一种烟气脱硝(氮)脱硫方法及其专用设备 【技术领域】
本发明涉及一种脱硝(氮)脱硫方法及其专用设备，特别涉及一种烟气脱硝(氮)脱硫方法及其专用设备。
背景技术
烟气脱硫，其方法可分为湿法、半干法和干法。目前世界各国采用的烟气脱硫技术主要有：石灰石—石膏法、简易石灰石—石膏法、海水脱硫法、磷铵复肥法、喷雾干燥法、吸着剂喷射法、电子束脱硫法等等。喷雾干燥法是将脱硫剂石灰石预先浆化后用泵送至雾化器，石灰石浆液在雾化器中被雾化成细滴并进入喷雾干燥吸收器的烟气中，边蒸发边与SO2气体反应，生成干态的反应物，此种方法亦称为半干法烟气脱硫。电子束烟气脱硫是通过电子束排烟处理装置向烟气照射电子束，电子束的能量大部分被氮、氧、水蒸汽所吸收，生成富有化学反应活性的氢氧(羟基)自由基(OH)、氧原子、过氧羟基自由基(HO2)等，与SO2反应生成H2SO4，与照射前加入的NH3进行中和反应，生成(NH4)2SO4，达到固硫、脱硫的作用。电子束法脱硫效率较高，但电子束发生设备较为庞大、昂贵，不易推广应用。
烟气中NO、NO2的脱除主要有两种方式，一种是将NO、NO2还原，如利用氨(NH3)作为还原剂，将其还原为氮气(N2)，例如采用电子束法、低压脉冲放电电晕等离子体法或使用催化剂进行还原；另一种是将其氧化，转化为硝酸盐，从而达到脱除NO和NO2的目的。
目前尚没有同时有效脱除烟气中NO、NO2和SO2的方法。
发明创造内容
本发明的目的是提供一种能同时或分别实现脱硝(氮)脱硫的烟气脱硝脱硫方法。
本发明所提供的烟气脱硝(氮)脱硫方法，是将脱硝(氮)脱硫剂与烟气混合，在紫外光线辐照下脱硝(氮)脱硫剂与烟气中的SO2和NO、NO2发生多相反应，生成稳定的固态盐类物质，去除烟气中地NO、NO2和SO2。
所述脱硝(氮)脱硫剂可直接喷入烟气中后，再与烟气混合。
所述脱硝(氮)脱硫应在除尘之前进行。所述紫外辐照紫外线的波长优选为200-400nm。
为增加NO、NO2和SO2转化为硝酸盐和硫酸盐的效率，所述烟气中可同时喷入一定量的水汽。
其中，所述脱硝(氮)脱硫剂，包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙 40-100
氧化钙 0-20
碳酸镁 0-20
二氧化钛 0-10
铁氧化物 0-10
稀土 0-5
其中，铁氧化物为三氧化二铁，氧化亚铁，四氧化三铁中的一种或几种。
为达到较好的脱硝(氮)脱硫效果，所述脱(氮)硝脱硫剂各组分的重量份数比如下：
碳酸钙 40-80
氧化钙 5-20
碳酸镁 2.5-10
二氧化钛 2.5-10
铁氧化物 2.5-10
稀土 0-5
所述脱硝(氮)脱硫剂各组分的重量份数比最好为：
碳酸钙 70
氧化钙 10
碳酸镁 7.5
二氧化钛 5
三氧化二铁 5
稀土 2.5
所述脱硝(氮)脱硫剂根据各组分含量的不同，可专门用于脱硝(氮)或脱硫。当专门用于脱硝(氮)时，所述脱硝(氮)脱硫剂包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙 40-60
氧化钙 10-20
碳酸镁 5-10
二氧化钛 5-10
铁氧化物 5-10
稀土 0-5
当所述脱硝(氮)脱硫剂专门用于脱硫时，各组分的重量份数比如下：
