CN104524935B - 单塔式双循环喷淋复合吸收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置，包括吸收塔；所述吸收塔内自下而上依次设置为脱硫段、臭氧氧化段和脱硝段；所述脱硫段包括贯穿吸收塔侧壁的烟气进口、设置在吸收塔底部的脱硫浆液循环池、设置在脱硫浆液循环池上方的脱硫喷淋吸收层、将脱硫浆液循环池和脱硫喷淋吸收层相互连接的脱硫浆液循环系统；所述脱硫喷淋吸收层上方设置臭氧氧化段；所述脱硝段包括吸收塔顶端的烟气出口、设置在臭氧氧化段上方的脱硝浆液循环池、设置在脱硝浆液循环池上方的脱硝喷淋吸收层、设置在脱硝喷淋吸收层和烟气出口之间的除雾装置、将脱硝浆液循环池和脱硝喷淋吸收层相互连接的脱硝浆液循环系统。

Description

单塔式双循环喷淋复合吸收装置及方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉的烟气治理反应器，具体地说是一种单塔式双循环喷淋复合吸收装置及工艺系统。

背景技术

氮氧化物(NOx)是大气主要污染源之一，也是目前大气污染治理的一大难题。通常所说的氮氧化物(NOx)包括N₂O、NO、NO₂、N₂O₃等，其中污染大气的主要是NO和NO₂。

人类活动排放的NOx虽然仅是天然形成的NOx的1/10左右，但由于排放浓度高，地点集中，危害很大。NOx的排放给自然环境和人类生产生活带来的危害主要包括：NOx对人体有致毒作用；对植物的损害作用：NOx是形成酸雨、酸雾的主要原因；NOx与碳氢化合物形成化学烟雾，造成二次污染。所以，各国相继制定了含NOx废气排放指标，对NOx的排放量和排放浓度进行了限制。随着人类对环保要求的提高，对NOx的排放要求会越来越严格。自20世纪70年代起，欧、美、日等发达国家相继对燃煤电站锅炉NOx的排放作了限制,，并且随技术与经济的发展，限制日趋严格。我国是以燃煤为主的发展中国家，随着经济的快速发展，燃煤造成的环境污染日趋严重，特别是燃煤烟气中的NOx，对大气的污染已成为一个不容忽视的问题。我国火电厂燃煤锅炉NOx年排放量从2003年的597.3万吨增加到2007年的840万吨，增加了近40.6％。根据美国宇航局资助的CH INA-MAP项目，通过PAINS-ASIA模式检测了中国29个地区的污染物排放情况，结果表明，如果不加以控制，预计到2020年NOx的排放将增加到2660～2970万吨。鉴于此，我国于2011年对燃煤电站锅炉的NOx排放作了进一步的限制。现在，我国《火电厂大气污染物排放标准》对火电厂烟气中的NOx排放质量浓度最高限制为100mg/m³。为此，十二五以来我国对于NOx的控制处于蓬勃发展阶段。

烟气同时脱硫脱硝技术典型的工艺有干法和湿法两类。目前我国通常采用SNCR、SCR脱硝技术，但SCR法以NH₃为还原气，存在运输困难、投资及运行费用高、催化剂易失活、排放N₂O和NH₃等二次污染物、操作温度范围窄、工艺复杂等缺陷；SNCR法存在脱硝效率低，操作温度高，以及氨泄漏等缺点，而且投资运行成本高。因此，出现了新的干法同时脱硫脱硝工艺，包括：活性炭吸收法、高能电子活化氧化法等。

目前，湿法脱硫装置具有较高的脱硫效率，但是脱硝效率几乎可以忽略。这主要是因为烟气中95％以上为NO，难溶于水，很难被吸收剂所吸收。所以，发展经济可行的烟气脱硝技术势在必行。研发高效经济的脱硫脱硝一体化技术已成为国内外诸多研究机构的关注热点。

