专利名称：一种对烟气执行脱硫和脱氮处理的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对燃煤锅炉的烟气执行脱硫和脱氮处理的工艺，具体而言，本发明涉及以铁元素为添 加剂对烟气执行脱硫、脱氮的处理方法，与此相应，本发明还涉及一种实施该脱硫、脱氮方法的处理设备。
背景技术：
U前，随着环保法规的日趋严格和公众环保意识的普遍提高，燃煤锅炉的烟气污染已成为突出的环保 问题，鉴于目前煤在我国能源体系中的主导位置以及我国煤炭资源含硫量普通偏高的现实，在相当长的时 间内，燃煤锅炉烟气的脱硫、脱氮是一项重大的工程课题。通常的烟气脱硫、脱氮工艺和流程有很多种， t要的有石灰石一石膏法、亚硫酸钠法、亚硫酸氨法、碱性硫酸铝一S02法，碱性硫酸铝一石膏法，催化
試化法等，主要采用石灰石、石灰、碱、氨等脱硫剂，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、脱硫剂价格高昂、副产品价格不高且不易处理，这些缺点严重影响了脱硫、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铁元素为催化剂的脱硫方法，例如在专利文件CN 1899668A 就公开了一种利用二价或三价铁离子的催化作用执行脱硫的工艺，但该工艺所针对的应用环境是氧化磷化 H的尾气，具体的使用条件与燃煤锅炉的脱硫处理有很大的差异。专利文件CN 1073613A中公开了一种 对烟气执行脱硫的方法及设备，在该方法中，通过在弱酸性的环境中加入铁屑来吸收烟气中的S02,该方 法的问收产物是硫酸亚铁，其适用于处理高硫煤燃炉的烟气，但该文献所公开的方法仅能起到脱硫的作用， 无法降低烟气中氮氧化物的浓度。美国专利文件US 4222991A公开了一种从烟气中去除S0,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,,并利用水性的二价铁盐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
基于h述的问题，本发明提供了一种烟气脱硫、脱氮工艺及设备。本发明以铁元素作为脱硫剂，并以
脱硫r艺的中间产物执行脱氮处理。本发明克服了上述现有技术存在的诸多缺陷，所提出的工艺方法简单， 设备投资小，无次污染，a具有很强广泛的产业适应性，将是非常理想的烟气脱硫、脱氮新工艺。 根据本发明的-个方面，本申请提供了一种从烟气中脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，该方法以铁元
素为添加剂，并包括以下步骤
将铁溶解在稀酸溶液中，以得到三价铁离子，并使得三价铁离子数在稀酸溶液中的比值达到2.5 3.3
克/升
利用喷淋工艺使上述溶液与含有二氧化硫的烟气发生反应
以匕述反应所获得亚铁离子(两价的铁离子)作为络合吸收剂，用亚硫酸盐作还原剂，对烟气执行脱 氮处理；以及利用分离工艺除去溶液中的铁盐。
在本发明中，由于充分利用了铁离子脱硫反应所获得的亚铁离子(两价的铁离子)作为络合吸收剂，用亚硫酸盐作还原剂，所以能以简单有效的方式连续地完成脱硫、脱氮处理，进而简化了工艺流程，并消 除了二次污染的可能性。同时，由于将三价铁离子的浓度限定在经多次试验所获得的优选范围内，所以提
高了生产工艺的效能。
根据本发明的另一方面，在将铁溶解在稀酸溶液的步骤中，向溶液中充氧以增加溶液中的氧浓度。 通过提高稀酸溶液中的氧浓度，使得反应条件变为富氧状况，从而加速了反应的进程，并增强了亚铁 离f的络合作用。
根据本发明的乂一方面，稀酸溶液的pH值在2 3的范围内。
经实验验证，如果将烟气洗涤溶液的PH值设定在2 3的范围内，能髙度地脱除烟气中的S02,加速 反应的进程，且不会对生产设备造成不利的影响。
根据本发明的另一方面，所述铁离子是铁或三氧化二铁在稀酸环境中生成的。
根据本发明的再一方面，本申请提供了一种对烟气执行脱硫、脱氮处理的设备，该设备包括烟气通道，
喷淋塔、蓄液池、料沟、以及循环系统，循环系统使得稀酸溶液在喷淋塔与蓄液池之间循环流动，烟气通
道从喷淋塔中通过，以对烟气执行处理，其中
所述喷淋塔中设置有两个处理级，分别对应于脱硫处理工艺和脱氮处理工艺。
根据本发明的另一方面，所述蓄液池设置有充氧管路，用于向稀酸溶液中充注氧气。
总之，本发明所提出的工艺利用铁元素作用于脱硫喷淋液中，同时，由烟气自产生稀酸所形成的铁离
7-快速吸收二氧化硫，且脱硫反应的中间产物可起到脱氮的作用，从而实现了资源的合理利用。 从下文参照附图所作的详细描述，可更加清楚地领会本发明上述的内容和其它的特征和优点。
下面将参照附图对本发明的优选实施方式进行详细描述，在附图中
附图是根据本发明的烟气脱硫、脱氮处理设备的正视图。
具体实施例方式
参见附图，本发明的设备包括烟气通道l、喷淋塔2、料沟3、工艺水循环系统4、以及蓄液池5。对 于h述设备，烟气从烟气通道l流入，且在喷淋塔2的第一级中用循环水吸收S0"使S02变成亚硫酸，艮卩
■S'<92 + 〃20卄//250,
将铁放在稀酸中形成铁盐(硫酸亚铁和硫酸铁)，然后，含有亚硫酸的液体在喷淋塔2的第二级中与 N0反应生成N2气和硫酸铁，最后，沉淀物、硫酸铁和其他金属氧化物沉淀到蓄液池5中，并被排出。
