CN103055672A - 一种两步氧化-还原烟气脱硝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两步氧化-还原烟气脱硝方法,它是由臭氧氧化装置1、臭氧产生器9、臭氧添加控制系统10、NO/NOx传感器8、还原反应塔2、吸收液回收池3、还原剂吸收液循环池4、还原剂溶液配制装置6、还原剂溶液添加装置7、循环泵系统5组成。首先将待处理烟气进入臭氧氧化装置中,在臭氧的作用下将烟气中部分NO氧化NO2,然后,将其输送到还原反应塔内与还原剂溶液接触,在还原剂的作用下,将烟气中绝大部分NO与NO2还原成N2,达到烟气脱硝净化的目的。烟气脱硝反应后产生的废水可回收循环使用。本发明方法分两步完成烟气脱硝,具有臭氧利用率高,脱硝效果好,溶液可循环利用,投资与处理成本低,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硝领域的一种两步氧化-还原烟气脱硝方法。
背景技术
酸雨是当代世界面临的重大环境问题之一。据统计,我国NOx年排放总量超2000万吨,是造成酸雨的主要原因之一。NOx污染严重,危及生态环境安全。随着燃煤火电厂的发电量不断增加,我国区域性酸雨污染将有加剧趋势。燃煤烟气排放NOx是引起酸雨的主要来源之一,燃煤烟气脱硝已成为排放治理的关键。
迄今为止,燃煤烟气NO脱除技术主要有选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(SNCR)、SNCR-SCR联合法、光催化氧化法、臭氧氧化法、等离子体法等等。以氨为还原剂的选择性催化还原法(SCR)是常用的煤烟脱硝技术,但此法催化剂最佳反应温度为300~400℃,而且烟尘和SO2易引起催化剂中毒,严重降低其活性和寿命,增加脱硝系统的运行费用,存在着氨逃逸二次污染等问题。SNCR受温度、NH3/NOx 摩尔比及停留时间影响较大,应用中可能出现氨的利用率不高,容易造成过量的氨泄漏,形成温室气体N2O等问题。SNCR-SCR脱硝技术是结合了SCR高效、SNCR投资省的特点而发展起来的一种工艺,去除率可达90%,但对运行操作管理要求高。以TiO2为主的光催化氧化脱硝技术是不需要添加额外的氧化剂,具有反应条件温和、能耗低、二次污染少等优点,对低浓度的NO效率可高达90%,但对高浓度NO脱除效率则不高。传统的臭氧氧化法是将烟气中绝大部分NO氧化成NO2后,再用氨水等碱液吸收,效果较好,但能耗较高,产生废水,需要与化学吸收相结合,可能造成氨逃逸,引起二次污染。等离子体脱硝法是在常温下活化和转化反应NO分子而备受关注,取得了丰硕成果,但是,目前等离子体反应效率低、能耗高、目标产物选择性低,用氨气吸收会也带来氨泄露等问题,阻碍其实际应用。因此,开发新型高效经济的燃煤烟气脱除NO方法已成为研究难点与热点问题。
发明内容
本发明提出的两步氧化-还原烟气脱硝系统是分两步完成烟气脱硝。第一步是用臭氧氧化烟气中部分NO,第二步是利用尿素还原NO、NO2。它是由臭氧氧化装置1、臭氧产生器9、臭氧添加控制系统10、NO/NOx传感器8、还原反应塔2、吸收液回收池3、还原剂吸收液循环池4、还原剂溶液配制装置6、还原剂溶液添加装置7、循环泵系统5组成。它先将待处理烟气进入臭氧氧化装置中,在臭氧的作用下将烟气中一半左右NO氧化NO2,形成的烟气中NO/NO2摩尔质量比约为1。然后,将其输送到还原反应塔内与还原剂溶液喷淋接触,在还原剂尿素的作用下,将烟气中绝大部分NO与NO2还原成N2,达到烟气脱硝净化的目的。烟气脱硝反应后的溶液可回用循环利用。本发明方法分两步完成烟气脱硝,它充分利用臭氧氧化速度快与效率高的特点,结合尿素还原NO与NO2完全,无有害副产物等优点,具有臭氧利用率高,工艺简单,脱硝效果好,溶液可循环利用,投资与处理成本低,具有广阔的应用前景。
