CN100354022C - 锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环境保护技术领域，旨在提供一种锅炉烟气脱硝方法。本发明提供的方法包括在在温度范围为110～150℃的锅炉烟道低温段喷入臭氧O₃，将锅炉烟气中一氧化氮NO氧化成为易溶于水的高价态氮氧化物NO₂、NO₃或N₂O₅，然后使用碱液水洗锅炉烟气，脱除烟气中的氮氧化物。与其它脱硝方法相比，该方法脱硝效率高，成本低，无二次污染，同时结合碱液吸收可以达到80%以上的脱硝效果。同时与锅炉燃烧情况无关，炉型、煤种适应性广，可适用于煤粉锅炉、垃圾焚烧炉等各种锅炉燃烧设备。

Description

锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及到一种锅炉烟气脱硝方法，适用于燃煤、燃油锅炉和工业窑炉。

背景技术

能源利用过程中产生的NOx是继SO2之后亟待治理的重要大气污染物质之一，在锅炉脱硝技术方面，可以分为以下两类：燃烧过程中脱硝和烟气脱硝，燃烧过程中脱硝包括燃烧调整，空气分级，再燃，低NOx燃烧器，OFA等技术等，可以取得较好的减排效果，但脱除效率不超过50％；烟气脱硝技术目前比较成熟的技术为选择性非催化(SNCR)和选择性催化(SCR)技术，利用氨基还原剂如氨气、氨水、尿素等在一定条件下将NOx还原成为N2，SNCR技术在800-1200℃的温度范围内进行，脱硝效率为40-50％左右；SCR技术在250-600℃催化剂存在的条件下进行，脱硝效率可达到80％甚至90％以上，是目前商业化运行中脱硝效率最高的一种脱硝技术，但投资与运行成本也非常昂贵，距最新统计，综合美国45座SCR应用实例，其初期投资成本在60～150$/kW，催化剂寿命在14000～32000小时，并且我国电站多采用高灰煤，煤灰含量高达20～30％，而国外往往只有10％左右，这样势必造成催化剂寿命的下降，而催化剂成本占初期投资的1/3左右，可见其运行费用也非常昂贵，目前只有美国、德国、日本等国家采用。

随着环保要求的不断提高，对NOx排放的限制也将日趋严格，国内电厂如果在引入湿法烟气脱硫基础上再引入SCR技术，投资与运行费用将无法承受，并且可能己无场地布置。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法。

本发明采用的技术方案为一种锅炉烟气脱硝方法，其步骤为：(1)在温度范围为110～150℃的锅炉烟道低温段喷入臭氧O3，将锅炉烟气中一氧化氮NO氧化成为易溶于水的高价态氮氧化物NO2、NO3或N2O5，反应时间至少为0.5秒；(2)使用碱液水洗经过上一步骤处理的锅炉烟气，脱除烟气中的氮氧化物。

作为本发明的一种改进，在锅炉烟道低温段喷入臭氧时，臭氧的喷入点位置可以在烟道除尘器之前或在烟道除尘器之后。

作为本发明的一种改进，喷入的臭氧O3与锅炉烟气中一氧化氮NO的摩尔质量比例为0.5～1.5。

作为本发明的一种改进，所述水洗用的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙水溶液其中至少一种。

本发明的有益效果为：该方法立足与提供一种低成本，高效率的低NOx技术，采用O3将烟气中占NOx95％以上的NO氧化成高价态的NO2、NO3或N2O5，NO不溶与水，而NO2、NO3或N2O5与水反应生成HNO3，溶解能力大大提高，同时结合碱液吸收可以达到80％以上的脱硝效果，而其初期投资估计只有SCR技术的2/3～1/2左右。同时O3具有自分解性，分解产物为无毒的O2，无二次污染。与其它脱硝方法相比，该方法脱硝效率高，成本低，与锅炉燃烧情况无关，炉型、煤种适应性广，可适用于煤粉锅炉、垃圾焚烧炉等各种锅炉燃烧设备。

