[发明专利]一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，长期以来煤炭在一次能源消费中的比重一直维持在70%左右，这决定了我国以煤炭为主的一次能源生产和消费结构在未来相当长一段时间内难以改变。大量燃煤产生的SO₂和NO_X以及由此形成的酸雨、光化学烟雾和雾霾等对人体健康和生态环境具有严重的危害，制约着社会和经济的可持续发展。因此，很有必要对烟气中的SO₂和NO_X进行控制。

按国家“十二五”规划，2015年我国的燃煤总量将达38亿吨，而SO₂排放量将降到2086.4万吨。按照平均含硫率2%计算，意味着将产生超过6500万吨的含硫废弃物。这还只是仅以S计，若以最终产物如CaSO₄、Na₂SO₃、Na₂SO₄计，则远远大于此数。大量的脱硫废弃物进入自然环境，实际上造成了二次污染，同时也浪费了大量的硫资源。目前，到“十一五”末期全国累计建成运行5.65亿千瓦燃煤电厂脱硫设施，其中有90%以上采用的都是石灰石-石膏法。在此工艺中，石灰石和SO₂反应生成副产品，即脱硫石膏。然而，我国天然石膏资源丰富，且脱硫石膏品质差，很难直接利用，以至于每年有近4000万吨脱硫石膏被抛弃或填埋而继续形成二次污染。

目前，脱硝主要采用选择性催化还原技术，以氨气等作为还原性气体通过催化剂催化把NO还原成N₂。工业上，烟气进行脱硫脱硝往往是两个各自独立的工艺，而非真正意义上的一体化，还存在占地面积大、建设和运行成本高、工艺流程长、大量消耗氨水、会产生脱硫石膏等废弃物等缺点。

近年来，同步催化脱硫脱硝工艺可以在一个装置中实现烟气脱硫脱硝，建设成本较低而且可以回收单质硫，得到了许多关注。然而，该工艺需要以H₂、CH₄或者CO为还原剂。NH₃作为还原剂时，投资与运行成本高，反应会生成N₂O，造成温室效应；CH₄作为还原剂时，反应需要高温，能量消耗高，易产生CO₂，易积炭；CO作为还原剂时，会产生大量CO₂，造成温室效应。而且，H₂、CH₄和CO均无法从锅炉厂或者烟气产生地产生，其购置、运输、储存、使用成本高昂，制约了同步催化烟气脱硫脱硝工艺的应用。

因此，亟需开发一种简单、经济、高效率的同步催化烟气脱硫脱硝工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺。

本发明所采取的技术方案是：

一种以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺的装置，包括厌氧生物硫还原反应器、通过管道和厌氧生物硫还原反应器相连的气液分离器、通过管道和气液分离器相连的脱硫脱硝反应器。

所述的厌氧生物硫还原反应器设有有机源输入管道，所述的气液分离器底端设有燃煤烟气输入管道，所述的脱硫脱硝反应器设有单质硫收集装置和单质硫输出管道。

所述的厌氧生物硫还原反应器为填料床生物膜反应器、完全搅拌式反应器、序批式反应器、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧膜生物反应器、厌氧折流板反应器中的一种。

所述的气液分离器为喷淋吹脱塔。

所述的脱硫脱硝反应器为管式反应器、炉式反应器、悬挂式反应器、直立式反应器、固定流化床反应器中的一种。

所述的单质硫收集装置为冷凝器。

一种采用上述装置的以硫化氢为还原剂的燃煤烟气同步脱硫脱硝工艺，包括以下步骤：

1)溶解态H₂S的制备：将有机源、单质硫和硫还原菌加入厌氧生物硫还原反应器，使有机源、单质硫和硫还原菌充分接触，在硫还原菌的作用下，有机物被氧化去除，单质硫转化为H₂S，反应器的出水富含溶解态H₂S；