[发明专利]高温雾化湿法脱硝工艺系统及脱硝方法

说明书

技术领域

本发明涉及烟气分离和净化的技术领域，具体的说本发明涉及一种采用气体液接触的手段，在高温雾化的条件下对烟气或尾气进行脱硝的工艺系统以及脱销方法。本发明特别适用于中小型锅炉烟气脱硝工艺的应用。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。因此，我国大气污染以烟煤型为主，主要污染物是氮氧化物和烟尘。我国目前的大气环境状况仍不容乐观，酸雨污染有逐渐增加的趋势。据统计，长江以南、青藏高原以东以及四川盆地，酸雨中心pH值最低为4.0，酸雨频率达到80％。

为了保护环境，实现可持续发展的目标，国家环保总局升级污染物排放标准，对烟气排放采取了更为严格的要求和措施；并且随着酸雨的频发，烟气脱硝(氮氧化物的脱除和净化)也日益成为烟气治理的重点。

现有技术中，烟气脱硝的主要方法有选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)、湿法络合吸收技术、液相氧化-吸收技术、气相氧化-吸收技术等。

SCR是目前最成熟的烟气脱硝技术，它是一种炉后脱硝方法，是利用还原剂(NH3，尿素)在金属催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成NO₂和H₂O，而不是被O₂氧化，故称为“选择性”。目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法和尿素法两种。此两种方法都是利用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N₂和水，还原剂为NH₃。此外，该技术对中、高硫煤的适应性差，烟气中硫组分可降低催化剂寿命，而我国产的煤含硫量普遍较高。因此，从我国目前的国情来看，SCR难以在我国大力推广。

烟气中NOx本身是一种资源，而目前的氮氧化物的脱除工艺主要集中于NOx的控制，忽略了氮元素的资源化利用。因此，提出一种经济可行、高效、能回收氮元素的烟气脱硝工艺不仅符合我国的国情，也拥有广阔的市场应用前景。在湿法脱硝技术中，氮氧化物的终产物是硝酸盐和亚硝酸盐，有可能实现氮元素的资源化利用。作为重要的化工原料，硝酸盐与亚硝酸盐都具有较高的经济价值，广泛应用于医药工业、有机合成及润滑油的腐蚀抑制剂，在混凝土制造中，又是一种优良的促进剂和防冻剂。

专利申请CN1923341A公开了一种燃煤锅炉烟气臭氧氧化同时脱硫脱硝装置及其方法，但其喷入臭氧的量较大，与一氧化氮的摩尔比约为0.5-1.5，影响了该方法的经济性，并且氧化后易溶于水的高价态氮氧化物NO₂、NO₃或N₂O₅与碱液反应的过程中会生成硝酸盐和亚硝酸盐的混合物，吸收后的废水处理费用高，不利于资源的回收利用。

专利申请CN101352644A公开了一种利用双氧水或臭氧氧化剂进行脱硝的方法，但由于氧化剂的使用量很大，影响了该方法的经济性。

发明内容

针对现有技术中的脱硝技术需要使用还原剂氨水或液氨，或者强氧化剂臭氧或双氧水而导致的诸多技术问题，例如购置成本和运输成本高；而且这些物质极易挥发，具有强烈的刺激性，储运不当会有爆炸危险。本发明创造性地提出了一种高温雾化湿法脱硝工艺系统及脱硝方法，本发明的系统和方法采用石灰石、活性焦以及催化剂作为脱硝剂，能够有效地脱除烟气中的氮氧化物；而且相比于现有技术，还具有吸收剂无毒，无刺激性，危险性小；以及储运方便、使用成本低的优点。因为安全无毒，本发明的系统和方法还特别适合应用于人口密集地区，例如中小工业锅炉烟气以及生活采暖以及供热水锅炉的脱硝。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面涉及一种高温雾化湿法脱硝方法，利用包含石灰石、活性焦、催化剂和水的吸收剂浆液吸收并脱除烟气中的NOx，生成Ca(NO₃)₂，并释放出CO₂气体，其特征在于：包括第一反应步骤，该步骤利用200-500℃的高温蒸汽，与吸收剂浆液混合并从高温雾化装置中高速喷出与烟气逆向接触发生吸附和化学反应，主要化学反应为：

(1)NO+1/2O₂→NO₂

(2)NO+NO₂+H₂O→HNO₂