[发明专利]一种烟气脱氮处理方法及使用该方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气处理方法，具体地说，涉及一种对含有氮氧化物的烟气进行脱氮处理的方法及使用该方法的设备。

背景技术

目前，随着环保法规的日趋严格和公众环保意识的普遍提高，锅炉的烟气污染已成为突出的环保问题，锅炉烟气的脱氮是一项重大的工程课题。通常的烟气脱氮工艺和流程为SCR脱氮法及SNCR脱氮法，主要采用钒、钛等金属氧化物作为脱氮剂，在高温下利用液氨作为还原剂进行脱氮。但以上这些工艺流程的投资大、工艺流程繁杂、工程周期过长、脱氮剂价格高昂以及液氨逃逸等缺点，这些缺点严重地影响了脱氮工艺的工业化进程。

为了克服这些缺陷，工程人员开发出了以金属为催化剂的脱氮方法，例如美国专利文件US 4222991A公开了一种从烟气中去除氮氧化物的方法，该方法利用含甲酸盐的水溶性吸收剂来吸收烟气中的SO_x，并利用Fe(II)EDTA来去除烟气中的氮氧化物。虽然该方法能完成对烟气的脱硫和脱氮处理，但工艺复杂，且需要使用多种添加剂和许多处理步骤，难于应用在中小规模的产业环境中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺流程简单、设备投资小的烟气脱氮处理方法。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述方法的烟气脱氮处理设备。

为了实现本发明的目的，本发明的烟气脱氮处理方法，其以金属阳离子的水溶液作为络合吸收剂，将该水溶液雾化后喷淋含有氮氧化物的烟气，使金属阳离子与烟气充分接触，生成氮氧化物络合物；然后使生成的氮氧化物络合物在酸性条件下分解为氮气和金属阳离子。

所述金属阳离子在水溶液中的浓度为2.5～3.3g/L，优选为3.0g/L。所述水溶液的pH为6～7。

本发明中，所述金属阳离子优选为Al³⁺或过渡金属阳离子，所述过渡金属阳离子优选为Fe²⁺、Cu²⁺或Mn²⁺。

具体地说，本发明的烟气脱氮处理方法，其包括如下步骤：

1)将可溶性金属盐溶解在水中，制得金属阳离子的水溶液，并使金属阳离子在水溶液中的浓度达到2.5～3.3g/L；

2)在烟温高于180℃的条件下，在气雾混合器中将上述溶液通过高效雾化喷嘴充分雾化后，喷淋含有氮氧化物的烟气，使金属阳离子与氮氧化物充分接触，生成氮氧化物络合物；

3)然后使生成的氮氧化物络合物在酸性条件下分解为氮气和金属阳离子。

其中，步骤2)的气雾混合器中烟气的流速为3～4m/s、在气雾混合器中金属阳离子与烟气的反应时间为3～3.5秒，气雾混合器内的气流分布是均匀的，气雾混合器中加装有脱水器，可在脱氮处理的同时脱除烟气中的多余水分；气雾混合器的系统阻力低于800Pa；此外，气雾混合器的耐腐蚀能力能达到十年。

步骤3)可以分为两种情况：若烟气中含有二氧化硫时，该氮氧化物络合物在二氧化硫和水的作用下迅速分解为氮气和相应金属阳离子，从而脱除氮氧化物并使金属阳离子循环利用；若烟气中不存在二氧化硫，该氮氧化物络合物为稳定化合物，此时可以将其输送至储液罐中加酸予以分解，从而释放出氮气和相应的金属阳离子，达到脱除氮氧化物的目的。

本发明将Al³⁺或过渡金属阳离子等金属阳离子应用于脱氮处理中，由于上述金属阳离子的半径小、正电性强，对烟气中的氮氧化物的电子分布正好不对称产生了氧化作用，从而使金属阳离子与氮氧化物发生络合反应，同时利用特殊工艺使溶液雾化后与一定流速的烟气气流充分接触，增强气液接触面积，从而快速形成络合产物；并且，在酸性条件下该络合产物发生分解放出氮气，从而实现脱氮，同时释放出金属阳离子，继续进行脱氮，实现了资源的合理利用；此外，由于仅使用金属阳离子的水溶液，因此保证了在中性条件下即可完成脱氮反应，大大降低了对设备制造的要求。

此外，本发明还可以在上述水溶液中加入碱性物质，使其在脱氮的同时脱除烟气中的二氧化硫。所述碱性物质优选为氢氧化钠或氢氧化钙。

本发明还提供一种烟气脱氮设备，其包括烟气通道、气雾混合器、储液罐、加药装置及循环装置，其中，所述气雾混合器中设置有两个处理单元，分别执行烟气脱氮处理及脱水处理；所述烟气通道与所述气雾混合器相连；所述加药装置设置在所述气雾混合器的底部，用于向所述储液罐加药；所述储液罐通过所述循环装置与所述气雾混合器相连，所述储液罐中含有金属阳离子的水溶液；所述循环装置使金属阳离子的水溶液在气雾混合器与储液罐之间循环流动。