但是如果能将NO氧化成NO₂等容易被吸收的高价态NOx，那么就有可能实现脱硝，达到工艺设备简单、降低能耗、处理费用低、节省空间等效果。

目前的NO氧化技术主要有臭氧氧化、等离子体氧化、化学添加剂氧化等。

化学添加剂氧化吸收工艺相对更加简单成熟。

采用钠碱法联合脱硫脱硝可以利用NaOH脱硫后的产物就可以成为脱硝的反应剂，可以原有脱硫装置的基础上实现脱硝，不仅经济可行，而且整体脱硫脱硝的系统大为简化。与其它工艺相比较，简单成熟，能够用于原有湿法脱硫装置的改造。因此对于很多中小型企业来说，无疑是一种理想的脱硝选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种单塔式双循环喷淋脱硫脱硝复合吸收装置和工艺系统。

本发明给出一种单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置，包括吸收塔；所述吸收塔内自下而上依次设置为脱硫段、臭氧氧化段和脱硝段；所述脱硫段包括贯穿吸收塔侧壁的烟气进口、设置在吸收塔底部的脱硫浆液循环池、设置在脱硫浆液循环池上方的脱硫喷淋吸收层、将脱硫浆液循环池和脱硫喷淋吸收层相互连接的脱硫浆液循环系统；所述脱硫喷淋吸收层正上方设置臭氧氧化段；所述脱硝段包括吸收塔顶端的烟气出口、设置在臭氧氧化段上方的脱硝浆液循环池、设置在脱硝浆液循环池上方的脱硝喷淋吸收层、设置在脱硝喷淋吸收层和烟气出口之间的除雾装置、将脱硝浆液循环池和脱硝喷淋吸收层相互连接的脱硝浆液循环系统。

作为对本发明所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置的改进：所述臭氧氧化段包括相互连通的臭氧发生器和氧化段；所述臭氧氧化段与脱硝浆液循环池之间设置有升气装置；所述升气装置包括至少二个设置在氧化段上部的升气管；所述升气管进口贯穿吸收塔的侧壁后连通臭氧氧化段上方，升气管出口贯穿吸收塔的侧壁后连通脱硝浆液循环池上方。

作为对本发明所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置的进一步改进：所述氧化段所在空间内以及升气管进口上分别设置有与臭氧发生器相互连通的臭氧喷嘴组Ⅰ和臭氧喷嘴组Ⅱ；所述臭氧喷嘴组Ⅰ内的臭氧喷嘴Ⅰ以0.1米的间距均匀的分布在氧化段的同一横截面上，所述臭氧喷嘴组Ⅰ的布置数量至少为一层；所述任意一个升气管进口均分布有3～5个臭氧喷嘴组Ⅱ内的臭氧喷嘴Ⅱ；所述臭氧喷嘴组Ⅱ内的臭氧喷嘴均沿气流水平方向设置。

作为对本发明所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置的进一步改进：所述脱硫喷淋层的数量为2～3层；所述脱硫浆液循环系统包括脱硫循环泵和脱硫浆液箱；所述脱硫浆液循环池设有将浆液打入脱硫喷淋吸收层的脱硫循环泵；所述脱硫浆液箱分别与脱硫浆液循环池和/或脱硫喷淋吸收层相连通；所述脱硝喷淋吸收层的数量为1～2层；所述脱硝浆液循环系统包括脱硝循环泵；所述脱硝浆液循环池和脱硫浆液循环池均设有将浆液打入脱硝喷淋层的脱硝循环泵；所述脱硝浆液循环池的脱硝循环泵与脱硝喷淋吸收层上层相连通；所述脱硫浆液循环池的脱硝循环泵与脱硝喷淋吸收层下层相连通。

