一種基于電解的煙氣污染物協同去除工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種煙氣處理工藝，具體的說是一種基于電解的煙氣污染物協同去除 工藝，特別適用于是煙氣的二氧化硫、氮氧化物、微細顆粒物、二噁英等多污染物的協同治 理。
【背景技術】
[0002] 煙氣脫硫脫硝技術種類繁多，且單獨的脫硫或脫硝技術的工程應用也越來越完 善。但煙氣的多污染物協同控制技術的應用較少。目前除較成熟的吸附法外，進行工程應 用的其他協同控制技術，特別是煙氣濕法多污染物協同控制技術還未見報道。濕法煙氣同 步脫硫脫硝技術，如濕式氨一絡合法同步脫硫脫硝因其脫硫效率高、投資低、耗水少、副產 品可以有效利用、無二次污染，可同時脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物，受到業界高度重 視。
[0003] 該技術最大的問題是吸收液中的Fe(II)EDTA在絡合N0的過程中自身很容易被煙 氣中所攜帶〇2所氧化，形成對N0無吸收活性的Fe(III)EDTA。為了對絡合劑進行再生并解 析出絡合的N0,許多研究者進行了再生方面的研究工作，可實現絡合劑的再生還原及絡合 吸收的N0還原。如公開號為104226095A，發明名稱為"基于煙氣濕式氨法脫硫的同步脫硝 工藝"的專利申請，能夠實現同步氨法脫硫膠硝工藝，在該技術方案中，濃縮塔底引出的濃 縮液送入除鐵反應池，通過調節pH值沉淀除鐵，吸收塔底引出的吸收液送入填充有鐵肩填 料層的再生塔進行再生。
[0004] 一方面，在再生步驟中采用鐵肩法存在以下問題：⑴由于吸收液呈酸性，鐵肩易 被腐蝕，導致鐵肩消耗量大，吸收液中鐵離子濃度過高，既增加了除鐵成本，還影響脫硫脫 硝副產品品質；（2)由于鐵肩中的元素鐵被氧化腐蝕進入溶液引起吸收液pH值升高，導致 鐵肩對絡合劑的再生還原能力減弱。為了保證脫硝效率，需向系統中補充酸，導致脫硝成本 進一步增加。（3)鐵肩消耗量較大，大量的元素鐵被氧化進入吸收液，由于吸收液的pH值控 制在5. 0以上，吸收液中含有大量的氫氧化鐵膠體（懸浮物），將會導致循環栗的葉輪磨損 加劇，同時還會導致噴嘴及管路道堵塞。（4)由于鐵肩填充在封閉的再生塔內，而鐵肩的消 耗是連續，無法實現鐵肩的連續補充。
[0005] 另一方面，在除鐵步驟中，需加入堿調節pH值，從而使濃縮液中帶入大量的堿金 屬離子進入吸收液中，增加生產成本的同時，也不利于后續硫銨結晶，影響脫硫產品品質。
[0006] 并且，該工藝對煙氣中的其他污染物去除效果較差。
[0007] 為了較好解決吸收液的再生及濃縮液的除鐵問題，有研究者開展了電化學再生、 除鐵的研究。然而，采用傳統的電化學再生、除鐵工藝，存在再生、除鐵效率不高的問題，主 要是由于電解液中的Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA之間具有很好的電化學轉化的可逆性， 電解液在現有的電解裝置中流動時，Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA之間會反復發生電化學轉 化，影響再生效率。在傳統的電化學反應器中，出反應器的電解液分別從陰極室和陽極室流 出，反應物的轉化率低，最高不會超過50%。同時N0還原成氨的反應速率比Fe(III)EDTA 和Fe(II)EDTA之間轉化速率慢，同等條件下，NO還原成氨或/和氮氣的效果差，最終導致同 步脫硝效率偏低，影響脫硝效果。所以需開發適用于類似于Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA的 反應物與生成物之間電化學轉化具有很好的可逆性，同時適用于類似于NO和氨（或氮氣） 的反應物與生成物之間電化學轉化可逆性很低的反應體系的電化學反應工藝。
[0008] 傳統的電化學反應工藝中所使用電化學反應器按其結構不同，可分為箱式、壓濾 式或板框式、特殊結構式三類；按其工作方式不同，可分為間歇式、柱塞流式、連續攪拌箱式 三類。特殊結構的三維電極反應器以及柱塞流式電極反應器為了防止生成物進入相反電極 區域發生可逆反應，一般需要采用特殊結構的隔膜，導致反應器結構復雜、制作成本和運行 成本增加。特別是對于包含某些反應物與生成物之間電化學轉化具有很好的可逆性，同時 某些反應物與生成物之間電化學轉化可逆性很低的反應體系，采用該類反應器，由于隔膜 的分割，其轉化率最高也將低于50%。
[0009] 因此現有的電化學反應工藝及電解反應器存在以下主要問題：
[0010] ⑴現有的電化學反應工藝的電解液進入反應器的區域是由陰極和陽極以及反應 器的外殼圍成的區域，出反應器時，電解液分別從陰極室和陽極室流出，反應物的轉化率 低，最高不會超過50%。
