CN103861439A - 一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法 - Google Patents

Abstract

一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法，属于烟气净化领域。步骤为：将50～90℃烟气用氨吸收液喷淋，所得溶液曝气氧化得到硫酸铵溶液；所得烟气用原烟气换热加热至120～350℃，补加氨水；通过添加或不添加催化剂的活性炭材料，使烟气中NO和NO₂转化为N₂；剩余SO₂与氨、水蒸气生成硫酸铵；汞、二噁英、呋喃、挥发性有机物、氨气溶胶及其他微量毒害物质被活性炭吸附；活性炭在进行吸收吸附后采用水洗及加热的方法进行再生。优点：工艺简便，脱硫脱氮效率高；能吸附烟气中多种毒害物质和细微颗粒物，对工业烟气PM2.5污染有较好的防治效果，并副产硫铵、硝铵化肥，达到了资源循环利用。能应用于锅炉、冶金、化工、热电、及垃圾焚烧发电多领域的含硫含硝烟气净化。

Description

一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法

技术领域：

本发明属于烟气净化技术领域，具体涉及一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法。

背景技术：

随着环境污染的日益加剧，国家已将大气污染治理列入重点防控目标，尤其是硫和氮氧化物指标更是大气污染控制中的重中之重。若用两套装置分别脱硫脱硝，不但占地面积大，而且投资、管理、运行费用也高。近年来世界各国尤其是工业发达国家都相继开展了同时脱硫脱氮技术的研究开发。烟气同时脱硫脱氮净化处理技术己成为各国控制烟气污染的研发热点。

同时脱硫脱硝技术是指在一个过程内将烟气中的SO₂和NO_X同时脱除的技术。按照处理的过程，可分为两大类：一是炉内燃烧过程中同时脱硫脱硝技术。这类方法共同的特点是通过控制燃烧温度来减少NO的生成，同时利用钙吸收剂来吸收燃烧过程中产生的SO₂，来控制NO和SO₂的排放。如循环流化床燃烧法、钠质吸收剂喷射法等；另一类是燃烧后烟气联合脱硫脱硝技术，这类方法是在烟气脱硫法的基础上发展起来的，现有同时脱硫脱硝技术主要有干法烟气同时脱硫脱硝技术和湿法烟气同时脱硫脱硝技术。其中，干法烟气同时脱硫脱硝技术包括LILAC法、NOxSO法、活性炭法、循环流化床法、等离子法；湿法烟气同时脱硫脱硝技术包括氧化吸收法和湿式络合吸收法。然而，上述方法存在着工艺技术复杂、反应条件苛刻、脱硫脱硝效果差和运行费用高的缺点。特别是目前我国大量采用的选择性催化剂还原脱硝技术（SCR）或非催化还原脱硝技术（SNCR）进行脱硝，再用石灰石-石膏法进行脱硫工艺，该法存在着投资成本高、运行费用高，同时产生大量的副产脱硫石膏，后期处理较为困难。

发明内容：

本发明的目的是提供一种工艺技术简便，效果显著，运行成本低的同时脱硫脱硝净化烟气的方法。

本发明的一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法，该包括以下步骤：

a.将50～90℃含硫含硝烟气在氨吸收塔（2）中进行氨湿法吸收烟气中摩尔比95%以上的SO₂，所得溶液经曝气氧化器（4）曝气氧化后得到硫酸铵溶液；

b.将初步净化后的含有氮氧化物、氨气、少量二氧化硫和其它杂质的烟气在烟气换热器（1）用200～1100℃的原烟气换热加热至120℃～350℃后，根据烟气中氮氧化物和氨含量补加氨水；在活性炭吸收塔（9）通过添加或不添加催化剂的活性炭活性炭材料，使烟气中的NO和NO₂转化为N₂，部分NO₂和氨在水蒸汽存在的情况下转化为NH₄NO₃；反应式为：

4NO+O₂+4NH₃—4N₂+6H₂0

2NO₂+4NH₃+O₂—3N₂+6H₂O

3NO₂+2NH₃+H₂O—2NH₄NO₃+NO

剩余SO₂在活性炭作用下与氨、水蒸气生成硫酸铵；反应式为：

2SO₂+O₂+2H₂O→2H₂SO₄

NH₃+H₂SO₄→NH₄HSO₄

NH₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄；

c.烟气所含汞、二噁英、呋喃、挥发性有机物、氨气溶胶及其他微量毒害物质被活性炭吸附；活性炭在进行吸收吸附后在活性炭再生塔（11）中采用水洗或加热的方法进行再生。

上述b步骤中进入活性炭吸收塔（9）活性炭层的烟气中氨和氮氧化物浓度控制在NH₃/NOx摩尔比为0.8～1.1；活性炭材料为活性炭、活性焦、活性炭纤维中的一种；催化剂为Mn（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂、Cr（NO₃）₂、CuO、V₂O₅中的一种或两种。