碳酸钙 50-70
氧化钙 10-20
碳酸镁 2-5
二氧化钛 5-10
铁氧化物 5-10
稀土 0-5
所述脱硝(氮)脱硫剂的粒度一般在140-280目之间。
本发明的第二个目的是提供一种烟气脱硝(氮)脱硫的设备。
本发明所提供的烟气脱硝(氮)脱硫设备，包括反应装置在内的烟气脱硝(氮)脱硫设备本体，和紫外发射装置，所述紫外发射装置发射出的紫外线能够辐射到所述反应装置中。
根据使用情况，所述设备可进一步包括定量送粉装置。为增加NO、NO2和SO2转化为硝酸盐和硫酸盐的效率，所述设备还包括水蒸气发生装置、水蒸气缓冲装置和烟气水蒸气混合装置。所述水蒸气缓冲装置的输入端与所述水蒸气发生装置的输出端相接，水蒸气缓冲装置的输出端与所述烟气水蒸气混合装置的输入端相连。
本发明的烟气脱硝(氮)脱硫方法采用200-400nm的紫外线对烟气进行辐照，结合适合于本发明的烟气脱硝(氮)脱硫装置使用的脱硝(氮)脱硫剂对烟气进行同时脱硝(氮)脱硫处理。本发明的烟气脱硝(氮)脱硫方法属于干法烟气脱硝(氮)脱硫技术。利用定量送粉装置将专用脱硝(氮)脱硫剂直接喷入烟气中，使之与烟气充分混合，同时利用紫外线对混合烟气进行辐照，这一过程中会产生大量富有化学反应活性的氢氧(羟基)自由基(OH)、氧原子、过氧羟基自由基(HO2)、O3等，不但能使NO、NO2和SO2在气相中被氧化，使之在颗粒状脱硝(氮)脱硫剂上转化为稳定的固态盐类物质，同时能够在颗粒状脱硝(氮)脱硫剂表面上发生光化学多相化学反应，可使烟气中NO、NO2和SO2在很短的时间内发生反应、转化，生成稳定的固态硝酸盐和硫酸盐物质，从而达到烟气同时脱硝(氮)脱硫的目的。
控制本发明的烟气脱硝(氮)脱硫装置的功率和脱硝(氮)脱硫剂的给粉量即可控制降低烟气中NO、NO2和SO2含量的多少。研究表明，在适当的功率和脱硝(氮)脱硫剂添加量下，烟气中SO2脱除率可以达到95％以上，NO、NO2脱除率可以达到80％以上。
本发明的烟气脱硝(氮)脱硫方法及设备能够实现烟气中NO、NO2和SO2的同时脱除；脱硝(氮)和脱硫效率高、运行成本低廉、脱硝(氮)脱硫设备总投资少、占地面积小、不产生二次污染、系统结构简单、运行操作简便等；适用于新建大型锅炉烟气脱硝(氮)脱硫，特别适合于已建燃烧设备的改造应用。
【附图说明】
图1为紫外辐照烟气同时脱硝(氮)脱硫(氮)系统。
图中，1为干燥管，2为阀门，3为质量流量控制器，4为饱和水蒸气发生器，5为缓冲瓶，6为混合器，7为紫外光源，8为紫外光源，9为石英反应器，10为微反应器，11为二氧化硫分析仪，12为氮氧化物分析仪。
【具体实施方式】
实施例1、静态NO、NO2和SO2脱除
如图1所示，将脱硝(氮)脱硫剂(包括下述各重量份数比的组分：碳酸钙，70；氧化钙，10；碳酸镁，7.5；二氧化钛，5；三氧化二铁，5；稀土，2.5)200mg放入小型流动扩散反射反应装置的样品池10内，利用傅立叶转换红外光谱监测颗粒状脱硝(氮)脱硫剂表面组分的变化。用N2、O2、NO、NO2、SO2气体和H2O合成模拟烟气，NO、NO2、SO2浓度分别为20ppm，相对湿度40％，流动反应器出口连接NOx(NO+NO2)分析仪12、SO2分析仪11监测合成烟气中NO、NO2、SO2含量的变化。用紫外光源8对烟气及脱硝(氮)脱硫剂的混合物进行照射，紫外线的波长为250-300nm。在紫外线辐照的条件下，颗粒状脱硝(氮)脱硫剂表面硝酸盐、硫酸盐生成量显著。试验结果表明，合成烟气中NO、NO2、SO2在颗粒状CTR脱硝(氮)脱硫剂表面能够产生稳定的硝酸盐、硫酸盐，能够有效地脱除合成烟气中NO、NO2和SO2，烟气中SO2脱除率可以达到98％，NO、NO2脱除率可以达到85％。
