CN102527206A

CN102527206A - 一种含氮氧化物的烟气的处理方法及其处理装置

Info

Publication number: CN102527206A
Application number: CN2012100124541A
Authority: CN
Inventors: 王亚军; 翁颖; 任雷; 张兵
Original assignee: ZHONG POLERIS GREENTECH HOLDINGS CO Ltd
Current assignee: ZHONG POLERIS GREENTECH HOLDINGS CO Ltd
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种含氮氧化物的烟气的处理方法及其处理装置，包括以下步骤：1）将所述含有氮氧化合物的烟气通过烟道通入分配器中；2）将气源通入臭氧发生器产生臭氧，将所述臭氧进行冷却，进入管道，再将冷却后的臭氧进行稀释，并进入混合器进行混合，得到稀释均匀的臭氧，然后进入分配器；3）稀释均匀的臭氧与含有氮氧化合物的烟气混合并产生氧化反应，冷却后进入吸收塔；4）烟气经吸收塔吸收后，得到尾气，所述尾气通过烟囱排出。本发明基于臭氧的低温氧化性，作用后使烟气脱硝系统的脱硝率达到85%上。该系统使用便捷，效果稳定，适用范围宽。

Description

一种含氮氧化物的烟气的处理方法及其处理装置

技术领域

本发明涉及一种含氮氧化物的烟气的处理方法及其处理装置，尤其是涉及一种用臭氧脱除烟气中氮氧化合物的处理方法及其处理装置，属于环境保护和化工技术领域。

背景技术

燃煤、天然气、重油等在利用过程中以及一些化工生产中产生的氮氧化物和硫氧化物对大气环境造成了严重危害。氮在自然界中的化合价有-3价、0价、+1～+5价，在锅炉烟气中存在的形式基本是一氧化氮和二氧化氮，是+2价和+4价。目前对大气污染治理普遍采取的技术有干法、半干法和湿法等几类。干法和半干法存在对烟气变化适应性差，脱硫效率不稳定的缺点。石灰石/石膏法、氨法、氧化镁法，双碱法等湿法是目前广泛采用的方法，但这几种技术在脱硝方面就显得无能为力了。

氮氧化物脱除方法主要有两类：一类是通过燃烧过程控制氮氧化物的产生，效率在30～50％左右，此法效率低，并且容易造成炉内管道结渣。

第二类烟气脱硝技术是欧美、日本等国家广泛应用的选择性催化还原脱硝技术(SCR)，脱硝效率一般在60～90％，但该法反应需要在烟气的高温段进行，高温烟气未经除尘，烟气中粉尘较多，易引起SCR金属催化剂的堵塞、磨损，粉煤灰中的重金属还会引起催化剂中毒，运行和投资费用非常昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效、低耗、便捷使用的含氮氧化物的烟气的处理方法及其处理装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种含氮氧化物的烟气的处理方法，包括以下步骤：

1)将所述含有氮氧化合物的烟气通过烟道通入分配器中；

2)气源进入臭氧发生器，产生臭氧，经冷却后进入管道，再将冷却后的臭氧进行稀释，并进入混合器进行混合，得到稀释均匀的臭氧，然后进入分配器；

3)步骤2)得到的稀释均匀的臭氧与步骤1)中的含有氮氧化合物的烟气混合并产生氧化反应，将废气中的NO转化为高价氮氧化物，冷却后进入吸收塔；

4)含高价氮氧化物的烟气经吸收塔吸收后，得到尾气，所述尾气通过烟囱排出。

在吸收塔中进行吸收，可以是传统湿法如石灰石-石膏法、氨法、镁法、海水法等工艺，也可以是有机催化综合脱硫脱硝脱汞工艺，或者是其他工艺)被塔内碱性溶液(或具有脱硫脱硝能力的有机催化剂)进行洗涤吸收；吸收塔内部的吸收液经反复循环吸收，当吸收液中的盐分的浓度达到一定程度(与采用的吸收剂或碱液特性有关)后，从收塔底部排出，依次进行液态除尘、浓缩结晶和干燥，再进行包装或者抛弃。

