一种基于氨基吸收剂的脱硫脱硝脱汞一体化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种基于氨基吸收剂的脱硫脱硝脱汞一体化装置。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的不断发展，大气污染问题逐渐突出，污染物包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和汞等。其中，302是大气中最常见的污染物之一，研究表明大气中SO2的会引起多种呼吸道疾病，吸入过量SO2会引起人的窒息甚至死亡；大气中的SO2经氧化吸收水分易形成硫酸，与降水混合可形成酸雨，对水生生态系统、农业生态系统、森林生态系统、建筑和材料、人体健康等方面均有较大的危害。氮氧化物(NOx)包括NO和NO2，两者对人体和环境有很强的危害性，NO会与血液中的血红蛋白结合引起缺氧，此外NO还有致癌作用；N02与碳氢化合物作用，能生成光化学烟雾和臭氧，而且NO2进入人体呼吸系统，会导致肺部和呼吸道疾病，严重时还会导致死亡。汞(Hg°)因其高挥发性、持久性、易于生物沉淀等特性，于1990年在美国国会通过的“Clean Air Amendment (CAAA) ”中被列为189种有害气体污染物之一，汞对人体的危害主要累及中枢神经系统、消化系统及肾脏，对人的身体健康危害很大。因此，控制燃烧污染物排放已经成为了最近研究的热点。
[0003]传统方法是通过湿法脱硫与SCR相结合的方式来脱除S02、啤等，脱除效率较高，但存在占地面积达大、投资和运行成本高以及工艺复杂等缺点；而尿素湿法同时脱硫脱硝因为其工艺简单、副产物可利用引起了社会广泛的关注，是今后烟气处理发展的主要方向。
[0004]尿素作为一种强还原剂，其水溶液能有效将SO2吸收，吸收液产物硫酸铵经处理后，可避免大量石膏产生；同时尿素能与NOxK应生成硝酸氨和氮气，减少了二次污染；因此，采用尿素作为吸收剂同时脱除S02、NOx, !^°具有潜在的研究价值。关于尿素湿法脱硫脱硝脱汞方面的专利有:一体化同时脱硫脱硝脱汞吸收液及其制备方法和应用(专利号:CN201010599929.2)、应用乙二胺合钴和尿素湿法烟气同时脱硫脱氮的方法(专利号:CN200510100019.4)、用碱金属类化合物增强尿素的湿法联合脱硫脱硝的工艺(专利号:CN200510062184.5)、用含氯强氧化剂增强尿素的湿法联合脱硫脱硝工艺(专利号:CN200510062185.X)和燃煤烟气的尿素湿法联合脱硫脱硝方法(专利号:CN200910262978.4)，以上技术仅仅介绍了简略的方法策略和抽象的装置，但由于尿素湿法与传统的湿法具有区别，目前并没有一套与之匹配适用的装置，所以现在急需研制出一种基于氨基吸收剂的脱硫脱硝脱汞一体化装置。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是为了提供一种基于氨基吸收剂的脱硫脱硝脱汞一体化装置，无需另外设置反应器具，在一个装置内同时完成脱硫脱硝脱汞的过程。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种基于氨基吸收剂的脱硫脱硝脱汞一体化装置，所述脱硫脱硝脱汞一体化装置包括网布水汽膜室、双层喷淋室和吸收剂循环池，烟气管道与网布水汽膜室相连，网布水汽膜室中从下到上依次设有气体分布器、多层网布水汽膜、再布器和水雾喷淋器，网布水汽膜室的底部含有大量所述氨基吸收剂；所述双层喷淋室位于网布水汽膜室的上方，网布水汽膜室的烟气出口与双层喷淋室的烟气入口相连，双层喷淋室包括上层喷淋室和下层喷淋室，两个喷淋室内部结构相同，相互独立，上层喷淋室和下层喷淋室中从下向上依次均设有喷淋室气体分配器、喷淋室再布器和喷淋室水雾喷淋器，上层喷淋室和下层喷淋室的底部均含有所述氨基吸收剂；上层喷淋室的烟气出口与所述脱硫脱硝脱汞一体化装置的烟囱出口相连；所述吸收剂循环池通过管道分别连接网布水汽膜室和双层喷淋室。
[0008]进一步地，所述气体分布器外连烟气管道，气体分布器由多根水平布置的管道组成，每根管道上均匀分布大量出气孔。
[0009]进一步地，所述网布水汽膜为由外面两层PVDF阻燃薄膜中间夹超强涤纶纤维组成的夹心材料。
[0010]进一步地，所述多层网布水汽膜上设有金属支架和降液管穿孔；多层网布水汽膜与所述装置的内壁相连，最上面一层的网布水汽膜与液面平齐；多层网布水汽膜的外部安装有水清洗装置。
[0011]进一步地，所述喷淋室气体分配器包括中柱、环管和多根弯管，弯管均匀分布在中柱的周围，弯管的一端与中柱的顶部连通，弯管的另一端与环管连通，环管位于所述氨基吸收剂的液面之下，环管上均匀设有多个烟气出口 ；所述喷淋室再布器由多层金属丝网组成。
[0012]进一步地，所述上层喷淋室和下层喷淋室分别设有上层喷淋下降管和下层喷淋下降管；下层喷淋下降管的上端位于下层喷淋室的液面处，其下端位于多层网布水汽膜的下面；上层喷淋下降管的上端位于上层喷淋室的液面处，下端位于下层喷淋室的液面之下。
