一种半干法脱硫脱硝的烟气处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及烟气净化技术领域，具体而言，涉及一种半干法脱硫脱硝的烟气处理系统。


背景技术：

2.随着工业化的迅速发展，大气的污染问题也逐渐凸显。比如在钢铁、水泥、建材、玻璃、冶金等窑炉中产生的烟气中包含大量的二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物，对人类健康和生态环境造成极大的危害，传统的处理方法只是针对某一种污染物设置一个独立的处置装置，要处理掉所有污染物工艺流程长、设备复杂、投资和运行费用高。
3.现有技术中，同时进行脱硝和脱硫处理的系统往往使用催化剂和氨水，这样的处理方法会有废水产生，不利于环保和安全；同时还具有效率低、容易发生故障等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种半干法脱硫脱硝的烟气处理系统。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.本实用新型提供一种半干法脱硫脱硝的烟气处理系统，包括等离子氧化装置、脱硝反应塔、浓缩塔、脱硫吸收塔和碳酸钠配液装置；所述脱硝反应塔通过两条烟气管道分别与所述等离子氧化装置和所述浓缩塔连通，所述脱硝反应塔内固定安装溶液雾化器，所述溶液雾化器通过一条溶液管道与所述浓缩塔连通；所述浓缩塔内固定安装浓缩塔喷嘴，所述浓缩塔喷嘴通过一条溶液管道与所述脱硫吸收塔连通；所述浓缩塔还通过一条烟气管道与所述脱硫吸收塔连通；所述碳酸钠配液装置通过两条溶液管道分别与所述浓缩塔和所述脱硫吸收塔连通；所述脱硫吸收塔上还设有气体回收口。
7.本实用新型的有益效果为，本实用新型的碳酸钠配液装置可向脱硫吸收塔内通入碳酸钠溶液，用于对烟气脱硫，对烟气脱硫后，碳酸钠溶液反应生成亚硫酸钠溶液，亚硫酸钠溶液通入浓缩塔内，烟气在浓缩塔内与亚硫酸钠溶液直接换热，浓缩塔内的溶液温度升高，烟气温度降低，烟气中的硫酸钠和亚硫酸钠凝结冷却并溶解在溶液里，使亚硫酸钠溶液的浓度提高至饱和或过饱和；当溶液饱和或过饱和时，再通入脱硝反应塔中，亚硫酸钠可继续对烟气进行脱硝处理；通过设置溶液雾化器，可以使通入的溶液被雾化，从而增加溶液与烟气的接触面积，使反应更完全；通过设置浓缩缩塔喷嘴，可以使浓缩塔内产生气液两相逆流接触，使换热速度更快。
8.本实用新型的技术方案还可以通过以下进一步方案实施：
9.进一步，所述浓缩塔内固定安装第一循环喷嘴，所述第一循环喷嘴位于所述浓缩塔喷嘴的下方；所述第一循环喷嘴通过位于所述浓缩塔外部的一条溶液管道与所述浓缩塔的底部连通。
10.采用上述进一步技术方案的有益效果在于：通过设置循环喷嘴，可以使浓缩塔内的溶液循环喷淋，使溶液能够与烟气充分的反应。
11.进一步，还包括旋风分离器和增压风机，所述旋风分离器和所述增压风机设置于所述脱硝反应塔与所述浓缩塔连通的烟气管道上，并且所述增压风机位于所述旋风分离器与所述浓缩塔之间。
12.采用上述进一步技术方案的有益效果在于：旋风分离器可以分离烟气中的固体颗粒，防止其进入浓缩塔中影响处理效果；增压风机可为烟气的引入提供动力。
13.进一步，所述脱硫吸收塔包括塔体，所述塔体内由上至下依次间隔的固定安装除雾器喷嘴、除雾器、填料层以及第二循环喷嘴；所述第二循环喷嘴通过位于所述塔体外的一条溶液管道与所述塔体底部连通。