所述的臭氧氧化装置1为螺旋式臭氧反应氧化器,反应氧化器筒内设置螺旋形导流板可增加烟气与臭氧混合反应时间,筒体内径由处理烟气量的大小确定,筒体长度控制在6-8m内。筒体由不锈钢制成,但不仅限于此材料。
所述的臭氧产生器9为市售高频臭氧产生器或自制臭氧产生器,臭氧产生量由根据将烟气中NO浓度的一半被氧化来匹配选择确定。
所述的臭氧添加控制系统10是由自制的单片机控制器、电控气阀门组成。
所述的NO/NOx传感器8是市售NO/NOx传感器,量程范围0-1000ppm,最大零点漂移15ppm,输出为400±80nA/ppm,分辨率2 ppm。
所述的还原反应塔2是由筒体、喷嘴系统、除雾器组成。筒体直径由处理气量确定,一般按照空塔速度4-6m/S范围设计,塔体高度10-12m,材质可采用混凝土浇注或不锈钢。喷嘴采用螺旋式喷嘴,2-3层布置,按将整个塔体断面充满液滴的原则布置每层喷嘴数量。除雾器为折流式,要求能去除雾滴直径大于10μm。
所述的吸收液回收池3 是混凝土结构,其容量根据处理烟气量与循环水量要求选定,循环水的停留时间1h,它通过管道或地沟与还原反应塔2相连接。
所述的还原剂吸收液循环池4是混凝土结构,其容量根据循环水量确定,要求循环水的停留时间1h。它通过管道或地沟与吸收液回收池3相连接。循环还原剂溶液的质量浓度3%-5%。
所述的还原剂溶液配制装置6是由搅拌罐、还原剂添加机组成。所述的还原剂为工业级尿素,溶液尿素的质量浓度20%-30%。
所述的还原剂溶液添加装置7是由自制的单片机控制器、电控水阀门、还原剂浓度传感器组成。
所述的循环泵系统5是由水泵、管道、水阀门组成。水泵的规格根据处理烟气量(一般水气比按5-10L/m3)来确定,水泵通过管道与喷嘴、还原剂吸收液循环池4相连接。
本发明的优点:
本发明方法分两步完成烟气脱硝,它充分利用臭氧氧化速度快与效率高的特点,结合尿素还原NO与NO2完全,无有害副产物等优点,具有臭氧利用率高,工艺简单,脱硝效果好,溶液可循环利用,投资与处理成本低,具有广阔的应用前景。
附图说明:
图1为本发明的结构原理图。
图标说明:
1—臭氧氧化装置
2—还原反应塔
3—吸收液回收池
4—还原剂吸收液循环池
5—循环泵系统
6—还原剂溶液配制装置
7—还原剂溶液添加装置
8—NO/NOx传感器
9—臭氧产生器
10—臭氧添加控制系统。
具体实施方案:
本发明提出的两步氧化-还原烟气脱硝方法是分两步完成烟气脱硝。第一步是用臭氧氧化烟气中部分NO,第二步是利用尿素还原NO、NO2。它是由臭氧氧化装置1、臭氧产生器9、臭氧添加控制系统10、NO/NOx传感器8、还原反应塔2、吸收液回收池3、还原剂吸收液循环池4、还原剂溶液配制装置6、还原剂溶液添加装置7、循环泵系统5组成。它先将待处理烟气进入臭氧氧化装置中,在臭氧的作用下将烟气中一半左右NO氧化NO2,形成的烟气中NO/NO2摩尔质量比约为1。然后,将其输送到还原反应塔内与还原剂溶液喷淋接触,在还原剂尿素的作用下,将烟气中绝大部分NO与NO2还原成N2,达到烟气脱硝净化的目的。烟气脱硝反应后的溶液可回用循环利用。本发明方法分两步完成烟气脱硝,它充分利用臭氧氧化速度快与效率高的特点,结合尿素还原NO与NO2完全,无有害副产物等优点,具有臭氧利用率高,工艺简单,脱硝效果好,溶液可循环利用,投资与处理成本低,具有广阔的应用前景。
实施例1
某公司10吨供热链条炉,燃煤烟气量33000m3/h,烟气NO浓度约为560mg/m3,原无烟气脱硝系统。新建脱硝设计采用本发明脱硝方法,还原反应塔的内径1.5m,塔体高度10m,材质可采用不锈钢,采用3层喷淋,喷嘴为不锈钢螺旋喷嘴。臭氧产生器的额定产生量为 18kg/h,臭氧氧化装置的筒体内径1.6m,筒体长度控制在6m。循环还原剂溶液的尿素质量浓度5%,运行水气比为8L/m3,水溶液循环使用,经环保监测部门检测,脱硝效率达到85.1%,系统运行可靠,脱硝效果好,运行费用较低。
实施例2
