專利名稱：高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及煙氣分離和凈化的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說本實(shí)用新型涉及一種采用 氣體液接觸的手段，在高溫霧化的條件下對(duì)煙氣或尾氣進(jìn)行脫硝的工藝系統(tǒng)。本實(shí)用新型 特別適用于中小型鍋爐煙氣脫硝工藝的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
[0002]我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，也是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤為主要能源 的國家之一。因此，我國大氣污染以煙煤型為主，主要污染物是氮氧化物和煙塵。我國目前 的大氣環(huán)境狀況仍不容樂觀，酸雨污染有逐漸增加的趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，長江以南、青藏高原以 東以及四川盆地，酸雨中心pH值最低為4. O，酸雨頻率達(dá)到80%。[0003]為了保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，國家環(huán)?？偩稚?jí)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煙 氣排放采取了更為嚴(yán)格的要求和措施；并且隨著酸雨的頻發(fā)，煙氣脫硝(氮氧化物的脫除 和凈化)也日益成為煙氣治理的重點(diǎn)。[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，煙氣脫硝的主要方法有選擇性催化還原技術(shù)(SCR)、選擇性非催化還 原技術(shù)(SNCR)、濕法絡(luò)合吸收技術(shù)、液相氧化-吸收技術(shù)、氣相氧化-吸收技術(shù)等。[0005]SCR是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù)，它是一種爐后脫硝方法，是利用還原劑(NH3， 尿素)在金屬催化劑作用下，選擇性地與NOx反應(yīng)生成NO2和H2O,而不是被O2氧化，故稱為 “選擇性”。目前世界上流行的SCR工藝主要分為氨法和尿素法兩種。此兩種方法都是利用 氨對(duì)NOx的還原功能，在催化劑的作用下將NOx (主要是NO)還原為對(duì)大氣沒有多少影響的 N2和水，還原劑為NH3。此外，該技術(shù)對(duì)中、高硫煤的適應(yīng)性差，煙氣中硫組分可降低催化劑 壽命，而我國產(chǎn)的煤含硫量普遍較高。因此，從我國目前的國情來看，SCR難以在我國大力 推廣。[0006]煙氣中NOx本身是一種資源，而目前的氮氧化物的脫除工藝主要集中于NOx的控 制，忽略了氮元素的資源化利用。因此，提出一種經(jīng)濟(jì)可行、高效、能回收氮元素的煙氣脫硝 工藝不僅符合我國的國情，也擁有廣闊的市場應(yīng)用前景。在濕法脫硝技術(shù)中，氮氧化物的終 產(chǎn)物是硝酸鹽和亞硝酸鹽，有可能實(shí)現(xiàn)氮元素的資源化利用。作為重要的化工原料，硝酸鹽 與亞硝酸鹽都具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、有機(jī)合成及潤滑油的腐蝕抑制 劑，在混凝土制造中，又是一種優(yōu)良的促進(jìn)劑和防凍劑。[0007]專利申請(qǐng)CN1923341A公開了一種燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化同時(shí)脫硫脫硝裝置及其 方法，但其噴入臭氧的量較大，與一氧化氮的摩爾比約為O. 5-1. 5，影響了該方法的經(jīng)濟(jì)性， 并且氧化后易溶于水的高價(jià)態(tài)氮氧化物Ν02、Ν03或N2O5與堿液反應(yīng)的過程中會(huì)生成硝酸鹽 和亞硝酸鹽的混合物，吸收后的廢水處理費(fèi)用高，不利于資源的回收利用。[0008]專利申請(qǐng)CN101352644A公開了一種利用雙氧水或臭氧氧化劑進(jìn)行脫硝的方法， 但由于氧化劑的使用量很大，影響了該方法的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)用新型內(nèi)容[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的脫硝技術(shù)需要使用還原劑氨水或液氨,或者強(qiáng)氧化劑臭氧或雙氧水而導(dǎo)致的諸多技術(shù)問題，例如購置成本和運(yùn)輸成本高；而且這些物質(zhì)極易揮發(fā)，具有強(qiáng)烈的刺激性，儲(chǔ)運(yùn)不當(dāng)會(huì)有爆炸危險(xiǎn)。本實(shí)用新型創(chuàng)造性地提出了一種高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，本實(shí)用新型的系統(tǒng)采用石灰石、活性焦以及催化劑作為脫硝劑，能夠有效地脫除煙氣中的氮氧化物。