[0013]进一步地，所述吸收剂循环池分别通过溢流管和喷淋管道连接网布水汽膜室和双层喷淋室；吸收剂循环池包括阳极室、阴极室、直流电源、阴极液循环室和阴极液循环水栗，阴极室外连阴极液循环室和阴极液循环水栗，直流电源分别连接阳极室和阴极室，阳极室和阴极室通过离子膜分隔。
[0014]烟气中的SO2S溶于水与弱碱性的尿素和碳酸氢铵溶液进行反应，其反应机理为:
[0015]SO2 (g) + (NH2) 2C0 (aq) +2H20 (I) +l/202— (NH 2) 2S04 (aq) +CO2 (g)此外，过硫酸铵单独脱硫的反应机理如下:
[0016]S2O82 +S02+2H20 一 3S042 +4H+
[0017]不加入添加剂的氨基溶液的脱硝效率一般只能达到20%左右，其原因主要是由于NO难溶于水且几乎不与碱液反应，但是NO经过氧化转化为勵2后，NO 2能与碱性溶液进行反应，尿素溶液吸收法脱硝的反应机理为:
[0018]2N0(g)+02(g) — 2N02(g)
[0019]3N02 (g) +H2O (I) — 2HN03 (aq) +NO (g)
[0020]NO (g) +NO2 (g) + (NH2) 2C0 (aq) — 2H20 ⑴ +CO2 (g) +2N2 (g)
[0021]此外，过硫酸铵单独脱硝的反应机理如下:
[0022]2N0+3S2082 +4H20 一 2N03—+6S042 +8H+
[0023]氨基溶液本身并不会与汞进行反应，加入添加剂可以将Hg°氧化成Hg 2+，氧化后的Hg2+溶解于氨基溶液中，其反应机理如下:
[0024]S2O82-+Hg0^ 2S0 42—+Hg2+
[0025]本实用新型的吸收剂循环池采用电解法生产添加剂过硫酸铵，减少了对于添加剂过硫酸铵的消耗，从而降低了一定的成本；采用硫酸铵和硫酸混合溶液为电解液，电解反应如下:
[0026](NH4)2S04(aq) +H2SO4 (aq) 一 (NH4) S2O8 (aq) +H2 (g)
[0027]过硫酸铵同时脱硫脱硝脱汞的吸收产物硫酸铵经电解后可重新获得过硫酸铵，实现循环使用，电解过程中所消耗的电能由发电厂就地提供。
[0028]过硫酸铵提供的铵根离子可以部分或全部抵消尿素脱氮过程中尿素的消耗量，节省运行成本；过硫酸铵中的过硫酸根离子和铵根离子都参与了脱氮反应，使得脱氮效率提高，运行成本降低；因此，从反应原理的角度来说，过硫酸铵作为添加剂是合适的。
[0029]针对现有的尿素湿法技术存在的缺陷，本实用新型通过增加燃煤烟气与氨基吸收剂的接触面积来提高燃煤烟气的氧化程度，进而提高了烟气同时脱硫脱硝脱汞的效率；具体的来说:烟气通过气体分布器后，首先在氨基吸收剂中反应，再通过上方的网布水汽膜，网布水汽膜大大降低了烟气通过氨基吸收剂的速度，烟气冲击网布水汽膜，不断地形成碱性浪花飞沫，烟气被反复搓洗反复吸收，然后上方的网布水汽膜室水栗还将氨基吸收剂喷淋下来经过网布水汽膜室再布器形成了碱性水幕，并与上升的烟气充分接触；然后烟气再经过双层喷淋室，在双层喷淋室中同理两次进行氧化吸收反应，最终完成烟气的同时脱硫脱硝脱汞的三级净化工艺。
[0030]本实用新型装置占地面积小、工艺简单、对污染物脱除效率较高且无二次污染、投资和运行成本低、适用于大面积的推广，以一个2X 10Mff的电厂为例，使用传统方法每年需要4000万元运行费用，而采用本实用新型的装置理论上运行费用可降低50%以上。
[0031]此外，本实用新型还具有以下的优点:(I)本实用新型装置结构简单，采用设备除了循环栗以外，基本不需要其他大型耗电设备；(2)本实用新型应用范围较广，可以应用于电力、冶炼、化工等多种行业的烟气处理方面；(3)本实用新型处理的废液不同于传统湿法脱硫只能产生大量石膏，净化烟气的废液为(NH4) 2S04、(NH4)2SO3^P順4勵3等化合物，产物还可作为化肥使用或者通过电解反应产生氧化型添加剂循环使用，无二次污染；(4)采用本实用新型处理烟气，可达到95%以上的脱硫效率、75?95%的脱硝效率和92%左右的脱汞效率。
【附图说明】
[0032]图1是本实用新型脱硫脱硝脱汞一体化装置的主视图；
[0033]图2是本实用新型脱硫脱硝脱汞一体化装置的左视图；
[0034]图3是本实用新型的网布水汽膜的结构示意图；
[0035]图4是本实用新型的双层喷淋室中的气体分配器的结构示意图；
[0036]图5是本实用新型的双层喷淋室中的再布器的结构示意图；
[0037]其中，1-网布水汽膜室，2-烟气管道，3-气体分布器，4-多层网布水汽膜，5-网布水汽膜室水栗，6-网布水汽膜室再布器，7-网布水汽膜室水雾喷淋器，8-下层喷淋下降管，
9-下层喷淋室气体分配器，10-上层喷淋下降管，11-下层喷淋室再布器，12-上层喷淋室气体分配器，13-下层喷淋室水栗，14-上层喷淋室再布器，15-上层喷淋室水雾喷淋器，16-上层喷淋室水栗，17-烟囱出口，18-溢流管，19-吸收剂循环池，20-