一種新型高效脫硫脫硝方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種新型高效脫硫脫硝方法，其特征在于：向煙氣中添加誘發(fā)劑，在光和熱的作用下，誘發(fā)劑發(fā)生分解產(chǎn)生活性誘發(fā)基團(tuán)，活性誘發(fā)基團(tuán)在光的作用下引發(fā)氧氣或空氣發(fā)生離解產(chǎn)生活性氧原子，煙氣中SO2和NOx在高活性氧原子的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài)氧化物，高價(jià)態(tài)氧化物再經(jīng)過吸收液被完全吸收轉(zhuǎn)化為溶于水的物質(zhì)后脫除，最終得到純凈煙氣。此技術(shù)不僅兼具有臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)的占地面積小、效率高、運(yùn)行性能優(yōu)良等所有技術(shù)優(yōu)勢，還免除了臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)臭氧制備價(jià)格昂貴、工藝條件苛刻難以市場普及和應(yīng)用的技術(shù)限制，而且環(huán)保高效、后續(xù)吸收處理操作簡單，還避免了濕式氨法脫硫脫硝技術(shù)氨逃逸的問題。
【專利說明】 一種新型高效脫硫脫硝方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型煤化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新型高效的脫硫脫硝一體化技術(shù)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]煤炭作為主要能源，其燃燒過程排放的S02、NOx等污染物的總量很大，會造成嚴(yán)重的大氣污染，危害人類健康。近年來，隨著國家對煙氣排放污染物標(biāo)準(zhǔn)的提高，很多燃煤鍋爐都要求同時(shí)控制SO2和NOx的排放。若用兩套裝置分別脫硫脫硝，不但占地面積大，而且投資、操作費(fèi)用高，因此探尋一種工藝結(jié)構(gòu)簡單緊湊、投資與運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行性能優(yōu)良效率高的一體化脫硫脫硝技術(shù)已成為煙氣污染物控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。脫硫脫硝一體化技術(shù)按脫除機(jī)理的不同可分為兩大類:聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)和同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)。聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)是指將單獨(dú)脫硫和脫硝技術(shù)進(jìn)行整合而成的一體化技術(shù)，如SNRB、NFT、DES0N-0X、活性炭脫硫脫硝技術(shù)等；同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)是指用一種反應(yīng)劑在一個(gè)過程內(nèi)將煙氣中的SO2和NOx同時(shí)脫除的技術(shù)，如鈣基同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)、NOXOS,電子束法、電暈放電法、臭氧氧化法等技術(shù)。當(dāng)今國內(nèi)外廣泛使用的是濕式煙氣脫硫和NH3選擇催化還原技術(shù)脫硝的組合。該技術(shù)的脫硫脫硝效率雖然高，但是投資和運(yùn)行成本昂貴。臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)在國外也已有工程應(yīng)用實(shí)例，臭氧一種清潔的強(qiáng)氧化劑，通過將煙氣中的NO快速高效的氧化為高價(jià)態(tài)的N02、N2O5等可溶于水的氧化物，然后在洗滌塔內(nèi)將氧化物和二氧化硫同時(shí)吸收轉(zhuǎn)化為溶于水的物質(zhì)，達(dá)到同時(shí)脫硫脫硝的目的。采用臭氧的高級氧化技術(shù)不僅對NOx具有良好的脫除效果，而且對煙氣中的其他有害污染物，比如重金屬汞也有一定的去除能力。但現(xiàn)階段臭氧的制備費(fèi)用高，脫硫脫硝一化技術(shù)工藝條件苛刻，制約了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。其他的脫硫脫硝一體化技術(shù)多處于研究階段，都沒有得到大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)占地面積大、投資運(yùn)行費(fèi)用高；同時(shí)脫硫脫硝一體化技術(shù)費(fèi)用昂貴、工藝技術(shù)條件苛刻的技術(shù)缺陷，本技術(shù)方案如下:
向煙氣中添加誘發(fā)劑，在光和熱的作用下，誘發(fā)劑發(fā)生分解產(chǎn)生活性誘發(fā)基團(tuán)，活性誘發(fā)基團(tuán)在光的作用下引發(fā)氧氣或空氣發(fā)生離解產(chǎn)生活性氧原子，煙氣中SO2和NOx在高活性氧原子的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài)氧化物，高價(jià)態(tài)氧化物再經(jīng)過吸收液被完全吸收轉(zhuǎn)化為溶于水的物質(zhì)后脫除，最終得到純凈煙氣。