实施例2、动态NO、NO2和SO2脱除
如图1所示，合成的模拟烟气中SO2含量为500ppm，NOx(NO+NO2)含量为500ppm。饱和水蒸气发生器4发出的水蒸气经过缓冲瓶5喷入烟气中，用合成空气作为载气将脱硝(氮)脱硫剂(包括下述各重量份数比的组分：碳酸钙，70；氧化钙，10；碳酸镁，7.5；二氧化钛，5；三氧化二铁，5；稀土，2.5)带入石英反应器9内，与模拟烟气充分混合、接触。用NOx(NO+NO2)分析仪12、SO2分析仪11监测出口烟气中NO、NO2、SO2含量的变化。用紫外光源7对烟气及脱硝(氮)脱硫剂的混合物进行照射，紫外线的波长为350nm。在紫外线辐照的条件下，SO2去除率达到95％，NOx(NO+NO2)去除率达到80％。利用等速采样器收集反应产物，测定其扩散反射傅立叶转换光谱，表明烟气中NO、NO2和SO2转化生成了硝酸盐和硫酸盐，达到烟气同时脱硝(氮)脱硫的目的。
实施例3、NO、NO2脱除
用合成空气作为载气将脱硝(氮)脱硫剂(包括下述各重量份数比的组分：碳酸钙，60；氧化钙，15；碳酸镁，7.5；二氧化钛，7.5；三氧化二铁，7.5；稀土，2.5)带入石英反应器(图1中9)内，与模拟烟气充分混合、接触。合成的模拟烟气中NOx(NO+NO2)含量为500ppm。用NOx(NO+NO2)分析仪监测出口烟气中NO、NO2含量的变化。在紫外线辐照的条件下，NOx(NO+NO2)去除率达到80％。利用等速采样器收集反应产物，测定其扩散反射傅立叶转换光谱，表明烟气中NO、NO2转化生成了硝酸盐，达到烟气脱硝的目的。
实施例4、SO2的脱除
如图1所示，用合成空气作为载气将脱硝(氮)脱硫剂(包括下述各重量份数比的组分：碳酸钙，60；氧化钙，15；碳酸镁，5.5；二氧化钛，7.5；三氧化二铁，7.5；稀土，4.5)带入石英反应器9内，与模拟烟气充分混合、接触。合成的模拟烟气中SO2含量为500ppm。用SO2分析仪监测出口烟气中SO2含量的变化。在紫外线辐照的条件下，SO2去除率达到95％。利用等速采样器收集反应产物，测定其扩散反射傅立叶转换光谱，表明烟气中SO2转化生成了硫酸盐，达到烟气脱硫的目的。
实施例5、对锅炉烟气脱硝(氮)脱硫
烟气脱硝(氮)脱硫设备安装在烟道中除尘设备之前，包括反应装置在内的烟气脱硝脱硫设备本体，包括紫外发射装置，所述紫外发射装置发射出的紫外线能够辐射到所述反应装置中。烟气脱硝(氮)脱硫设备包括定量送粉装置，脱硝(氮)脱硫剂放置于定量送粉装置中，定量送粉装置将其定量喷出，与烟气混合。
为了使脱硝(氮)脱硫的效果更好，烟气脱硝(氮)脱硫设备还可以包括水蒸气发生装置、水蒸气缓冲装置和烟气水蒸气混合装置，水蒸气缓冲装置的输入端与水蒸气发生装置的输出端相接，水蒸气缓冲装置的输出端与烟气水蒸气混合装置的输入端相连。