14.采用上述进一步技术方案的有益效果在于：上述结构能够使脱硫吸收塔内的烟气与溶液充分反应。
15.进一步，还包括工艺水装置，所述工艺水装置与所述第二循环喷嘴通过一条溶液管道连通。
16.进一步，所述碳酸钠配液装置包括碳酸钠溶液槽，所述碳酸钠溶液槽内固定安装搅拌器；所述碳酸钠溶液槽通过两条溶液管道分别与所述浓缩塔和所述脱硫吸收塔连通，所述碳酸钠溶液槽还与出料星型阀称重机连通，所述出料星型阀称重机与碳酸钠料仓连通。
17.采用上述进一步技术方案的有益效果在于：上述结构能够使碳酸钠溶液的供应量得到具体控制。
18.进一步，所述碳酸钠溶液槽内的碳酸钠溶液浓度为10-20g/ml。
19.进一步，所述浓缩塔和所述脱硫吸收塔上分别固定安装ph检测装置。
20.采用上述进一步技术方案的有益效果在于：使溶液中的ph值能够被准确监测。
附图说明
21.图1为本实用新型的半干法脱硫脱硝的烟气处理系统结构示意图。
22.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
23.1、等离子氧化装置；
24.2、脱硝反应塔；21、旋流板；22、溶液雾化器；
25.3、旋风分离器；31、回收料仓；
26.4、增压风机；
27.5、浓缩塔；511、浓缩塔喷嘴；512、第一循环喷嘴；
28.6、脱硫吸收塔；61、出液泵；62、第二循环喷嘴；63、填料层；64、除雾器；65、除雾器喷嘴；
29.7、碳酸钠配液装置；71、碳酸钠溶液槽；72、碳酸钠料仓；73、出料星型阀称重机；
30.8、工艺水装置。
具体实施方式
31.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
32.如图1所示，本实用新型的半干法脱硫脱硝的烟气处理系统，包括等离子氧化装置
1、脱硝反应塔2、浓缩塔5、脱硫吸收塔6、碳酸钠配液装置7、多条烟气管道以及多条溶液管道；脱硝反应塔2与等离子氧化装置1通过一条烟气管道连通，脱硝反应塔2内固定安装溶液雾化器22，溶液雾化器22通过一条溶液管道与浓缩塔5连通；浓缩塔5内固定安装浓缩塔喷嘴511，浓缩塔喷嘴511通过一条溶液管道与脱硫吸收塔6连通；浓缩塔5还通过一条烟气管道与脱硫吸收塔6连通；碳酸钠配液装置7通过两条溶液管道分别与浓缩塔5和脱硫吸收塔6连通；脱硫吸收塔6上还设有气体回收口；气体回收口连通一条烟气管道，可将净化后的烟气通入收集装置中；本实用新型的碳酸钠配液装置7可向脱硫吸收塔6内通入碳酸钠溶液，用于对烟气脱硫，对烟气脱硫后，碳酸钠溶液反应生成亚硫酸钠溶液，亚硫酸钠溶液通入浓缩塔5内，烟气在浓缩塔5内与亚硫酸钠溶液直接换热，浓缩塔5内的溶液温度升高，烟气温度降低，烟气中的硫酸钠和亚硫酸钠凝结冷却并溶解在溶液里，使亚硫酸钠溶液的浓度提高至饱和或过饱和；当溶液饱和或过饱和时，再通入脱硝反应塔2中，亚硫酸钠可继续对烟气进行脱硝处理；通过设置溶液雾化器22，可以使通入的溶液被雾化，从而增加溶液与烟气的接触面积，使反应更完全；通过设置浓缩缩塔喷嘴511，可以使浓缩塔5内产生气液两相逆流接触，使换热速度更快。
33.本实用新型的烟气处理系统，通过将等离子氧化装置1与半干法脱硝脱硫处理过程结合在一起，可实现对烟气中的一氧化氮和二氧化硫同时脱除，缩短了烟气处理的流程，降低投资成本；另外，采用亚硫酸钠作脱硝浓缩液，避免了催化剂和氨水的使用，防止产生废水导致的二次污染，硫酸钠产物还可作为其他工业的原料，有效实现了再利用。
