專利名稱：一種燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝及其脫硫脫硝裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝及其脫硫脫硝裝置，具體的說是一種采用低溫等離子體氧化結合氨法濕式吸收的燃煤煙氣同時脫硫脫硝的工藝及其裝置，屬于環保中污染物綜合凈化的技術領域。
背景技術：
煤炭作為我國主要的一次能源，在一次能源消費中約占64%，電廠作為燃煤大戶， 其消費量約占我國煤炭產量的47%。燃煤過程中會產生眾多污染物，其中主要有二氧化硫 (SO2)和氮氧化物(NOx)。隨著經濟的快速發展，以煤為主的能源結構使得我國燃煤煙氣的排放量大大增加，SO2和NOx的污染越來越嚴重，并產生了一系列的問題S02、NOx和由它們形成的酸雨、硫酸鹽氣溶膠、光化學煙霧等會嚴重威脅人體健康、危害植物生長、腐蝕金屬、 破壞生態環境等，這些污染物嚴重影響了人民群眾的生活和國民經濟的發展。我國制定了嚴格的Sh和NOx排放標準，經濟高效的燃煤煙氣同時脫硫脫硝技術將具有廣闊的市場應用前景。
氨法濕式脫硫是應用較多的煙氣處理技術，可以達到90% 99%的脫硫率，該技術利用一定濃度的氨水為吸收劑，最終的脫硫產物可以作為農用肥。與此同時，氨法濕式脫硝卻進展緩慢、工業化應用很少，其原因是燃煤煙氣中90% 95%的NOx為N0，而NO的反應活性以及在水中的溶解度都較低，這使得氨法濕式脫硝的脫除率低、能耗大，很難實現該技術的推廣與應用。研究表明，NOxW氨法濕式吸收反應主要是按NO和NO2等分子進行的，為了高效吸收N0X，需先將燃煤煙氣中的NO部分氧化為NO2，將氧化度(Ν02/Ν0χ)提高到 50% 60%，使得燃煤煙氣中NO和NO2的分子數接近1 1。
低溫等離子體氧化技術是近年來發展起來的一種新型空氣凈化技術，其作為一種處理量大、能耗低、適應性好、操作簡單的環保新技術正受到人們越來越多的關注，等離子體是繼固態、液態、氣態之后的物質第四態，低溫等離子體氧化的基本原理是首先在電場的加速作用下產生大量高能電子，然后這些高能電子使煙氣中的壓0、O2等分子被激活、電離或離解，產生強氧化性自由基，最后由這些強氧化性自由基將目標治理物氧化。低溫等離子體氧化技術是環境污染治理領域中具有很強潛在優勢的高新技術。發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝及其脫硫脫硝裝置，實現燃煤煙氣中SA和NOx的綜合凈化，并可有效提高污染物脫除效率、降低投資運行費用、提高系統集成度、方便管理。
為了解決以上技術問題，本發明提供一種燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝，其特征在于該處理工藝的步驟為
第一步，將來自除塵器的燃煤煙氣首先送入低溫等離子體反應器，在低溫等離子體反應器中的放電處理功率為2 5W/m3，煙氣停留時間為3 6秒；
第二步，將由所述低溫等離子體反應器處理后的燃煤煙氣送入同時脫硫脫硝噴淋塔，燃煤煙氣的空塔氣速為3. 5 4. 2m/s，采用濃度為5% 10%的氨水經噴淋系統的霧化噴嘴噴出，與煙氣逆流接觸脫除燃煤煙氣中的SO2和NOx，凈化后的燃煤煙氣經除霧器除霧后排放。
本發明進一步限定的技術方案是前述的燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝，所述同時脫硫脫硝噴淋塔底部的一部分吸收液經吸收液循環泵重新送入噴淋系統循環使用，另一部分所述同時脫硫脫硝噴淋塔底部的吸收液利用母液輸送泵排放母液；同時再通過氨水泵不斷將氨水補充進所述同時脫硫脫硝噴淋塔的噴淋系統。