本實(shí)用新型的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)還特別適合應(yīng)用于中小工業(yè)鍋爐煙氣以及生活采暖以及供熱水鍋爐的脫硝。[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型涉及一種高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于含有吸收塔，吸收塔設(shè)有原煙道入口，吸收塔包括塔底氧化槽、第一反應(yīng)區(qū)塔體和第二反應(yīng)區(qū)塔體，所述第一反應(yīng)區(qū)塔體設(shè)有漿液高溫霧化噴嘴；所述第二反應(yīng)區(qū)塔體設(shè)置有由漿液噴嘴組成的多個(gè)噴淋層以及除霧層，各漿液噴嘴和漿液高溫霧化噴嘴分別與塔底氧化槽之間連接有循環(huán)管路，循環(huán)管路還設(shè)有漿液循環(huán)泵；所述高溫霧化噴嘴還與高溫蒸汽管道連接。[0011]所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，還包括吸收劑配漿槽、吸收劑儲(chǔ)倉，吸收劑儲(chǔ)倉底部通過閘板門與吸收劑配漿槽相連接，吸收劑配漿槽上部設(shè)有工藝水進(jìn)口，吸收劑配漿槽底部設(shè)有漿液出口，漿液輸送泵通過該漿液出口將吸收劑漿液輸送至吸收塔的循環(huán)管路。[0012]所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，所述的吸收劑配漿槽內(nèi)還設(shè)有攪拌器。[0013]所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，吸收塔塔底氧化槽還設(shè)有空氣入口，空氣通過加壓風(fēng)機(jī)從空氣入口輸送入塔底氧化槽。[0014]所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，吸收塔塔底氧化槽的底部設(shè)有漿液排放口，塔底氧化槽的吸收劑漿液通過漿液排放口被漿液排放泵輸送至旋流器。旋流器對(duì)吸收劑漿液進(jìn)行濃縮分離，較稀的漿液溢流回吸收塔塔底氧化槽中，較濃的底流漿液流入沉淀池中，沉淀池上部的清液溢流至吸收劑配漿槽中。[0015]所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，所述的沉淀池中還具有結(jié)晶器，通過結(jié)晶分離得到亞硝酸鈣晶體產(chǎn)品。[0016]所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，吸收塔塔底氧化槽內(nèi)設(shè)有攪拌器。所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，在輸送煙氣的煙道上設(shè)置有擋板門，以便于脫硝過程正常運(yùn)行和發(fā)生故障時(shí)旁路運(yùn)行。[0018]所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，還包括煙囪，用于排放凈化后的煙氣。[0019]所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)中，還包括電氣儀表控制系統(tǒng)。[0020]本實(shí)用新型的工藝系統(tǒng)利用包含石灰石、活性焦、催化劑和水的吸收劑漿液吸收并脫除煙氣中的NOx，生成Ca(NO3)2,并釋放出CO2氣體，吸收過程包括第一反應(yīng)步驟和第二反應(yīng)步驟，第一反應(yīng)步驟利用200-500°C的高溫蒸汽，與吸收劑漿液混合并從高溫霧化裝置中高速噴出與煙氣逆向接觸發(fā)生吸附和化學(xué)反應(yīng)；第二反應(yīng)步驟，該步驟是對(duì)經(jīng)過第一反應(yīng)步驟處理的煙氣，利用噴淋的霧化漿液繼續(xù)與煙氣反應(yīng)，主要化學(xué)反應(yīng)為[0021](1)Ν0+1/202 — NO2[0022](2) Ν0+Ν02+Η20 — HNO2[0023](3) 2HN02+CaC03 — Ca (NO2) 2+C02+H20。[0024]吸收劑衆(zhòng)液中包括1. 2_5wt %的石灰石、O. 5-3. 5wt%的活性焦、O. 2-1. Owt %的催化劑。吸收劑漿液與煙氣的比值為5-50L/m3 ;更優(yōu)選地，吸收劑漿液與煙氣的比值為 10-20L/m3。在第一反應(yīng)步驟中，煙氣流速為15-35m/s ;更優(yōu)選地，煙氣流速為20_25m/s。在 第二反應(yīng)步驟中，煙氣流速為3-lOm/s ;更優(yōu)選地，煙氣流速為3-5m/s。所述高溫蒸汽的溫 度優(yōu)選為300-400°C ;更優(yōu)選為350°C[0025]本實(shí)用新型的脫硝原理可以簡要表述如下[0026]本實(shí)用新型的脫硝過程主要分兩個(gè)步驟進(jìn)行。在第一反應(yīng)步驟中，使用高溫蒸汽 與碳酸鈣、活性焦和催化劑漿液混合后，從高溫霧化裝置噴出，并與煙氣在湍流吸收區(qū)內(nèi)逆 向接觸，當(dāng)氣、液兩相動(dòng)量平衡時(shí)，形成一段高度湍動(dòng)的駐波區(qū)，在此區(qū)域，氣液兩相在短時(shí) 間內(nèi)充分接觸、不斷更新，獲得充分的傳熱與傳質(zhì)效率在塔內(nèi)的高速湍流吸收區(qū)，從而將煙 氣中的NO吸附并催化氧化成N02。