34.对于本实用新型的等离子氧化装置1，其一端通入待处理的烟气；等离子氧化装置1内的装置在放电的过程中，高能电子将激发烟气中部分气体电离生成活性自由基，这些活性粒子具有强氧化性，能够将烟气中的部分一氧化氮和二氧化硫氧化，具体发生的化学反应的反应式为：
35.h2o e＝h

oh
－
e；
36.o2 e＝o
2
o
2
e；
37.o
2
o2 m＝o3 m；
38.o
2
no＝no2；
39.o
2
so2＝so3。
40.优选的，等离子氧化装置1括壳体、正电极和负电极以及等离子体模块，壳体具有进气口和出气口，正电极设置在壳体内并沿着烟气流动的方向延伸，负电极设置在壳体内并沿着烟气流动的方向延伸且与所述正电极间隔开。等离子氧化装置1配备有高压电源，进气口和出气口分别安装二氧化硫和氮氧化物分析仪表，以及温度、压力、流量表，可以控制和检测烟气的温度、压力以及流量。等离子体放电模块由多根放电管并联构成，放电管的数量可根据烟气中一氧化氮的氧化率进行设置。
41.进一步优选的，等离子体模块的放电管采用线筒式介质阻挡放电结构，单根放电管由石英玻璃管和不锈钢放电电极组成。石英玻璃管外包裹螺旋状不锈钢带作为接地极。此种结构有益于增强电荷扩散，提高反应速率，且可以控制反应条件。高压电极采用悬挂式结构，由电极固定板固定，石英玻璃管由有机玻璃多孔板固定，电源为工频交流高压电源。
42.对于本实用新型的脱硝反应塔2，其内部还固定安装旋流板21，旋流板21位于脱硝反应塔2的底部，溶液雾化器22位于旋流板21的上方；脱硝反应塔2的顶部为出气口；脱硝反
应塔2与等离子氧化装置1连通的进气口位于旋流板21的下侧；通过设置旋流板21以及溶液雾化器22又上至下的喷淋方式，可以增加烟气与溶液雾化器22喷出的溶液的接触面积，提高反应速度，使脱硝反应更加完全；经过脱硝后，烟气上升，并通过脱硝反应塔2顶部的出气口排出。
43.优选的，浓缩塔5与溶液雾化器22连通的溶液管道上设有浓缩塔出液泵，用于控制溶液的通入和流量。
44.优选的，溶液雾化器22的喷淋方向朝上，液态的过饱和亚硫酸钠通过溶液雾化器22被分散成细小的液滴，这些小液滴在热烟气中迅速蒸发形成小结晶，被高温烟气干燥成亚硫酸钠固体颗粒。在蒸发过程中，亚硫酸钠颗粒同时与烟气中二氧化氮和残留的一氧化氮反应，生成的硫酸钠颗粒和氮气。另外，烟气中还混有等离子氧化装置1中氧原子，氧原子也可与亚硫酸钠发生反应。
45.脱硝反应塔2内发生的化学反应式分别为：
46.4na2so3 2no2＝4na2so4 n2；
47.2na2so3 2no＝2na2so4 n2；
48.na2so3 o
2
＝na2so4。
49.本实用新型的烟气处理系统还包括旋风分离器3和增压风机4；旋风分离器3包括仓体和与仓体连通的回收料仓31；脱硝反应塔2与旋风分离器3的仓体通过一条烟气管道连通，旋风分离器3的仓体还与增压风机4通过一条烟气管道连通，增压风机4与浓缩塔5通过一条烟气管道连通。在脱硝反应塔2内脱硝后产生的大部分固体颗粒的经过旋风分离器3从烟气中除去，少量的小颗粒粉尘随烟气进入浓缩塔5。
50.对于本实用新型的浓缩塔5，其内部固定安装第一循环喷嘴512，第一循环喷嘴512位于浓缩塔喷嘴511的下方；第一循环喷嘴512通过位于浓缩塔5外部的一条溶液管道与浓缩塔5的底部连通；第一循环喷嘴512可将浓缩塔5内的溶液循环喷淋，可以使溶液充分与烟气反应。
