專利名稱：：在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明專利涉及一種在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備。
背景技術(shù)：
：目前在工業(yè)企業(yè)中，特別是在礦山、工廠車間等地方產(chǎn)生大量的含塵氣體，各方面都在努力解決排煙時(shí)的除塵脫硫脫硝問題，現(xiàn)有的除塵設(shè)備投資昂貴，占地面積大，脫硫效率低。本除塵設(shè)備在酸性條件下多次利用粉煤灰里的有效物質(zhì)，在必要時(shí)通過外加氧化劑的形式，進(jìn)行脫硫、脫氮，除塵。減少使用單位脫硫費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明專利的目的在于提供一種克服現(xiàn)有脫硫脫硝技術(shù)不足，提供一種脫硫脫硝效率髙，資源綜合利用的在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明專利是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的-4初級(jí)脫硫脫硝凈化原理脫硫脫氮的化學(xué)反應(yīng)原理l.脫硫脫氮本人通過獨(dú)自研究把目前世界上已成熟的兩種脫硫方法^起來(既中和法和以鐵離子作為催化劑把煙氣中S0z制成硫酸的方法)，應(yīng)用到脫硫脫氮的環(huán)保工程上，現(xiàn)已經(jīng)取得了在燃煤鍋爐上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)本人根據(jù)近io年的不斷研究發(fā)現(xiàn)，僅僅利用煤灰同時(shí)適量的外加鐵元素，即可達(dá)到良好的脫硫取硝效果。根據(jù)已經(jīng)使用的山西煤種分析如下煙灰成分含量(表l)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從上述煙氣分析表得知有近48%的金屬氧化物存在(氧化鋁，氧化鐵，氧化鈣，氧化鎂等)。其中氧化鐵含量高達(dá)9.這些金屬氧化物與脫硫液中的亞硫酸發(fā)生中和反應(yīng)生成相應(yīng)的硫酸鹽，并且氧化鐵與亞琉酸反應(yīng)生成Fe2(S03>3,Fe2(S(W3遇水分解生成氫氧化鐵，它不僅是二氧化硫的吸收劑，也是還原劑。同時(shí)由于加入的單質(zhì)鐵，保證了系統(tǒng)中含有大量豐富的Fe(n)，F(xiàn)e(n)同氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，在自身被氧化的同時(shí)，將氮氧化物還原為氮?dú)猓瑥亩_(dá)到脫硝效果，根據(jù)以上情況，為循環(huán)除塵脫琉脫硝一體化提供了前提。在一級(jí)除塵脫硫脫硝過程中，煙氣沖擊水時(shí)，產(chǎn)生如下反應(yīng)S02+H20—H2S03HFT+HS031_2ir+so32—a)氧化鐵被酸化水溶解，游離出的鐵離子作為氧化催化劑，將亞硫酸氧化成硫酸，同時(shí)又把"中和酸"能力最強(qiáng)的氧化鋁(兩性氧化物)和其它金屬氧化物也溶解，從而在不添加其它脫硫劑和脫硝劑的情況下，可利用煙氣自身的成分進(jìn)行脫硫。S02與金屬氧化物的反應(yīng)是中和法<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>還有在灰份中以高嶺石(A12032Si022H20)及其部分分解i^——黏土形式存在的AIA(兩性氧化物)，僅就Al,03而言其重量百分含量比其它金屬氧化物組份都高，與FeA—樣，也是兩性氧化物，因A1,03的溶解度積K5產(chǎn)2X10—33,即當(dāng)循環(huán)洗滌水的PH值為4.7以下，AP才開始溶存于水中，所以也只有循環(huán)洗滌水PH值在較低的情況下，它才能充分地發(fā)揮它中和酸的作用，而且在酸性較強(qiáng)的水中結(jié)晶出來的硫酸鹽，不論其溶解度大小，都不會(huì)生成細(xì)小的、膠體狀沉淀，而附著于設(shè)備表面，造成設(shè)備堵塞，而且過濾性能也好。但是由于金屬氧化物量是有限的，脫硫率始終只能達(dá)到70X左右，而脫硝效率也只有3054左右。為此，本人在本系統(tǒng)中添加了一定量的單質(zhì)鐵。