尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮方法

摘要

一种尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮方法,属烟气净化治理技术。其设备由带搅拌机配药罐、加药泵、吸收塔、循环泵、浓循环吸收液储池、蒸发进料泵、蒸发器、干燥进料泵、干燥机通过管道相互连接构成,其同时脱硫脱氮方法是以尿素作吸收剂,加一定量有机胺类或磷酸盐类作添加剂,烟气连续通过吸收塔并与吸收液充分混合反应,使SO2去除率达95%以上,NOx去除率为80%以上,回收硫酸铵作肥料,其中:吸收液为尿素加乙二胺或三乙醇胺等有机胺类添加剂或尿素加磷酸铵(钠)或磷酸二铵(钠)等磷酸盐类添加剂在配药罐中配制而成,吸收塔为无喷嘴雾化吸收塔,在吸收塔中烟气与尿素反应生成硫酸铵和氮气,硫酸铵作肥料,氮气无害排放。本发明具有高效、稳定地脱除SO2、NOx;SO2脱除率达95%以上,NOx脱除率达80%以上,无二次污染、投资少、运行费用低。

说明书

(一)技术领域：

本发明是尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮方法，属环境污染防治中的废气治理，特别涉及锅炉烟气净化治理技术。

(二)背景技术：

当今，环境酸化已成为制约社会经济发展的重要因素之一，环境酸化主要源于随废气排放的二氧化硫SO₂和氮氧化合物NO_x。工业生产、交通运输、废弃物焚烧及民用燃烧等过程都会排放出SO₂、NO_x，特别是锅炉燃烧污染最为严重，空气中90％的SO₂和60％的NO_x来自锅炉燃烧排放的烟气。我国SO₂和NO_x年排放量1995年就已居世界第一，分别为2370万吨和770万吨，且日渐严重，到2000年酸雨区已经占国土面积的30％。我国境内数万台锅炉有90％以上烟气未经任何处理而直接排放，大量的SO₂和NO_x进入环境，必须尽快加强控制和治理。目前，国内外烟气同时脱硫脱氮的方法主要有以下几种：(1)等离子体法，它包括电子束和脉冲电晕两种，是利用高能电子使烟气中的水H₂O、氧气O₂等分子被激活、电离或裂解，产生大量电子及自由基等强氧化性活性粒子，使SO₂和NO_x被氧化，在注入吸附剂氨的情况下，生成硫酸铵和硝酸铵化肥，在日本该工艺已工业化应用；韩国有人利用低温等离子反应器进行烟气脱硫脱氮，即在低温等离子反应器内设置冷凝器来促进低温等离子反应的一种从烟道烟气中脱硫、脱氮的方法，该工艺产生二次废水污染难以处理。等离子体法工艺都很复杂，采用氨作吸收剂易挥发造成氨损失和排气污染；(2)催化法，是在催化剂作用条件下脱硫脱氮工艺。如：一种干式、脱硫剂可再生、硫资源可回收利用的同时脱硫脱氮技术：SO₂和NO_x在高比表面含碳酸钠Na₂CO₃的铅质吸收剂上催化吸收工艺；类似的还有先经过了除尘后的催化技术，如：布袋除尘后，烟气在氨和催化剂协同作用下同时脱硫脱氮技术，目前处于小试或中试阶段，催化法的直接影响因素是催化剂的制备和再生较复杂，同时采用氨作吸收剂易挥发造成氨损失和排气污染；(3)化学湿法，国内有利用钠碱化合物溶液对工业烟气进行综合净化处理，该方法与低温等离子工艺一样产生二化学法大多用于炉内脱硫脱氮。尿素作吸收剂湿法同时脱除烟气中SO₂和NO_x的研究在国内未见报道，在国外仅有俄罗斯门捷列夫化工学院研究过，请参见《化工科技动态》，1994.NO4，P41～43，(徐维正译——用尿素净化烟道气的新工艺)，但稳定性极差，难以重复实施。尿素和添加剂联合湿法烟气同时脱硫脱氮未见报道，其添加剂取抑制副反应、稳定吸收和提高净化效率作用。

(三)发明内容：

本发明的目的就是为了克服和解决现有的脱硫脱氮的技术中存在工艺复杂、产生的二次废水污染难以处理或催化剂的制备及再生工艺复杂、采用氨作吸收剂易挥发造成氨损失和排气污染以及尿素作吸收剂湿法同时脱除烟气中SO₂和NO_x方法稳定性差，难于重复实施等的缺点和问题，研究发明一种以尿素为吸收剂，加入一定量添加剂，使烟气中的SO₂、NO_x同时稳定高效地脱除以达到净化治理目的的尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮方法。

本发明是通过下述技术方案来实现的：尿素添加剂湿法同时脱硫脱氮方法的设备构成结构示意图如图1所示；其工艺流程方框图如图2所示。它由配药罐1、搅拌机2、加药泵3、吸收塔4、循环泵5、浓循环吸收液储池6、蒸发进料泵7、蒸发器8、干燥进料泵9、干燥机10共同连接构成，其相互位置及连接关系为：吸收塔4分别通过管道及加药泵3、管道及循环泵5分别与内装置有搅拌机2的配药罐1、浓循环吸收液储池6相连通；蒸发器8分别通过管道及蒸发进料泵7、管道及干燥进料泵9分别与浓循环吸收液储池6、干燥机10相连接通。

尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮方法如下：以尿素作吸收剂，加入一定量有机胺类或磷酸盐类作添加剂，烟气从吸收塔进口B进入，连续通过吸收塔，在吸收塔中与吸收液充分混合反应，使其烟气中SO₂去除率达到95％以上，NO_x去除率达到80％以上，回收硫酸铵综合利用作肥料；其工艺过程为：(1)尿素吸收剂加有机胺类添加剂或尿素吸收剂加磷酸盐类添加剂的吸收液配制为：在带搅拌机2的1.2米×1.5米配液罐1中，加入水、尿素和有机胺类添加剂——乙二胺或三乙醇胺或尿素和磷酸盐类添加剂——磷酸铵(或钠)或磷酸氢二铵(或钠)，使尿素的含量为5～30％，有机胺类添加剂—乙二胺或三乙醇胺或磷酸盐类添加剂—磷酸铵(或钠)或磷酸氢二铵(或钠)的含量为(50～500)×10^-4％，水的含量为69.95～94.995％，用搅拌机2以12转/分的搅拌速度搅拌均匀后制成吸收液；(2)用加药泵3将吸收液泵入有效高度为1.0～3.0米，直径0.6米的无喷嘴雾化吸收塔4中，并用循环泵5强制循环，烟气连续通过吸收塔4，并在吸收塔4中与尿素反应生成硫酸铵和氮气，无害的氮气和净化后的烟气从吸收塔顶A出口排放；(3)浓循环吸收液进入浓循环吸收液池6储放，再由蒸发进料泵7将浓循环吸收液泵入蒸发器8蒸发浓缩至70～85％后，再由干燥进料泵9泵入干燥机10中干燥制得化肥硫酸铵从排出口C排放出来作资源化综合利用；其工艺条件为：烟气温度为40℃～250℃，SO₂的浓度为(500～4000)×10^-4％，NO_x的浓度为(300～3000)×10^-4％，液气比为0.5～10升/立方米，气速为1～5米/秒；测定吸收塔进出烟气中SO₂和NO_x的浓度，计算SO₂和NO_x的的去除率，SO₂的去除率为95％以上，NO_x的去除率为80％以上。

本发明与现有的烟气同时脱硫脱氮方法相比较，具有如下的优点和有益效果。(1)可同时稳定地、高效地脱除SO₂、NO_x，小型锅炉可同时除烟尘；(2)副产品是硫酸铵(NH₄)₂SO₄，综合利用作肥料；且尿素吸收剂与氨吸收剂比较不易挥发随烟气逸出，无二次污染；(3)吸收液在中性附近(PH为5.5～5.8)，且添加剂有防腐效果，设备的造价低；(4)吸收剂尿素和副产品(NH₄)₂SO₄易运输、储放；(5)吸收剂尿素带有羰基C＝O，可望同时脱除有机硫燃烧产物噻酚(一种易使工业催化剂中毒的物质)，适合于催化工业用气的净化处理，应用范围广阔；(6)无喷嘴高效雾化吸收塔与传统喷雾塔和填料塔比较可防磨损、堵塞，不怕烟尘；吸收效率高，塔体体积小，投资和运作费省；(7)工艺流程简单、投资少(为常用湿法脱硫设备的1/3～1/2)，运行费用具有竞争性；(8)本发明开发应用对控制环境污染和土地酸化，保障人类社会可持续发展有重要意义。

(四)附图说明：

下面对说明书附图进一步说明如下：图1是现场试验用尿素添加剂湿法同时脱硫脱氮方法的设备构成结构示意图；图2是本发明方法的工艺流程方框图。图1中：1是配药罐、2是搅拌机、3是加药泵、4是吸收塔、5是循环泵、6是浓循环吸收液储池：7是蒸发进料泵、8是蒸发器、9是干燥进料泵、10是干燥机；A是净化气排放口管道，B是烟气进口管道，C是硫酸铵排出口管道。

(五)具体实施方式：

发明人认为实现本发明的优选方式可为如下：(1)按图1所示，设计、加工制造或选购各部件，例如：配药罐1可用钢板采用机加工方法加工；搅拌机2可选用BLD1.5-2-112型；加药泵3可选上海申阳泵厂产WBR-5/7型加药泵；吸收塔4可选无喷嘴雾化吸收塔TLD型，有效高度可为1.0～3.0米，直径可为0.6米；循环泵5可选广州第一水泵厂产KF50-23型循环泵；蒸发器8可选华南环境科学研究所改进研制的HN-01型强制外循环四效蒸发器；干燥机10可选华南环境科学研究所改进研制的HN型双管式雾化干燥机；烟气测定仪可选德国产test360型便携式烟气测定仪；蒸发进料泵7可选TKG2×1/2型，流量为5m³/h、扬程为30米的开盖泵；干燥进料泵9可选TKG2×1/2型，流量为2m³/h、扬程为30米的开盖泵；浓循环吸收液储池6可用钢筋水泥砌成；(2)选购、加工制造好各部件、器件后，可按图1、图2所示以及上面说明书所述的相互连接关系进行安装连接，便能较好地实施本发明的试验装置设备，然后按本发明方法所述的工艺流程及工艺条件采用添加剂湿法同时脱硫脱氮，便能较好地达到本发明目的。发明人经过较长时间的研究、试验，有很多成功的实施例。下面将4个实施例列表表示于表1。

表1：