本发明的有益效果是：

与传统的SCR技术将氮元素还原成氮气排入大气相反，本发明的处理方法是把烟气中的氮元素升价氧化。烟气中NO的摩尔百分比通常要占92％以上，解决的脱硝问题主要就是脱除NO，NO很难溶于水的，溶解度极低，本发明的处理方法就是通过氧化反应，即用臭氧(O₃)在低温状态下具有很强的氧化特性把NO氧化生成高价氮氧化合物(氮的化合价为+3～+5为高价氮氧化合物)，通常在锅炉烟气出口排烟温度一般都不会低于90度，通常也不会超过于180度，在90～180度这么宽的烟气温度范围之内，O₃的氧化性可以把NO氧化成高价氮氧化合物。

采用O₃的原因一是因为它具有低温氧化性，二是因为一旦O₃与NO发生化学反应以后，O₃转化为O₂，O₂(氧气)是没有任何副作用的，可以直接排空。

本发明基于臭氧的低温氧化性，作用后使烟气脱硝系统的脱硝率达到85％上。该系统使用便捷，效果稳定，适用范围宽。

所述有机催化法系为悦浦利莱环保科技有限专有，所述有机催化剂为以色列Lextran公司生产的产品，所述碱液是NaOH、KOH、Ca(OH)₂、CaO、CaCO₃、MgO、NH₄·H₂O、NH₄HCO₃、海水等其中一种或几种。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在步骤2)中，所述气源为空气源或氧气源。

采用上述进一步方案的有益效果是，因本发明中的空气源或氧气源中，氧气的浓度很高(约为50～99.9％)，因此该气源通过臭氧发生器，就能得到高浓度的臭氧。

进一步，所述臭氧的浓度为100～175g/m³；所述稀释均匀的臭氧的浓度为50～1250mg/m³。

进一步，在步骤3)中，所述氧化反应是在温度为90～180℃的条件下进行。

采用上述进一步方案的有益效果是，在所述温度范围内，臭氧能有效的将NO进行氧化，提高氧化效率。

进一步，在步骤3)中，所述高价氮氧化物为N₂O₃或NO₂。

进一步，在步骤3)中，所述稀释均匀的臭氧的体积为含有氮氧化合物的烟气体积的1/10000～1/100。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：

一种含氮氧化物的烟气的处理装置，包括臭氧发生器、稀释风机、混合器、冷却系统、分配器、吸收塔及烟囱，所述臭氧发生器的输出端与所述稀释风机的出口端交汇于一条管道后再与所述混合器的一端相连接；所述混合器的另一端与所述分配器的顶端相连接，所述分配器的底端与所述吸收塔的底端相连接，所述吸收塔的顶端与所述烟囱相连接；所述冷却系统分别与所述臭氧发生器及所述分配器相连接，并对所述臭氧发生器及所述分配器分别进行冷却。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述冷却系统包括冷却塔、冷却水池、外循环冷却泵、换热器、冷却液池及内循环冷却泵；所述冷却塔与所述冷却水池相连接，所述冷却水池与所述外循环冷却泵相连接，所述外循环冷却泵通过换热器与所述冷却塔相连接；所述内循环冷却泵的一端与所述冷却液池相连接，所述内循环冷却泵的另一端分出两个支端，其中一支端与所述臭氧发生器相连接，另一支端与所述分配器相连接；所述臭氧发生器通过所述换热器与所述冷却液池相连接，所述分配器通过所述换热器与所述冷却液池相连接。

进一步，所述处理装置还包括锅炉引风机、旁路挡板门、入口挡板门及增压风机；所述锅炉引风机的一端分出两个支端，其中一个支端与所述旁路挡板门的一端相连接，其中另一个支端与所述入口挡板门的一端相连接；所述旁路挡板门的另一端与所述烟囱相连接，所述入口挡板门的另一端通过所述增压风机与所述分配器相连接。

