南京理工水夫：低温高效气相氧化脱硫脱硝一体化工艺介绍
慧聪水工业网 一、概况
当今国内外广泛使用的脱硫脱硝工艺是wet-fgd+scr/sncr组合工艺，就是湿式烟气脱硫和选择性催化还原（SCR)或选择性非催化还原（SNCR)脱硝两个工艺的组合。湿式烟气脱硫常用的是石灰或石灰石的钙法，脱硫率大于90%，其缺点是工程庞大，初投资和运行费用高且容易形成二次污染。选择性催化还原脱硝是采用氨催化还原，其反应温度为250-450℃，脱硝率可达70-90%，该技术成熟，目前全球范围尤其是发达国家应用广泛，但工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且易中毒使用寿命短，同时存在氨泄漏，设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原工艺的温度区域为870-1200℃，脱硝率小于50%，缺点是存在工艺设备投资大，需预热处理烟气，设备易腐蚀等问题。这两种脱硫脱硝工艺的组合，虽然能达到较好的脱硫脱硝效果，但组合工艺的设备更庞大，占地更大，投资更大，运行费用更高。项目实施和运行难以承受。
近年来，烟气的脱硫脱硝工艺技术在向一体化脱硫脱硝发展。一体化工艺就是将脱硫脱硝过程结合在同一处理工艺流程及设备中完成。不仅实现同时脱硫脱硝的目的，还可节省运行费用，降低投资，减小占地面积，并且可减少废物产生。迄今为止，具有工业应用前景的技术主要有炭基材料吸附法、化学氧化法、电子束照射法或脉冲电晕法及金属氧化物催化法等，这些技术采用的方法是把气态污染物中的硫和氮经过一系列化学反应转化为较稳定形态，如硫酸盐和硝酸盐进而工业利用，这些新型一体化脱硫脱硝工艺技术中，尤以化学氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺最具工业规模推广前景。
二、化学氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺
烟气中的SO2易溶于水，很容易被碱性吸收剂吸收，反应形成硫酸盐或亚硫酸盐而从烟气中脱除，湿法碱液吸收脱硫工艺已得到广泛应用。烟气中的氮氧化物其中大部分为NO，而NO难溶于水，单纯采用碱液吸收其去除效率很低，需要采用氧化方法，使NO氧化成易溶于水，易于被碱性吸收的NO2，并反应形成硝酸盐或亚硝酸盐，才能实现将NOX从烟气中有效脱除，所以化学氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺的关键在于实现对NO的有效氧化处理。只要有效完成对NO的高效氧化，并且通过相同的湿法碱液吸收，同时脱除SO2和NO2就可达到一体化同时脱硫脱硝的工艺目标。化学氧化湿法吸收工艺结合比较容易，装置的一体化也比较容易形成，所以化学氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺是最具实际推广应用的工艺技术。
目前在化学氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺研究中，经常被采用的化学氧化剂有臭氧、氯酸、次氯酸、双氧水、高锰酸钾等。这些氧化剂有的可用做对NO的气相氧化操作，有的只能作为液态氧化剂实施对NO的液相氧化操作。NO难溶于水，液相氧化过程是一个气膜控制的溶解、反应、吸收过程。对NO的液相氧化过程，因溶解过程速度慢，所以氧化反应速度慢，效率低，脱除率低，一般脱硝率只能达到50％～70%左右。而气相氧化不存在传质障碍，对NO的气相氧化过程可达到快速高效。所以，采用气相氧化方法将具有更高的脱除效率（90%以上）和更好的经济效果。