一种单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收的脱硫脱硝方法，包括脱硫过程、NO氧化过程、脱硝过程；所述脱硫过程包括如下步骤：(1.1)将烟气进行深度除尘后通过烟气进口输入到脱硫浆液循环池和脱硫喷淋吸收层之间；(1.2)将NaOH从脱硫浆液循环池由脱硫循环泵打入脱硫喷淋层，由脱硫喷淋层喷淋NaOH吸收液；(1.3)烟气中的SO₂和NaOH发生吸收反应：2NaOH+SO₂＝Na₂SO₃+H₂O，完成高效脱硫；(1.4)最终，在此步骤中产生的副产物Na₂SO₃回到脱硫浆液循环池，而脱硫后的烟气进入氧化段；所述NO氧化过程包括如下步骤：(2.1)将脱硫后的烟气通入臭氧氧化段；(2.2)将臭氧发生器产生的臭氧通过臭氧喷嘴注入到氧化段处的烟气内，臭氧与脱硫后烟气中NO充分接触，部分NO被氧化成NO₂：NO+O₃＝NO₂+O₂；(2.3)氧化后的烟气通过升气装置进入脱硝段，同时在升气管中继续发生氧化反应；所述脱硝过程包括如下步骤：(3.1)由脱硫过程产生的副产物Na₂SO₃通过脱硝循环泵从脱硫液循环池直接打入脱硝喷淋吸收层下层，并通过脱硝喷淋吸收层下层进行喷淋，此时副产物Na₂SO₃反应后回落到脱硝浆液循环池内，并由脱硝浆液循环池内的脱硝循环泵打入脱硝喷淋吸收层上层，继续进行喷淋；(3.2)NO和NO₂在脱硝喷淋吸收层与Na₂SO₃充分接触，Na₂SO₃和NO₂发生氧化还原反应：4Na₂SO₃+2NO₂＝4Na₂SO₄+N₂，最终完成高效脱硝；同时未完全反应的NaOH和NOx发生反应：2NaOH+NO+NO₂＝2NaNO₂+H₂O和2NaOH+2NO₂＝NaNO₂+NaNO₃+H₂O；(3.3)脱硝后浆液池内的副产物定期排到曝气装置进一步氧化反应，完全转化为Na₂SO₄、NaHSO₄和NaNO₃后再进行废水处置；(3.4)脱硝完成后烟气经过除雾器脱除大量水分，最终由烟气出口排除，再经过系列气体成分检测，最后将达标的烟气从烟囱排出。

作为对本发明所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收的脱硫脱硝方法的改进：所述步骤1.2中，NaOH和SO2的摩尔比控制在2.05:1，液气比8～10；所述步骤2.2中，臭氧浓度控制为1％～2％，以O₃/NO＝1:1的比例均匀注入脱硫后烟气中；所述步骤3.2中，Na₂SO₃和NOx的摩尔比控制在1～2:1，液气比5～8。

一种对烟气脱硫脱硝的方法，包括如下步骤：一、脱硫：将深度除尘后的烟气，以NaOH喷淋，烟气中的SO₂和NaOH发生吸收反应：2NaOH+SO₂＝Na₂SO₃+H₂O，完成高效脱硫；二、NO氧化：以O₃/NO＝1:1的比例将臭氧注入到步骤一中脱硫后的烟气中，臭氧与步骤一处理后的烟气中的NO充分接触，部分NO被氧化成NO₂：NO+O₃＝NO₂+O₂；三、NOx的脱除：将步骤一中产生的脱硫副产物Na₂SO₃导入步骤二反应后的烟气中，NO和NO₂与Na₂SO₃充分接触，此时：一方面，Na₂SO₃和NO₂发生氧化还原反应，最终完成高效脱硝：4Na₂SO₃+2NO₂＝4Na₂SO₄+N₂；另一方面未完全反应的NaOH也能参与吸收反应，发生副反应：2NaOH+NO+NO₂＝2NaNO₂+H₂O；控制Na₂SO₃和NOx的摩尔比为1～2:1，最终完成脱硝过程；四、废水、废气处理：将以上反应后的副产物通过曝气装置进行氧化反应，完全转化为Na2SO4、NaHSO4和NaNO3后，进行废水处置。

作为本发明所述的对烟气脱硫脱硝的方法的改进：所述步骤一中，NaOH和SO₂的摩尔比保持为2.05:1，液气比8～10；所述步骤二中，臭氧的质量浓度为1％～2％；所述步骤三中，Na₂SO₃和NOx的摩尔比保持为1～2:1，液气比5～8。

