[发明专利]一种对烟气执行脱硫和脱氮处理的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种对燃煤锅炉的烟气执行脱硫和脱氮处理的工艺，具体而言，本发明涉及以铁元素为添加剂对烟气执行脱硫、脱氮的处理方法，与此相应，本发明还涉及一种实施该脱硫、脱氮方法的处理设备。

背景技术

目前，随着环保法规的日趋严格和公众环保意识的普遍提高，燃煤锅炉的烟气污染已成为突出的环保问题，鉴于目前煤在我国能源体系中的主导位置以及我国煤炭资源含硫量普通偏高的现实，在相当长的时间内，燃煤锅炉烟气的脱硫、脱氮是一项重大的工程课题。通常的烟气脱硫、脱氮工艺和流程有很多种，主要的有石灰石—石膏法、亚硫酸钠法、亚硫酸氨法、碱性硫酸铝—SO₂法，碱性硫酸铝—石膏法，催化氧化法等，主要采用石灰石、石灰、碱、氨等脱硫剂，但以上这些工艺流程的投资大、工艺流程繁杂、工程周期过长、脱硫剂价格高昂、副产品价格不高且不易处理，这些缺点严重影响了脱硫、脱氮工艺的工业化进程。

为了克服这些缺陷，工程人员开发出了以铁元素为催化剂的脱硫方法，例如在专利文件CN 1899668A就公开了一种利用二价或三价铁离子的催化作用执行脱硫的工艺，但该工艺所针对的应用环境是氧化磷化的尾气，具体的使用条件与燃煤锅炉的脱硫处理有很大的差异。专利文件CN 1073613A中公开了一种对烟气执行脱硫的方法及设备，在该方法中，通过在弱酸性的环境中加入铁屑来吸收烟气中的SO₂，该方法的回收产物是硫酸亚铁，其适用于处理高硫煤燃炉的烟气，但该文献所公开的方法仅能起到脱硫的作用，无法降低烟气中氮氧化物的浓度。美国专利文件US 4222991A公开了一种从烟气中去除SO_x的方法，该方法利用含甲酸盐的水溶性吸收剂来吸收烟气中的SO_x，并利用水性的二价铁盐来去除烟气中的氮氧化物。虽然该方法能完成对烟气的脱硫和脱氮处理，但工艺复杂，且需要使用多种添加剂和许多处理步骤，难于应用在中小规模的产业环境中。

发明内容

基于上述的问题，本发明提供了一种烟气脱硫、脱氮工艺及设备。本发明以铁元素作为脱硫剂，并以脱硫工艺的中间产物执行脱氮处理。本发明克服了上述现有技术存在的诸多缺陷，所提出的工艺方法简单，设备投资小，无二次污染，且具有很强广泛的产业适应性，将是非常理想的烟气脱硫、脱氮新工艺。

根据本发明的一个方面，本申请提供了一种从烟气中脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，该方法以铁元素为添加剂，并包括以下步骤：

将铁溶解在稀酸溶液中，以得到三价铁离子，并使得三价铁离子数在稀酸溶液中的比值达到2.5～3.3克/升；

利用喷淋工艺使上述溶液与含有二氧化硫的烟气发生反应；

以上述反应所获得亚铁离子(两价的铁离子)作为络合吸收剂，用亚硫酸盐作还原剂，对烟气执行脱氮处理；以及利用分离工艺除去溶液中的铁盐。

在本发明中，由于充分利用了铁离子脱硫反应所获得的亚铁离子(两价的铁离子)作为络合吸收剂，用亚硫酸盐作还原剂，所以能以简单有效的方式连续地完成脱硫、脱氮处理，进而简化了工艺流程，并消除了二次污染的可能性。同时，由于将三价铁离子的浓度限定在经多次试验所获得的优选范围内，所以提高了生产工艺的效能。

根据本发明的另一方面，在将铁溶解在稀酸溶液的步骤中，向溶液中充氧以增加溶液中的氧浓度。

通过提高稀酸溶液中的氧浓度，使得反应条件变为富氧状况，从而加速了反应的进程，并增强了亚铁离子的络合作用。

根据本发明的又一方面，稀酸溶液的pH值在2～3的范围内。

经实验验证，如果将烟气洗涤溶液的PH值设定在2～3的范围内，能高度地脱除烟气中的SO₂，加速反应的进程，且不会对生产设备造成不利的影响。

根据本发明的另一方面，所述铁离子是铁或三氧化二铁在稀酸环境中生成的。

根据本发明的再一方面，本申请提供了一种对烟气执行脱硫、脱氮处理的设备，该设备包括烟气通道，喷淋塔、蓄液池、料沟、以及循环系统，循环系统使得稀酸溶液在喷淋塔与蓄液池之间循环流动，烟气通道从喷淋塔中通过，以对烟气执行处理，其中：

所述喷淋塔中设置有两个处理级，分别对应于脱硫处理工艺和脱氮处理工艺。

根据本发明的另一方面，所述蓄液池设置有充氧管路，用于向稀酸溶液中充注氧气。

总之，本发明所提出的工艺利用铁元素作用于脱硫喷淋液中，同时，由烟气自产生稀酸所形成的铁离子快速吸收二氧化硫，且脱硫反应的中间产物可起到脱氮的作用，从而实现了资源的合理利用。