一種雙氧水氧化聯合氨基濕法脫硫脫硝方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雙氧水高效氧化聯合氨基濕法雙級塔脫硫脫硝的方法和工藝，屬于能源環保領域。
【背景技術】
[0002]煤燃燒和利用引發的環境問題，始終為國際社會所重視，世界各國政府相繼實施了一系列計劃，以大力推動煤燃燒引起的二氧化硫、氮氧化物脫除的基礎研究。我國是以煤為主要能源的大國，這樣的能源構成在今后相當長的時期內不會改變，同時燃煤排放的二氧化硫和氮氧化物是重要的大氣污染物。目前，我國已成為世界較大的二氧化硫和氮氧化物排放國，這對我國生態環境構成了嚴重威脅，造成了難以估量的經濟和社會損失，并制約著我國社會、經濟的可持續發展。目前，常見的脫硫脫硝工藝主要為傳統的濕法脫硫和選擇性催化還原相結合的方法。上述方法均有使用的催化劑具有毒性，脫除污染物單一，初投資及運行費用高等缺點。因此單一應用上述的傳統方法都無法滿足日益嚴厲的環保要求。
[0003]因此，人們對鍋爐尾部煙氣硫氧化物及氮氧化物協同脫除進行了廣泛的研究。在傳統的氨法脫硫脫硝工藝中，受限于一氧化氮在水中的溶解度小，傳質速率低的制約，無法滿足日益增長的環保政策及規定的要求，因此在工業化應用中受到限制。高級氧化技術近30年來新出現的一種新型氧化技術，但在傳統技術中，在一個反應器內采用氧化劑轉化一氧化氮的同時也會氧化煙氣中的其他共存氣，從而會降低脫硝的效率，且易造成氧化劑的浪費。

【發明內容】

[0004]發明目的:針對上述現有技術，提出一種雙氧水氧化聯合氨基濕法脫硫脫硝方法及其裝置，解決針對脫硫脫硝過程中，脫硝效率低，氧化效率低，且運行費用高的問題。
[0005]技術方案:一種雙氧水氧化聯合氨基濕法脫硫脫硝方的裝置，包括一級氨基溶液吸收系統、雙氧水氧化系統、溶液循環系統、二級氨基溶液吸收系統；其中:
[0006]所述一級氨基溶液吸收系統包括壓氣機一、閥門一、儲液罐一、計量栗一、氨基溶液吸收裝置一和除霧器一；所述氨基溶液吸收裝置一的氣體入口與壓氣機一出口相連，閥門一與儲液罐一第一入口相連，儲液罐一出口通過計量栗一連接到氨基溶液吸收裝置一的液體入口，除霧器一位于氨基溶液吸收裝置一內；
[0007]所述雙氧水氧化系統包括煙氣再熱室、閥門二、儲液罐二、計量栗二、霧化噴嘴、煙氣預混室、氧化反應室和壓氣機二 ；所述閥門二連接儲液罐二的入口，儲液罐二的出口通過計量栗二連接到霧化噴嘴，霧化噴嘴位于氧化反應室內，氨基溶液吸收裝置一氣體出口與煙氣再熱室的入口相連，煙氣再熱室出口處與煙氣預混室入口相連，煙氣預混室的出口與氧化反應室入口相連，氧化反應室出口與壓氣機二入口相連；
[0008]所述溶液循環系統包括計量栗三、固液分離裝置、儲液罐三、計量栗四、三相轉換閥門；所述計量栗三的入口與氨基溶液吸收裝置一的液體出口相連，計量栗三的出口與固液分離裝置入口相連，固液分離裝置的出口與儲液罐三入口相連，計量栗四的入口與儲液罐三出口相連，計量栗四的出口與三相轉換閥門入口相連，三相轉換閥門的出口一與氨基溶液吸收裝置一的液體入口相連；