本发明的单塔式双循环喷淋复合吸收塔与现有技术比较，具有如下的有益效果：

(1)实现单塔高效脱硫脱硝，大大减少投资和运行成本，工艺简单可靠；

(2)采用Na基混合液进行脱硫，然后采用反应所得的Na₂SO₃作为脱硝吸收剂，不仅吸收剂利用率高，且Na₂SO₃脱硝性能好；

(3)三段式的结构，将SO₂和NOx分别在净化装置脱硫喷淋段和净化脱硝喷淋段进行吸收，减少了竞争反应；

(4)过渡段温度降低，用于臭氧对NO的氧化，减少了臭氧的分解，提高了NO氧化效率；

(5)经过脱硫喷淋段后烟温下降，烟气体积大大减少，在一定的吸收液喷淋下，有助于提高脱硝效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的主要结构示意图；

图2图1的升气装置的俯视结构图；

图3图1的升气装置之臭氧喷嘴Ⅱ18的结构图；

图4图1的臭氧氧化段之臭氧喷嘴Ⅰ19的布置图。

具体实施方式

实施例1、图1给出了一种单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置，其主体结构为吸收塔，在吸收塔上，连接有曝气装置2、烟囱装置16等。

以上所述的吸收塔内自下而上依次设置为脱硫段5(烟气脱硫)、臭氧氧化段7(脱硫后的烟气氧化)和脱硝段10(氧化后烟气脱硝)。

脱硫段5包括贯穿吸收塔侧壁的烟气进口、设置在吸收塔底部的脱硫浆液循环池3、设置在脱硫浆液循环池3上方的2～3层脱硫喷淋吸收层4(多层脱硫喷淋吸收层4的设置，确保反应效果)、将脱硫浆液循环池3和脱硫喷淋吸收层4相互连接的脱硫浆液循环系统；脱硫浆液循环系统包括脱硫循环泵和脱硫浆液箱1(内置NaOH吸收液)；脱硫浆液循环池3内设置脱硫循环泵，通过管道与每一层脱硫喷淋吸收层4均相连通；脱硫浆液箱1(内置NaOH吸收液)通过管道与每一层脱硫喷淋吸收层4均相连通，为了保障反应效率，在实际使用的时候，也可以将脱硫浆液箱1通过管道与脱硫浆液循环池3相互连通。NaOH吸收液对SO₂的吸收速率是石灰石浆液的2～3倍，所以在NaOH吸收过程中达到一定的SO₂吸收效率所需的停留时间更短，所需的喷淋层高度也就越低。在保证吸收效果的前提下，采用2～3层喷淋层将降低吸收塔整体高度，节省投资成本。

脱硫喷淋吸收层4正上方设置臭氧氧化段7；臭氧氧化段7包括臭氧发生器13(产生臭氧)和氧化段(臭氧和脱硫后的烟气混合并发生氧化反应所在的空间)。

脱硝段10包括贯穿吸收塔顶端的烟气出口、设置在臭氧氧化段正上方的脱硝浆液循环池15、设置在脱硝浆液循环池正上方的1～2层脱硝喷淋吸收层8(由于Na₂SO₃和NO₂的反应速率较快，而且NO浓度在300～400mg/m³，所以只需要1～2层脱硝喷淋吸收层8)、设置在脱硝喷淋吸收层8和烟气出口之间的除雾装置9、将脱硝浆液循环池15和脱硝喷淋吸收层8相互连接的脱硝浆液循环系统；脱硝浆液循环系统为两个脱硝循环泵，两个脱硝循环泵分别设置在脱硝浆液循环池15和脱硫浆液循环池3(通过脱硫浆液循环池3补充Na₂SO₃吸收液)内，脱硝浆液循环池15的脱硝循环泵通过管道与上层的脱硝喷淋吸收层相连通，脱硫浆液循环池3的脱硝循环泵通过管道与下层的脱硝喷淋吸收层相连通。脱硝浆液循环池15上外置有曝气装置2，通过该曝气装置2排出反应后的最终副产物，并通过曝气处理。

