[发明专利]喷雾吸收电化学还原烟气脱硝的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及化工和环境保护领域，具体涉及一种喷雾吸收电化学还原烟气脱硝的方法及其装置。

背景技术

氮氧化物（NO_X）是造成大气污染的重要污染物质之一。氮氧化物包括NO、NO₂、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅等形态，其中污染大气的主要为NO和NO₂，约占95%以上。

NO_X排放给自然环境和人类生产带来严重危害。我国国民经济和社会发展十二五规划已将脱硝纳入环境保护指标。因此，开发高效低耗的脱硝方法和工艺迫在眉睫。

目前，NO_X的脱除按照处理工艺可分为：干法脱硝和湿法脱硝。干法脱硝包括：非催化还原法、催化还原法、热分解法、吸附法、吸收法和等离子法。湿法脱硝包括：酸吸收、碱吸收、氧化吸收和络盐吸收。

吸附法是利用固体多孔吸附剂净化含NO_X的废气。因烟气量大，吸附剂吸附容量有限，所以吸附剂需要量大，致使设备规模庞大；吸附剂再生消耗能量和药剂，会造成二次污染。等离子体法工艺简单，处理效果好，但是投入和能耗较高，且有X射线辐射，亦不易推广。生物法脱硝目前研究比较热门，利用微生物生命活动把NO_X转化为无害的无机物和细胞物质。因微生物对生活条件要求高，不耐负荷冲击，其使用也是有局限性的。国内外应用较广和成熟的工艺是选择性催化还原（SCR），此种方法在催化剂的作用下，NH₃与NO_X反应生成N₂与H₂O，效率可达80%-90%；此方法使用的催化剂大多为贵重金属，投资较高，并且催化剂易中毒，造成催化剂浪费和脱硝效果下降；SCR使用的还原剂为NH₃，存在运输和储存投入，并且跑氨率较高，造成环境二次污染；催化剂再生过程存在费用高（等量催化剂再生费用是购买新催化剂的1/2）和二次污染等问题。非选择性催化还原（SNCR）与SCR相比，不需要催化剂，以尿素为还原剂，在温度1000℃左右还原NO_X。其缺点是尿素高温分解的NH₃与SO₂生成的(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₄会腐蚀和堵塞设备，脱除效率较低；另SNCR法亦存在跑氨问题，二次污染环境。吸收法是通过利用酸性溶液吸收NO_X净化烟气。为了提高NO_X的吸收效率，又可采用氧化吸收法、还原吸收法及络合吸收法等。此法工艺过程简单，设备投资较少，可供应的药剂较多，但是去除效率较低，能耗高，吸收NO_X后的溶液难以处理，易造成二次污染。此外药剂费用较高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有脱硝方法和工艺存在的不足，利用金属络合物吸收法的长处，提供类一种喷雾吸收电化学还原烟气脱硝的方法及其装置，彻底摒弃NH₃。其原理是将金属络合物溶液雾化，大大提高了吸收效率，使烟气中NO_X在使用较低吸收液时便达到高的吸收率，再利用电化学迅速还原NO_X为N₂，同时再生金属络合物溶液，再循环使用。本发明的脱硝反应快捷迅速，操作简便易行，药剂可循环使用，能耗低。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种喷雾吸收电化学还原烟气脱硝的方法，包括如下步骤：

步骤一、将金属络合物溶液雾化，吸收烟气中氮氧化合物，除雾后形成含氮的混合溶液；

步骤二、以所述含氮的混合溶液中的金属络合物溶液为电解液，通过电化学还原法将所述含氮的混合溶液中的氮氧化合物还原为N₂，同时再生金属络合物溶液，所述再生的金属络合物溶液循环使用。

优选地，所述金属络合物溶液是金属阳离子Fe²⁺、Fe³⁺或Co²⁺与氨基羧酸类配体络合而成的。

进一步优选地，所述氨基羧酸类配体为乙二胺四乙酸（EDTA）或氮基三乙酸（NTA）。

进一步优选地，所述金属络合物溶液的浓度范围为10～160mM。