在第二反應(yīng)步驟中，煙氣流速已經(jīng)急劇下降并均勻分布， 與來自第二反應(yīng)區(qū)塔體上部的噴淋霧化漿液繼續(xù)反應(yīng)，凈化后的煙氣經(jīng)除霧后從煙窗排 放；為了維持系統(tǒng)的PH值并減少吸收劑的耗量，控制反應(yīng)順序，需要不斷地補(bǔ)充吸收液，同 時(shí)吸收塔內(nèi)的吸收劑在攪拌器和氧化空氣的攪拌下，加速了它的均布和溶解。[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果[0028](I)與SCR、SNCR所用脫硝劑氨水、液氨或尿素相比，高溫霧化濕法脫硝工藝所采 用的脫硝劑是石灰石、活性焦和催化劑吸收劑無毒，無刺激性，危險(xiǎn)性小。而傳統(tǒng)方法采用 的氨水、液氨等吸收劑由于使用的吸收劑均為NH3，極易揮發(fā)，具有強(qiáng)烈的刺激性，人體吸入 過量會(huì)導(dǎo)致死亡，儲(chǔ)運(yùn)不當(dāng)會(huì)有爆炸危險(xiǎn)。屬于受管制的危險(xiǎn)化學(xué)品，在人口密集地區(qū)使用 有很大的限制。而高溫霧化濕法脫硝工藝所用的脫硝劑石灰石、活性焦和催化劑等性質(zhì) 穩(wěn)定，無毒無刺激性，危險(xiǎn)性小。另外本實(shí)用新型使用的吸收劑儲(chǔ)運(yùn)方便、使用成本低，而液 氨、氨水均為液態(tài)，運(yùn)輸存儲(chǔ)需要專門的壓力容器，對(duì)設(shè)備的防泄漏等級(jí)要求高，如果采用 尿素則需要專門的熱解裝置以生產(chǎn)氨水，運(yùn)行成本很高。[0029](2)與SCR、SNCR工藝系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型的系統(tǒng)投資和運(yùn)行成本低，設(shè) 備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便易行，運(yùn)行穩(wěn)定適應(yīng)性強(qiáng)，而且脫硝效率高，原煙氣中NOx含量 600mg-1000mg/m3情況下,脫硝效率不低于80-85%,達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。


[0030]圖1 :本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)示意圖；[0031]圖中附圖標(biāo)記所代表的含義分別為1_原煙氣；2_高溫蒸汽；3-空氣；4_工藝水； 5-吸收劑配漿槽；6_吸收塔；7_煙囪；8_旋流器；9_沉淀池；61_第一反應(yīng)區(qū)塔體；62_第 二反應(yīng)區(qū)塔體；63_塔底氧化槽；64_高溫霧化噴嘴；65_噴淋層、66-除霧器。
具體實(shí)施方式
[0032]下面對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但附圖以及具體實(shí)施例不作為對(duì)本 實(shí)用新型專利的限定。[0033]實(shí)施例1[0034]現(xiàn)以一鍋爐(10t/h)為例，按照本實(shí)用新型所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)進(jìn) 行脫硝處理。實(shí)驗(yàn)中吸收劑漿液中包括1. 2-5wt%的石灰石、2. 5wt%的活性焦、O. 5wt%的 三氧化二鐵催化劑；吸收劑漿液與煙氣的比值為15L/m3。在第一反應(yīng)步驟中，煙氣流速為20-25m/s。在第二反應(yīng)步驟中，煙氣流速為3-5m/s ;高溫蒸汽的溫度優(yōu)選為350°C。[0035]測試所得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下[0036]煙氣總流量12000m3/h ;煙氣含N0x600mg/m3。凈煙氣含N0xl00_120mg/m3，脫硝率 達(dá)到 80-85% ο[0037]實(shí)施例2[0038]現(xiàn)以一鍋爐(20t/h)為例，按照本實(shí)用新型所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)進(jìn) 行脫硝處理。實(shí)驗(yàn)中吸收劑漿液中包括1. 2-5wt%的石灰石、3. 5wt%的活性焦、1. 0wt%的 三氧化二鐵催化劑；吸收劑漿液與煙氣的比值為15L/m3。在第一反應(yīng)步驟中，煙氣流速為 20-25m/s。在第二反應(yīng)步驟中，煙氣流速為3-5m/s ;高溫蒸汽的溫度優(yōu)選為350°C。[0039]測試所得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下[0040]煙氣總流量25000m3/h ;煙氣含N0x800mg/m3。凈煙氣含N0xl20_150mg/m3，脫硝率 達(dá)到80%以上。[0041]實(shí)施例3[0042]現(xiàn)以一鍋爐(10t/h)為例，按照本實(shí)用新型所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)進(jìn) 行脫硝處理。