氧化段7与脱硝浆液循环池15之间设置有升气装置6；升气装置6的作用是将脱硫后的烟气引入脱硝段10。升气装置6包括至少两根设置在氧化段7上方两侧的升气管；升气管出口一端贯穿吸收塔的侧壁后，通过升气管道上升，直到相对于脱硝浆液循环池15的位置，再贯穿吸收塔的侧壁，通入到脱硝浆液循环池15上方(这种方式使脱硝和脱硫过程明确分离，防止SO₂和NOx对Na₂SO₃发生竞争反应，从而提高了NOx的整体脱除率)。氧化段7所在空间内以及升气管口分别设置有与臭氧发生器13相互连通的臭氧喷嘴组Ⅰ和臭氧喷嘴组Ⅱ；臭氧喷嘴组Ⅰ内的臭氧喷嘴Ⅰ19在氧化段，并在氧化段横截面上以0.1米的间距均匀的分布；任意一个升气管进口均匀分布有3～5个臭氧喷嘴组Ⅱ内的臭氧喷嘴Ⅱ18；所述臭氧喷嘴组Ⅱ内的臭氧喷嘴Ⅱ18均沿气流水平方向设置。

一种单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收的脱硫脱硝方法，根据以上所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置实现，其步骤包括脱硫过程、NO氧化过程、脱硝过程。

一、脱硫过程包括如下步骤：

(1)从锅炉17出来的烟气Ⅰ(即未经过任何处理的烟气)先经过除尘装置进行深度除尘，然后烟气Ⅱ(即烟气Ⅰ通过除尘装置除尘后的烟气)进入本发明的烟气进口，在脱硫段5发生吸收反应(该吸收反应具体步骤如步骤2)。

(2)由脱硫浆液循环池3内的脱硫循环泵将脱硫浆液(NaOH/Na₂SO₃/NaHSO₃的混合液；首先加入脱硫浆液循环池3内的为NaOH吸收液，由于不断反应后，产生Na₂SO₃以及副产物NaHSO₃，所以该脱硫浆液循环池3内的吸收液逐渐变成了NaOH/Na₂SO₃/NaHSO₃的混合液)从脱硫浆液循环池3打入脱硫喷淋吸收层4进行喷雾吸收，而喷淋出的NaOH液滴通过与SO₂反应后，重新滴落到脱硫浆液循环池3内；于此同时，一定量的质量浓度为20～30％的新鲜NaOH从脱硫浆液箱2直接接入脱硫喷淋层4；在以上所述的反应过程中,需要将NaOH和SO₂的摩尔比保持在2.05:1的最佳反应状态,而由于NaOH与SO₂反应后不断生成Na₂SO₃和H₂O以及副产物NaHSO₃，所以脱硫浆液循环池3内的NaOH质量浓度不断降低，导致NaOH与SO₂的摩尔比不能稳定在2.05:1的最佳反应状态，所以此时，通过脱硫浆液箱2将一定量(该新鲜NaOH吸收液的加入量根据SO₂的脱除量计算出来，确保NaOH与SO₂的摩尔比稳定在2.05:1)的质量浓度为20％～30％的NaOH吸收液打入脱硫喷淋吸收层4或者直接加入脱硫浆液循环池3内(脱硫浆液循环池3内直接上来的是NaOH/Na₂SO₃/NaHSO₃的混合液，实际NaOH浓度低，为了保证吸收效果，液气比是比较大，一般控制在液气比8～10；而由于脱硫浆液箱2出来的NaOH是高浓度，所以NaOH流量是很小的。所以新鲜的NaOH可以加到管道内，直接带入喷淋层4；也可以直接加入浆液循环池3)。

(3)烟气Ⅱ中的SO₂和NaOH发生吸收反应，完成高效脱硫,同时生成脱硫副产物Na₂SO₃。

本次脱硫过程步骤中，主要的化学反应过程如下所示：

2NaOH+SO₂＝Na₂SO₃+H₂O(脱硫过程主要反应)；

NaOH+SO₂＝NaHSO₃(脱硫过程副反应)。

二、所述NO氧化过程包括如下步骤：

(1)将烟气Ⅲ(即将烟气Ⅱ脱硫后的烟气)通入臭氧氧化段7的氧化段(氧化段为存放烟气Ⅲ容器，即臭氧和脱硫后的烟气混合并发生氧化反应所在的空间)，将NO部分氧化成NO₂(具体如步骤2)；

