混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法及其裝置的製作方法

2023-07-17 17:42:41 3

專利名稱：混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於大氣環境保護的技術領域，涉及一種煙氣同時脫硫脫硝方法及脫硫脫硝裝置，特別是涉及一種利用尿素/氨水/添加劑混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法及其裝置。
背景技術：
二氧化硫和氮氧化物是大氣汙染物中影響較大的氣態汙染物，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，NOX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於煤、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菸具有濃度低、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淨化技術通常是將脫硫和脫硝分開進行，這造成了排放煙氣淨化系統的複雜龐大、初始投資大、運行費用高等缺陷，嚴重製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-石膏溼法、旋轉噴霧半乾法、爐內噴鈣尾部增溼活化、海水脫硫、電子束脫硫、煙氣循環流化床脫硫等為主，其中溼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，其主要問題在於吸收劑(石灰或石灰石)的溶解度小，利用率低，廢渣量大；煙氣脫硝技術主要有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、脈衝電暈法、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，操作溫度範圍窄，且存在氨洩漏，會生成N2O，以及催化劑易失活等缺點；而SNCR脫硝效率較低，且氨洩漏多，造成二次汙染。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，並進行了一定的工業應用，國外目前有電子束照射法、脈衝電暈法、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技術或因能耗和成本過高而不適應。中國發明專利(申請號91105599.1)提出了以氨水、硫銨或其酸性水溶液、尿素及其化合物粉或其水溶液在爐內不同高溫度段進行脫硫脫硝。該發明與本發明在脫硫脫硝劑上有某些相同之處，但其使用工藝與本法完全不同，尤其是使用溫度區段的不同，其效果也大不相同。中國發明專利(申請號91105599.1)用於爐內高溫段，勢必帶來高的能量損耗，以及爐內腐蝕等問題。因此，探求一種高效、低成本、低運行費用、無二次汙染的煙氣淨化技術，成為我國環境保護科研工作者關切的問題。

發明內容
本發明旨在於提供一種綜合效率高、投資成本低、運行費用小、無二次汙染的低溫段的混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法及其裝置。
本發明採用如下技術方案本發明所述的混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法如下第一步將除塵後的煙氣降溫至100℃～110℃後，再使煙氣與摻混了添加劑的尿素/氨水混合溶液進行氣液接觸，混合溶液與煙氣的液氣比為1.5～4L/m3，氨水在混合溶液中的濃度為2％～10％，尿素在混合溶液中的溶液濃度為2％～6％，混合溶液作為一級吸收溶液且其PH值維持在5～7，溫度控制在30℃～60℃，煙氣中的SO2和NOx被吸收，在與煙氣接觸並發生反應後的溶液中鼓入壓縮空氣將亞硫酸銨氧化成硫酸銨，上述添加劑的加入量為尿素/氨水溶液的0.005％～0.025％質量百分比含量；第二步除去一級吸收後的煙氣中夾帶的溶液，再使該煙氣與摻混了添加劑的尿素溶液進行氣液接觸，反應完成後排放，上述尿素溶液與一級吸收後煙氣的液氣比為5～20L/m3，尿素在含有添加劑的溶液中的質量濃度為4％～13％，含有添加劑的溶液作為二級吸收溶液且其PH值維持在5.5～8，溫度控制在30℃～60℃，添加劑的加入量為尿素溶液的0.005％～0.025％質量百分比。
本發明所述用於實施混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置，是由熱交換器、一級氣體分布器、一級吸收反應器、一級除霧器、二級氣體分布器、二級吸收反應器、二級除霧器、二級循環泵、二級集液槽、泵、離心機、一級集液槽、分離液泵、空壓機、一級循環泵組成，一級氣體分布器設在一級吸收反應器內，二級氣體分布器設在二級吸收反應器內，熱交換器的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口連接，一級吸收反應器的煙氣出氣口與二級吸收反應器的煙氣進氣口連接，一級除霧器位於一級吸收反應器的煙氣出氣口與二級吸收反應器的煙氣進氣口之間，二級除霧器設在二級吸收反應器煙氣出口上，一級集液槽設在一級吸收反應器的下方，一級循環泵設在一級集液槽的循環液排出口與一級吸收反應器的進液口之間且一級循環泵的進口與一級集液槽的循環液排出口連接，一級循環泵的出口與一級吸收反應器的進液口連接，二級集液槽設在二級吸收反應器的下方，二級循環泵設在二級集液槽的循環液排出口與二級吸收反應器的進液口之間且二級循環泵的進口與二級集液槽循環液排出口連接，二級循環泵的出口與二級吸收反應器的進液口連接，一級集液槽的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機的進口連接，離心機的出液口與分離液泵進口連接，分離液泵出口與一級集液槽的進口連接，空壓機的出口與一級集液槽的進口連接，二級集液槽的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵與一級集液槽的進口連接。