[0011] (2)針對反應物和生成物之間具有很好的電化學反應可逆性的反應體系，現有的電 解裝置會導致反應物與生成物之間在電解反應器中反復轉化，既影響轉化效率，又浪費電 耗；
[0012] ⑶現有的電解裝置不能有效利用電解液自身的流動對電極表面的反應物提供快 速更新的較大的湍動力，電化學反應速度較慢，進而降低了反應轉化率；
[0013] ⑷對于復雜的含有副反應的反應體系，現有電解裝置不能及時有效移出引起副反 應的電化學反應產物；
[0014] (5)現有電解裝置結構復雜，占地面積大。

【發明內容】

[0015] 本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、運行和投資成本低、 濃縮液除鐵效果好、吸收液再生效率高、能對煙氣污染物協同去除的基于電解的煙氣污染 物協同去除工藝。
[0016] 本發明工藝包括煙氣增壓后送入濃縮塔與塔內濃縮液逆向接觸反應，出濃縮塔的 煙氣送入吸收塔與從塔上部噴淋層噴出的循環吸收液逆向接觸反應后由吸收塔頂部排出； 濃縮塔塔底部分反應后的濃縮液經電解除鐵反應器除鐵后送入硫酸銨結晶系統，所述煙 氣由吸收塔中部的煙氣入口進入吸收塔，首先經過塔上部設置的至少一層吸收及電化學反 應層與循環吸收液逆向接觸反應，再經過填料層和噴淋層后由煙氣出口排出；所述由吸收 塔上部噴淋層噴出的循環吸收液依次經過塔上部的填料層和至少一層吸收及電化學反應 層與煙氣逆向接觸反應后進入吸收塔底部，再由循環栗回送到吸收塔上部的噴淋層噴入塔 內作為循環吸收液；所述吸收及電化學反應層包括上下布置的三層電極層，由下至上依次 為陰極層、陽極層和陰極層，煙氣由下至上依次穿過陰極層、陽極層和陰極層的同時與循環 吸收液逆向接觸邊進行氣一液吸收反應，邊進行電化學反應；所述電極層為導電材料制成 的網狀結構，相鄰兩個電極層間相互絕緣；所述吸收及電化學反應層通過安裝在塔壁上的 接線柱與電源相接。
[0017] 所述循環吸收液向下經煙氣入口下方的電解再生層進入吸收塔底部，所述電解再 生層包括上下布置的三層電極層，由上至下依次為陰極層、陽極層和陰極層，循環吸收液由 上至下依次穿過陰極層、陽極層和陰極層進行電化學反應；所述電極層為導電材料制成的 網狀結構，相鄰兩個電極層間相互絕緣；所述電解再生層通過安裝在塔壁上的接線柱與電 源相接。
[0018] 所述吸收及電化學反應層和/或電解再生層中，相鄰兩電極層的極性相反，相鄰 兩個電極室之間的間距為1 一l〇mm，最上層和最下層電極層厚度為100 - 150mm，中間層電 極層厚度為150 - 200mm，最上層和最下層兩層電極層總厚度不小于中間層電極層的厚度。
[0019] 所述吸收及電化學反應層中的陰極層和陽極層的電位差為1. 5 - 4. 5V;所述電解 再生層中陰極層和陽極層電位差為1. 5 - 4. 5V。
[0020] 所述煙氣穿過噴淋層后再經塔上部的靜電除霧及反應層除塵后由塔頂的煙氣出 口排出，所述靜電除霧及反應層包括上、下兩層電極層，下層為陰極層，上層為陽極層，所述 煙氣由下至上依次穿過陰極層和陽極層；所述電極層為導電材料制成的網狀結構，相鄰兩 個電極層間相互絕緣；所述靜電除霧及反應層通過安裝在塔壁上的接線柱與電源相接。
[0021] 所述靜電除霧中，每層電極層厚度為100 - 150mm，兩層電極層之間間距為200 - 300mm〇
[0022] 所述濃縮塔塔底部分反應后的濃縮液送入電解除鐵反應器中進行除鐵，具體方法 為：所述濃縮液經進口連接短管進入電解除鐵反應器，所述電解除鐵反應器設有一個反應 單元，所述反應單元由兩個極向相反且相互絕緣的電極室組成，包括陽極室和陰極室，所述 濃縮液先進入反應單元中的陽極室發生氧化反應，然后再進入陰極室發生還原反應；反應 后的濃縮液由電解除鐵反應器的出口連接短管排出送入硫酸銨結晶系統。
[0023] 所述電解除鐵反應器的電極室由至少一塊多孔板電極及對應的筒體組成，或者電 極室為導電材料制成的網狀結構及對應的筒體組成。
[0024] 所述電解除鐵反應器的電極室結構為：所述電極室由兩塊多孔板電極與對應的筒 體圍成的區域組成，電極室內填充具有導電性的電極材料，所述濃縮液依次穿過電極室兩 端的多孔板電極由陽極室向陰極室定向流動，所述濃縮液的總體流動方向垂直于多孔板電 極表面。
[0025] 所述電解除鐵反應器為臥式，每個電極室頂部設有氣體緩沖箱；電極室內反應產 生的氣體上升進入氣體緩沖箱收集后由氣體緩沖箱頂部的氣體排出口排出。
[0026] 所述電解除鐵反應器相鄰兩個電極室端部的多孔板電極間具有間隙，所述間隙的 寬度為1一l〇mm。當濃縮液中的顆粒物進入相鄰兩個電極室的多孔板電極間的間隙內時， 由沖洗液入口管通入沖洗液，沖洗液經電極室內壁面上的進液通道進入間隙的一端，對間 隙進行沖洗，沖洗液由間隙的另一端進入電極室內壁面上的排液通道，最后由沖洗液出口 管排出。
[0027]