脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法和裝置的製作方法

2023-09-18 06:14:05

專利名稱：脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及脫硫脫硝方法和裝置，具體涉及發電廠、冶金、石油化工中的尾 氣同時脫硫脫硝方法和裝置。
背景技術：
發電廠、冶金、石油化工的尾氣中的二氧化硫(S02)和氮氧化物(N(U是 大氣汙染的主要物質，二氧化硫(S02)和氮氧化物(N0X)是形成"酸霧"和"酸 雨"的主要原因之一，嚴重危及人體健康，對自然環境造成嚴重損害，脫硫、 脫硝是中國治理燃煤汙染改善大氣環境的最主要目標，目前國內發電廠脫硫、 脫硝的方法主要有溼法和幹法兩種，溼法脫硫、脫該方法的問題是耗水量大， 而且必須進行汙水的深度處理，生成的大量副產品石膏應用也有限，煙氣在進 入煙囪6前需要加熱提高溫度，該組合技術中氨選擇性催化劑還原法的缺點是， 脫硝的催化劑壽命維護比較麻煩，方法中生成的胺化合物有堵塞系統的弊病等， 因此其推廣應用受到影響。幹法克服了溼法脫硫、脫硝的上述缺點，以脈衝電 暈等離子體脫硫、脫硝方法為例，它用一個過程能同時脫硫脫硝，且去除效率 高，能夠生成的副產品硫酸銨和硝酸銨可作化肥用，沒有廢棄物，沒有廢水及 其處理設施，因為不用催化劑，所以不存在催化劑中毒，影響使用壽命的問題， 其設備結構簡單，對煙氣條件變化適應性強，容易控制，其設備簡單，容易實 現，但目前國內脈衝電暈等離子體幹法脫硫脫硝的脫除效率只能達到80%左右， 還不夠理想，達不到環保部門要求零排放的要求，制約了國內幹法脈衝電暈等 離子體脫硫脫硝技術的發展。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對國內幹法脈衝電暈等離子體反應脫硫脫 硝方法的的上述缺點，提供一種脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法和利用本方法脫硫脫硝的裝置。 本發明的技術解決方案是
脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法
經過除塵器處理後的煙氣進入到調質塔，對煙氣的溫度和溼度進行調節， 以滿足等離子體反應器工作所需要的條件；
通過調質塔調節後的煙氣進入到等離子體反應器內，煙氣在等離子體反應 器的放電極和接地極之間產生強烈的等離子體電暈放電，同時向等離子體反應 器內加入添加劑氨進行脫硫脫硝，生成由硫酸銨和硝酸銨構成的混合銨鹽，大 的混合銨鹽顆粒沉降在等離子體反應器的灰鬥內，小的硫酸銨和硝酸銨微粒的 隨煙氣進入到物料收集器內被收集，煙氣被排出；
從物料收集器3排出的煙氣在被排入大氣之前還要進行吸附催化處理；
首先通過預熱器對從物料收集器排出的煙氣進行預熱，加熱後的煙氣進入 吸附催化系統內進行吸附催化脫硫脫硝，淨化後煙氣通過煙囪排出。
利用上述方法脫硫脫硝的裝置它包括調質塔、等離子體反應器、物料收 集器和供氨系統，調質塔的出氣口與等離子體反應器的進氣口相連通，等離子 體反應器的出氣口與物料收集器的進氣口相連通，供氨系統與等離子體反應器 的供氨口相連通，其特徵在於它還包括預熱器和吸附催化系統，吸附催化系 統由第一段吸附催化塔、第二段吸附催化塔、活性炭倉、解吸塔和克蘿斯反應 器構成，預熱器的進氣口與物料收集器的出氣口相連通，預熱器的出氣口與第 一段吸附催化塔的的進氣口相連通，第一段吸附催化塔的出氣口與第二段吸附 催化塔的進氣口相連通，供氨系統與第二段吸附催化塔的供氨口相連通，第一 段吸附催化塔的飽和活性炭出口通過傳動裝置與解吸塔的活性炭入口相通，解 吸塔的出氣口與克勞斯反應器的進氣口相連通，解吸塔的活性炭出口通過傳動 裝置與活性炭倉相通。