前述的燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝，該工藝配有自動控制系統，自動控制系統根據來氣中so2*NOx濃度的波動，自動調節低溫等離子體反應器中放電處理功率和聯合脫硫脫硝噴淋塔中吸收劑的用量以及工藝水泵的流量，使之達到最佳平衡關系，取得最佳的污染物脫除率。若來氣中SO2和NOx濃度偏低，則自控系統自動調低低溫等離子體反應器中放電處理功率和聯合脫硫脫硝噴淋塔中吸收劑的用量，反之調高低溫等離子體反應器中放電處理功率和聯合脫硫脫硝噴淋塔中吸收劑的用量。
前述的燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝，所述脫硫脫硝噴淋塔的除霧器上定時噴灑工藝水，用以清洗所述除霧器。
進一步的，用于燃煤煙氣的脫硫脫硝裝置，主要包括低溫等離子體反應器、同時脫硫脫硝噴淋塔、工藝水槽、氨水槽、脈沖電源、吸收液循環泵、母液輸送泵、氨水泵和工藝水泵，所述低溫等離子體反應器的出口與同時脫硫脫硝噴淋塔的進氣口相接，所述同時脫硫脫硝噴淋塔底部的吸收液部分通過所述吸收液循環泵重新送入噴淋裝置，另一部分則通過安裝在所述同時脫硫脫硝噴淋塔底部的母液輸送泵排放，所述工藝水槽通過工藝水泵與同時脫硫脫硝噴淋塔的除霧器清洗系統相接，所述氨水槽通過氨水泵與同時脫硫脫硝噴淋塔的噴淋裝置相接。
前述的燃煤煙氣的脫硫脫硝裝置，所述低溫等離子體反應器由低溫等離子體反應器進口、低溫等離子體反應器出口以及若干內線電極和外筒電極構成，低溫等離子體反應器與脈沖電源相接；所述低溫等離子體反應器的主體由若干個線筒并聯而成，并采用線筒式電暈放電方式，所述內線電極和外筒電極分別設置在所述線筒的內外兩側，線筒式電暈放電的內線電極和外筒電極采用同軸式蜂窩結構，這種放電是分布在尖端或曲率半徑非常小的電極周圍由許多在空間和時間上隨機分布的微放電構成，這些微放電的持續時間很短，一般在IOns量級；線筒式電暈放電方式具有結構簡單、運行可靠、阻力小的特點。
前述的燃煤煙氣的脫硫脫硝裝置，所述噴淋裝置由多個霧化噴嘴均布組合而成， 通過噴嘴噴灑氨水用以吸收燃煤煙氣中的SA和N0X。
本發明的有益效果是本發明與現有的同時脫硫脫硝工藝相比，本發明具有如下優點
1.本發明在工藝前部設置低溫等離子體反應器，可以將40% 50%的NO催化氧化成NO2，保證后面氨水對NOx的高吸收率；
2.本發明中的同時脫硫脫硝噴淋塔以濃度5% 10%的氨水為吸收劑，在前面低溫等離子體氧化的基礎上實現對燃煤煙氣中SA和NOx的高脫除率，相比于其它工藝，該工藝在脫硝方面的優勢尤為明顯；
3.本發明實現低溫等離子體反應器與同時脫硫脫硝噴淋塔的有效耦合匹配，并利用自動控制系統優化相關參數，節約投資和運行成本；
4.本發明工藝設備簡單、占地少、操作方便、便于管理；
5.本發明的脫硫脫硝生成的產物為硫酸銨和硝酸銨，進行適當的凈化、分離和提純后可以作為農用肥或者化工原料，具有很大的經濟效益。
圖1為本發明的工藝流程圖。
圖2為本發明的低溫等離子體反應器示意圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖中1.低溫等離子體反應器；2.同時脫硫脫硝噴淋塔；3.工藝水槽；4.氨水槽； 5.脈沖電源；6.吸收液循環泵；7.母液輸送泵；8.氨水泵；9.工藝水泵；10.霧化噴嘴； 11.除霧器；12.低溫等離子體反應器進口 ；13.低溫等離子體反應器出口 ；14.內線電極； 15.外筒電極。
具體實施方式
下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。
實施例1
本實施例提供的一種燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝及其脫硫脫硝裝置，其裝置結構如圖1所示，主要包括低溫等離子體反應器1、同時脫硫脫硝噴淋塔2、工藝水槽3、氨水槽4、 脈沖電源5、吸收液循環泵6、母液輸送泵7、氨水泵8和工藝水泵9，低溫等離子體反應器1 的出口與同時脫硫脫硝噴淋塔2的進氣口相接，同時脫硫脫硝噴淋塔2底部的吸收液部分通過吸收液循環泵6重新送入噴淋裝置，另一部分則通過安裝在同時脫硫脫硝噴淋塔底部的母液輸送泵7排放，工藝水槽3通過工藝水泵9與同時脫硫脫硝噴淋塔的除霧器清洗系統相接，氨水槽4通過氨水泵8與同時脫硫脫硝噴淋塔2的噴淋裝置相接。