上述步骤吸收NO_X和SO₂气体的脱硫吸收液浓缩干燥后为硫酸铵和硝酸铵化肥。

本发明所用的设备为现有公知设备。本发明所用的活性炭材料和催化剂为市场购买。

本发明的有益效果在于：

（1）能同时完成脱硫脱硝，脱硫效率≥99%，脱硝效率≥85%，尾气排放氮氧化物＜100mg/m³，二氧化硫浓度＜50mg/m³，符合国家相关排放标准。

（2）能够脱除烟气所含汞、二噁英、呋喃、重金属、挥发性有机物及其他微量毒害物质，并能吸附气溶胶、PM2.5颗粒，烟气适应性强，应用面广，特别适用于含少量毒害物质的含硫含硝烟气。

（3）处理相同烟气量，本发明相比SNCR法+石膏脱硫法，成本降低±25%，运营费用降低±40%。

（4）由于本发明在脱硝和脱硫两个阶段，使用同一种氨水原料，在建设投资生产时，能共用一套供氨设备；另在脱硝阶段中，能吸收利用在脱硫阶段中多余的氨，使得原料的消耗大大降低，运营维护成本降低。

（5）主要副产品为含有少量硝酸铵的硫酸铵化肥，实现了循环经济的目的。

附图说明：

附图为本发明的工艺流程图示意图。图中标记：

1、烟气换散热器；2、氨吸收塔；3、喷淋洗涤器；4、曝气氧化器；5、循环泵；6、鼓风泵；7、氨水站；8、沉降过滤浓缩槽；9、活性炭吸收塔；10、活性炭仓；11、活性炭再生塔；12、烘干器。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作具体的说明。

实施例中所用的设备为现有公知设备；所用的活性炭材料和催化剂为市场购买。实施例中所用的方法同发明内容部分的描述。

实施例一：

将1100℃的含硫含硝烟气通过与氨吸收后脱硫烟气在烟气换热器1中换热并冷却至90℃，进入氨吸收塔2，用喷淋洗涤器3上部喷淋下的补加氨水的硫酸铵溶液接触，通过喷淋洗涤，洗去了烟气中的粉尘，烟气在此过程中因绝热蒸发而冷却，同时烟气中的SO₂被吸收液循环泵5送来的吸收液吸收。吸收液通过回流管道随后落入曝气氧化器4，通过鼓风泵6鼓入空气曝气将亚盐（亚硫酸铵和亚硫酸氢铵）溶液氧化为硫酸铵溶液，经吸收液循环泵5加压后送入喷淋洗涤器3喷淋装置，继续循环喷淋吸收；系统增多的吸收液分流进入沉降过滤浓缩槽8，硫酸铵溶液因水分的蒸发而浓缩，浓度逐渐提高，其蒸发热由烟气余热供给，再进入后续加工成固体硫酸铵。随着吸收过程的进行，吸收液成分不断发生改变，使吸收能力降低。为保持吸收效率，须不断补充新的脱硫剂——氨水使吸收剂得到再生。通过氨站7补充吸收剂氨水。

经氨吸收段初步净化的烟气被烟气换热器1加热到350℃，进入活性炭吸收塔9下部，根据烟气中NO_X含量在塔侧下部喷入少量氨水，控制烟气中NH₃/NOx摩尔比为1.0，烟气穿过添加Mn（NO₃）₂或Fe（NO₃）₂或Cr（NO₃）₂催化剂的活性焦层，烟气中NOx与氨被转化为N₂；剩余SO₂与氨生成硫酸铵；所含气溶胶、其它微量毒害物质及PM2.5颗粒被活性炭吸附，净化后烟气从活性炭吸收塔9上部排出，进入烟道排放。

吸附后的活性焦经吸收塔9下部运出，进入活性炭再生塔11加热至400℃进行再生，然后由吸收塔上部加入，形成不间断再生利用，损耗的活性焦经活性炭仓10补加。

实施例二：

将200℃的某含硫含硝烟气通过与氨吸收后脱硫烟气在烟气换热器1换热并冷却至50℃，进入氨吸收塔2，用喷淋吸收器3上部喷淋下的氨水溶液喷淋洗涤，洗去烟气中的粉尘，并进行脱硫。脱硫后的溶液在曝气氧化器4中经空气曝气氧化生成硫酸铵溶液，经沉降过滤浓缩槽8后生产硫酸铵化肥；脱硫后的烟气经烟气换热器1换热至120℃，根据烟气中NO_X含量在管道中喷入少量氨水，控制烟气中NH₃/NOx摩尔比为0.8，进入活性炭吸收塔9下部，烟气穿过添加CuO和V₂O₅催化剂的活性炭层进行深度净化。烟气中NOx与氨被转化为N₂；剩余SO₂与氨生成硫酸铵；二噁英、呋喃、挥发性有机物、其他微量毒害物质及PM2.5颗粒被活性炭吸附，净化后烟气从吸收塔上部排出，进入烟道排放。

