[发明专利]烟气分步催化氧化结合湿法吸收同时脱硫脱硝方法及装置

说明书

本发明涉及脱硫脱硝技术，旨在提供一种烟气分步催化氧化结合湿法吸收同时脱硫脱硝方法及装置。包括：使烟气通过氧气氧化催化剂床层，多数NO被氧气初步氧化为NO₂；然后在臭氧氧化反应器中使烟气所含NO₂及剩余NO进一步被臭氧深度氧化成N₂O₅；经两次氧化处理后的烟气被送入湿法洗涤塔，其中的易溶污染物SO₂、NO₂和N₂O₅被洗涤液吸收，脱除污染物的烟气在除雾之后实现清洁排放。本发明中臭氧利用率高、臭氧消耗少、反应时间短、臭氧残留少、成本低，能同时脱硫脱硝；采用分步催化氧化的方式，实现NO向N₂O₅的高效转化，随后结合湿法碱液吸收可以达到90％以上的脱除效果。系统跟随燃烧负荷调节灵活、工艺简单，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及脱硫脱硝技术，提供一种烟气分步催化氧化结合湿法吸收同时脱硫脱硝方法及装置。

背景技术

在我国，煤炭资源在国民经济中处于基础地位。煤炭燃烧会释放大量的污染物，包括硫氧化物、氮氧化物等，这对我国大气环境造成了日益严重的危害。为控制环境污染问题，国家制定了日益严格的大气污染物排放标准，在“超低排放标准”中的排放限值更是达到烟尘≤10mg/Nm³、SO₂≤35mg/Nm³、NO_x≤50mg/Nm³，排放标准的提升使得传统脱硫脱硝技术面临挑战。

目前，烟气脱硫技术可分为干法、半干法和湿法。相比于干法、半干法，湿法具有更高的脱硫效率。目前，电厂锅炉大多采用石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术(WFGD)，该方法的脱硫效率可达90％以上。但是，为了进一步满足“超低排放标准”的要求，往往需要采用湿法喷淋塔的双塔设计及超细雾化技术。氮氧化物控制技术可分为炉内低氮燃烧脱硝和烟气脱硝。低氮燃烧脱硝技术已经无法达到NO_x排放要求，需要辅以烟气脱硝技术进一步净化。烟气脱硝目前主要使用选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)脱硝。SNCR技术的脱硝效率较低，为30～50％，应用的温度窗口为850～1100℃，而SCR技术的主要温度窗口为300～400℃，脱硝效率可达70～90％。SNCR和SCR脱硝技术特定的温度窗口限制了该技术在小型锅炉、工业窑炉等低温烟气中的应用，同时该方法在使用中也会面临还原剂逃逸、投资维护成本高、系统复杂、占空间大等问题。综合来看，传统脱硫脱硝技术存在功能单一、系统复杂、占空间大、易对环境造成二次影响、对复杂烟气环境适应性差且难以满足日益严格的排放标准等问题。

向烟气中喷入臭氧氧化污染物后结合湿法吸收，是近年提出的同时脱硫脱硝技术。臭氧的投入使得烟气中NO向NO₂、N₂O₅等溶解度更高的高价态氮氧化物转化，之后再结合湿法脱硫塔实现SO₂和NO_x的协同脱除。如ZL 2009 1 0095344.4中公开了一种臭氧氧化结合双塔洗涤对烟气同时脱硫脱硝的装置和方法，提出臭氧发生器分别与碱液洗涤塔A下部液相区和进入碱液洗涤塔B前的管道相连，实现硫氮污染物分塔高效吸收脱除，脱硫脱硝产物在不同塔内实现高效回收。后来，ZL 2014 1 0669563.X、ZL 2015 1 0298744.0又分别公开了活性分子前置氧化吸收燃煤烟气中NO_x和SO₂的方法和装置、活性分子O₃低温两步氧化烟气硫硝一体化脱除方法及装置，详细介绍了臭氧氧化同时脱硫脱硝的技术路线和装置。然而，面向日益严格的排放标准，需要额外臭氧投入使得NO深度氧化为N₂O₅。该过程反应活化能高，需要高于当量比的臭氧投入。过量的臭氧投入不仅增加了系统投资和运行成本，还会造成臭氧浪费，产生残留。