(2)将臭氧发生器13产生的臭氧质量浓度控制为1％～2％左右；根据烟气中NO的浓度，将臭氧以O₃/NO＝1:1的比例通过均匀布置的臭氧喷嘴组Ⅰ内的臭氧喷嘴Ⅰ19注入到氧化段处的烟气Ⅲ内，臭氧与烟气Ⅲ中NO充分接触，部分NO被氧化成NO₂；

(3)烟气Ⅳ(即烟气Ⅲ在上一步骤中氧化后的烟气)通过升气装置6导入脱硝段10的相应位置(即脱硝浆液循环池15上方)，同时，臭氧喷嘴组Ⅱ内的臭氧喷嘴Ⅱ18向升气管口喷射臭氧，使得烟气Ⅳ在升气管中继续发生氧化反应。

(4)另外，随着烟气Ⅲ通入臭氧氧化段7的氧化段空间内，该烟气Ⅲ中蕴含的Na₂SO₃液滴(脱硫产生的Na₂SO₃液滴)在此时与NOx发生反应，所以无需在脱硫段进行除雾。

本次NO氧化过程步骤中，主要的化学反应过程如下所示：

NO+O₃＝NO₂+O₂(氧化段主要反应)；

NO+H₂O₂＝NO₂+H₂O(氧化段副反应)。

其中，所述H₂O₂由臭氧被水吸收而来：：O₃+H₂O＝H₂O₂+O₂。

三、所述NOx的脱除过程包括如下步骤：

(1)烟气Ⅳ通过升气装置6进入脱硝段10；

(2)通过脱硫浆液循环池3内的脱硝循环泵从脱硫浆液循环池3将浆液(Na₂SO₃、Na₂SO₄、NaNO₃)直接打入脱硝喷淋层8下层(主要利用的是脱硫过程产生的副产物Na₂SO₃)，同时脱硝喷淋层8的上层由脱硝浆液循环池15内的脱硝循环泵从脱硝浆液循环池15将浆液(此处浆液主要是Na₂SO₃、Na₂SO₄、NaNO₃，脱硝喷淋层8下层的浆液使用后进入脱硝浆液循环池15)打入；

(3)烟气Ⅳ内的NO和NO₂在脱硝喷淋层8与Na₂SO₃充分接触，并将Na₂SO₃和NOx的摩尔比控制在1～2:1，使得Na₂SO₃和NO₂发生氧化还原反应，最终完成高效脱硝；

(4)脱硝后，脱硝浆液循环池15内的副产物定期排到曝气装置2进一步氧化反应，完全转化为Na₂SO₄、NaHSO₄和NaNO₃等后再进行废水处置；

(5)脱硝完成后烟气经过除雾器9脱除大量水分，最终由烟气出口排出，再经过系列气体成分检测，最后将达标的烟气从烟囱16排出。

本次NOx的脱除过程步骤中，主要的化学反应过程如下所示：

4Na₂SO₃+2NO₂＝4Na₂SO₄+N₂(脱硝主要反应)；

2NaOH+NO+NO₂＝2NaNO₂+H₂O(脱硝副反应)；

2NaOH+2NO₂＝NaNO₂+NaNO₃+H2O(脱硝副反应)。

一种对烟气脱硫脱硝的方法；包括如下步骤实现：

一、脱硫：

将烟气深度除尘后，以一定量的NaOH喷淋(NaOH的量通过SO₂决定，即保持NaOH和SO₂的摩尔比保持在2.05:1；)，此时，烟气中的SO₂和NaOH发生吸收反应：2NaOH+SO₂＝Na₂SO₃+H₂O(脱硫过程主要反应)，完成高效脱硫；

同时，进行副反应：NaOH+SO₂＝NaHSO₃(脱硫过程副反应)。

二、NO氧化：

将浓度为1％～2％的臭氧按照O₃/NO＝1:1的比例注入到步骤一中脱硫后的烟气中，臭氧与步骤一处理后烟气中的NO充分接触，部分NO被氧化成NO₂：NO+O₃＝NO₂+O₂(氧化段主要反应)。

