[發明專利]一種同時脫除煙氣中硫氧化物和氮氧化物的方法

有效

• 申請號: 200910090740.8
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN101632897A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 佟會玲;禚玉群;祁海鷹;李鵬飛;張虎;陳昌和;徐旭常
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/60
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種化石燃料燃燒煙氣的脫硫脫硝方法，屬于煙氣凈化技術領域。

背景技術

當今由于大規模使用化石燃料，每年有兩千萬噸以上的硫氧化物(以SO₂為主)和一千萬噸以上的氮氧化物(以NO為主)排入大氣，在我國境內造成嚴重的酸雨污染。目前已經進行大規模商業應用的控制二氧化硫排放的技術，包括石灰石-石膏法和半于法煙氣脫硫技術(噴霧干燥法和煙氣循環流化床法)，它們的特點是脫硫效率高，但無法脫硝。尤其對于半干法煙氣脫硫技術，當用CaO或Ca(OH)₂作為吸收劑，雖然吸收劑顆粒越細，反應活性越高，但鈣硫摩爾比(相對于入口煙氣中的SO₂)實際上超過1.3，才能達到較高的脫硫效率。而較成熟的降低煙氣中氮氧化物排放的技術有SCR(選擇性催化還原)和SNCR(選擇性非催化還原)，二者都采用氨或尿素將煙氣中的氮氧化物還原為無害的氮氣后再進行排放，SCR的優點是脫硝效率高，缺點是成本高，尤其是催化劑成本，讓用戶很難接受，并且對運行維護要求高，而SNCR的成本相對較低，但脫硝效率也低，對噴射點溫度要求嚴格，二者都要求還原劑與煙氣混合均勻，否則部分還原劑會逃逸出去，造成二次污染。以上的脫硫脫硝技術對二氧化硫和氮氧化物實施分別控制，設備投資較大。

發明內容

本發明的目的和任務是針對現有技術的不足和缺陷，提供一種同時脫除煙氣中硫氧化物和氮氧化物的方法，在采用與傳統半干法煙氣脫硫技術相同的鈣硫摩爾比的情況下，通過合理控制工藝步驟和運行參數，在一個系統中實現同時脫硫脫硝，從而進一步節省設備投資，達到很好的脫硫脫硝效果。

本發明的技術方案如下：

一種同時脫除煙氣中硫氧化物和氮氧化物的方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)來自燃燒設備中的煙氣通過煙道進入流化床反應器中，在煙氣進入流化床反應器之前將水或水蒸汽噴入煙氣煙道，煙道中的煙氣中含有O₂、H₂O、SO₂和NOx氣體成分，并控制煙氣溫度在90℃～200℃范圍內；然后將新鮮吸收劑CaO和Ca(OH)₂中的一種或兩種直接噴射到煙道中，先參與煙氣中NO的氧化過程，控制鈣硫氮摩爾比Ca/(S+0.5N)在1.0～2.5之間，實現部分的脫硫和脫硝功能；

2)煙氣在流化床反應器內進行脫硫脫硝，通過向流化床反應器內噴水，控制流化床反應器的溫度在50℃～90℃之間，流化床反應器在高于露點5℃～25℃的溫度條件下運行；

3)脫硫脫硝后的煙氣通過管道進入分離器，分離器中被分離下來的固體顆粒一部分返回流化床反應器或噴入原煙氣煙道再隨煙氣進入流化床反應器，另一部分從系統中排出，以維持整個系統的物料平衡；經過凈化的煙氣從煙道排出。

本發明的技術特征還在于：吸收劑噴入點煙氣中水蒸氣的體積分數在5～25％之間，O₂的體積分數在1～15％之間。控制鈣硫氮摩爾比Ca/(S+0.5N)在1.0～2.5之間。優選吸收劑噴入點的煙氣溫度控制在100～150℃之間。吸收劑的平均粒徑d₅₀優選為2μm～50μm，R₉₀小于10％。在流化床反應器中氣體流速控制為3m/s～10m/s，顆粒的平均含量控制為1kg/m³～10kg/m³。所述的分離器采用慣性分離器、電除塵器或布袋除塵器。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果：

當吸收劑噴射點溫度在100～150℃時，煙氣中氧氣體積分數在1～15％(干煙氣)范圍內，水蒸氣的體積分數在5～30％之間，鈣硫氮摩爾比Ca/(S+0.5N)1.3時，SO₂脫除率可達到85％以上，NO脫除率可達60％以上。在采用與傳統半干法煙氣脫硫技術相同鈣硫摩爾比的情況下，其脫硫效果明顯提高，在實現高效脫硫的同時，也可以脫除煙氣中的NO，使得在常規的煙氣二氧化硫濃度和氮氧化物濃度范圍內，硫氧化物和氮氧化物排放能夠滿足國家環保要求。

本發明的另一突出效果是實現了在一個系統中同時脫硫脫硝的目的。根據煙氣成分的特點，通過合理控制工藝步驟和運行參數，先將一氧化氮催化氧化為二氧化氮后，再與二氧化硫一起被吸收劑Ca(OH)₂或CaO吸收，實現達到很好的脫硫脫硝效果，從而大大節省了設備投資，不必因為硫氧化物和氮氧化物不同而建立兩套控制裝置，有效降低了煙氣污染物排放的控制成本。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程圖。