本發明的技術效果是本方法中由於增加了吸附催化步驟，提高了脫淨率，脫淨率可達96%以上，而且無二次汙染，副產品硫酸銨、硝酸銨和單質硫都有非 常好的經濟利用價值，其裝置結構簡單，投資少，它可以使國內幹法脈衝電暈 等離子體脫硫脫硝能力大為增強，從而促進國內幹法脫硫脫硝技術的發展。


圖l為本發明實施例裝置結構示意圖； 圖2為本發明實施例吸附催化系統結構示意圖。
具體實施例方式
如圖l、圖2所示，脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法 經過除塵器處理後的煙氣進入到調質塔l，對煙氣的溫度和溼度進行調節
(煙氣在調質塔1內被調節為溫度58 62。C，溼度10%，)，以滿足等離子體反 應所需要的條件；
通過調質塔1調節後的煙氣進入到等離子體反應器2內，煙氣在等離子體反 應器2的放電極和接地極之間產生強烈的等離子體電暈放電，同時向等離子體反 應器2內加入添加劑氨進行脫硫脫硝，(向等離子體反應器2內加入的添加劑氨 與煙氣中的S02和NOx的當量比為l: 1)，生成由硫酸銨和硝酸銨構成的混合銨 鹽，大的混合銨鹽顆粒沉降在等離子體反應器2的灰鬥21內，小的硫酸銨和硝酸 銨微粒的隨煙氣進入到物料收集器3內被收集。
煙氣在等離子體反應器2內等離子體電暈放電，產生(5 3ev)高能電子， 帶電離子，自由基原子和各種激發態原子、分子等活性物質(基本粒子)，如 0H自由基、0原子、H02、 03等，這些自由基對S02和N0x分子進行等離子體催化氧 化反應，在有H20水分子存在下豐成S03和N02相應的硫酸H2S04和硝酸HN03，而在添 加劑氨存在的情況下生成相應的硫酸銨(NH4) 2S04和硝酸銨NH4N03混合銨鹽。
從等離子體反應器2和物料收集器3收集的硫酸銨和硝酸銨顆粒通過輸送機 械被送到造粒系統8進行加工成肥料包裝。
經過等離子體反應器2處理和物料收集器3收集微粒後的煙氣中還殘留有少量的有害煙氣，這部分煙氣在被排入大氣之前還要進行吸附催化處理。
首先通過預熱器5對從物料收集器3排出的煙氣進行預熱，(煙氣在預熱器5 內被加熱到120 20(TC之間，該溫度是吸附催化的最佳溫度)，然後加熱後的 煙氣進入吸附催化系統6內進行吸附催化脫硫脫硝。
在吸附催化系統6內煙氣首先進入吸附催化系統6的第一段吸附催化塔61， 在此利用足量的活性炭對S02進行物理吸附和化學吸附，S02被脫除，然後煙氣進 入第二段吸附催化塔62內，在此利用適量的活性炭催化、通過噴入氨除去NOx。
在第一段吸附催化塔61的脫硫反應中煙氣中的S02在活性炭、煙氣中有氧和 水蒸氣存在的條件下，部分S02被吸附，部分被氧化成為S03，並進一步與水反應 生成硫酸，反應過程如下
S02—S02* (物理吸附)
02—02* (物理吸附)
H20—H20* (物理吸附)
2S02+02—2S03 (化學吸附)
S03+H20—H2S03 (化學吸附)
H2S04+nH20—H2S04 nH20 (化學吸附)
注反應式中*表示吸附於活性炭表面的分子，
化學吸附催化的總反應式為S02+H20+1/202—H2S04。
在第一段吸附催化塔61內飽和後的活性炭被輸送到解吸塔64進行再生，在 解吸塔64內被加熱到40(TC解吸出濃縮的S02煙氣，該S02煙氣被送入到克勞斯反 應器65內被轉化成單質硫回收利用，而在解吸塔64內再生後的活性炭又通過循 環送到活性炭倉63進入S02的吸附催化，在第二段吸附催化塔62內活性炭又充當 了催化劑。
在第二段吸附催化塔62內向煙氣中加入氨，當煙氣溫度在120 20(TC之間 時，在活性炭的催化作用下與煙氣中的N0x反應生成N2和H20,其反應過程如下4N0+4NH3+02—4N2+6H20 2N0+4NH3+02—3N2+6H20