利用酸性條件下，被酸性洗滌水所溶解的FeA會(huì)產(chǎn)生如下反應(yīng)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>Fe,03即中和了r且將S032—氧化成SO廣，自身還原成二價(jià)Fe2+，所產(chǎn)生的硫酸根最終以硫酸鹽的形式穩(wěn)定存在(Al2(SO》，等)。亞鐵離子在酸性水中很容易被煙氣中剰余的氧所氧化2Fe、l/202+^!0=2Fe(OH)/+2礦(4)『+2Fe(OH)T+HS03=2Fe2++S0,+3H20(5)在這一過程中，0:氧化Fe2+為Fe、F纊形成中間絡(luò)離子Fe(OH>/，并作為后續(xù)反應(yīng)的氧化劑，從而實(shí)現(xiàn)了S(IV)—S(VI)的轉(zhuǎn)化。同時(shí)，在吸收液中還發(fā)現(xiàn)有紅色Fe(0H)3沉淀。此時(shí)，F(xiàn)e(0H)3可作為多相催化劑吸附0w使氣相中的02變?yōu)槿芙?2,從而加快氧化反應(yīng)。從(1)式可以看出，要加速并增加S02向洗滌水中的溶解(酸化)以提高脫硫效率，唯一可行的辦法就是除去亞硫酸水解后生成的氫離子(IT)和亞硫酸根離子(S032—)以打破這一平衡。因此在此處，正是因?yàn)镕e"的存在，才使得氫離子(IT)和亞硫酸根離子(S032)能夠迅速被除去，從而確保S02能更多更迅速的溶解于水，等到除去。同時(shí)鐵離子的半徑小，正電性強(qiáng)，對(duì)煙氣中的另一個(gè)污染物NO的電子分布正好不對(duì)稱產(chǎn)生了氧化作用，生成了絡(luò)合物，其反應(yīng)式N0+FeS0產(chǎn)Fe(NO)S03(6)生成亞硝基亞硫酸鐵，在酸性條件下，易氧化產(chǎn)生如下反應(yīng)2Fe(NO)S03+02+H2S04-Fe2(S04)3+N2t+H20(7)其效應(yīng)使有害的仰被還原成N,(氮?dú)?，從而達(dá)到了脫硝的目的。由于NO在進(jìn)入酸性洗滌水中時(shí)，它比02更易把水中的SO,2—氧化成S0廣；把Fe"氧化成Fe、比單純的O,存在具有更強(qiáng)的脫硫能力。而且通過實(shí)踐得知，NO的生成速度是隨爐溫的提高而增長的，爐子熱效率增高，冊(cè)也增加，氧化能力也增強(qiáng)。同時(shí)，有研究數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)e"對(duì)S02的氧化存在一個(gè)快速氧化反應(yīng)階段，該階段S02的氧化速率同F(xiàn)e"的濃度成正比。吸收液PH的改變對(duì)Fe"的催化氧化速率有較大影響。在PH〉一定值時(shí)，F(xiàn)e以Fe(0H)3形式存在，F(xiàn)^濃度開始減小，而起催化作用的主要物質(zhì)是Fe、因此，pH值增加，反應(yīng)速率迅速地減小。pH<一定值時(shí)，隨pH值減小，F(xiàn)e"濃度增加，但此時(shí)S0z溶解度減小，整個(gè)催化氧化反應(yīng)體系受控于氣膜阻力，反應(yīng)速率減小，因此，F(xiàn)e3+的催化氧化速率在整個(gè)pH值范圍內(nèi)以pH在定值范圍時(shí)最大。相反，對(duì)脫硝起決定性作用的是Fe",而Fe"需要在pH值較低且.Fe過量的情況下方能穩(wěn)定存在，且發(fā)揮其作用，因此需控制系統(tǒng)pH值，保證其達(dá)到脫硫脫硝的最佳效果。在實(shí)際應(yīng)用中證實(shí)，PH在某個(gè)區(qū)間時(shí)，皿痛脫硝婆果最佳。同時(shí)，除了鐵元素之外，煤灰中的其他堿性物質(zhì)也對(duì)脫硫起很大的作用。通過下述堿性物質(zhì)溶出率與PH值關(guān)系表的分析可以得知，pH在某個(gè)區(qū)間時(shí)，其他堿性物質(zhì)的溶出率也為最大。有益效果除塵脫硫采用鐵離子脫硫脫硝的新工藝，利用鐵離子進(jìn)行脫硫脫硝，在實(shí)際運(yùn)行中，脫琉已達(dá)到95%,脫硝己達(dá)到60%。與其他脫琉劑成本相比，節(jié)約費(fèi)用抑％。由于利用鐵離子作為添加劑，自形成蓄凝劑，在運(yùn)行當(dāng)中水質(zhì)不渾濁，加速沉淀。圖l為本發(fā)明專利的側(cè)面圖；圖2為本發(fā)明專利的平面圖；圖3為本發(fā)明專利的原理簡圖。