同时，进行副反应：NO+H₂O₂＝NO₂+H₂O(氧化段副反应)。

三、NOx的脱除：

将步骤一中产生的脱硫副产物Na₂SO₃导入步骤二反应后的烟气中，NO和NO2与Na₂SO₃充分接触，并控制Na₂SO₃和NOx的摩尔比为1～2:1，，液气比5～8，此时，Na₂SO₃和NO₂发生氧化还原反应，最终完成高效脱硝：4Na₂SO₃+2NO₂＝4Na₂SO₄+N₂(脱硝主要反应)；

由于此时烟气中还有NO，所以还会进行如下的副反应：2NaOH+NO+NO₂＝2NaNO₂+H₂O和2NaOH+2NO₂＝NaNO₂+NaNO₃+H2O(脱硝副反应)；

四、废水、废气处理：

将以上反应后的副产物通过曝气装置进行氧化反应，完全转化为Na₂SO₄、NaHSO₄和NaNO₃后，进行废水处置。

实施案例：

有一采用单塔式双循环喷淋复合吸收装置及工艺系统的燃煤锅炉同时脱硫脱硝示范工程，烟气处理量2000Nm³/h，SO2初始浓度2400mg/Nm³，NOx初始浓度380mg/Nm³。不同工艺条件下示范工程实验的结果如下所示：

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置，包括吸收塔；其特征是：所述吸收塔内自下而上依次设置为脱硫段、臭氧氧化段和脱硝段；

所述脱硫段包括贯穿吸收塔侧壁的烟气进口、设置在吸收塔底部的脱硫浆液循环池、设置在脱硫浆液循环池上方的脱硫喷淋吸收层、将脱硫浆液循环池和脱硫喷淋吸收层相互连接的脱硫浆液循环系统；

所述脱硫喷淋吸收层上方设置臭氧氧化段；

所述脱硝段包括吸收塔顶端的烟气出口、设置在臭氧氧化段上方的脱硝浆液循环池、设置在脱硝浆液循环池上方的脱硝喷淋吸收层、设置在脱硝喷淋吸收层和烟气出口之间的除雾装置、将脱硝浆液循环池和脱硝喷淋吸收层相互连接的脱硝浆液循环系统；所述臭氧氧化段包括相互连通的臭氧发生器和氧化段；

所述臭氧氧化段与脱硝浆液循环池之间设置有升气装置；

所述升气装置包括至少二个设置在氧化段上部的升气管；

所述升气管进口贯穿吸收塔的侧壁后连通臭氧氧化段上方，升气管出口贯穿吸收塔的侧壁后连通脱硝浆液循环池上方。

2.根据权利要求1所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置，其特征是：所述氧化段所在空间内以及升气管进口上分别设置有与臭氧发生器相互连通的臭氧喷嘴组Ⅰ和臭氧喷嘴组Ⅱ；

所述臭氧喷嘴组Ⅰ内的臭氧喷嘴Ⅰ以0.1米的间距均匀的分布在氧化段的同一横截面上，所述臭氧喷嘴组Ⅰ的布置数量至少为一层；

所述升气管进口均分布有3～5个臭氧喷嘴组Ⅱ内的臭氧喷嘴Ⅱ；所述臭氧喷嘴组Ⅱ内的臭氧喷嘴均沿气流水平方向设置。

3.根据权利要求2所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置，其特征是：所述脱硫喷淋层的数量为2～3层；

所述脱硫浆液循环系统包括脱硫循环泵和脱硫浆液箱；

所述脱硫浆液循环池设有将浆液打入脱硫喷淋吸收层的脱硫循环泵；

所述脱硫浆液箱分别与脱硫浆液循环池或脱硫喷淋吸收层相连通；

所述脱硝喷淋吸收层的数量为1～2层；

所述脱硝浆液循环系统包括脱硝循环泵；

所述脱硝浆液循环池和脱硫浆液循环池均设有将浆液打入脱硝喷淋层的脱硝循环泵；

所述脱硝浆液循环池的脱硝循环泵与脱硝喷淋吸收层上层相连通；

所述脱硫浆液循环池的脱硝循环泵与脱硝喷淋吸收层下层相连通。

4.一种采用权利要求1所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置进行脱硫脱硝的方法，其特征是：包括脱硫过程、NO氧化过程、脱硝过程；