本發明所述用於實施混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置的一種改進方案是由熱交換器、整體式一二級反應器、二級除霧器、二級循環泵、泵、離心機、分離液泵、空壓機、一級循環泵組成，整體式一二級反應器包括筒體，在筒體內設有隔板且由該隔板與筒體圍成的一個空間為一級吸收反應器，由該隔板與筒體圍成的另一個空間為二級吸收反應器，在一級吸收反應器上設有一級吸收反應器煙氣入口，在一級吸收反應器的下部設有一級氣體分布器，在一級吸收反應器的下端連接有一級集液槽，在一級吸收反應器的上部設有一級除霧器，在一級吸收反應器內且位於一級除霧器的下方設有一級噴淋器，且一級噴淋器的噴嘴向下，在二級吸收反應器上設有二級吸收反應器煙氣出口，在二級吸收反應器的下端連接有二級集液槽，在二級吸收反應器的上部設有二級氣體分布器，在二級吸收反應器內且位於二級氣體分布器下方設有二級噴淋器且二級噴淋器的噴嘴向下，一級除霧器與二級氣體分布器由通道連通，上述熱交換器的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口連接，二級除霧器設在二級吸收反應器煙氣出口上，一級循環泵設在一級集液槽的循環液排出口與一級噴淋器的進液口之間且一級循環泵的進口與一級集液槽的循環液排出口連接，一級循環泵的出口與一級噴淋器的進液口連接，二級循環泵設在二級集液槽的循環液排出口與二級噴淋器的進液口之間且二級循環泵的進口與二級集液槽循環液排出口連接，二級循環泵的出口與二級噴淋器的進液口連接，二級循環泵的出口與二級吸收反應器的進液口連接，一級集液槽的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機的進口連接，離心機的出液口與分離液泵進口連接，分離液泵出口與一級集液槽的進口連接，空壓機的出口與一級集液槽的進口連接，二級集液槽的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵與一級集液槽的進口連接。
本發明所述用於實施混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置的另一種方案是由熱交換器、整體式一二級反應器、二級除霧器、二級循環泵、泵、離心機、分離液泵、空壓機、一級循環泵組成，整體式一二級反應器包括筒體，在筒體內設有隔板且由該隔板與筒體圍成的一個空間為一級吸收反應器，由該隔板與筒體圍成的另一個空間為二級吸收反應器，在一級吸收反應器上設有一級吸收反應器煙氣入口，在一級吸收反應器的下部設有一級氣體分布器，在一級吸收反應器的下端連接有一級集液槽，在一級吸收反應器的上部設有一級除霧器，在一級吸收反應器下部且位於一級氣體分布器上方設有一級液柱式噴射器，且一級液柱式噴射器的噴嘴向上，在二級吸收反應器上設有二級吸收反應器煙氣出口，在二級吸收反應器的下端連接有二級集液槽，在二級吸收反應器的上部設有二級氣體分布器，在二級吸收反應器的下部設有二級液柱式噴射器且二級液柱式噴射器的噴嘴向上，一級除霧器與二級氣體分布器由通道連通，上述熱交換器的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口連接，二級除霧器設在二級吸收反應器煙氣出口上，一級循環泵設在一級集液槽的循環液排出口與一級液柱式噴射器的進液口之間且一級循環泵的進口與一級集液槽的循環液排出口連接，一級循環泵的出口與一級液柱式噴射器的進液口連接，二級循環泵設在二級集液槽的循環液排出口與二級液柱式噴射器的進液口之間且二級循環泵的進口與二級集液槽循環液排出口連接，二級循環泵的出口與二級液柱式噴射器的進液口連接，二級循環泵的出口與二級吸收反應器(6)的進液口連接，一級集液槽的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機的進口連接，離心機的出液口與分離液泵進口連接，分離液泵出口與一級集液槽的進口連接，空壓機的出口與一級集液槽的進口連接，二級集液槽的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵與一級集液槽的進口連接。
本發明的工作過程如下除塵後的煙氣經管道進入熱交換器降溫後，再經管道進入一級反應器主體，在一級反應器主體內煙氣先經一級氣體分布器均勻進入一級吸收反應器；一級集液槽內循環吸收液經管道由一級循環泵泵入一級吸收反應器內；氨水配液槽中的氨水溶液經管道由氨水泵泵入與空壓機相連接的管道，與壓縮空氣一起送入一級集液槽內，一級集液槽內底部結晶的硫酸銨溶液經管道，再經閥門排入離心機，分離得到98％的硫酸銨晶體，離心機分離後的溶液經管道由分離液泵泵入一級集液槽內；一級淨化後的煙氣經一級除霧器進入二級反應器主體，煙氣先經二級氣體分布器再進入二級吸收反應器；二級集液槽內的循環吸收液經管道由二級循環泵泵入二級吸收反應器內；尿素溶液配液槽中的尿素溶液由尿素溶液泵經管道送入與二級循環泵相連接的管道，與循環液一起送入二級吸收反應器內；二級集液槽內循環吸收液達到一定的硫酸銨濃度時，經管道由泵泵入與空壓機相連接的管道，與壓縮空氣一起送入一級集液槽內；二級淨化後的煙氣再經過二級除霧器，通過管道進入熱交換器升溫後由管道通入煙囪中。
