[實用新型]雙軸對撞流煙氣同時脫硫脫硝裝置

有效

• 申請號: 201020104664.X
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN201578985U
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 熊源泉;謝紅銀
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/60
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃雪蘭

技術領域

本發明屬于大氣環境保護的技術領域。涉及一種煙氣聯合脫硫脫硝裝置，特別是涉及一種利用尿素/氨水/添加劑溶液的雙軸對撞流煙氣同時脫硫脫硝裝置。

背景技術

二氧化硫和氮氧化物是大氣污染物中影響較大的氣態污染物，對人體、環境和生態系統有極大危害，隨著環保要求的日益嚴格，NO_x和SO₂排放的問題越來越受到關注。二氧化硫和氮氧化物主要源自于煤、石油等石化燃料的燃燒過程，以及礦石的焙燒、冶煉過程的煙氣排放，其中各種燃燒鍋爐特別是火電廠鍋爐排煙具有濃度低、煙氣量大、浮塵多等特點而難以治理。傳統技術中，排放煙氣中二氧化硫和氮氧化物凈化技術通常是將脫硫和脫硝分開進行，這造成了排放煙氣凈化系統的復雜龐大、初始投資大、運行費用高等缺陷，嚴重制約了排放煙氣脫硫脫硝的實際實施。煙氣脫硫技術主要以石灰石-石膏濕法、旋轉噴霧半干法、爐內噴鈣尾部增濕活化、海水脫硫、電子束脫硫、煙氣循環流化床脫硫等為主，其中濕式石灰石法是現今世界上應用最為廣泛的尾部煙氣脫硫技術，其主要問題在于吸收劑(石灰或石灰石)的溶解度小，利用率低，廢渣量大；而選擇性催化還原技術(SCR)、選擇性非催化還原技術(SNCR)、電子束法、脈沖電暈法、絡合物吸收法和尿素吸收法等，目前運行中較為成熟的煙氣脫硝技術主要是SCR技術、SNCR技術以及SNCR/SCR組合技術，但SCR法存在初期投資費用較高，操作溫度范圍窄，且存在氨泄漏，會生成N₂O，以及催化劑易失活等缺點；而SNCR脫硝效率較低，且氨泄漏多，造成二次污染。近年來世界各國，尤其是工業發達國家都相繼開展了同時脫硫脫硝技術的研究開發，并進行了一定的工業應用，國外目前有電子束照射法、脈沖電暈法、活性炭吸附法、NOxSO工藝和Pahlman煙氣脫硫脫硝工藝等，但我國目前尚缺乏此類成熟技術或因能耗和成本過高而不適應。因此，探求一種高效、低成本、低運行費用、無二次污染的煙氣凈化技術，成為我國環境保護科研工作者關切的問題。

氨法煙氣脫硫技術始于上世紀70年代初，日本與意大利等國首先研究氨法脫硫工藝，并相繼獲得成功。由于一般燃煤煙氣中，氮氧化物的氧化度為5％-10％，且NH₄HSO₃對(NH₄)₂SO₃吸收NO_x具有抑制作用，單一的氨水吸收法的脫硝功能很小，而單一氨法脫硫又存在氨的氣溶膠和氨排放等問題。因此，通過尿素與氨水的合理匹配，不僅可以大大降低單一尿素同時脫硫脫硝工藝的運行成本，還可有效防止單一氨法脫硫工藝存在的氨的氣溶膠和氨排放等問題，同時還可以利用氨吸收二氧化硫產生的中間產物(NH₄)₂SO₃再吸收NO_x，并利用尿素對亞硝酸分解的抑制功能來降低吸收反應過程中的中間產物的再分解生成NO的幾率。試驗研究發現：通過價格低廉的氨水或工業廢氨水與尿素溶液的聯合使用，不僅可以極大降低吸收劑的成本，同時可以保證較高的硫氧化物和氮氧化物的聯合脫除效果。

研究分析發現，煙氣中SO₂在尿素/氨水溶液中的吸收是液相中伴有快速不可逆化學反應的氣體吸收，而煙氣中NO_x在尿素/氨水溶液中的吸收是液相中伴有慢速化學反應的氣體吸收。為了保證能同時高效地脫除煙氣中SO₂和NO_x，煙氣與吸收溶液的接觸反應必須控制一定的時間。然而，反應時間的延長勢必造成同時脫硫脫硝反應器容積的大大增加，這將大大增加設備投資費用，是現實所不能接受的。顯然，NO₂具有易溶于水、易吸收的特性；影響煙氣中NO_X在尿素/氨水溶液中慢速化學反應的氣體吸收的最主要因素是NO在水中極低的溶解度，而燃煤煙氣中NO又占NO_x總量的90％以上。因此，如何進一步提高煙氣中氮氧化物的氧化度(折合NO₂占煙氣中NO_x的比例)是影響煙氣中NO_x在吸收液中吸收反應速率和效率的關鍵性科學問題。研究發現，通過適宜的添加劑來實現液相催化氧化NO，提高煙氣中氮氧化物的氧化度，并促進中間產物對煙氣中污染物的協同吸收作用，將極大提高后續吸收溶液對NO_X的吸收速率和效率，是解決NO_x在尿素/氨水溶液中的慢速吸收化學反應過程的根本性有效可行的方法和途徑。