[发明专利]以太阳能为能源进行电解循环烟气脱硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源及环境技术领域，是一种以太阳能为能源，利用半干法脱硫产物电解循环利用并资源化的方法。

技术背景

工业的无续发展使二氧化硫（SO₂）大肆排放造成大气污染，导致酸雨产生和种种生态灾难，给社会发展、经济建设及人民生活带来严重的影响。近年来，这一问题已引起国际社会的广泛关注，控制二氧化硫排放已经成为全世界共同的行动。

半干法烟气脱硫技术是以氢氧化钠（NaOH）作为脱硫剂的一种处理方法，其脱硫速度和脱硫效率与湿法烟气脱硫技术相当，因此，得到业界的广泛认同并已经成为本技术领域的发展方向之一。半干法烟气脱硫技术的脱硫产物为粉末状的亚硫酸钠（Na₂SO₃）和硫酸钠（Na₂SO₄），同时，由于脱硫剂的用量少，所以处理后烟气温度下降小，有利于降低能耗，而且脱硫烟气压降小。但是，由于脱硫剂价格远高于石灰石-石膏，因此，目前以氢氧化钠作为脱硫剂的半干法烟气脱硫技术尚未能进行工业化应用。

在实验室中对半干法烟气脱硫技术进行研究时发现：采用离子交换膜电解由脱硫产物Na₂SO₄粉末配制的溶液并选择适当的合金电极可以在较低槽电压和电流密度的条件下高效地制备NaOH、H₂和硫酸（H₂SO₄），此时氢氧化钠可循环脱硫再生，而且在产率、槽电压分布及能耗上与工业化氯碱生产的条件相近。

中国专利文献 “废气脱硫方法及装置”（专利公开号CN1389289）、“脱硫剂可再生的脱硫方法及装置”（专利公开号CN1382518A）、“电解法脱除二氧化硫”（专利公开号CN1339332A）和“反式双膜三室电解槽”（专利公开号CN1369576A）公开了一些采用电解法对脱硫剂进行再生的技术，但是，这些技术基本上都是湿法-电解工艺，是以脱硫的亚硫酸钠废水为电解对象，采用氢氧化钠、亚硫酸钠、氯化钠混合液作为脱硫剂，脱硫后的产物为混合脱硫废液，电解产物为二氧化硫气体、混合液（含氢氧化钠、亚硫酸钠、氯化钠），——上述文献中，“反式双膜三室电解槽”（专利公开号CN1369576A）除外，其电解产物为氢氧化钠和二氧化硫气体，对二氧化硫气体必须经过进一步反应才能制得硫酸。以上专利文献公开的技术电解时所需要的能源都来自国家电网通过稳压稳流电源提供。因此，能耗问题是以氢氧化钠作为脱硫剂的半干法烟气脱硫技术尚未能进行大规模工业化应用的主要原因之一。

太阳能是当前地球上最丰富的能源，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共计约1.892×10¹³千亿吨，是目前地球上主要能源探明储量的一万倍，而目前太阳能的大部分能量还没有得到充分的利用。太阳能不仅是一次能源，而且是可再生能源，它资源丰富，既可无偿使用，又无运输的麻烦，对环境也无任何污染，是人类正在积极利用的绿色能源。这些都促使太阳能产业成为目前发展最快的产业之一。2004年全球安装的太阳能发电系统容量已超过1000兆瓦。太阳能技术还被用于人造卫星、国际空间站等众多领域。在众多能源技术中，太阳能光伏发电技术是当前最清洁的能源技术。太阳能光伏发电是利用光电材料的光电转换效应将太阳的光辐射能量直接转换为电能的技术，这一转换过程是电子介质的物理转换过程，不涉及化学反应，其转换过程涉及的时空尺度非常小，在转换过程中不产生污染，因此不会影响人类的生存环境。所以，如果能将太阳能光伏发电技术与半干法烟气脱硫技术结合起来，将会产生相当积极的效果。

发明内容

本发明的目的在于解决目前半干法烟气脱硫技术的能耗问题，提出一种以太阳能为能源进行电解循环烟气脱硫的方法：在电解循环烟气脱硫过程中利用太阳能光伏发电直接使用太阳能转换的电能（电能的产生、输送不与现有的电力电网相连接），利用电能加热并转换为化学能（过程中不涉及化学反应和排放），采用高浓度氢氧化钠溶液为脱硫剂，电解对象为配制的硫酸钠溶液，电解产物分别为高纯度氢氧化钠溶液和硫酸溶液，以提高脱硫速度和脱硫效率，减少污水和废渣的产生。在整个过程中不涉及石油和碳的消耗，使二氧化碳的排放降到最低。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

以太阳能为能源进行电解循环烟气脱硫的方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）设置太阳能光伏发电系统，所述的光伏发电系统包括光伏电池板、太阳能控制器和蓄能器，由太阳能光伏发电系统发电和/或向蓄能器储备电能；