與現有技術相比，本發明具有如下優點本發明是一種溼法尿素/氨水/添加劑溶液煙氣同時脫硫脫硝工藝，採用尿素/氨水溶液作為同時脫硫脫硝劑，以三乙醇胺、乙二胺等作為添加劑，在兩級反應塔內煙氣與吸收液進行氣液混合，有效地實現同時脫硫脫硝過程，吸收液再經氧化製得副產品硫酸銨，該工藝克服了常規煙氣淨化工藝功能單一的缺點，其綜合效率高、系統簡單、投資成本低、運行費用小、無二次汙染。
基本過程如下含有二氧化硫和氮氧化物的汙染煙氣(約160℃左右)除塵後首先進入熱交換器降溫至100℃～110℃後，進入一級反應器主體，煙氣經氣體分布器進入一級吸收反應器與摻混了三乙醇胺或乙二胺等添加劑(添加劑加入質量百分比為尿素/氨水溶液的0.005％～0.025％)的尿素/氨水混合溶液(一級氨水溶液濃度為2％～10％和尿素溶液濃度為2％～6％)進行氣液混合接觸，吸收溶液的PH值維持在5～7，溫度控制在30℃～60℃，煙氣中的SO2和NOx被同時吸收；同時向一級反應器主體的集液槽鼓入壓縮空氣將亞硫酸銨氧化成硫酸銨；一級淨化後的煙氣經除霧器除去煙氣夾帶溶液，再進入二級反應器主體內，煙氣再經氣體分布器進入二級吸收反應器，再次與摻混了三乙醇胺或乙二胺等添加劑(添加劑加入質量百分比為尿素溶液的0.005％～0.025％)的尿素溶液(尿素質量濃度為4～13％)進行氣液混合接觸，吸收溶液的PH值維持在5.5～8，溫度控制在30℃～60℃，煙氣中的SO2和NOx被再次脫除，少量來自一級吸收反應器的氨在此被完全反應，滿足氨的排放指標；二級淨化後的煙氣再經除霧器除去煙氣中的夾帶的液體(煙氣溫度為55℃～70℃)後，經熱交換器升溫至75℃～90℃排入大氣。該方法煙氣中的SO2總脫除效率為90％～99％，NOx總脫除效率為60％～85％，同時回收了副產品硫酸銨，並無二次汙染物產生。
以三乙醇胺、乙二胺等作添加劑，尿素溶液或尿素和氨水溶液同時脫硫脫硝的原理如下氨與SO2和NOx的反應SO2+2NH3+H2O→(NH4)2SO3(1)(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3(2)NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3(3)2(NH4)2SO3+O2→2(NH4)2SO4(4)4(NH4)2SO3+2NO2→4(NH4)2SO4+N2(5)
2(NH4)2SO3+2NO→2(NH4)2SO4+N2(6)2(NH4)OH+NO+NO2→2NH4NO2+H2O (7)2NH4NO2→2N2+4H2O (8)由於一般煙氣中，氮氧化物的氧化度一般為5％～10％，反應式(5)和(6)脫硝效率很小，且由於NH4HSO3的存在不利於(NH4)2SO3對NOX吸收，同時NH4HSO3對反應式(7)有抑制作用。
尿素與SO2和NOx的反應2NO+O2→2NO2(9)2NO2N2O4(10)NO+NO2N2O3(11)NO+NO2+H2O2HNO2(12)不同組分都可以被吸收至液相，NO除外(NO在水中的亨利常數非常小，常壓下，50℃時只有1.25*10-3mol/L)。反應如下2NO2+H2O2HNO2+HNO3(13)N2O4+H2O2HNO2+HNO3(14)N2O3+H2O2HNO2(15)3HNO2HNO3+H2O+2NO(16)由反應(16)可以看出HNO2的分解會導致NO的生成，而尿素會與HNO2反應生成N2和CO2，抑制反應(16)的發生。反應如下CO(NH2)2+2HNO2→2N2+CO2+3H2O (17)吸收劑尿素與煙氣發生的反應可由下列化學反應式表示NO(g)+NO2(g)+(NH2)2CO(a.q)＝2H2O(l)+CO2(g)+2N2(g) (18)SO2(g)+(NH2)2CO(a.q)+2H2O(l)+0.5O2(g)＝(NH4)2SO4(a.q)+CO2(g)(19)以三乙醇胺、乙二胺等作添加劑，尿素溶液或尿素和氨水溶液作吸收/還原劑，對煙氣進行同時脫硫脫硝的過程中，不僅尿素和氨有各自相應的脫硫脫硝作用，而且他們的中間產物也有協同促進作用，同時煙氣中的SO2和NOx也具有協同作用的功能，這大大加速了反應過程中的化學反應速率，也就極大地提高了煙氣淨化效率。
三乙醇胺、乙二胺等添加劑在反應過程中主要起催化和緩衝作用。催化作用是指加速反應速率或抑制副反應發生，控制反應方向和過程；緩衝作用是指調節吸收液PH值，使吸收液趨向弱鹼性化方向，防止設備的腐蝕。
與傳統技術相比，本發明的尿素/氨/添加劑溶液聯合脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法具有以下具體優點1.適用範圍廣，該工藝方法和設備可用於各類含SO2和NOX的尾氣和煙氣的脫除，包括生活鍋爐、工業鍋爐、工業窯爐、電站鍋爐、冶金尾氣、化工尾氣；對高、低濃度的SO2和NOx煙氣均可有效去除。