本发明的有益效果是，

1、臭氧在温度达到270摄氏度以上是迅速分解的，温度越高臭氧分解的越快，必须要加冷却系统对臭氧发生器产生的臭氧进行冷却。

2、设备需要的臭氧浓度很高，目的是要提高臭氧的氧气利用率，这么高的浓度进来以后要稀释，所以需要稀释风机对其先进行稀释。

附图说明

图1为本发明含氮氧化物的烟气的处理装置的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、气源，2、臭氧发生器，3、混合器，4、稀释风机，5、分配器，6、吸收塔，7、烟囱，8、冷却塔，9、冷却水池，10、外循环冷却泵，11、换热器，12、冷却液池，13、内循环冷却泵，14、锅炉引风机，15、旁路档门板，16、入口档门板，17、增压风机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明一种含氮氧化物的烟气的处理装置，如图1所示，包括臭氧发生器2、混合器3、稀释风机4、冷却系统、分配器5、吸收塔6及烟囱7，所述臭氧发生器2与所述稀释风机4交汇于一条管道后再与所述混合器3的一端相连接；所述混合器3的另一端与所述分配器5的顶端相连接，所述分配器5的底端与所述吸收塔6的底端相连接，所述吸收塔6的顶端与所述烟囱7相连接；所述冷却系统分别与所述臭氧发生器2及所述分配器5相连接，并对所述臭氧发生器2及所述分配器5分别进行冷却。

所述冷却系统包括冷却塔8、冷却水池9、外循环冷却泵10、换热器11、冷却液池12及内循环冷却泵13；所述冷却塔8与所述冷却水池9相连接，所述冷却水池9与所述外循环冷却泵10相连接，所述外循环冷却泵10通过换热器11与所述冷却塔8相连接；所述内循环冷却泵13的一端与所述冷却液池12相连接，所述内循环冷却泵13的另一端分出两个支端，其中一支端与所述臭氧发生器2相连接，另一支端与所述分配器5相连接；所述臭氧发生器2通过所述换热器11与所述冷却液池12相连接，所述分配器5通过所述换热器11与所述冷却液池12相连接。

所述处理装置还包括锅炉引风机14、旁路挡板门15、入口挡板门16及增压风机17；所述锅炉引风机14的一端分出两个支端，其中一个支端与所述旁路挡板门15的一端相连接，其中另一个支端与所述入口挡板门16的一端相连接；所述旁路挡板门15的另一端与所述烟囱7相连接，所述入口挡板门16的另一端通过所述增压风机17与所述分配器5相连接。

本发明处理装置的工作原理如下：

所述烟气通过烟道进入锅炉引风机14，关闭旁路档门板15，烟气只能通过入口档门板16，在增压风机17的作用下进入分配器5。同时，气源1进入臭氧发生器2，在臭氧发生器2中，气源1中的氧气转化为臭氧，然后经过冷却，从臭氧发生器2中出来进入管道，并先通过稀释风机4的稀释，再进入混合器3进行混合，得到稀释均匀的臭氧，然后再进入分配器5与所述烟气发生氧化反应，烟气中的NO被氧化为NO₂或者N₂O₃，臭氧被转化为O₂。然后再经冷却，最后进入吸收塔6进行吸收，得到的尾气通过烟囱7排出。

所述冷却是通过冷却系统进行循环冷却，具体指冷却水池9中的水通过外循环冷却泵10作用下，经过换热器11进入冷却塔8进行冷却，冷却液池12中的水通过内循环冷却泵13的作用下，进入臭氧发生器2对臭氧进行冷却，及进入分配器5中对已被氧化的烟气进行冷却，将臭氧进行冷却后的水从臭氧发生器2中出来通过换热器11再进入冷却液池12，及将被氧化的烟气进行冷却后的水从分配器5中出来通过换热器11再进入冷却液池12，由此进行循环冷却。

