧废气，以维持水的低pH值，提高吹脱效率，同 时燃烧废气的高温有利于水温上升，加速H2S的吹脱。
[0057] 喷淋吹脱塔采用逆流操作，塔内装有一定高度的聚丙烯多面空心球填料，以增加 气-液传质面积从而有利于气态H2S从富含溶解态H2S的出水中解吸出来。富含溶解态H 2S 的出水被提升到填料塔的塔顶，通过喷头均匀地喷淋到填料的整个表面，通过填料往下流， 同时底部通入烟气，水流与烟气逆向接触，使得硫化氢从水相中解吸出来。
[0058] 主要参数如下： 原水的口!1值：6.0~6.5; 气水比：1 :(2500 ~4000); 空塔流速：1. 5~2. 3m/s ; 填料：聚丙烯多面空心球； 填料高度：60cm。
[0059] 燃煤烟气的主要成分包括：S02、N0X、CO2、水蒸气、0 2、N2和粉尘。根据煤质不同，具 体成分的比例有所不同。一般SO2^量约为50%，浓度约为230〇11^/_3,02含量约为7% ;C02含量约为12% ;水蒸气含量约为6% ;N(V#量约为22%(NO约占98%)，浓度约为930 mg/Nm3。 其中，X为1或2。
[0060] 由于燃煤烟气中含有大量C02、SO2等酸性气体，无需外部投加酸，就能够使得废水 的PH值较低，同时高温烟气提高了废水的温度，更利于硫化氢的吹脱。从理论上计算，吹脱 塔解吸出来的硫化氢足够满足后续烟气催化脱硫的需求。
[0061] 3)烟气催化反应器的调试与运行： 烟气催化反应装置的搭建，各管路采用314不锈钢管和耐酸、碱耐、耐高温的聚四氟乙 烯管。流量控制采用北京七星电子流量计并配备质量流量控制器，其气体流量控制精度在 ±1%。开启式管式炉配备温度控制器，其精度为±〇.5°C。冷凝管采用双蛇形冷凝管。烟气 分析仪采用德国testo 350加强型，实时检测烟气中各成分浓度。尾气经碱液吸收瓶吸收 后排空。
[0062] 催化剂的选择，催化剂采用天津市致远化学试剂有限公司的4A型分子筛，该分子 筛的化学式为Na12[ (AlO2) 12 (SiO2) 12] · 27H20,该分子筛价格便宜、易得，是最常规的工业催 化剂。
[0063] 将催化剂研磨至20~40目，在开启式管式炉中装填催化剂，催化剂的量控制为 0. 5~3. 0g，两边采用石英棉将其固定，使得反应器长径比大于50~100,管径和粒径比大 于8~10,催化剂床层与管径比大于6,防止产生沟流。通入氩气吹扫整个气路30min，然 后将经过吹脱塔后的烟气通过催化反应器中，将进气流量控制在500ml/min。在室温下稳 定30min后，烟气分析仪记录当前硫化氢、二氧化硫和一氧化氮各自的浓度。然后开始以 50 °C / 阶段升温，在 200 °C、250 °C、300 °C、350 °C、400 °C、450 °C、500 °C、600 °C 各自稳定 30min 后，记录烟气中硫化氢、二氧化硫和一氧化氮的浓度，考察该催化反应脱硫效果和单质硫产 率。
[0064] 由图6可知，二氧化硫在200~350°C去除率在50%左右，当温度超过350°C后， 随着温度的升高，二氧化硫的去除率大幅度地升高，在600°C时去除率达到80%以上。一氧 化氮的去除率随着温度的升高呈稳定增长状态，在600°C时，一氧化氮的去除率达到90%以 上。
[0065] 由图7可知，该烟气催化反应器单质硫产率稳定在80%左右，且在200~300°C之 间，单质硫产率达到90%。
[0066] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺的装置，其特征在于：包括厌 氧生物硫还原反应器、通过管道和厌氧生物硫还原反应器相连的气液分离器、通过管道和 气液分离器相连的脱硫脱硝反应器； 所述的厌氧生物硫还原反应器设有有机源输入管道，所述的气液分离器底端设有燃煤 烟气输入管道，所述的脱硫脱硝反应器设有单质硫收集装置和单质硫输出管道。2. 根据权利要求1所述的一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺的装 置，其特征在于：所述的厌氧生物硫还原反应器为填料床生物膜反应器、完全搅拌式反应 器、序批式反应器、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧膜生物反应器、厌氧折流板反应器中的 一种。3. 根据权利要求1所述的一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺的装 置，其特征在于：所述的气液分离器为喷淋吹脱塔。