2.採用尿素/氨/添加劑溶液聯合同時脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法，一級反應器內煙氣與氨和尿素混合溶液混合接觸，煙氣中SO2和氨水反應生成的中間產物(NH4)2SO3對NOx具有分解作用(反應(5)和(6))，中間產物(NH4)2SO3和尿素一起聯合吸收脫除煙氣中的NOx，而尿素也能加速反應(8)的進程和速率，不僅提高了吸收溶液對煙氣中SO2脫除效率，而且大大強化和提高了吸收溶液對煙氣中NOx的脫除能力。同時煙氣同時脫硫脫硝過程中，SO2和NOx也具有協同促進作用，有利於煙氣的淨化。該方法綜合效率高，SO2總脫除效率為90％～99％，NOx總脫除效率為60％～85％，其綜合性能可與目前流行的溼式石灰石法脫硫和SCR法脫硝組合相媲美，同時回收了副產品硫酸銨。
3.本尿素/氨/添加劑溶液聯合同時脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法，採用煙氣同時脫硫脫硝在低溫段進行，使得系統整體熱利用效率提高，降低了能耗。
4.本尿素/氨/添加劑溶液聯合脫除同時煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法，採用廉價的三乙醇胺、乙二胺等添加劑，不但降低了系統運行成本，而且具有催化和緩衝作用，加速了吸收溶液對SO2和NOx的反應速率，並使吸收液趨向弱鹼性化方向，防止了系統設備的腐蝕。
5.本尿素/氨/添加劑溶液低溫聯合同時脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法，將脫硫和脫硝系統有機地組合在一起，本煙氣同時脫硫脫硝系統與目前流行的溼式石灰石法脫硫和SCR法脫硝組合相比得到了大大簡化，節約了初始投資成本和運行成本。
6.採用尿素/氨/添加劑溶液低溫聯合同時脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法，其生成物在水中溶解度高，不易結垢，運行安全，維護方便，易於控制；同時由於本方法避免了結垢問題，反應器入口段可採用合適的氣體分布器，這大大改善了煙氣在反應器內的均勻性，提高了系統煙氣淨化效率。
7.本尿素/氨/添加劑溶液低溫聯合同時脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法，採用兩級反應器處理過程，在一級反應器內煙氣與氨和尿素混合溶液混合接觸，煙氣中大部分SO2和NOx被聯合吸收脫除，煙氣經一級除霧器除去煙氣中大部分的液滴，少量夾帶的氨隨煙氣一起進入二級反應器；在二級反應器內煙氣僅與尿素溶液進行混合接觸，煙氣從一級反應器夾帶的少量氨在此再次與煙氣中SO2反應，氨基本被消耗盡，而兩級處理過程使得反應溫度更易於控制，有效地解決氨法脫硫引起的氣溶膠和氨排放等問題。
8.本尿素/氨/添加劑溶液低溫聯合同時脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法，由於採用兩級處理過程，可以對高、低不同濃度的SO2和NOx煙氣採用不同比例的氨和尿素混合溶液，便於運行中調節與控制，使得煙氣同時脫硫脫硝效率和運行成本達到最佳經濟效果。
9.採用尿素/氨/添加劑溶液低溫聯合同時脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法實現了無二次汙染排放，有利於環保。
10.採用兩級反應器一體化設計技術，將一級、二級反應器耦合在同一個容器內，以隔板將兩級反應器隔開，使得一級反應器的出口和二級反應器進口成為內部通道，煙氣流動方向變為先向上再向下的流動方式，這不僅大大簡化了兩級反應器的連接構造，降低了煙氣淨化設備的高度，節省初投資成本，減少了設備空間，而且降低了煙氣淨化設備的散熱損失，減少了後續升溫的壓力，節約了能源；此外，還實現了煙道氣低進低出的結構布置，降低了後續煙氣管道的高度，節約了成本，並有利於設備的安裝與維護。


圖1是本發明的尿素/氨水/添加劑溶液聯合同時脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的系統流程圖，其中有熱交換器1、一級氣體分布器2、一級吸收反應器3、一級除霧器4、二級氣體分布器5、二級吸收反應器6、二級除霧器7、尿素溶液泵8、尿素溶液配液罐9、二級循環泵10、二級集液槽11、泵12、離心機13、閥門14、一級集液槽15、分離液泵16、空壓機17、一級循環泵18、氨水泵19、氨水配液罐20。
圖2是本發明一級、二級噴淋式吸收反應器實施例的結構示意圖，其中有一級吸收反應器煙氣入口21、一級氣體分布器2、一級噴淋器22、一級除霧器4、一級和二級反應器隔板23、二級氣體分布器5、二級噴淋器24、二級除霧器7、二級吸收反應器煙氣出口25、反應器筒體28。
圖3是本發明一級、二級液柱式吸收反應器實施例的結構示意圖，其中有一級吸收反應器煙氣入口21、一級氣體分布器2、一級液柱噴射器26、一級除霧器4、一級和二級反應器隔板23、二級氣體分布器5、二級液柱噴射器27、二級除霧器7、二級吸收反應器煙氣出口25、反應器筒體28。
具體實施例方式
實施例1參照圖1來詳細說明本發明的尿素/氨/添加劑溶液聯合脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物方法的實施例。
