[发明专利]工业烟气净化脱硫脱硝一体化装置及其工作方法

说明书

技术领域

本发明属于工业烟气脱硫脱硝环保设备。

背景技术

燃煤烟气中SO₂、NO_X是大气的主要污染源。相关资料显示，国内很多地方的酸雨目前已由硫酸型变成了硝酸型；同时，水体中导致富营养化的氨氮日益增多也使得我国一些湖泊的蓝藻频发。国务院印发了《“十二五”节能减排综合性工作方案》，在减排方面，提出2015年，全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨，比2010年的2551.7万吨、2267.8万吨分别下降8％；全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238.0万吨、2046.2万吨，比2010年的264.4万吨、2273.6万吨分别下降10％。随着国家对烟气排放指标的越来越严，控制氮氧化物和二氧化硫的排放量已成为火电厂及冶金行业的首要治理工作。

近年来，我国烟气脱硫行业主要靠引进吸收国外的石灰石石膏法脱硫技术，但是以石灰石石膏法等钙基为主的脱硫行业逐渐显现出脱硫石膏处置困难、设备结垢严重、消耗大量石灰石资源和存在废水废渣等二次污染等问题。

目前国内的脱硝技术仍然是以国外引进的SCR技术为主，不仅投资高而且运行过程中由于要消耗催化剂和吸收剂，运行费用较高。

上述的脱硫、脱硝技术都是分别在吸收塔内进行的，烟气直接进入吸收塔进行处理，至目前，还没有对二氧化硫及氮氧化物进行同时处理的技术。

所以，研究开发适合我国国情的无二次污染、资源消耗少、运行费用低的烟气脱硫脱硝技术，对解决我国的SO₂、NO_X污染问题具有十分重要的意义，特别是开发具有自主知识产权的烟气净化脱硫脱硝一体化技术更具有深远的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有脱硫脱硝设备分别建设，设备庞大、工艺复杂、投资较高、运行成本高、副产物难以利用及污染环境的问题，提供一种工业烟气净化脱硫脱硝装置，特别适合新建火电厂以及原有电厂湿法脱硫改造项目。

本发明主要是在烟气进入吸收塔前采用臭氧对烟气进行预处理，然后进入吸收塔。臭氧化学分子式为O₃，氧气的同素异形体，每个分子由三个氧原子组成，具有强氧化作用。

臭氧可以将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO₂、N₂O₃、N₂O₅等高价态氮氧化物；臭氧可以将SO₂转化成易溶于水的SO₃；转换出的高价态氮氧化物和SO₃溶于水后可生成硝酸和硫酸，在吸收塔内再注入氨后可生成硫酸铵和硝酸铵，经过浓缩结晶，作为化肥使用。

以下反应式可以说明工艺原理：

脱硝工艺：

NO+O₃→NO₂+O₂(1)，2NO₂+O₃→N₂O₅+O₂(2)，

N₂O₅+H₂O→2HNO₃(3)，HNO₃+NH₃→NH₄NO₃(4)，

脱硫工艺：

3SO₂+O₃→3SO₃(5)，

SO₃+H₂O→H₂SO₄(6)，H₂SO₄+2NH₃→(NH₄)₂SO₄(7)；

O₃脱除工艺：

7O₃+6NH₃＝6NO₂+9H₂O(8)，4NO₂+O₂+2H₂O＝4HNO₃(9)。

根据上述化学原理，本发明采用的技术方案如下：