吸附后的活性炭经吸收塔9下部运出，进入活性炭再生塔11进行洗涤再生，然后经烘干器12）烘干后，由活性炭吸收塔9上部加入，形成不间断再生利用，，损耗的活性炭经活性炭仓10补加。洗涤液进入沉降过滤浓缩槽8过滤后，混入氨吸收段硫酸铵溶液中生产化肥。

实施例三：

将900℃某含汞冶金烟气通过与氨吸收后脱硫烟气在烟气换热器1换热并冷却至75℃，进入氨吸收塔2，用喷淋洗涤器3上部喷淋下的补加氨水的硫酸铵溶液接触，通过喷淋洗涤，洗去烟气中的粉尘，烟气在此过程中因绝热蒸发而冷却，同时烟气中的SO₂被吸收液循环泵5送来的吸收液吸收。吸收液通过回流管道随后落入曝气氧化器4，通过鼓风泵6鼓入空气曝气将亚盐（亚硫酸铵和亚硫酸氢铵）溶液氧化为硫酸铵溶液，经吸收液循环泵5加压后送入喷淋洗涤器3喷淋装置，继续循环喷淋吸收；系统增多的吸收液分流进入沉降过滤浓缩槽8，在沉降区调节溶液pH值沉降溶解的重金属，过滤后进行浓缩，硫酸铵溶液因水分的蒸发而浓缩，浓度逐渐提高，其蒸发热由烟气余热供给，再进入后续加工成固体硫酸铵。脱硫后的烟气经烟气换热器1换热至270℃，根据烟气中NO_X含量在管道中喷入氨水，控制烟气中NH₃/NOx摩尔比为1.1，进入活性炭吸收塔9下部，烟气穿过不添加催化剂活性炭纤维进行深度净化。烟气中NOx与氨被转化为N₂；剩余SO₂与氨生成硫酸铵；汞微细颗粒、氨气溶胶及其他PM2.5颗粒被活性炭吸附，净化后烟气从活性炭吸收塔9上部排出，进入烟道排放。

吸附后的活性炭纤维经吸收塔下部运出，进入活性炭再生塔11进行洗涤再生，然后经烘干器12烘干后，由活性炭吸收塔9上部加入，损耗的活性炭纤维经活性炭仓10补加。洗涤液进入沉降过滤浓缩槽8过滤后，混入氨吸收段硫酸铵溶液中生产化肥。活性炭吸附一段时间后，如排放尾气汞含量达到排放标准规定值的80%，更换部分活性炭，更换下的含汞活性炭纤维送有处理资质的企业处理。

实际应用表明：本发明不仅能同时完成脱硫脱硝，且脱硫效率≥99%，脱硝效率≥85%，尾气排放氮氧化物＜100mg/m³，二氧化硫浓度＜50mg/m³，符合国家相关排放标准。本发明相比SNCR法+石膏脱硫法，成本降低±25%，运营费用降低±40%。

Claims (3)

1.一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法，其特征在于方法该包括以下步骤：

a.将50～90℃含硫含硝烟气在氨吸收塔（2）中进行氨湿法吸收烟气中摩尔比95%以上的SO₂，所得溶液经曝气氧化器（4）曝气氧化后得到硫酸铵溶液；

b.将初步净化后的含有氮氧化物、氨气、少量二氧化硫和其它杂质的烟气在烟气换热器（1）用200～1100℃的原烟气换热加热至120℃～350℃后，根据烟气中氮氧化物和氨含量补加氨水；在活性炭吸收塔（9）通过添加或不添加催化剂的活性炭活性炭材料，使烟气中的NO和NO₂转化为N₂，部分NO₂和氨在水蒸汽存在的情况下转化为NH₄NO₃；反应式为：

4NO+O₂+4NH₃—4N₂+6H₂0

2NO₂+4NH₃+O₂—3N₂+6H₂O

3NO₂+2NH₃+H₂O—2NH₄NO₃+NO

剩余SO₂在活性炭作用下与氨、水蒸气生成硫酸铵；反应式为：

2SO₂+O₂+2H₂O→2H₂SO₄

NH₃+H₂SO₄→NH₄HSO₄

NH₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄；

c.烟气所含汞、二噁英、呋喃、挥发性有机物、氨气溶胶及其他微量毒害物质被活性炭吸附；活性炭在进行吸收吸附后在活性炭再生塔（11）中采用水洗或加热的方法进行再生。

2.根据权利要求1所述的一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法，其特征在于b步骤中进入活性炭吸收塔（9）活性炭层的烟气中氨和氮氧化物浓度控制在NH₃/NOx摩尔比为0.8～1.1；活性炭材料为活性炭、活性焦、活性炭纤维中的一种；催化剂为Mn（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂、Cr（NO₃）₂、CuO、V₂O₅中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法，其特征在于：吸收NO_X和SO₂气体的脱硫吸收液浓缩干燥后为硫酸铵和硝酸铵化肥。

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