含有二氧化硫600mg/Nm3～6000mg/Nm3和氮氧化物400mg/Nm3～3000mg/Nm3的煙氣約160℃除塵後，經管道進入熱交換器1降溫至100～110℃後，進入一級反應器主體；煙氣先經一級氣體分布器2均勻進入一級吸收反應器3與摻混了三乙醇胺或乙二胺等添加劑添加劑加入質量百分比為尿素/氨水溶液的0.005％～0.025％的尿素/氨水混合溶液一級氨水溶液濃度為2％～10％和尿素溶液濃度為2％～6％進行氣液混合接觸，大部分的SO2在此被吸收脫除，部分NOx被吸收除去；一級吸收反應器3可以是噴淋塔、填料塔或液柱塔；一級反應器主體的循環吸收劑溶液PH值維持在5～7，溫度控制在30℃～60℃，液氣比為1.5～4L/m3，煙氣空塔速度控制在2.5～4m/s；氨水配液槽20中的氨水溶液由氨水泵19泵入一級集液槽15內；一級集液槽15內的循環吸收液由一級循環泵18打入一級吸收反應器3內，進行循環利用；空壓機17向一級集液槽15鼓入壓縮空氣將反應生成的亞硫酸銨氧化成硫酸銨，一級集液槽15內結晶的硫酸銨沉積於底部，達到一定濃度後，經閥們14排入離心機13進行固液分離，得到98％的硫酸銨晶體，分離後的溶液經泵16泵入一級集液槽15內；經一級淨化後的煙氣再經一級除霧器4除去煙氣中夾帶溶液(防止氨大量帶入二級吸收反應器主體)，來自一級反應器主體的煙氣經二級氣體分布器5使煙氣均勻進入二級吸收反應器6內，再次與摻混了三乙醇胺或乙二胺等添加劑(添加劑加入質量百分比為尿素溶液的0.005％～0.025％)的尿素溶液(尿素質量濃度為4～13％)進行氣液混合接觸，煙氣中的SO2和NOx被再次吸收脫除，來自一級反應器主體的煙氣夾帶的少量氨在此也被充分利用完，完全滿足氨的排放指標；二級吸收反應器6可以是噴淋塔、填料塔或液柱塔；此時循環吸收劑溶液PH值維持在5.5～8，溫度控制在30℃～60℃，液氣比為5～20L/m3，煙氣空塔速度控制在2.5～4m/s；二級集液槽11內循環吸收液由二級循環泵10打入二級吸收反應器6內，進行循環利用；尿素溶液配液槽9中的尿素溶液由尿素溶液泵8泵入二級吸收反應器6內；二級集液槽11內循環吸收液達到一定的硫酸銨濃度時，由泵12泵入一級集液槽15內；二級淨化後的煙氣再經二級除霧器7除去煙氣中的夾帶液體(煙氣溫度為55℃～70℃)後經熱交換器1升溫至75℃～90℃排入煙囪。經兩級吸收脫除後SO2總脫除效率為90％～99％，NOx總脫除效率為60％～85％，同時回收了副產品硫酸銨，整個系統實現循環利用，無二次汙染物產生。
實施例2本發明公開的混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法如下
第一步將除塵後的煙氣降溫至100℃～110℃後，再使煙氣與摻混了添加劑的尿素/氨水混合溶液進行氣液接觸，混合溶液與煙氣的液氣比為1.5～4L/m3，氨水在混合溶液中的濃度為2％～10％，尿素在混合溶液中的溶液濃度為2％～6％，混合溶液作為一級吸收溶液且其PH值維持在5～7，溫度控制在30℃～60℃，煙氣中的SO2和NOx被吸收，在與煙氣接觸並發生反應後的溶液中鼓入壓縮空氣將亞硫酸銨氧化成硫酸銨，上述添加劑的加入量為尿素/氨水溶液的0.005％～0.025％質量百分比含量；第二步除去一級吸收後的煙氣中夾帶的溶液，再使該煙氣與摻混了添加劑的尿素溶液進行氣液接觸，反應完成後排放，上述尿素溶液與一級吸收後煙氣的液氣比為5～20L/m3，尿素在含有添加劑的溶液中的質量濃度為4％～13％，含有添加劑的溶液作為二級吸收溶液且其PH值維持在5.5～8，溫度控制在30℃～60℃，添加劑的加入量為尿素溶液的0.005％～0.025％質量百分比。
上述的混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法其中添加劑為三乙醇胺、乙二胺、磷酸胺中的一種或一種以上的混合物。
上述的混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法中經二級吸收後的煙氣，經除霧器除去煙氣中夾帶的液體後排放。
實施例3一種用於實施所述混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置是由熱交換器1、一級氣體分布器2、一級吸收反應器3、一級除霧器4、二級氣體分布器5、二級吸收反應器6、二級除霧器7、二級循環泵10、二級集液槽11、泵12、離心機13、一級集液槽15、分離液泵16、空壓機17、一級循環泵18組成，一級氣體分布器2設在一級吸收反應器3內，二級氣體分布器5設在二級吸收反應器6內，熱交換器1的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口21連接，一級吸收反應器3的煙氣出氣口與二級吸收反應器6的煙氣進氣口連接，一級除霧器4位於一級吸收反應器3的煙氣出氣口與二級吸收反應器6的煙氣進氣口之間，二級除霧器7設在二級吸收反應器煙氣出口25上，一級集液槽15設在一級吸收反應器3的下方，一級循環泵18設在一級集液槽15的循環液排出口與一級吸收反應器3的進液口之間且一級循環泵18的進口與一級集液槽15的循環液排出口連接，一級循環泵18的出口與一級吸收反應器3的進液口連接，二級集液槽11設在二級吸收反應器6的下方，二級循環泵10設在二級集液槽11的循環液排出口與二級吸收反應器6的進液口之間且二級循環泵10的進口與二級集液槽11循環液排出口連接，二級循環泵10的出口與二級吸收反應器6的進液口連接，一級集液槽15的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機13的進口連接，離心機13的出液口與分離液泵16進口連接，分離液泵16出口與一級集液槽15的進口連接，空壓機17的出口與一級集液槽15的進口連接，二級集液槽11的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵12與一級集液槽15的進口連接。
