[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及烟气污染物治理技术领域，尤其涉及O₃低温两步氧化烟气硫硝一体化脱除的方法及装置。

背景技术

化石燃料燃烧产生了大量的污染物，包括硫氧化物、氮氧化物等，其排放量已严重超出环境的自净能力，近年来频发的雾霾天气即是对人类的警告。因此必须对化石燃料燃烧产生的污染物进行治理。

目前针对燃烧设备的脱硫技术可分为三类：干法、半干法、湿法。其中，干法、半干法投资运行成本低，但脱硫效率不高，大型燃烧设备产生的烟气广泛采用高效的石灰石/石膏湿法脱硫技术(WFGD)，该技术脱硫效率高、运行稳定，经过多年的发展该技术已达到较高的应用成熟度。

目前针对燃烧设备的脱硝技术可分为两类：炉内燃烧脱硝和燃烧后烟气脱硝。前者主要有LNB(Low NO_x Burner)技术、OFA(Over Fire Air)技术、再燃技术等，均是通过调整燃烧过程来控制NO_x的产生，目前成熟的低NO_x燃烧改造方案可将NO_x排放浓度控制在200～300mg/Nm³左右，但与炉型、燃烧方式、燃料种类关系密切，低NO_x燃烧改造尚不足以满足日益严格的环保排放标准,需要辅以燃烧后的烟气脱硝进一步净化。燃烧后烟气脱硝目前主要有SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)和SCR(Selective Catalytic Reduction)技术。SNCR技术在适合脱硝反应的“温度窗口”(850℃～1100℃)内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水，该技术不采用催化剂，投资成本和运行成本低，系统简单，但脱硝效率随炉型及炉膛尺寸影响较大，一般为30％～70％，同时可能存在还原剂逃逸问题，造成二次污染。SCR技术采用催化剂，在280-420℃范围内，利用还原剂将氮氧化物还原为氮气和水，脱硝效率高，投资和维护成本高、系统复杂、占空间较大。

综上所述，目前成熟的污染物治理技术功能单一、系统复杂、占地面积庞大，且难以兼顾成本和污染物治理效果两方面的问题，有些技术还会造成二次污染(如SCR失活催化剂的处置问题、脱硫石膏供大于求的问题)。尤其针对工业锅炉、窑炉(如炭黑尾气炉、玻璃窑炉、冶金炉等)，炉内喷入氨水、尿素等还原剂可能会影响工艺过程或产品品质，而SCR则缺乏合适的温度窗口，因此开发适用除尘后低温烟气的同时脱硫 脱硝技术，结合合理的副产物资源化处理，是缓解当前环境危机尤其是工业锅炉、窑炉的污染物治理的重要发展方向。

向烟气中喷入活性分子进行气相氧化后进行湿法洗涤是一项近年来比较热门的同时脱硫脱硝技术。原理：第一步，用活性分子O₃将烟气中原有的不溶于水的NO氧化为溶于水的NO₂、N₂O₃或者更高价态的氮氧化物；第二步，反应后的烟气经过湿法洗涤塔，利用反应后污染物的水溶性，将其固定到洗涤塔内的浆液中，从而实现污染物的脱除；第三步，烟气中的SO₂和氧化后的NO_x分别以易溶于水的NO₃^-和微溶物质CaSO₄的形式存在于浆液中，经过压滤后固液分离，相应的硫氮元素则以石膏和硝酸钙溶液的形式进行分离，硝酸盐溶液经过蒸发结晶得到纯度较高的硝酸钙固体。污染物高效控制的同时实现烟气中污染物的资源化回收。

如CN1923341公开了一种利用臭氧同时氧化SO₂和NO的方法，在烟气110～150℃温度区间内喷入臭氧,将NO氧化为高价态氮氧化物,而后经由碱液吸收、结晶，从而回收氮元素。CN101337152中，利用臭氧分别氧化NO和SO₂，而后进行湿法洗涤吸收，国内外文献和实验研究均表明臭氧选择性氧化NO，对于SO₂的氧化几乎可以忽略。CN101053747和CN101822937A中只是对于活性分子(O₃或者H₂O₂)氧化NO进行了简单的研究和说明。