在第二段吸附催化塔62內活性炭只起到催化作用，不用進行再生，淨化後 煙氣通過煙囪7排出。
利用上述方法脫硫脫硝的裝置它包括調質塔l、等離子體反應器2、物料 收集器3和供氨系統4，調質塔1的出氣口與等離子體反應器2的進氣口相連通， 等離子體反應器2的出氣口與物料收集器3的進氣口相連通，供氨系統4與等離子 體反應器2的供氨口相連通，其特徵在於它還包括預熱器5和吸附催化系統6， 預熱器5的進氣口與物料收集器3的出氣口相連通，預熱器5的出氣口與吸附催化 系統6的進氣口相連通，供氨系統4與吸附催化系統6的供氨口相連通。
吸附催化系統6由第一段吸附催化塔61、第二段吸附催化塔62、活性炭倉63、 解吸塔64和克勞斯反應器65構成，預熱器5的出氣口與第一段吸附催化塔61的進 氣口相連通，第一段吸附催化塔61的出氣口與第二段吸附催化塔62的進氣口相 連通，供氨系統4與第二段吸附催化塔62的供氨口相連通，第一段吸附催化塔61 的飽和活性炭出口通過傳動裝置與解吸塔64的活性炭入口相通，解吸塔64的出 氣口與克勞斯反應器65的進氣口相連通，解吸塔64的活性炭出口通過傳動裝置 與活性炭倉63相通。
等離子體反應器2為脈衝電暈等離子體反應器。第二段吸附催化塔62的出氣 口與煙囪7相連通。第一段吸附催化塔61和第二段吸附催化塔62內分別設有活性 炭移動床。
它還包括造粒系統8，等離子體反應器2的灰鬥21和物料收集器3的灰鬥31分 別通過輸送機械與造粒系統8相連。
8
權利要求
1、脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法，其過程為經過除塵器處理後的煙氣進入到調質塔(1)，對煙氣的溫度和溼度進行調節，以滿足等離子體反應所需要的條件；通過調質塔(1)調節後的煙氣進入到等離子體反應器(2)內，煙氣在等離子體反應器(2)的放電極和接地極之間產生強烈的等離子體電暈放電，同時向等離子體反應器(2)內加入添加劑氨進行脫硫脫硝，生成由硫酸銨和硝酸銨構成的混合銨鹽，大的混合銨鹽顆粒沉降在等離子體反應器(2)的灰鬥(21)內，小的硫酸銨和硝酸銨微粒的隨煙氣進入到物料收集器(3)內被收集；從物料收集器(3)排出的煙氣在被排入大氣之前還要進行吸附催化處理；首先通過預熱器(5)對從物料收集器(3)排出的煙氣進行預熱，然後加熱後的煙氣進入吸附催化系統(6)內進行吸附催化脫硫脫硝。
2、 如權利要求l所述的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法， 其特徵在於煙氣在調質塔(1)內被調節為溫度58 62。C，溼度109L
3、 如權利要求l所述的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法， 其特徵在於向等離子體反應器(2)內加入的添加劑氨與煙氣中的S02和NOx的 當量比為l: 1。
4、 如權利要求l所述的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法， 其特徵在於煙氣在預熱器(5)內被加熱到120 20CTC之間，該溫度是吸附催 化的最佳溫度。
5、 如權利要求l所述的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法， 其特徵在於在吸附催化系統(6)內煙氣首先進入吸附催化系統(6)的第一 段吸附催化塔(61)，在此利用足量的活性炭對S02進行物理吸附和化學吸附， S02被脫除，然後煙氣進入第二段吸附催化塔(62)內，在此利用適量的活性炭 催化、通過噴入氨除去NOx，淨化後煙氣通過煙囪(7)排出。