所述的裝置在一級集液槽15的進口上連接有氨水泵19且一級集液槽15的進口與氨水泵19的出口連接，在氨水泵19上連接有氨水配液罐20且氨水泵19的進口與氨水配液罐20的出口連接。
上述的裝置在一級集液槽15的進口上連接有尿素溶液泵8且一級集液槽15的進口與尿素溶液泵8的出口連接，在尿素溶液泵8上連接有尿素溶液配液罐9且尿素溶液泵8的進口與尿素溶液配液罐9的出口連接。
所述的裝置在一級集液槽15的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機13的進口之間設有閥門14。
所述的裝置在二級吸收反應器煙氣出口25與熱交換器1的淨化後低溫煙氣進口連接。
實施例4參照圖2，一種用於實施所述混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置是由熱交換器1、整體式一二級反應器、二級除霧器7、二級循環泵10、泵12、離心機13、分離液泵16、空壓機17、一級循環泵18組成，整體式一二級反應器包括筒體28，在筒體28內設有隔板23且由該隔板23與筒體28圍成的一個空間為一級吸收反應器3，由該隔板23與筒體28圍成的另一個空間為二級吸收反應器6，在一級吸收反應器3上設有一級吸收反應器煙氣入口21，在一級吸收反應器3的下部設有一級氣體分布器2，在一級吸收反應器3的下端連接有一級集液槽15，在一級吸收反應器3的上部設有一級除霧器4，在一級吸收反應器3內且位於一級除霧器4的下方設有一級噴淋器22，且一級噴淋器22的噴嘴向下，在二級吸收反應器6上設有二級吸收反應器煙氣出口25，在二級吸收反應器6的下端連接有二級集液槽11，在二級吸收反應器6的上部設有二級氣體分布器5，在二級吸收反應器6內且位於二級氣體分布器5下方設有二級噴淋器24且二級噴淋器24的噴嘴向下，一級除霧器4與二級氣體分布器5由通道連通，上述熱交換器1的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口21連接，二級除霧器7設在二級吸收反應器煙氣出口25上，一級循環泵18設在一級集液槽15的循環液排出口與一級噴淋器22的進液口之間且一級循環泵18的進口與一級集液槽15的循環液排出口連接，一級循環泵18的出口與一級噴淋器22的進液口連接，二級循環泵10設在二級集液槽11的循環液排出口與二級噴淋器24的進液口之間且二級循環泵10的進口與二級集液槽11循環液排出口連接，二級循環泵10的出口與二級噴淋器24的進液口連接，二級循環泵10的出口與二級吸收反應器6的進液口連接，一級集液槽15的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機13的進口連接，離心機13的出液口與分離液泵16進口連接，分離液泵16出口與一級集液槽15的進口連接，空壓機17的出口與一級集液槽15的進口連接，二級集液槽11的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵12與一級集液槽15的進口連接。。
實施例5參照圖3，一種用於所述混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置，是由熱交換器1、整體式一二級反應器、二級除霧器7、二級循環泵10、泵12、離心機13、分離液泵16、空壓機17、一級循環泵18組成，整體式一二級反應器包括筒體28，在筒體28內設有隔板23且由該隔板23與筒體28圍成的一個空間為一級吸收反應器3，由該隔板23與筒體28圍成的另一個空間為二級吸收反應器6，在一級吸收反應器3上設有一級吸收反應器煙氣入口21，在一級吸收反應器3的下部設有一級氣體分布器2，在一級吸收反應器3的下端連接有一級集液槽15，在一級吸收反應器3的上部設有一級除霧器4，在一級吸收反應器3下部且位於一級氣體分布器2上方設有一級液柱式噴射器26，且一級液柱式噴射器26的噴嘴向上，在二級吸收反應器6上設有二級吸收反應器煙氣出口25，在二級吸收反應器6的下端連接有二級集液槽11，在二級吸收反應器6的上部設有二級氣體分布器5，在二級吸收反應器6的下部設有二級液柱式噴射器27且二級液柱式噴射器27的噴嘴向上，一級除霧器4與二級氣體分布器5由通道連通，上述熱交換器1的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口21連接，二級除霧器7設在二級吸收反應器煙氣出口25上，一級循環泵18設在一級集液槽15的循環液排出口與一級液柱式噴射器26的進液口之間且一級循環泵18的進口與一級集液槽15的循環液排出口連接，一級循環泵18的出口與一級液柱式噴射器26的進液口連接，二級循環泵10設在二級集液槽11的循環液排出口與二級液柱式噴射器27的進液口之間且二級循環泵10的進口與二級集液槽11循環液排出口連接，二級循環泵10的出口與二級液柱式噴射器27的進液口連接，二級循環泵10的出口與二級吸收反應器6的進液口連接，一級集液槽15的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機13的進口連接，離心機13的出液口與分離液泵16進口連接，分離液泵16出口與一級集液槽15的進口連接，空壓機17的出口與一級集液槽15的進口連接，二級集液槽11的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵12與一級集液槽15的進口連接。