4. 根据权利要求1所述的一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺的装 置，其特征在于：所述的脱硫脱硝反应器为管式反应器、炉式反应器、悬挂式反应器、直立式 反应器、固定流化床反应器中的一种；所述的单质硫收集装置为冷凝器。5. -种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺，包括以下步骤： 1) 溶解态H2S的制备：将有机源、单质硫和硫还原菌加入厌氧生物硫还原反应器，使有 机源、单质硫和硫还原菌充分接触，在硫还原菌的作用下，有机物被氧化去除，单质硫转化 为H2S,反应器的出水富含溶解态H2S; 2) 邮、勵、勵2、502混合气体的制备：将富含溶解态1125的出水从顶部通入气液分离器， 同时将燃煤烟气从底部通入气液分离器，水流与烟气逆向接触，进行气液分离，得到H2S、 NO、N02、302混合气体； 3) 同步脱硫脱硝4#H2S、N0、N02、S02混合气体和催化剂加入脱硫脱硝反应器，于100~ 800°C下进行催化反应，将NO和NO2转化为N2和水，将H2S和SO2转化成高温下气态的单质 硫，再冷凝、富集、回收单质硫，回收的单质硫一部分加入到厌氧生物硫还原反应器中再利 用，多余的单质硫收集备用。6. 根据权利要求5所述的一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺，其特 征在于：步骤1)中所述的单质硫为经步骤3)的同步脱硫脱硝得到的单质硫。7. 根据权利要求5所述的一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺，其特 征在于：步骤1)中所述的有机源为有机污水、外加有机物中的至少一种。8. 根据权利要求7所述的一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺，其特 征在于：所述的有机污水为含有机物的工业废水或城市生活污水，所述外加有机物为糖类、 油脂、有机酸、有机酸酯、醇类、醚类中的至少一种。9. 根据权利要求5所述的一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺，其特 征在于：步骤1)中所述的硫还原菌为硫酸盐还原菌和单质硫还原菌。10. 根据权利要求5所述的一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺，其 特征在于：步骤3)中所述的催化剂为A1203、TiO2、稀土材料、Fe203/Al203、Cu0/A1203、Fe2O3/ Ti02、Cu0/Ti02、Pt/Al203、Fe/Ce-Ti02、Fe/Ce-Al203、Ce/Mn-Al203、Ce/Mn-Ti02、Ce-Ti02_Sn02、 Na0-Al203-Si02、Na12 [ (AlO2) 12 (SiO2) 12] ? 27H20 中的至少一种。
【专利摘要】本发明公开了一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺。该工艺包括以下步骤：1）溶解态H2S的制备；2）H2S、NO、NO2、SO2混合气体的制备；3）同步脱硫脱硝。本发明的工艺真正实现了脱硫脱硝装置的一体化，将燃煤烟气中的NO、NO2转化为N2和水，将SO2和H2S转化为高纯度单质硫，同时还可以除去污水中的有机物，实现了以废治废。本工艺回收的单质硫，一部分循环利用维持设备运转，一部分作为产品产出。本工艺中的还原剂H2S通过单质硫的原位生物还原制备得到，随用随制，无需外部购买，免去购置、运输、储存环节的成本和潜在的安全风险。本工艺的同步脱硫脱硝装置在占地面积、建设成本和运行成本等方面都显著低于当前主流装置。
【IPC分类】B01D53/52, C01B17/02, B01D47/00, B01D53/60, B01D53/90, C02F3/28, C02F3/34
【公开号】CN105214495
【申请号】CN201510598948
【发明人】江峰, 李良海, 张怡萍, 周广英, 吕向红
【申请人】华南师范大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月18日