[0009]所述二級氨基溶液吸收系統包括氨基溶液吸收裝置二、除霧器二、儲液罐四、計量栗五、閥門三、重金屬分離室、結晶裝置、儲液罐五、計量栗六；所述儲液罐四的入口與三相轉換閥門的出口二相連，儲液罐四的出口通過計量栗五連接到氨基溶液吸收裝置二的液體入口，氨基溶液吸收裝置二的氣體入口與壓氣機二出口相連，除霧器二位于氨基溶液吸收裝置二內，氨基溶液吸收裝置二的液體出口通過閥門三連接重金屬分離室的入口，金屬分離室的出口與結晶裝置的入口相連，結晶裝置的出口與儲液罐五的入口相連接，儲液罐五的出口通過計量栗六連接到儲液罐一的第二入口。
[0010]一種雙氧水氧化聯合氨基濕法脫硫脫硝方法，包括如下步驟:首先，將煙氣通入一級氨基溶液吸收系統，利用氨基溶液吸收煙氣中的二氧化硫，同時反應生成亞硫酸鹽并將反應后的煙氣通入雙氧水氧化系統，將反應后含有所述亞硫酸鹽的氨基溶液送入溶液循環系統；在溶液循環系統中分離掉氨基溶液中的難溶性顆粒后通入一級氨基溶液吸收系統或二級氨基溶液吸收系統；在所述雙氧水氧化系統中，利用雙氧水分解產生的活性自由基氧化煙氣中的一氧化氮，將反應生成的水溶性高價氮氧化物、亞硝酸及硝酸通入二級氨基溶液吸收系統；在所述二級氨基溶液吸收系統中，利用含有所述亞硫酸鹽的氨基溶液吸收煙氣中的高價氮氧化物、亞硝酸及硝酸；最后，對所述二級氨基溶液吸收系統中反應后的溶液濾除金屬離子和銨鹽后，按比例加入尿素后通入所述一級氨基溶液吸收系統。
[0011]進一步的，所述雙氧水氧化系統中還包括對通入的煙氣進行加熱的步驟。
[0012]進一步的，所述雙氧水氧化系統中，利用過渡金屬氧化物作為催化劑催化所述雙氧水分解生成活性自由基。
[0013]進一步的，所述雙氧水氧化系統中，控制所述活性自由基氧化煙氣中的一氧化氮的反應溫度為40?200°C，工作壓力為0?0.5MPa。
[0014]有益效果:本發明的一種雙氧水氧化聯合氨基濕法脫硫脫硝方法及其裝置將脫硫和脫硝分別在兩個吸收塔中實現，首先，利用氨基溶液對于二氧化硫的高效脫除得到具有還原性的亞硫酸鹽溶液。其次，在利用雙氧水在催化劑表面分解得到的高活性自由基高效氧化脫硫氣體中的一氧化氮。最后，將亞硫酸鹽溶液與氮氧化物混合并反應，從而達到高效吸收氮氧化物的目標。這樣既可避免二氧化硫與一氧化氮在與高活性自由基反應時形成的競爭關系，節省了氧化劑的消耗量，又利用了亞硫酸鹽溶液的還原性將部分氮氧化物還原成氮氣。亞硫酸銨溶液在于氮氧化物反應的過程中被氧化，得到穩定的硫酸鹽可進行回收利用。通過本裝置及方法，解決了傳統污染物脫除的過程中脫硝效率低，氧化效率低，運行費用高等技術問題，建立了液相高效脫除煙氣產物及產物資源化的脫硫脫硝模式，實現了污染物在雙級塔中的“分級轉化”。
[0015]本發明的裝置和方法具有如下的特色及優點:
[0016]1、從煙氣不同組分(二氧化硫和一氧化氮)的理化特性出發，通過氨基溶液吸收與高級氧化技術的結合，實現了污染物在雙級塔中的“分級轉化”。
[0017]2、與常用的堿液吸收氮氧化物技術不同，本裝置中采用氨基溶液吸收裝置一內吸收二氧化硫得到的亞硫酸鹽還原氮氧化物，由于該過程是充分利用煙氣中的二氧化硫的還原性，可在高濃度二氧化氮條件下實現對于氮氧化物的高效吸收，同時不需再提供其他化學吸收劑，因此工藝成本低，且生成的硫酸鹽性質穩定，在常溫下不易分解，可作為化肥等資源進行銷售，以補償部分運行成本。