權利要求
1.一種混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法，其特徵在於第一步將除塵後的煙氣降溫至100℃～110℃後，再使煙氣與摻混了添加劑的尿素/氨水混合溶液進行氣液接觸，混合溶液與煙氣的液氣比為1.5～4L/m3，氨水在混合溶液中的濃度為2％～10％，尿素在混合溶液中的溶液濃度為2％～6％，混合溶液作為一級吸收溶液且其PH值維持在5～7，溫度控制在30℃～60℃，煙氣中的SO2和NOx被吸收，在與煙氣接觸並發生反應後的溶液中鼓入壓縮空氣將亞硫酸銨氧化成硫酸銨，上述添加劑的加入量為尿素/氨水溶液的0.005％～0.025％質量百分比含量；第二步除去一級吸收後的煙氣中夾帶的溶液，再使該煙氣與摻混了添加劑的尿素溶液進行氣液接觸，反應完成後排放，上述尿素溶液與一級吸收後煙氣的液氣比為5～20L/m3，尿素在含有添加劑的溶液中的質量濃度為4％～13％，含有添加劑的溶液作為二級吸收溶液且其PH值維持在5.5～8，溫度控制在30℃～60℃，添加劑的加入量為尿素溶液的0.005％～0.025％質量百分比。
2.根據權利要求1所述的混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法，其特徵在於添加劑為三乙醇胺、乙二胺、磷酸胺中的一種或一種以上的混合物。
3.根據權利要求1或2所述的混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法，其特徵在於經二級吸收後的煙氣，經除霧器除去煙氣中夾帶的液體後排放。
4.一種用於實施權利要求1所述混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置，其特徵在於由熱交換器(1)、一級氣體分布器(2)、一級吸收反應器(3)、一級除霧器(4)、二級氣體分布器(5)、二級吸收反應器(6)、二級除霧器(7)、二級循環泵(10)、二級集液槽(11)、泵(12)、離心機(13)、一級集液槽(15)、分離液泵(16)、空壓機(17)、一級循環泵(18)組成，一級氣體分布器(2)設在一級吸收反應器(3)內，二級氣體分布器(5)設在二級吸收反應器(6)內，熱交換器(1)的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口(21)連接，一級吸收反應器(3)的煙氣出氣口與二級吸收反應器(6)的煙氣進氣口連接，一級除霧器(4)位於一級吸收反應器(3)的煙氣出氣口與二級吸收反應器(6)的煙氣進氣口之間，二級除霧器(7)設在二級吸收反應器煙氣出口(25)上，一級集液槽(15)設在一級吸收反應器(3)的下方，一級循環泵(18)設在一級集液槽(15)的循環液排出口與一級吸收反應器(3)的進液口之間且一級循環泵(18)的進口與一級集液槽(15)的循環液排出口連接，一級循環泵(18)的出口與一級吸收反應器(3)的進液口連接，二級集液槽(11)設在二級吸收反應器(6)的下方，二級循環泵(10)設在二級集液槽(11)的循環液排出口與二級吸收反應器(6)的進液口之間且二級循環泵(10)的進口與二級集液槽(11)循環液排出口連接，二級循環泵(10)的出口與二級吸收反應器(6)的進液口連接，一級集液槽(15)的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機(13)的進口連接，離心機(13)的出液口與分離液泵(16)進口連接，分離液泵(16)出口與一級集液槽(15)的進口連接，空壓機(17)的出口與一級集液槽(15)的進口連接，二級集液槽(11)的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵(12)與一級集液槽(15)的進口連接。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於在一級集液槽(15)的進口上連接有氨水泵(19)且一級集液槽(15)的進口與氨水泵(19)的出口連接，在氨水泵(19)上連接有氨水配液罐(20)且氨水泵(19)的進口與氨水配液罐(20)的出口連接。
6.根據權利要求4或5所述的裝置，其特徵在於在一級集液槽(15)的進口上連接有尿素溶液泵(8)且一級集液槽(15)的進口與尿素溶液泵(8)的出口連接，在尿素溶液泵(8)上連接有尿素溶液配液罐(9)且尿素溶液泵(8)的進口與尿素溶液配液罐(9)的出口連接。
7.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於在一級集液槽(15)的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機(13)的進口之間設有閥門(14)。
8.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於二級吸收反應器煙氣出口(25)與熱交換器(1)的淨化後低溫煙氣進口連接。