51.浓缩塔喷嘴511与脱硫吸收塔6连通的溶液管道上设有出液泵61，用于控制脱硫吸收塔6通入浓缩塔5的亚硫酸钠溶液的量，使亚硫酸钠溶液得到补充；浓缩塔5与碳酸钠配液装置7连通的溶液管道上设有调节泵，用于控制碳酸钠通入浓缩塔5的量，使亚硫酸钠溶液的ph值可被调节。
52.浓缩塔的顶部设有出气口，侧壁上设有与增压风机4连通的进气口。
53.优选的，浓缩塔5的材质为耐腐蚀材质，或其内壁涂覆有耐腐蚀涂层，使其具有足够的耐腐蚀能力。
54.优选的，浓缩塔喷嘴511和第一循环喷嘴512均为压力式锥形喷嘴，能够保持较大的液滴，防止形成薄雾，造成结晶析出后被烟气携带。
55.浓缩塔5内的烟气处理过程为，烟气中带少量的小颗粒粉尘进入浓缩塔5，烟气与亚硫酸钠溶液直接换热，浓缩塔5内的溶液温度升高，烟气温度降低，烟气中的硫酸钠和亚硫酸钠凝结冷却并溶解在溶液里，使亚硫酸钠溶液的浓度提高至饱和或过饱和。
56.浓缩塔5采用气液两相逆流接触，烟气自下而上，溶液自塔上部向下喷淋，浓缩塔5的高度、宽度或内径需保证气液有足够的接触时间和面积，使两者能够充分换热；气液两相可强烈扰动，操作范围广，运行稳定，阻力小。
57.对于脱硫吸收塔6，其包括塔体，塔体内由上至下依次间隔的固定安装除雾器喷嘴65、除雾器64、填料层63以及第二循环喷嘴62；第二循环喷嘴62通过位于塔体外的一条溶液管道与塔体底部连通；第二循环喷嘴62通过一条溶液管道与工艺水装置8连通。
58.优选的，除尘器64为一体化管式除尘除雾器，能够减少液滴携带、降低净烟气中硫酸盐含量。除雾器64与工艺水装置8连通，可采用工艺水定期对其冲洗冲洗。
59.优选的，脱硫吸收塔6的材质为耐腐蚀材质，或其内壁涂覆有耐腐蚀涂层，使其具有足够的耐腐蚀能力。
60.优选的，除雾器喷嘴65和第二循环喷嘴62分层设置，喷嘴均采用压力式锥形喷嘴，喷洒角度大、均匀且不易堵塞。
61.优选的，第二循环喷嘴62与脱硫吸收塔6连通的溶液管道上设有循环泵，通过循环泵可将脱硫吸收塔6内的碳酸钠吸收液送入第二循环喷嘴62处。脱硫吸收塔6内的主要反应的化学方程式为：
62.na2co3 so2＝na2so3 co2；
63.na2co3 h2o so2＝nahso3 nahco3；
64.nahco3 so2＝nahso3 co2；
65.2nahso3 na2co3＝2na2so3 co2 h2o；
66.na2co3 so3＝na2so4 co2。
67.脱硫吸收塔6采用气液两项逆流接触，烟气自下而上，吸收溶液碳酸钠自塔上部向下流动，以液滴状分散在气相中。脱硫吸收塔6的容积和尺寸需保证气液有足够的接触时间和面积；气液两相可强烈扰动，操作范围广，运行稳定，阻力小。经过初步脱硫降温后的烟气进入脱硫吸收塔6后，利用碳酸钠溶液进一步脱硫，控制吸收液浓度和ph值，保证脱硫效率。
68.对于碳酸钠配液装置7，包括碳酸钠溶液槽71，碳酸钠溶液槽71内固定安装搅拌器；碳酸钠溶液槽71通过分支的溶液管道分别与浓缩塔5和脱硫吸收塔6连通，碳酸钠溶液槽71还与出料星型阀称重机73连通，出料星型阀称重机73与碳酸钠料仓72连通；出料星型阀称重机73能够控制碳酸钠溶液的量。
69.本实用新型的烟气系统对烟气进行脱硝脱硫处理的工作过程为：
70.系统准备就绪后，在碳酸钠溶液槽71内配置10g/ml的碳酸钠溶液，向脱硫吸收塔6送入一定液位的碳酸钠溶液，再启动连通脱硫吸收塔6与第二循环喷嘴62连通的溶液管道上的循环泵,开始碳酸钠溶液循环。