[0018]3、與低溫選擇性催化還原不同，雙氧水在鐵劑催化劑表面的分解在常溫下便可以進行，生成的高活性自由基與一氧化氮反應，生成水溶性好的高價氮氧化物、亞硝酸及硝酸。該過程中，升高煙氣溫度僅提高雙氧水氣化的程度，從而使雙氧水與煙氣均勻混合。因此，相比較于低溫選擇性催化還原，雙氧水催化氧化不一定要設置煙氣再熱系統；同時符合反應條件的催化劑較容易獲得且價格相對低廉。
[0019]4、鍋爐煙氣經過濕法脫硫后，洗去了煙氣中的粉塵及雜質，因此可以采用更大煙氣流速和空速，減少了催化劑的用量。未反應的雙氧水排放到大氣后，自身會不斷分解，生成氧氣和水，符合“環境友好型”化工過程的理念。同時避免了氨氣的使用，不存在氨逃逸量，防止二次污染。
【附圖說明】
[0020]圖1是雙氧水氧化聯合氨基濕法脫硫脫硝方法的裝置結構示意圖；
[0021]其中有:壓氣機一 1、閥門一 2、儲液罐一 3、計量栗一 4、氨基溶液吸收裝置一 5、除霧器一 6、煙氣再熱室7、閥門二 8、儲液罐二 9、計量栗二 10、霧化噴嘴11、煙氣預混室12、氧化反應室13、壓氣機二 14、計量栗三15、固液分離裝置16、儲液罐三17、計量栗四18、三相轉換閥門19、氨基溶液吸收裝置二 20、除霧器二 21、儲液罐四22、計量栗五23、閥門三24、重金屬分離室25、結晶裝置26、儲液罐五27、計量栗六28。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。
[0023]如圖1所示，雙氧水氧化聯合氨基濕法脫硫脫硝方法的裝置，包括一級氨基溶液吸收系統1、雙氧水氧化系統I1、溶液循環系統II1、二級氨基溶液吸收系統IV ;其中:
[0024]—級氨基溶液吸收系統I包括壓氣機一 1、閥門一 2、儲液罐一 3、計量栗一 4、氨基溶液吸收裝置一 5和除霧器一 6。氨基溶液吸收裝置一 5的氣體入口與壓氣機一 1出口相連，閥門一 2與儲液罐一 3第一入口相連，儲液罐一 3出口通過計量栗一 4連接到氨基溶液吸收裝置一 5的第一液體入口，除霧器一 6位于氨基溶液吸收裝置一 5內。
[0025]雙氧水氧化系統II包括煙氣再熱室7、閥門二 8、儲液罐二 9、計量栗二 10、霧化噴嘴11、煙氣預混室12、氧化反應室13和壓氣機二 14。閥門二 8連接儲液罐二 9的入口，儲液罐二 9的出口通過計量栗二 10連接到霧化噴嘴11，霧化噴嘴11位于氧化反應室13內，氨基溶液吸收裝置一 5氣體出口與煙氣再熱室7的入口相連，煙氣再熱室7出口處與煙氣預混室12入口相連，煙氣預混室12的出口與氧化反應室13入口相連，氧化反應室13出口與壓氣機二 14入口相連。
[0026]溶液循環系統III包括計量栗三15、固液分離裝置16、儲液罐三17、計量栗四18、三相轉換閥門19。計量栗三15的入口與氨基溶液吸收裝置一 5的液體出口相連，計量栗三15的出口與固液分離裝置16入口相連，固液分離裝置16的出口與儲液罐三17入口相連，計量栗四18的入口與儲液罐三17出口相連