9.一種用於實施權利要求1所述混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置，其特徵在於由熱交換器(1)、整體式一二級反應器、二級除霧器(7)、二級循環泵(10)、泵(12)、離心機(13)、分離液泵(16)、空壓機(17)、一級循環泵(18)組成，整體式一二級反應器包括筒體(28)，在筒體(28)內設有隔板(23)且由該隔板(23)與筒體(28)圍成的一個空間為一級吸收反應器(3)，由該隔板(23)與筒體(28)圍成的另一個空間為二級吸收反應器(6)，在一級吸收反應器(3)上設有一級吸收反應器煙氣入口(21)，在一級吸收反應器(3)的下部設有一級氣體分布器(2)，在一級吸收反應器(3)的下端連接有一級集液槽(15)，在一級吸收反應器(3)的上部設有一級除霧器(4)，在一級吸收反應器(3)內且位於一級除霧器(4)的下方設有一級噴淋器(22)，且一級噴淋器(22)的噴嘴向下，在二級吸收反應器(6)上設有二級吸收反應器煙氣出口(25)，在二級吸收反應器(6)的下端連接有二級集液槽(11)，在二級吸收反應器(6)的上部設有二級氣體分布器(5)，在二級吸收反應器(6)內且位於二級氣體分布器(5)下方設有二級噴淋器(24)且二級噴淋器(24)的噴嘴向下，一級除霧器(4)與二級氣體分布器(5)由通道連通，上述熱交換器(1)的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口(21)連接，二級除霧器(7)設在二級吸收反應器煙氣出口(25)上，一級循環泵(18)設在一級集液槽(15)的循環液排出口與一級噴淋器(22)的進液口之間且一級循環泵(18)的進口與一級集液槽(15)的循環液排出口連接，一級循環泵(18)的出口與一級噴淋器(22)的進液口連接，二級循環泵(10)設在二級集液槽(11)的循環液排出口與二級噴淋器(24)的進液口之間且二級循環泵(10)的進口與二級集液槽(11)循環液排出口連接，二級循環泵(10)的出口與二級噴淋器(24)的進液口連接，二級循環泵(10)的出口與二級吸收反應器(6)的進液口連接，一級集液槽(15)的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機(13)的進口連接，離心機(13)的出液口與分離液泵(16)進口連接，分離液泵(16)出口與一級集液槽(15)的進口連接，空壓機(17)的出口與一級集液槽(15)的進口連接，二級集液槽(11)的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵(12)與一級集液槽(15)的進口連接。
10.一種用於實施權利要求1所述混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法的裝置，其特徵在於由熱交換器(1)、整體式一二級反應器、二級除霧器(7)、二級循環泵(10)、泵(12)、離心機(13)、分離液泵(16)、空壓機(17)、一級循環泵(18)組成，整體式一二級反應器包括筒體(28)，在筒體(28)內設有隔板(23)且由該隔板(23)與筒體(28)圍成的一個空間為一級吸收反應器(3)，由該隔板(23)與筒體(28)圍成的另一個空間為二級吸收反應器(6)，在一級吸收反應器(3)上設有一級吸收反應器煙氣入口(21)，在一級吸收反應器(3)的下部設有一級氣體分布器(2)，在一級吸收反應器(3)的下端連接有一級集液槽(15)，在一級吸收反應器(3)的上部設有一級除霧器(4)，在一級吸收反應器(3)下部且位於一級氣體分布器(2)上方設有一級液柱式噴射器(26)，且一級液柱式噴射器(26)的噴嘴向上，在二級吸收反應器(6)上設有二級吸收反應器煙氣出口(25)，在二級吸收反應器(6)的下端連接有二級集液槽(11)，在二級吸收反應器(6)的上部設有二級氣體分布器(5)，在二級吸收反應器(6)的下部設有二級液柱式噴射器(27)且二級液柱式噴射器(27)的噴嘴向上，一級除霧器(4)與二級氣體分布器(5)由通道連通，上述熱交換器(1)的煙氣出口與一級吸收反應器煙氣入口(21)連接，二級除霧器(7)設在二級吸收反應器煙氣出口(25)上，一級循環泵(18)設在一級集液槽(15)的循環液排出口與一級液柱式噴射器(26)的進液口之間且一級循環泵(18)的進口與一級集液槽(15)的循環液排出口連接，一級循環泵(18)的出口與一級液柱式噴射器(26)的進液口連接，二級循環泵(10)設在二級集液槽(11)的循環液排出口與二級液柱式噴射器(27)的進液口之間且二級循環泵(10)的進口與二級集液槽(11)循環液排出口連接，二級循環泵(10)的出口與二級液柱式噴射器(27)的進液口連接，二級循環泵(10)的出口與二級吸收反應器(6)的進液口連接，一級集液槽(15)的硫酸銨結晶溶液排出口與離心機(13)的進口連接，離心機(13)的出液口與分離液泵(16)進口連接，分離液泵(16)出口與一級集液槽(15)的進口連接，空壓機(17)的出口與一級集液槽(15)的進口連接，二級集液槽(11)的濃亞硫酸銨溶液排出口通過泵(12)與一級集液槽(15)的進口連接。
全文摘要
本發明公開了一種混合溶液聯合脫除二氧化硫和氮氧化物方法，主要步驟為第一步將除塵後的煙氣降溫至100℃～110℃後，再使煙氣與摻混了添加劑的尿素/氨水混合溶液進行氣液接觸，煙氣中的SO
文檔編號B01D53/78GK101073741SQ200710020999
公開日2007年11月21日 申請日期2007年4月6日 優先權日2007年4月6日
發明者熊源泉, 陸靜雅, 高鳴, 姚志彪 申請人:東南大學