實(shí)驗(yàn)中吸收劑漿液中包括1. 2-5wt%的石灰石、2. 5wt%的活性焦、O. 2wt%的 三氧化二鐵催化劑；吸收劑漿液與煙氣的比值為15L/m3。在第一反應(yīng)步驟中，煙氣流速為 20-25m/s。在第二反應(yīng)步驟中，煙氣流速為3-5m/s ;高溫蒸汽的溫度優(yōu)選為350°C。[0043]測試所得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下[0044]煙氣總流量25000m3/h ;煙氣含N0x600mg/m3。凈煙氣含N0xl00-120mg/m3，脫硝率 達(dá)到80%以上。[0045]本實(shí)用新型的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)對(duì)中小型工業(yè)鍋爐煙氣脫硝具有極大 的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)過程中值得大力推廣。
權(quán)利要求1.一種高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于含有吸收塔，吸收塔設(shè)有原煙道入口，吸收塔包括塔底氧化槽、第一反應(yīng)區(qū)塔體和第二反應(yīng)區(qū)塔體，所述第一反應(yīng)區(qū)塔體設(shè)有漿液高溫霧化噴嘴；所述第二反應(yīng)區(qū)塔體設(shè)置有由漿液噴嘴組成的多個(gè)噴淋層以及除霧層，各漿液噴嘴和漿液高溫霧化噴嘴分別與塔底氧化槽之間連接有循環(huán)管路，循環(huán)管路還設(shè)有漿液循環(huán)泵；所述高溫霧化噴嘴還與高溫蒸汽管道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于還包括吸收劑配漿槽、吸收劑儲(chǔ)倉，吸收劑儲(chǔ)倉底部通過閘板門與吸收劑配漿槽相連接，吸收劑配漿槽上部設(shè)有工藝水進(jìn)口，吸收劑配漿槽底部設(shè)有漿液出口，漿液輸送泵通過該漿液出口將吸收劑漿液輸送至吸收塔的循環(huán)管路。
3.權(quán)利要求2所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于所述的吸收劑配漿槽內(nèi)還設(shè)有攪拌器。
4.權(quán)利要求1所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于吸收塔塔底氧化槽還設(shè)有空氣入口，空氣通過加壓風(fēng)機(jī)從空氣入口輸送入塔底氧化槽。
5.權(quán)利要求1所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于吸收塔塔底氧化槽的底部設(shè)有漿液排放口，塔底氧化槽的吸收劑漿液通過漿液排放口被漿液排放泵輸送至旋流器；旋流器對(duì)吸收劑漿液進(jìn)行濃縮分離，較稀的漿液溢流回吸收塔塔底氧化槽中，較濃的底流漿液流入沉淀池中，沉淀池上部的清液溢流至吸收劑配漿槽中。
6.權(quán)利要求1所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于所述的沉淀池中還具有結(jié)晶器。
7.權(quán)利要求1所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于所述吸收塔的塔底氧化槽內(nèi)設(shè)有攪拌器。
8.權(quán)利要求1所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于在輸送煙氣的煙道上設(shè)置有擋板門。
9.權(quán)利要求1所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于還包括電氣儀表控制系統(tǒng)。
10.權(quán)利要求1所述的高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于還包括煙囪。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高溫霧化濕法脫硝工藝系統(tǒng)，其特征在于含有吸收塔，吸收塔設(shè)有原煙道入口，吸收塔包括塔底氧化槽、第一反應(yīng)區(qū)塔體和第二反應(yīng)區(qū)塔體，所述第一反應(yīng)區(qū)塔體設(shè)有漿液高溫霧化噴嘴；所述第二反應(yīng)區(qū)塔體設(shè)置有由漿液噴嘴組成的多個(gè)噴淋層以及除霧層，各漿液噴嘴和漿液高溫霧化噴嘴分別與塔底氧化槽之間連接有循環(huán)管路，循環(huán)管路還設(shè)有漿液循環(huán)泵；所述高溫霧化噴嘴還與高溫蒸汽管道連接。本實(shí)用新型具有投資少、操作簡單、運(yùn)行成本低、脫硝效率高的優(yōu)點(diǎn)；特別適合應(yīng)用于中小工業(yè)鍋爐煙氣以及生活采暖以及供熱水鍋爐的脫硝。
文檔編號(hào)B01D53/56GK202844865SQ20122030211
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者周琪 申請(qǐng)人:北京至清時(shí)光環(huán)保工程技術(shù)有限公司