能实施气相氧化的化学氧化剂应是气态的或能高效释放气化成气态的化学物质。主要有臭氧、CDO氧化剂、氯气。臭氧对NO的氧化性强，反应速度快，反应脱除率高。但臭氧发生系统设备投资大，运行能耗高，在大型烟气处理系统中应用有困难。氯气氧化性能弱，对NO的氧化脱除率不高。CDO氧化剂的氧化性能与臭氧相当，对NO的氧化速度快，脱除率高，在气相对NO的氧化有高选择性（避免同时氧化SO2增加氧化剂的消耗），并且现场供给CDO氧化剂的装置投资小，操作调节投量简单方便。所以目前CDO氧化剂气相氧化被认为是湿法脱硫脱硝一体化工艺最有效、最具实际推广价值的工艺。
三、CDO氧化剂气相氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺
采用CDO氧化剂氧化NO湿法一体化脱硫脱硝已有许多试验成果，也有一些工程应用实例。但主要都是采用低浓度的CDO氧化剂水溶液或CDO氧化剂的前期物质作为氧化剂，虽然达到很好的氧化脱氮效果，但CDO氧化剂水溶液氧化方法是液相氧化过程，仍存在因NO的溶解速度慢，使CDO氧化剂的氧化能力难于高效发挥，影响CDO氧化剂的氧化脱除效率。以及在液相CDO氧化剂对SO2的氧化选择性高于NO，增加了CDO氧化剂的消耗等方面的不足。迄今为止，没有成功实施CDO氧化剂气相氧化工艺方法的原因在于还没有掌握使CDO氧化剂高效气化形成气相氧化的工艺方法。
CDO氧化剂在常温下是黄绿色至橘黄色气体，CDO氧化剂易溶于水，在水中溶解度可达6-8克/升。气体CDO氧化剂浓度超过10%有气体爆炸的危险，所以一般工艺制备的CDO氧化剂都是制成低浓度的水溶液，浓度大约100-1000mg/L。如何实施CDO氧化剂高效气化形成气相，完成对NO的高效高选择性氧化作用，这是CDO氧化剂气相氧化脱硫脱硝一体化工艺能够高效安全，经济实现的关键。
南京理工水夫环保公司（南京理工大学CDO氧化剂技术研究实施单位），利用在CDO氧化剂制备工艺研究的成果，采用CDO氧化剂正压反应工艺。由CDO氧化剂制备设备直接反应生成高浓度（5万mg/l左右）高压力（0.3-0.7MPa）的CDO氧化剂溶液，直接输送进脱硫脱硝一体化氧化吸收塔内喷雾气化，使CDO氧化剂气化成CDO氧化剂气体，完成对NO的高效氧化。该工艺方法CDO氧化剂制备设备简单，操作安全，方便，能耗低，有效的解决了CDO氧化剂气相氧化脱硫脱硝一体化工艺中，气体CDO氧化剂的供给难题。
南京理工水夫公司针对CDO氧化剂气相氧化工艺特征，开发了CDO氧化剂气相氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺技术，简称CDO－GOWDDI（已申报发明专利），包括一体化塔组构，CDO氧化剂制备工艺及装置，碱液循环吸收槽组构等，为CDO氧化剂气相氧化脱硫脱硝一体化工艺能得到真正推广应用奠定了技术基础。
四、CDO－GOWDDI工艺流程，主要设备介绍
1、工艺流程图
1、烟气进风道2、吸收塔3、塔间隔板4、脱硝液回流管5、塔釜搅拌器6、吸收釜液排出管7、塔釜循环液池8、第二级脱硝液循环泵9、第一级脱硫液循环泵10、脱硫喷淋管11、CDO氧化剂喷雾气化12、脱硝喷淋管13、除沫器14、排烟口15、进水冲洗管16、CDO氧化剂、制备系统17、碱液制备系统
2、工艺及设备说明：
CDO－GOWDDI工艺主要设备是一体化脱硫脱硝氧化吸收塔，塔分隔为上下两级，隔板下为脱硫空间和CLO2气相氧化NO空间，隔板上为脱硝空间。烟气经除尘后通过送风管道从塔下部进风口进入塔内，经第一级碱液喷淋吸收脱除SO2、尘粒，并给烟气降温；在第一级碱液喷淋上方，由高浓度CDO氧化剂溶液喷雾气化，完成对NO的气相氧化。烟气穿过隔板上通气孔进入脱硝区，由碱液喷淋吸收NO2，少量SO2及酸气等，净化后的烟气最终经除雾器排出塔。