某公司20吨供热沸腾炉,燃煤烟气量70000m3/h,烟气NO浓度约为460mg/m3,原无烟气脱硝系统。新建脱硝设计采用本发明脱硝方法,还原反应塔的内径2.4m,塔体高度12m,材质可采用不锈钢,采用2层喷淋,喷嘴为不锈钢螺旋喷嘴。臭氧产生器额定产生量为 28kg/h ,臭氧氧化装置的筒体内径2.2m,筒体长度控制在8m。循环还原剂溶液的尿素质量浓度4%,运行水气比为10L/m3,水溶液循环使用,经环保监测部门检测,脱硝效率达到83.2%,系统运行可靠,脱硝效果好,运行费用低。
Claims (10)
1.一种两步氧化-还原烟气脱硝系统,其包括臭氧氧化装置1、臭氧产生器9、臭氧添加控制系统10、NO/NOx传感器8、还原反应塔2、吸收液回收池3、还原剂吸收液循环池4、还原剂溶液配制装置6、还原剂溶液添加装置7、循环泵系统5。
2.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统,其特征在于所述的臭氧氧化装置1为螺旋式臭氧反应氧化器,反应氧化器筒内设置螺旋形导流板可增加烟气与臭氧混合反应时间,筒体内径由处理烟气量的大小确定,筒体长度控制在6-8m内。
3.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统,其特征在于所述的臭氧添加控制系统10是由自制的单片机控制器、电控气阀门组成。
4.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统,其特征在于所述的还原反应塔2是由筒体、喷嘴系统、除雾器组成,筒体直径由处理气量确定,一般按照空塔速度4-6m/s范围设计,塔体高度10-12m,材质可采用混凝土浇注或不锈钢,喷嘴采用螺旋式喷嘴,2-3层布置,按将整个塔体断面充满液滴的原则布置每层喷嘴数量,除雾器为折流式,要求能去除雾滴直径大于10μm。
5.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统,其特征在于所述的吸收液回收池3 是混凝土结构,其容量根据处理烟气量与循环水量要求选定,循环水的停留时间1h,它通过管道或地沟与还原反应塔2相连接。
6.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统,其特征在于所述的还原剂吸收液循环池4是混凝土结构,其容量根据循环水量确定,要求循环水的停留时间1h;
所述的还原剂为工业级尿素;
它通过管道或地沟与吸收液回收池3相连接;
循环还原剂溶液的质量浓度3%-5%。
7.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统,其特征在于所述的还原剂溶液配制装置6是由搅拌罐、还原剂添加机组成,所述的还原剂为工业级尿素,溶液尿素的质量浓度20%-30%。
8.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统,其特征在于所述的还原剂溶液添加装置7是由自制的单片机控制器、电控水阀门、还原剂浓度传感器组成。
9.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统,其特征在于所述的循环泵系统5是由水泵、管道、水阀门组成,水泵的规格根据处理烟气量(一般水气比按5-10L/m3)来确定,水泵通过管道与喷嘴、还原剂吸收液循环池4相连接。
10.一种两步氧化-还原烟气脱硝方法,其特征在于:首先将待处理烟气进入臭氧氧化装置中,在臭氧的作用下将烟气中部分NO氧化NO2,然后,将其输送到还原反应塔内与还原剂溶液接触,在还原剂的作用下,将烟气中绝大部分NO与NO2还原成N2,烟气脱硝反应后的溶液可回用循环利用。
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