低溫等離子體反應器由低溫等離子體反應器進口 12、低溫等離子體反應器出口 13以及若干內線電極14和外筒電極構成15，低溫等離子體反應器與脈沖電源相接；低溫等離子體反應器的主體由若干個線筒并聯而成，并采用線筒式電暈放電方式，內線電極和外筒電極分別設置在線筒的內外兩側，線筒式電暈放電的內線電極和外筒電極采用同軸式蜂窩結構。
本實施例的工藝流程為來自除塵器的150°C的燃煤煙氣經過煙道進入低溫等離子體反應器1，燃煤煙氣中的濃度為1600mg/Nm3，NOx的濃度為600mg/Nm3，低溫等離子體反應器中的放電處理功率為3W/m3，煙氣的停留時間為3秒，在反應器中，燃煤煙氣中 40% 50%的NO被氧化成NO2，使得煙氣中NO與NO2的分子數接近1 1。調理過的煙氣進入同時脫硫脫硝噴淋塔2，煙氣的空塔氣速為3. 5m/s，采用的吸收液是濃度為10%的氨水， 液氣比為5L/m3，氨水經噴淋系統的霧化噴嘴噴出，與煙氣逆流接觸脫除其中的SO2和NOx ； 塔底的吸收液經吸收液循環泵6重新送入噴淋層循環使用，并且通過氨水泵8不斷將氨水槽4中的氨水補充進噴淋塔，同時通過母液輸送泵7排放部分母液。同時每隔一段時間，工水泵9進入同時脫硫脫硝噴淋塔2的除霧器清洗系統，用于清洗除霧器。在同時脫硫脫硝噴淋塔中燃煤煙氣溫度由150°C降至50°C，凈化后的燃煤煙氣經除霧器除霧后排放。排放的煙氣檢測結果表明能達到96%的脫硫率和86%的脫硝率。
實施例2
本實施例的裝置結構與實施例1相同，區別在于本實施例的工藝流程為來自除塵器的180°c的燃煤煙氣經過煙道進入低溫等離子體反應器1，燃煤煙氣中SA的濃度為 2000mg/Nm3, NOx的濃度為800mg/N m3，低溫等離子體反應器中的放電處理功率為4W/m3，煙氣的停留時間為3. 5秒，在反應器中，燃煤煙氣中40 % 50 %的NO被氧化成NO2，使得煙氣中NO與NO2的分子數接近1 1。調理過的煙氣進入同時脫硫脫硝噴淋塔2，煙氣的空塔氣速為3. 5m/s，采用的吸收液是濃度為10%的氨水，液氣比為6L/m3，氨水經噴淋系統的霧化噴嘴噴出，與煙氣逆流接觸脫除其中的和NOx ；塔底的吸收液經吸收液循環泵6重新送入噴淋層循環使用，并且通過氨水泵8不斷將氨水槽4中的氨水補充進噴淋塔，同時通過母液輸送泵7排放部分母液。同時每隔一段時間，工藝水槽3中的工藝水通過工藝水泵9進入同時脫硫脫硝噴淋塔2的除霧器清洗系統，用于清洗除霧器。在同時脫硫脫硝噴淋塔中燃煤煙氣溫度由180°C降至85°C，凈化后的燃煤煙氣經除霧器除霧后排放。排放的煙氣檢測結果表明能達到95%的脫硫率和87%的脫硝率。
實施例3
本實施例的裝置結構與實施例1相同，區別在于本實施例的工藝流程為來自除塵器的200°C的燃煤煙氣經過煙道進入低溫等離子體反應器1，燃煤煙氣中SA的濃度為 2600mg/N m3,N0x的濃度為700mg/N m3，低溫等離子體反應器中的放電處理功率為4W/m3，煙氣的停留時間為4秒，在反應器中，燃煤煙氣中40 % 50 %的NO被氧化成NO2，使得煙氣中 NO與NO2的分子數接近1 1。調理過的煙氣進入同時脫硫脫硝噴淋塔2，煙氣的空塔氣速為3. 5m/s，采用的吸收液是濃度為10%的氨水，液氣比為6. 5L/m3，氨水經噴淋系統的霧化噴嘴噴出，與煙氣逆流接觸脫除其中的和NOx ；塔底的吸收液經吸收液循環泵6重新送入噴淋層循環使用，并且通過氨水泵8不斷將氨水槽4中的氨水補充進噴淋塔，同時通過母液輸送泵7排放部分母液。同時每隔一段時間，工藝水槽3中的工藝水通過工藝水泵9進入同時脫硫脫硝噴淋塔2的除霧器清洗系統，用于清洗除霧器。在同時脫硫脫硝噴淋塔中燃煤煙氣溫度由200°C降至92°C，凈化后的燃煤煙氣經除霧器除霧后排放。排放的煙氣檢測結果表明能達到93%的脫硫率和89%的脫硝率。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。權利要求