塔釜设有碱液循环吸收浆池，由泵分别增压供给脱硫及脱硝喷淋，循环吸收浆液可为同一碱液（钙基、铵基、钠基），分别用于脱硫脱硝吸收操作，同时利用脱硫产物亚硫酸盐和脱硝产物氮氧化物之间的氧化还原特性，完成对亚硫酸盐的氧化反应。
吸收浆液经结晶槽沉淀除尘，结晶除去副产物后，循环使用。
④碱液供给由碱液配置槽配制，分别由供给泵投加到吸收浆液的循环管和结晶槽的连接管，依据各点所控制PH补充碱液。
⑤CDO氧化剂制备系统包括反应原料的配制及储存设备；反应原料的输送，计量设备；化学反应的反应器；系统的控制设备及CDO氧化剂溶液的投加及喷雾装置五个部分组成。化学反应采用氯酸钠和酸为原料，在0.1-0.7MPa的正压条件下，在反应器内完成化学反应，生成浓度5万mg/l左右的高浓度CDO氧化剂溶液，直接通过投加管输入塔内喷雾气化。
3、工艺技术的核心优势
采用安全、高效、简便的高浓度CDO氧化剂制备方法，CDO氧化剂直接从反应器投送至塔内喷雾气化，既实现了供给CDO氧化剂气体完成对NO高效氧化的目的，解决了CDO氧化剂气相供给的技术难题，同时这种高浓度高压力CDO氧化剂溶液直接喷雾的技术方法也是可能采用的各种CDO氧化剂供给方法中（如低浓度CDO氧化剂溶液循环喷淋；CDO氧化剂溶液空气吹出CLO2后鼓入塔内）最高效，最经济，最安全，最简单的方法。
完成气相氧化脱硫脱硝一体化操作的氧化吸收塔，工艺结构简单，同时完成了脱硫脱硝的工艺目的，脱硝率大于95%，脱硝率大于90%，具有简单，高效，投资少，运行费用低的特点。
采用单一碱液循环吸收系统，相比其它工艺所需脱硫循环吸收系统，氧化循环系统，脱硝循环吸收系统的三个循环系统其工艺及设备简单，投资减少。
④单一碱液循环吸收系统还利用脱硫产物亚硫酸盐与脱硝产物中的NO2之间的氧化还原特性，将亚硫酸盐氧化成硫酸盐。相比湿法脱硫吸收浆液通过鼓风，用空气氧化亚硫酸盐要省去鼓风系统投资和鼓风运行的动力消耗。
⑤CDO氧化剂气相氧化湿法脱硫脱硝一体化工艺，还可同时高效除尘，除去有毒金属，有机废气，二噁英等。
五、CDO－GOWDDI工艺与wet－fgd＋scr／sncr工艺比较
目前较普遍采用的脱硫脱硝工艺为wet-fgd+scr/sncr组合工艺，该工艺为湿法脱硫和氨催化还原脱硝两个工艺的组合，即一个湿法和一个干法工艺前后组合。工艺流程长，工艺占地面积大，工程项目投资大，运行能耗高。而CDO－GOWDDI工艺是在一个工艺装置中利用相同的工艺方法（湿法）和同类脱除方法（化学氧化吸收），所以这种一体化工艺能有效地将脱硫操作和脱硝操作结合在一起，达到工艺简单，设备简单，占地面积少，投资费用少，运行能耗少，运行费用低的效果。另外CDO－GOWDDI工艺还具有较好的操作调节性能，脱硫脱硝的脱除率在固定设备内可通过调节氧化剂供给量，喷淋的液气比实施调节，这对于设备今后的提标升级非常有利。
对于需同时脱硫脱硝的烟气治理项目，采用CDO氧化剂气相氧化湿法一体化工艺，具有最显著的经济和工程效果，能够显著的发挥其效率高，投资少，工艺简单，运行费用低的优势，所需项目的总投资和运行费用只相当单一湿法脱硫项目所需投资和运行费用。
对于已上湿法脱硫装置，需增加脱硝治理的项目，采用CDO氧化剂气相氧化湿法一体化工艺，可结合已有工艺装置，让脱硫脱硝操作能最有效的结合，需增加氧化剂制备设备，增加塔体积和吸收液循环泵，可节省原氧化风机系统的投资及动力能耗，其工程投资相比新上一套SCR系统要少得多。
分享按钮