其中，喷淋塔中液体的流速为3 4迈/s,喷淋塔的反应时间为3 3. 5秒，喷淋塔的气流分布是均匀的， 在溶液酸度被控制为pH值在2 3范围的条件下，喷淋塔的耐腐蚀能力仍能达到十年，喷淋塔的供水系统 达到液气比是0.5 1 ,喷淋塔的系统阻力低于800Pa。
在i:述的处理设备中，实现了如下的脱硫、脱氮流程。
昌—先，将铁溶解在稀酸液中而得到三价铁离子，其中三价铁离子在稀酸溶液中的浓度达到2.5 3.3 克/升，优选为3克/升，溶液的酸度被控制为pH值在2 3的范围内，同时，为了提髙反应效能，在溶液中充氧以增加溶氧浓度。
而后，将上述溶液通过喷淋塔与含有二氧化硫的烟气发生反应 在富氧条件下
2FeSft,+S02+02=Fe"S0》:， (1) 在非富氧条件下
Fe', (S00 ,+S02+Ft0-2FeS0,+2H2S0, (2) 因此，三价的铁起到了载体的作用。 实际的反应过程较为复杂，大致为如下的过程
(l)用铁离子作催化剂，把S02溶于水后生成的ftS03再氧化成H2SO,,由于S&溶于水的过程，是一
种可逆反应，见下式
SO^+fW) — H孤 (3)
貼0:—H'+ HSO,— (4)
HS0:,—— H'+ SO:,2— (5)
由于Sft溶解于水的过程是一种可逆反应,在本工艺方法中首先将SO/—除去,把它氧化成稳定的S0/', 可降低循环液中的H'浓度。这样出现了可以允许H'存在最大浓度，以促进S02的溶解度。用亚铁离子Fe2— 作络合吸收剂，就把烟气中的一氧化氮络合吸收于水，用亚硫酸盐还原剂，形成氮，因为一氧化氮N0具 有电不对称性，因此被铁离子吸引形成络合物，这样就有如下反应式-
/^(93 + WO = fe(WO)51。3 (6)
这样使得so,2能迅速氧化成sa2,从而促进so,迅速向循环液中溶解，加速了脱硫及脱氮过程。此过
程是有氧参加。
(2) Fe'以络合物形式起催化作用，促使Sft与溶解氧反应而生成硫酸。见下式
Fe (0H) 2'+H'—Fe3'+ ft0 (8)
Fe:' '+HSQ,—W, Fe(HSft)'" (9)
Fe(HS03);'+ SQ,2——K2k—2 Fe(咖,)(Sft) (10)
Fe(,') (SQ,)+02+ft0 —KV:,Fe(0H)2'+2HS03— (11)
Fe(HS0:i) (SQ,)+ Fe:" +H20 —"h2Fe2'+ HSQT+ HS0,+H' (12)
由式(11)和(12)可知，Fe"以络合物形式起催化作用，促使与溶解氧反应而生成硫酸。生成 的硫酸也有部分与铁离子反应生成铁盐。在后续的过程中采用分离技术将其从溶液中分离出去。
总之是用外加的铁元素所形成的铁离子作催化剂，把二氧化硫制成硫酸用亚铁离子作络合吸收剂，
5用亚硫酸盐作还原剂，把一氧化氮吸收于水后还原成氮气。
尽管上文中对本发明的具体实施方式
进行了描述，但这仅是示例性的，本领域技术人员可以领会到 在权利要求书所限定的范围内，还可以有多种其它的实施方式，且所有基于本发明设计思想的实施方式都
在本发明的范围内。
权利要求
1、一种从烟气中脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，该方法以铁元素为添加剂，包括以下步骤将铁溶解在稀酸溶液中，以得到三价铁离子，并使得三价铁离子数在稀酸溶液中的比值达到2.5～3.3克/升；利用喷淋工艺使上述溶液与含有二氧化硫的烟气发生反应；以上述反应所生成的亚铁离子作为络合吸收剂，用亚硫酸盐作还原剂，对烟气执行脱氮处理；以及利用分离工艺除去溶液中的铁盐。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在将铁溶解在稀酸溶液的步骤中，向溶液 中充氧以增加溶液中的氧浓度。
3、 根据权利要求1或所述的方法，其特征在于稀酸溶液的pH值在2 3的范围内。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述铁离子是铁或三氧化二铁在稀酸环境屮生成的。
5、 一种对烟气执行脱硫、脱氮处理的设备，该设备包括烟气通道，喷淋塔、蓄液池、料沟、以及循环系统，循环系统使得稀酸溶液在喷淋塔与蓄液池之间循环流动，烟气通道从喷淋塔中穿过，以对烟气执行处理，其特征在于所述喷淋塔中设置有两个处理级，分别对应于脱硫处理工艺和脱氮处理工艺。
6、 根据权利要求5所述的设备，其特征在于蓄液池设置有充氧设施，用于向稀酸溶液中充注氧气。
全文摘要
本发明公开了一种对燃煤锅炉的烟气执行脱硫、脱氮处理的工艺及设备。本发明以铁元素作为脱硫剂，利用由烟气自产生稀酸所形成的铁离子快速吸收二氧化硫，且脱硫反应的中间产物可起到脱氮的作用，从而实现了资源的合理利用。本发明所提出的工艺方法简单，设备投资小，无二次污染，且具有很强的产业适应性。
文档编号B01D53/60GK101480569SQ200810000650
公开日2009年7月15日 申请日期2008年1月11日 优先权日2008年1月11日
发明者刘晓冬, 孙跃斌, 张文俊, 李成岳, 杨韵芬, 王麟群, 陈玉龙 申请人:李成岳;孙跃斌;杨韵芬;刘晓冬;张文俊;王麟群;陈玉龙