[发明专利]一种燃煤工业锅炉同时吸收NOx和SO2的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除烟气中NOx和SO₂的装置和方法，尤其涉及一种以NH₃为脱除剂并以钴盐作为催化剂脱除燃煤工业锅炉烟气中NOx和SO₂并回收(NH₄)₂SO₄和NH₄NO₃的装置和方法，特别适合于对SO₂和NO_x脱除效率高并要求对资源进行回收的工业锅炉领域。

背景技术

我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭占我国一次能源消耗的70％以上。由于我国的石油、天然气储量不足，这种现状在未来的10～20年内仍不可能得到根本性的转变。煤炭燃烧会产生SO₂和NOx等污染物，SO₂和NOx是酸雨和雾霾的主要原因之一，酸雨损害生态环境、破坏森林、湖泊、建筑结构等，雾霾影响空气质量的同时，降低能见度，严重时影响交通。空气污染直接影响我们的健康和环境，根据世界卫生组织最近的研究结果，我国每年约有120万人因空气污染而死亡。

根据《工业锅炉行业年鉴》，截至2012年，我国有各种容量的在役锅炉62.3万台，其中燃煤工业锅炉约46万台，占总量的85％左右，是仅次于火力发电的第二大煤炭消费大户和第二大燃煤型污染源。随着环保要求的日益提高，采用一项技术和设备单独脱除一种污染物的传统做法因其经济性和适应性差已难以适应形势，尤其对我国数量众多的中、小型燃煤设备来说，这个问题尤为突出。针对工业锅炉，2014年我国最新版《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)要求新建燃煤锅炉SO₂和NOx排放限值均为300mg/Nm³，而2001年相应标准中SO₂仅为900mg/Nm³、NOx则无限制，排放标准急剧提高，可见工业锅炉终将面临越来越大的环保和政策压力。

目前，工业锅炉SO₂和NOx污染排放控制主要是采用两套独立设备分别脱硫和脱硝。其中，烟气脱硝以选择性催化还原技术(SCR)最为广泛，SCR最大的问题是催化剂昂贵，另外煤燃烧后废气中有大量的粉尘、重金属和SO₂等酸性气体，这些共存污染物将会引起催化剂中毒失效，根据运行工况的不同，一般2～3年必须更换催化剂。过高的运行成本不适合我国的实际国情，也不利于其在工业锅炉上大量推广。国、内外研发的替代技术主要是同时脱硫脱硝技术，即利用一套设备同时吸收或吸附烟气中的SO₂和NOx，这样可以避免SCR技术所带来的经济和次生环境问题。根据吸收或吸附剂的不同，同时脱硫脱硝有多种衍生技术，例如，活性炭吸附、离子液体吸收、先氧化后吸收和直接吸收等技术。由于同时脱除技术可以大大降低成本，因而是一项很有市场需求的污染控制技术。

氨法同时吸收技术涉及到吸收剂的制备、再生、资源回收等关键工艺，同时也涉及到其中的具体设备和工艺流程的设计。

对于同时吸收技术，由于需要把NO氧化成NO₂，把SO₂氧化成SO₃，因而需要采用氧化剂，这些氧化剂包括氯酸、高锰酸钾、双氧水、臭氧等，由于氧化剂的成本较高因而推广存在问题。