实施例2

实际工程实验

采用本发明处理装置是应用于2x40T供暖工业锅炉的实际脱硫脱硝一体化湿法工艺装置，入口烟气量是185000，烟气温度是90～130度，烟气从锅炉经过布袋除尘器的锅炉引风机14，利用臭氧发生器2产生的臭氧，经冷却系统、臭氧混合器4，然后进入烟道内的分配器5，经氧化后的烟气进入含有有机催化剂、水、氨水等的混合液的吸收塔8中进行吸收反应。

测试数据：

入口的NOx含量是在110～280mg/m³，出口的含量抽样结果如表2

烟气经吸收洗涤后送入烟囱7，吸收剂循环使用，富集后的盐液中含硫酸铵和硝酸铵，经除尘、浓缩、结晶、脱水即为副产品化肥。该实例的吸收剂也可以是水、NaOH、KOH、Ca(OH)₂、CaO、CaCO₃、MgO、NH₄·H₂O、NH₄HCO₃、海水等其中一种或多种。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种含氮氧化物的烟气的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将所述含有氮氧化合物的烟气通过烟道通入分配器中；

2）将气源通入臭氧发生器产生臭氧，将所述臭氧进行冷却，再进入管道，再将冷却后的臭氧进行稀释，并进入混合器进行混合，得到稀释均匀的臭氧，然后进入分配器；

3）步骤2）得到的稀释均匀的臭氧与步骤1）中的含有氮氧化合物的烟气混合并产生氧化反应，将废气中的NO转化为高价氮氧化物，冷却后进入吸收塔；

4）含高价氮氧化物的烟气经吸收塔吸收后，得到尾气，所述尾气通过烟囱排出。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤2）中，所述气源为空气源或氧气源。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤2）中，所述臭氧的浓度为100～175g/m³；所述稀释均匀的臭氧的浓度为50～1250mg/m³。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：在步骤3）中，所述氧化反应是在温度为90～180℃的条件下进行。

5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤3）中，所述高价氮氧化物为N₂O₃或NO₂。

6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤3）中，所述稀释均匀的臭氧的体积为含有氮氧化合物的烟气体积的1/10000～1/100。

7.一种含氮氧化物的烟气的处理装置，其特征在于：包括臭氧发生器、稀释风机、混合器、冷却系统、分配器、吸收塔及烟囱，所述臭氧发生器的输出端与所述稀释风机的出口端交汇于一条管道后再与所述混合器的一端相连接；所述混合器的另一端与所述分配器的顶端相连接，所述分配器的底端与所述吸收塔的底端相连接，所述吸收塔的顶端与所述烟囱相连接；所述冷却系统分别与所述臭氧发生器及所述分配器相连接，并对所述臭氧发生器及所述分配器分别进行冷却。

8.根据权利要求7所述的处理装置，其特征在于：所述冷却系统包括冷却塔、冷却水池、外循环冷却泵、换热器、冷却液池及内循环冷却泵；所述冷却塔与所述冷却水池相连接，所述冷却水池与所述外循环冷却泵相连接，所述外循环冷却泵通过换热器与所述冷却塔相连接；所述内循环冷却泵的一端与所述冷却液池相连接，所述内循环冷却泵的另一端分出两个支端，其中一支端与所述臭氧发生器相连接，另一支端与所述分配器相连接；所述臭氧发生器通过所述换热器与所述冷却液池相连接，所述分配器通过所述换热器与所述冷却液池相连接。

9.根据权利要求7或8所述的处理装置，其特征在于：所述处理装置还包括锅炉引风机、旁路挡板门、入口挡板门及增压风机；所述锅炉引风机的一端分出两个支端，其中一个支端与所述旁路挡板门的一端相连接，其中另一个支端与所述入口挡板门的一端相连接；所述旁路挡板门的另一端与所述烟囱相连接，所述入口挡板门的另一端通过所述增压风机与所述分配器相连接。