所述脱硫过程包括如下步骤：

(1.1)将烟气进行深度除尘后通过烟气进口通入到脱硫浆液循环池和脱硫喷淋吸收层之间；

(1.2)将NaOH吸收液从脱硫浆液循环池由脱硫循环泵打入脱硫喷淋层，由脱硫喷淋层喷淋NaOH吸收液；

(1.3)烟气中的SO₂和NaOH发生吸收反应，完成高效脱硫；

(1.4)最终，在此步骤中产生的副产物Na₂SO₃回到脱硫浆液循环池，而脱硫后的烟气进入氧化段；

所述NO氧化过程包括如下步骤：

(2.1)将脱硫后的烟气通入臭氧氧化段；

(2.2)将臭氧发生器产生的臭氧通过臭氧喷嘴注入到氧化段处的烟气内，臭氧与脱硫后烟气中NO充分接触，部分NO被氧化成NO₂；

(2.3)氧化后的烟气通过升气装置进入脱硝段，同时在升气管中继续发生氧化反应；

所述脱硝过程包括如下步骤：

(3.1)由脱硫过程产生的副产物Na₂SO₃通过脱硝循环泵从脱硫浆液循环池直接打入脱硝喷淋吸收层下层，并通过脱硝喷淋吸收层下层进行喷淋，此时副产物Na₂SO₃反应后回落到脱硝浆液循环池内，并由脱硝浆液循环池内的脱硝循环泵打入脱硝喷淋吸收层上层，继续进行喷淋；

(3.2)NO和NO₂在脱硝喷淋吸收层与Na₂SO₃充分接触，Na₂SO₃和NO₂发生氧化还原反应，最终完成高效脱硝；同时未完全反应的NaOH和NOx发生反应；

(3.3)脱硝后浆液池内的副产物定期排到曝气装置进一步氧化反应，完全转化为Na₂SO₄、NaHSO₄和NaNO₃后再进行废水处置；

(3.4)脱硝完成后烟气经过除雾器脱除大量水分，最终由烟气出口排除，再经过系列气体成分检测，最后将达标的烟气从烟囱排出。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1.2中，NaOH和SO₂的摩尔比控制在2.05:1，液气比为8～10；

所述步骤2.2中，臭氧浓度控制为1％～2％，以O₃/NO＝1:1的比例均匀注入脱硫后烟气中；

所述步骤3.2中，Na₂SO₃和NOx的摩尔比控制在1～2:1；液气比5～8。

6.一种采用权利要求1所述的单塔式双循环脱硫脱硝复合吸收装置对烟气脱硫脱硝的方法，其特征是，包括如下步骤：

一、脱硫：

将深度除尘后的烟气以NaOH吸收液喷淋，同时控制新鲜NaOH吸收液的加入量，烟气中的SO₂和NaOH发生吸收反应，完成高效脱硫，同时生成Na₂SO₃；

控制Na₂SO₃和NOx的摩尔比为1～2:1，液气比为8～10；

二、NO氧化：

以O₃/NO＝1:1的比例将臭氧注入到步骤一中脱硫后的烟气中，臭氧与步骤一处理后的烟气中的NO充分接触，部分NO被氧化成NO₂；

三、NOx的脱除：

将步骤一中产生的脱硫副产物Na₂SO₃混合吸收液导入步骤二反应后的烟气中，NO和NO₂与Na₂SO₃混合吸收液充分接触，此时：

一方面，Na₂SO₃和NO₂发生氧化还原反应，最终完成高效脱硝；

另一方面未完全反应的NaOH也能参与吸收反应，发生副反应；

控制Na₂SO₃和NOx的摩尔比为1～2:1，液气比为5～8，最终完成脱硝过程；

四、废水、废气处理：

将以上反应后的副产物通过曝气装置进行氧化反应，完全转化为Na₂SO₄、NaHSO₄和NaNO₃后，进行废水处置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤一中，NaOH和SO₂的摩尔比保持为2.05:1；

所述步骤二中，臭氧的质量浓度为1％～2％；

所述步骤三中，Na₂SO₃和NOx的摩尔比保持为1～2:1。