附图说明

图1是一种锅炉烟气臭氧氧化湿法洗涤含尘布置方案图2是一种锅炉烟气臭氧氧化湿法洗涤不含尘布置方案图3是结合水膜除尘器的布置方案具体实施方式锅炉烟气排放的NOx中，NO占95％以上，其它为NO2、N2O等，NO不溶于水，是难于处理的气态污染物质之一，而高价态的NO2、NO3、N2O5可以与水反应生成HNO3，极易被湿法洗涤装置脱除。臭氧是一种强氧化剂，除铂、金、铱、氟以外，臭氧几乎可与元素周期表中的所有元素反应，通过在锅炉烟道110～150℃温度区间喷入臭氧，O3/NO摩尔比例取0.5～1.5，反应时间至少为0.5秒，可以将NO氧化为易溶于水的高价态氮氧化物。然后通过湿法洗涤塔进行脱除，如果已配备石灰石/石膏湿法烟气脱硫设备，或者水膜除尘器，可与该方法进行整合。

下面结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明。

本发明的具体实施例1是空气静电除尘器之前含尘布置，实施方式如图1。

将臭氧喷入静电除尘器之前的含尘环境，空气经干燥净化后送入制氧装置，产生的氧气送入臭氧发生装置以制备高浓度臭氧，臭氧经网格状多孔喷射装置喷入烟道，位置在空气预热器后静电除尘器前，烟道温度为150℃，控制反应时间至少为0.5秒。富含臭氧的管道及网格喷口沿途需采用水冷冷却，臭氧发生器出口与喷口之间距离尽可能短，臭氧送入量根据烟气成分中实测NO浓度，按O3/NO摩尔比1.5动态调整。烟气经过静电除尘器后进入湿法洗涤塔，将NOx溶解吸收，利用碱液中和生成稳定硝酸盐类，水洗用的碱液为氢氧化钠，也可以是氢氧化钾或氢氧化钙水溶液。吸收液循环利用，硝酸盐类浓缩结晶后处理，烟气经洗涤塔、除雾器后送入烟囱。图中1为锅炉炉膛；2为干燥过滤制氧装置；3为臭氧发生装置；4为尾部烟道；5为静电除尘器；6为储液槽；7为洗涤塔；8为除雾器；9为烟囱；10为硝酸盐浓缩结晶装置。

本发明的具体实施例2、具体实施例3中O3喷入点烟道温度分别为110℃和130℃，，控制反应时间至少为0.5秒；臭氧送入量根据烟气成分中实测NO浓度，O3/NO摩尔比分别按0.5和1.0动态调整。其他步骤与具体实施例1相同。

具体实施例4为静电除尘器之后无尘布置，实施方式如图2。将臭氧喷入静电除尘器后的无尘环境，将臭氧送入电除尘器之后110℃的无尘烟气环境，臭氧喷入量根据烟气NOx浓度，按O3/NO摩尔比1.0动态调整，喷入点位置保证距洗涤塔入口0.5s以上停留时间。图中11为锅炉炉膛；12为干燥过滤制氧装置；13为臭氧发生装置；14为尾部烟道；15为静电除尘器；16为储液槽；17为洗涤塔；18为除雾器；19为烟囱；20为硝酸盐浓缩结晶装置。其他步骤与具体实施例1相同。

具体实施例4为结合水膜除尘器的布置，实施方案如图3所示。该方案适用于已配有湿式水膜除尘器场合。降臭氧送入水膜除尘器前的150℃含尘烟气，送入量根据烟气实际NO浓度按O3/NO摩尔比1.0动态调整，送入位置距水膜除尘器入口按停留时间0.5s上推。水膜除尘器起湿法洗涤塔的作用。图中21为锅炉炉膛；22为干燥过滤制氧装置；23为臭氧发生装置；24为尾部烟道；25为洗涤塔；26为除雾器；27为烟囱。其他步骤与具体实施例1相同。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。

本发明可用其他的不违背本发明的精神和主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (4)

1.一种锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法，包括以下步骤：(1)在温度范围为110～150℃的锅炉烟道低温段喷入臭氧O3，将锅炉烟气中一氧化氮NO氧化成为易溶于水的高价态氮氧化物NO2、NO3或N2O5，反应时间至少为0.5秒；(2)使用碱液水洗经过上一步骤处理的锅炉烟气，脱除烟气中的氮氧化物。

2.根据权利要求1所述的锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法，其特征在于，在锅炉烟道低温段喷入臭氧时，臭氧的喷入点位置可以在烟道除尘器之前或在烟道除尘器之后。

3.根据权利要求1所述的锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法，其特征在于，喷入的臭氧O3与锅炉烟气中一氧化氮NO的摩尔质量比例为0.5～1.5。

4.根据权利要求1所述的锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法，其特征在于，所述水洗用的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙水溶液其中至少一种。