6、 如權利要求5所述的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法， 其特徵在於在第一段吸附催化塔(61)內飽和後的活性炭被輸送到解吸塔(64)進行再生，在解吸塔(64)內被加熱到40(TC解吸出濃縮的S02煙氣，該S02煙氣 被送入到克勞斯反應器(65)內被轉化成單質硫回收利用，而在解吸塔64內再 生後的活性炭又通過循環送到活性炭倉(63)進入S02的吸附催化，在第二段吸 附催化塔(62)內活性炭又充當了催化劑。
7、 如權利要求5所述的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法， 其特徵在於在第二段吸附催化塔(62)內煙氣溫度在120 200。C之間。
8、 使用權利要求l所述方法的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝 裝置它包括調質塔(1)、等離子體反應器(2)、物料收集器(3)和供氨系 統(4)，調質塔(1)的出氣口與等離子體反應器(2)的進氣口相連通，等離 子體反應器(2)的出氣口與物料收集器(3)的進氣口相連通，供氨系統(4) 與等離子體反應器(2)的供氨口相連通，其特徵在於它還包括預熱器(5) 和吸附催化系統(6)，預熱器(5)的進氣口與物料收集器(3)的出氣口相連 通，預熱器(5)的出氣口與吸附催化系統(6)的進氣口相連通，供氨系統(4) 與吸附催化系統(6)的供氨口相連通。
9、 如權利要求8所述的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝裝置， 其特徵在於吸附催化系統(6)由第一段吸附催化塔(61)、第二段吸附催化 塔(62)、活性炭倉(63)、解吸塔(64)和克勞斯反應器(65)構成，預熱 器(5)的出氣口與第一段吸附催化塔(61)的進氣口相連通，第一段吸附催化 塔(61)的出氣口與第二段吸附催化塔(62)的進氣口相連通，供氨系統(4) 與第二段吸附催化塔(62)的供氨口相連通，第一段吸附催化塔(61)的飽和 活性炭出口通過傳動裝置與解吸塔(64)的活性炭入口相通，解吸塔(64)的 出氣口與克勞斯反應器(65)的進氣口相連通，解吸塔(64)的活性炭出口通 過傳動裝置與活性炭倉(63)相通。
10、 如權利要求8所述的脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝裝置， 其特徵在於它還包括造粒系統(8)，等離子體反應器(2)的灰鬥(21)和 物料收集器(3)的灰鬥(31)分別通過輸送機械與造粒系統(8)相連。
全文摘要
脈衝電暈等離子體反應及吸附催化脫硫脫硝方法，煙氣進入到調質塔(1)，調節後的煙氣進入到等離子體反應器(2)內，同時加入添加劑氨進行脫硫脫硝，煙氣再進入到物料收集器(3)內被收集，對從物料收集器(3)排出的煙氣進行預熱，然後煙氣進入吸附催化系統(6)內進行吸附催化脫硫脫硝。利用上述方法的裝置，它包括調質塔(1)、等離子體反應器(2)、物料收集器(3)和供氨系統(4)，它還包括預熱器(5)和吸附催化系統(6)，預熱器(5)與物料收集器(3)的出氣口和吸附催化系統(6)的進氣口相連通。本方法提高了脫淨率，而且無二次汙染，其裝置結構簡單，投資少，它可以使國內幹法脈衝電暈等離子體脫硫脫硝能力大為增強。
文檔編號B01D53/60GK101422692SQ200810209538
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月24日 優先權日2008年11月24日
發明者太 呂, 袁寶君, 袁寶春 申請人:袁寶春