71.启动增压风机4，引烟气通入等离子氧化装置1，待处理的烟气具有温度，通入烟气后系统升温，同时调节系统风量和压力，保证脱硝反应塔2内的微负压为-0.5
‑‑
0.5kpa，流速在0.5
‑‑
1m/s。
72.当等离子氧化装置1的进气口烟气达到100℃时，启动等离子氧化装置1，观察等离子氧化装置1的出气口处二氧化氮含量的变化，并进行适当电压调节，提高二氧化氮的转化率。
73.在实际使用中，烟气开始通入系统与等离子氧化装置1的进气口烟气达到100℃的这段时间内通入的烟气，沿系统直接流入脱硫吸收塔6内实施脱硫，而无法脱硝，但该时间段非常短，烟气量很小，可不予考虑；或在脱硝反应塔2的气体回收口设置循环管路，使该部分烟气循环至等离子氧化装置1中，再次进入系统进行脱硝处理。
74.当脱硫吸收塔6内的碳酸钠溶液对烟气进行脱硫反应，反应后的溶液为亚硫酸钠溶液，当亚硫酸钠溶液的ph在6—7时，启动出液泵61向浓缩塔5输送亚硫酸钠溶液。
75.浓缩塔5内的烟气处理过程为，烟气中带少量的小颗粒粉尘进入浓缩塔5，烟气与亚硫酸钠溶液直接换热，浓缩塔5内的溶液温度升高，烟气温度降低，烟气中的硫酸钠和亚硫酸钠凝结冷却并溶解在溶液里，使亚硫酸钠溶液的浓度提高至饱和或过饱和。当浓缩塔5中的亚硫酸钠溶液的液位达到设定值后，启动第一循环喷嘴512与浓缩塔5连通的溶液管道上的循环泵，同时监控浓缩塔5内的亚硫酸钠溶液的ph值在6
‑‑
7，并监测浓缩塔5中的亚硫酸钠溶液浓度，当亚硫酸钠溶液接近饱和时或有析出的晶体(过饱和)时，启动浓缩塔出液泵向脱硝反应塔2通入过饱和的亚硫酸钠溶液，使其与脱硝反应塔2内的烟气中的二氧化硫氮反应，实现脱硝。
76.根据脱硫吸收塔6的气体回收口的净烟气的氮氧化物浓度，调节反应塔的进料量，同时启动旋风分离器3的落料口星型阀，进行出料，分析回收料中亚硫酸钠的含量，含量高时可以回收在利用于脱硫。
77.需要说明的是，浓缩塔5内在初始时可以盛有一些亚硫酸钠溶液，也可以是空的，但浓缩塔5内的亚硫酸钠溶液浓度应大于脱硫吸收塔6内的亚硫酸钠溶液浓度。
78.本实用新型的烟气处理系统可以有效地除去烟气中的含硫和含氮的有害物，二氧化硫去除率达到99％以上，氮氧化物去除率在70％以上，由此降低烟气排放危害环境的风险。本实用新型的烟气处理系统结构简单，制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。可以缩短流程、降低投资成本，脱硫脱硝的产物硫酸钠无需蒸发结晶过滤，即可用于其它工业原料，无废水排放，具有良好的实际应用前景。
79.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
80.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
81.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
82.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以
在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
83.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
84.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。