[0004]上述誘發(fā)劑可為不飽和烴類、鹵代烴、羰基化合物、醛類化合物、亞硝基化合物、二茂鐵及其衍生物、堿金屬和堿土金屬四乙酸二乙胺類絡(luò)合物中的一種或幾種。具體的不飽和烴類為:聚異丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯；鹵代烴類為:四鹵代甲烷、三鹵代甲烷、二鹵代甲烷、一鹵代甲烷以及氟氯烴類；羰基化合物為:丙酮和烷基過氧化物(ROOR');醛類化合物為:甲醛、乙醛；亞硝基化合物為:烷基亞硝酸(RONO) ;二茂鐵及其衍生物為:二茂鐵、叔丁基二茂鐵、正丁基二茂鐵、2，2'-雙(乙基二茂鐵)丙烷；堿金屬和堿土金屬四乙酸二乙胺類絡(luò)合物為:四乙酸二乙胺亞銅、四乙酸二乙胺銀、四乙酸二乙胺金、四乙酸二乙胺鎘。
[0005]實(shí)現(xiàn)上述方法的脫硫脫硝裝置鍋爐(I)、煙氣吸收塔(4)、洗滌塔(5)、除霧設(shè)備
(6)、煙囪(7)，其特征在于:所述的鍋爐(I)與煙氣吸收塔(4)之間設(shè)置有誘發(fā)催化氧化設(shè)備，所述的誘發(fā)催化氧化設(shè)備包括紫外光柵(3)和誘發(fā)劑注入設(shè)備(2)。
[0006]煤炭燃燒反應(yīng)的一般溫度為800°C左右，燃燒的實(shí)質(zhì)就是高溫條件下，在含氧氣的環(huán)境氛圍中，煤炭組分中各元素原子基團(tuán)的重新組合重排，表觀以S02、N0x氣體為主要方式排放。燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理及高效臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)原理，兩者相互之間具有一定的銜接關(guān)系，具體分析如下:
煙氣主要?dú)怏w成分為SO2和NOx,其中NOx主要以NO占95%，剩余為N02。煙氣脫硫的主要途徑是將SO2轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S回收利用或通過還原劑轉(zhuǎn)化為硫酸銨回收利用。煙氣脫硝的主要途徑是將NOx轉(zhuǎn)化為無毒無害的N2排放或通過還原劑轉(zhuǎn)化為硝酸銨回收利用。
[0007]臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)機(jī)理:
O3 + SO2 + H2O=H2SO4 + O2
O3 + NO=NO2 + O2
O3 + 2N02=N205 + O2
N2O5 + H20=2HN03
臭氧脫硝的原理在于臭氧可以將難溶于水的NO氧化成易溶于水的N02、N203、N205等高價(jià)態(tài)氮氧化物。臭氧氧化反應(yīng)實(shí)質(zhì)是離解出高活性氧原子發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。
[0008]燃燒是一種伴隨有熱和光的劇烈氧化還原反應(yīng)，一般發(fā)生燃燒必須具備三個(gè)基本條件:可燃物(指能與空氣中的氧氣起燃燒反應(yīng)的物質(zhì))、著火點(diǎn)、助燃物(通常指氧氣)。燃燒反應(yīng)速率的快慢除了溫度影響之外，還與發(fā)生反應(yīng)的可燃物燃燒分解片段或離解活性粒子濃度與活性有關(guān)，燃燒反應(yīng)是一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理，其具體反應(yīng)機(jī)理如下:
首先，可燃物在燃燒高溫作用下發(fā)生分解反應(yīng)，離解出活性粒子(以M表示)，活性粒子誘發(fā)空氣中02、H2O發(fā)生離解反應(yīng)，產(chǎn)生維持燃燒所需的活性基團(tuán)，同時(shí)活性粒子也可能與燃燒中的活性基團(tuán)H、OH和O發(fā)生多次鏈反應(yīng):
M + O2 — MO + O
M + H2O — MOH + H3O+
H3O+ + MO — MOH + H2O
O + H2O — OH
M + OH — MOH
M + O — MO
MOH 十 OH — MO + H2O
MOH + H — M + H2O
在燃燒反應(yīng)過程釋放大量熱的同時(shí)，還釋放出大量光，而光以光子形式使得空氣中的氧發(fā)生離解，生成高活性的氧原子。具體反應(yīng)如下:
O2 十 hv — 2 [O]
綜合上述燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理和臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)原理，過程中均出現(xiàn)活性氧原子，不同之處在于臭氧脫硫脫硝技術(shù)原理中活性氧原子為現(xiàn)成臭氧替代，而燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中活性氧原子為可燃物分解片段或活性基團(tuán)誘發(fā)空氣氧發(fā)生離解反應(yīng)產(chǎn)生活性氧原子，結(jié)合燃燒反應(yīng)速率的影響因素，若在一定程度上能找尋到一種合適的誘發(fā)劑，將誘發(fā)劑添加到燃燒反應(yīng)過程中，通過誘發(fā)劑受熱分解產(chǎn)生活性基團(tuán)誘發(fā)大量空氣氧發(fā)生離解產(chǎn)生活性氧原子，再通過活性氧原子作用實(shí)現(xiàn)氧化脫硫脫硝的目標(biāo)。