如圖1和圖2所示本發(fā)明專利由1-除塵器進(jìn)口、2-S型通道、3-出渣機(jī)、4-除塵器、5^H道、6-脫硫塔、7-噴淋管、8-進(jìn)引風(fēng)機(jī)煙道、9-PH議、10~自來水、11-電磁閥、12-攪拌機(jī)、13-水池、14-水泵、15-鐵硝、16-PH調(diào)解水管、17-沖擊水粉煤灰、18-脫硫脫硝水、19-除塵器組成。具體實(shí)施方式含塵氣體經(jīng)進(jìn)氣孔進(jìn)入，氣流沖擊水面，較大塵粒落入水中，含有較小塵粒氣體以18-25米/秒的速度通過2-S型通道，激起大量水花，使氣水充分接觸，微細(xì)塵?；烊胨?，使含塵氣體得到凈化；在除塵的同時(shí)，，硫氣體與霧化水接觸，產(chǎn)生酸性水，與煤灰里的堿性物質(zhì)和加入的鐵元素發(fā)生反應(yīng)，完成脫硫過程；同時(shí)由于加入的單質(zhì)鐵，保證了系統(tǒng)中含有大量豐富的Fe(II),Fe(II)同氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，在自身被氧化的同時(shí)，將氮氧化物還原為氮?dú)?，從而達(dá)到脫硝效果，到此完成了一級(jí)除塵脫硫脫硝過程。沒有完全凈化的氣體，經(jīng)過6-脫硫塔后，再次逆向噴淋達(dá)到再次除塵脫硫脫硝的效果，凈化后的氣體通過設(shè)在塔頂?shù)拿撍鬟M(jìn)行脫水后排入大氣。權(quán)利要求1、在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備，其特征在于本設(shè)備由二級(jí)完成，一級(jí)為除塵器，二級(jí)為脫硫塔組成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備其特征在于除塵器采用粉煤灰，水，除塵脫硫脫硝。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備其特征在于脫硫脫硝采用鐵離子水。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備其特征在于脫硫脫硝水池。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備其特征在于還原采用堿性物質(zhì)，并設(shè)有攪拌器。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備其特征在于利用PH儀控制水PH值。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備其特征在于設(shè)有鐵硝溶解池。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法,進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備其特征在于PH調(diào)解水管。全文摘要本發(fā)明涉及一種在酸性條件下利用煤灰和外加氧化劑的方法，進(jìn)行脫硫脫硝除塵一體化的設(shè)備。在一級(jí)除塵脫硫中，煙氣與水產(chǎn)生如下反應(yīng)SO₂+H₂O≒H₂SO₃≒H⁺HSO₃^-1↑↓2H⁺+SO₃^-2(1)；(Na₂O.K₂O)+H₂SO₃＝(Na、.K)₂SO₃+H₂O…(2)；(MgO.CaO)+H₂SO₃＝(Mg、.Ca)SO₃+H₂O……(3)；4H⁺+2SO₃^-2+Fe₂O₃＝FeSO₄+FeSO₃+2H₂O(4)4Fe⁺²+4H⁺+O₂＝4Fe⁺³+2H₂O(5)；NO+FeSO₃＝Fe(NO)SO₃(6)；2Fe(NO)SO₃+O₂+H₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₃+N₂↑+H₂O(7)。在二級(jí)除塵脫硫中，采用噴淋方法，進(jìn)一步提高脫硫除塵效率和脫除煙氣中的水分。本發(fā)明除塵脫硫采用鐵離子脫硫脫硝的新工藝，利用鐵離子進(jìn)行脫硫脫硝，在實(shí)際運(yùn)行中，脫硫已達(dá)到95％，脫硝已達(dá)到60％。與其他脫硫劑成本相比，節(jié)約費(fèi)用80％。由于利用鐵離子作為添加劑，自形成蓄凝劑，在運(yùn)行當(dāng)中水質(zhì)不渾濁，加速沉淀。文檔編號(hào)B01D53/78GK101530731SQ20091011942公開日2009年9月16日申請(qǐng)日期2009年3月13日優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日發(fā)明者李成岳申請(qǐng)人:李成岳