1.一種燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝，其特征在于該處理工藝的步驟為第一步，將來自除塵器的燃煤煙氣首先送入低溫等離子體反應器，在低溫等離子體反應器中的放電處理功率為2 5W/m3，煙氣停留時間為3 6秒；第二步，將由所述低溫等離子體反應器處理后的燃煤煙氣送入同時脫硫脫硝噴淋塔， 燃煤煙氣的空塔氣速為3. 5 4. 2m/s，采用濃度為5% 10%的氨水經噴淋系統的霧化噴嘴噴出，與煙氣逆流接觸脫除燃煤煙氣中的SO2和N0X，凈化后的燃煤煙氣經除霧器除霧后排放。
2.根據權利要求1所述的燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝，其特征在于所述同時脫硫脫硝噴淋塔底部的一部分吸收液經吸收液循環泵重新送入噴淋系統循環使用，另一部分所述同時脫硫脫硝噴淋塔底部的吸收液利用母液輸送泵排放母液；同時再通過氨水泵不斷將氨水補充進所述同時脫硫脫硝噴淋塔的噴淋系統。
3.根據權利要求1所述的燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝，其特征在于該工藝配有自動控制系統，自動控制系統根據來氣中SA和NOx濃度的波動，自動調節低溫等離子體反應器中放電處理功率和聯合脫硫脫硝噴淋塔中吸收劑的用量以及工藝水泵的流量，使之達到最佳平衡關系。
4.根據權利要求1所述的燃煤煙氣的脫硫脫硝工藝，其特征在于所述脫硫脫硝噴淋塔的除霧器上定時噴灑工藝水，用以清洗所述除霧器。
5.一種燃煤煙氣的脫硫脫硝裝置，主要包括低溫等離子體反應器、同時脫硫脫硝噴淋塔、工藝水槽、氨水槽、脈沖電源、吸收液循環泵、母液輸送泵、氨水泵和工藝水泵，其特征在于所述低溫等離子體反應器的出口與同時脫硫脫硝噴淋塔的進氣口相接，所述同時脫硫脫硝噴淋塔底部的吸收液部分通過所述吸收液循環泵重新送入噴淋裝置，另一部分則通過安裝在所述同時脫硫脫硝噴淋塔底部的母液輸送泵排放，所述工藝水槽通過工藝水泵與同時脫硫脫硝噴淋塔的除霧器清洗系統相接，所述氨水槽通過氨水泵與同時脫硫脫硝噴淋塔的噴淋裝置相接。
6.根據權利要求5所述的燃煤煙氣的脫硫脫硝裝置，其特征在于所述低溫等離子體反應器由低溫等離子體反應器進口、低溫等離子體反應器出口以及若干內線電極和外筒電極構成，低溫等離子體反應器與脈沖電源相接；所述低溫等離子體反應器的主體由若干個線筒并聯而成，并采用線筒式電暈放電方式，所述內線電極和外筒電極分別設置在所述線筒的內外兩側，線筒式電暈放電的內線電極和外筒電極采用同軸式蜂窩結構。
7.根據權利要求5所述的燃煤煙氣的脫硫脫硝裝置，其特征在于所述噴淋裝置由多個霧化噴嘴均布組合而成。
全文摘要
本發明公開了一種低溫等離子體氧化結合氨法濕式吸收的燃煤煙氣同時脫硫脫硝工藝，該工藝包括低溫等離子體氧化和氨法濕式吸收兩個過程，待處理的燃煤煙氣首先通過煙道進入低溫等離子體反應器，使煙氣中40％～50％的NO被氧化成NO2，調理后的煙氣進入同時脫硫脫硝噴淋塔，與氨水吸收液充分接觸脫除煙氣中的SO2和NOx后排放；同時脫硫脫硝噴淋塔底部的吸收液經吸收液循環泵重新送入噴淋層循環使用，并且通過氨水泵不斷將氨水槽中的氨水補充進噴淋塔，同時通過母液輸送泵排放部分母液。本發明工藝用于燃煤煙氣的同時脫硫脫硝處理，具有污染物脫除效果好、設備簡單、占地少、操作方便、便于管理的優點。
文檔編號C05C1/00GK102500207SQ20111042553
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者付宗明, 仲兆平, 周瑩, 張波, 鐘道旭 申請人:東南大學