[0009]此技術(shù)不僅兼具有臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)的占地面積小、效率高、運(yùn)行性能優(yōu)良等所有技術(shù)優(yōu)勢，還免除了臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)臭氧制備價(jià)格昂貴、工藝條件苛刻難以市場普及和應(yīng)用的技術(shù)限制，而且環(huán)保高效、后續(xù)吸收處理操作簡單，還避免了濕式氨法脫硫脫硝技術(shù)氨逃逸的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明所用裝置的示意圖；
其中:1鍋爐、2誘發(fā)劑注入設(shè)備、3紫外光柵、4煙氣吸收塔、5洗滌塔、6除霧設(shè)備、7煙囪。

【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明的具體實(shí)施過程為:從鍋爐I來的原熱煙氣在經(jīng)過通道進(jìn)入吸收液前，先通過誘發(fā)劑注入設(shè)備2向原煙氣中通入攜帶有大量誘發(fā)劑的氧氣或空氣，混合氣體在經(jīng)過紫外光柵3的過程中，在紫外光照射下，誘發(fā)劑迅速發(fā)生分解產(chǎn)生大量活性誘發(fā)基團(tuán)，誘使氧氣或空氣離解產(chǎn)生活性氧原子，原煙氣中SO2和NOx在高活性氧原子的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài)氧化物，高價(jià)態(tài)氧化物再經(jīng)過吸收液被完全吸收脫除，經(jīng)過凈化煙氣通過除霧設(shè)備6脫除水分后經(jīng)煙?排放，而吸收液經(jīng)水循環(huán)處理系統(tǒng)后，所有產(chǎn)物則被再次回收使用。
【權(quán)利要求】
1.一種新型高效脫硫脫硝方法，其特征在于:向煙氣中添加誘發(fā)劑，在光和熱的作用下，誘發(fā)劑發(fā)生分解產(chǎn)生活性誘發(fā)基團(tuán)，活性誘發(fā)基團(tuán)在光的作用下引發(fā)氧氣或空氣發(fā)生離解產(chǎn)生活性氧原子，煙氣中SO2和NOx在高活性氧原子的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài)氧化物，高價(jià)態(tài)氧化物再經(jīng)過吸收液被完全吸收轉(zhuǎn)化為溶于水的物質(zhì)后脫除，最終得到純凈煙氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效脫硫脫硝方法，其特征在于:所述的誘發(fā)劑為不飽和烴類、鹵代烴、羰基化合物、醛類化合物、亞硝基化合物、二茂鐵及其衍生物、堿金屬和堿土金屬四乙酸二乙胺類絡(luò)合物中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效脫硫脫硝方法，其特征在于:所述的不飽和烴類為:聚異丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效脫硫脫硝方法，其特征在于:所述的鹵代烴類為:四鹵代甲烷、三鹵代甲烷、二鹵代甲烷、一鹵代甲烷以及氟氯烴類。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效脫硫脫硝方法，其特征在于:所述的羰基化合物為:丙酮和烷基過氧化物(ROOR')。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效脫硫脫硝方法，其特征在于:所述的醛類化合物為:甲醛、乙醛。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效脫硫脫硝方法，其特征在于:所述的亞硝基化合物為:烷基亞硝酸(RONO)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效脫硫脫硝方法，其特征在于:所述的二茂鐵及其衍生物為:二茂鐵、叔丁基二茂鐵、正丁基二茂鐵、2，2'-雙(乙基二茂鐵)丙烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效脫硫脫硝方法，其特征在于:所述的堿金屬和堿土金屬四乙酸二乙胺類絡(luò)合物為:四乙酸二乙胺亞銅、四乙酸二乙胺銀、四乙酸二乙胺金、四乙酸二乙胺鎘。
10.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的脫硫脫硝方法的裝置，包括鍋爐(I)、煙氣吸收塔(4)、洗滌塔(5)、除霧設(shè)備(6)、煙囪(7)，其特征在于:所述的鍋爐(I)與煙氣吸收塔(4)之間設(shè)置有誘發(fā)催化氧化設(shè)備，所述的誘發(fā)催化氧化設(shè)備包括紫外光柵(3)和誘發(fā)劑注入設(shè)備⑵。
【文檔編號】B01D53/60GK104324610SQ201410552181
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月19日
【發(fā)明者】劉紅紅, 王偉, 張小龍 申請人:陜西蔚藍(lán)能源科技有限公司