CN103949145B - 一种消除烟气中氮氧化物的方法及纳米烟气脱硝系统 - Google Patents

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Abstract

一种消除烟气中氮氧化物的方法：(1)含氮氧化物的烟气在预处理容器中进行预处理，预处理过程除去烟气中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO2；(2)经预处理的烟气进入脱硝容器中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸；(3)净化后的气体排出脱硝容器。一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于它由预处理仓和脱硝仓构成；所述预处理仓的输出端与脱硝仓的输入端连接。优越性：本发明有效的将氮氧化物变成了硝酸；因此，本发明回收的利益远超过设备本身的运行成本，使用者可获得更多的利润；本发明可适用在其它的工业市场，包括水泥厂、钢铁厂、市政府废物燃烧厂、医疗废物燃烧厂、氯气制造厂、纸浆和纸张生产厂等。

Description

一种消除烟气中氮氧化物的方法及纳米烟气脱硝系统
(一)技术领域：
本发明涉及一种废气处理方法及系统，尤其是一种消除烟气中氮氧化物的方法及纳米烟气脱硝系统。
(二)背景技术：
硝(NOx)是氮氧化物的一种通称，该术语是指NO和NO2(一氧化氮和二氧化氮)的合计浓度。氮氧化物和空气中挥发性有机物(VOCs)在阳光下会产生化学反应而形成臭氧。儿童和在户外工作或运动的人很容易受到臭氧的不良影响。臭氧能导致哮喘、破坏肺组织、以及降低肺功能等。臭氧还可以通过风和气流被输送，对健康的影响远远的超过原来的氮氧化物。臭氧其它的影响还包括破坏植物生长而导致农作物产量下降。此外、氮氧化物和二氧化硫与空气中其它物质反应形成酸雨，参杂在降落于地面的雨、雾、雪或微颗粒之中。酸雨损坏汽车、建筑物和造成历史古迹的恶化；酸雨导致湖泊和溪流变成酸性，导致自然水域生态的不平衡。酸性的微颗粒深入到肺部的敏感部位，可以引起或加重呼吸系统疾病，如肺气肿、支气管炎、和加重原有的心脏疾病。酸性的微颗粒还可阻挡光线的透射而减低能见度，造成了雾霾的天气,人们终年看不到蓝天。即使氮氧化物不成为臭氧、酸雨、或吸附在微颗粒上，额外的氮溶于溪流与湖泊中，加速了水质的“富营养化”，从而导致氧气过份消耗，因而减少了鱼类和贝类的数量。
根据中国电力的报导，一台30万千瓦机组进行脱硝改造建设的成本应该大约在6000万元左右。2013年九月华电能源工程公司所属北京龙电宏泰环保科技有限公司与河南煤化集团商丘裕东发电有限责任公司正式签署了《2x315MW(三十一万五千瓦)机组烟气脱硝改造工程EPC总承包合同》，合同总金额1.2亿元。也印证了这一普遍成本。除了制造成本，脱硝的运行成本也非常的高。根据报导：“一台30万千瓦脱硝改造设备要实施脱硝电价确实要1.2分/千瓦才能刚刚抵消成本，运行成本最高的机组达到2.7分/千瓦”。此外，目前国内脱硝的效率只能达到40％～70％。浙江某电厂一位工程师曾在专业报刋上表示过，目前国内选优的火电机组脱硝设施建成、投产的不多，烟气监测和自动控制方面的技术尚不够成熟，相关技术仍处于摸索和吸收转化过程中。现有的SCR脱硝技术，激射的氨逃逸监测的准确性、低负荷下喷氨量和效率的控制等问题都还有待解决。目前国内脱硝最成熟与应用最广泛的技术为选择性催化还原(SCR)，缺少其它具有实用价值及应用前景的新技术。SCR技术的关键为催化剂。目前催化剂在国内市场上供不应求，市场上供应的基本都是国外产品，国产催化剂的研究与应用刚刚开始。所以整体来说，目前国内的SCR设备与材料全部都得依靠国外进口，这也无形中增加了其制造与运行成本。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种消除烟气中氮氧化物的方法及纳米烟气脱硝系统，它能够解决现有技术的不足，本发明可消除燃煤锅炉排放所有的氮氧化物NOx，无需像目前的RSC脱硝系统一样使用任何尿素和氨水，通过一个更经济、更高效的方式来控制空气污染。
本发明的技术方案：一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)含氮氧化物的烟气在预处理容器中进行预处理，预处理过程除去烟气中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO2：
预处理容器中加入含有氧化剂且PH值小于等于3的溶液；
将烟气通入预处理容器中，与液体充分接触，使直径大于10微米的固体颗粒留在溶液中，NO氧化为NO2；
将含有固体颗粒的溶液导出预处理容器；
(2)经预处理的烟气进入脱硝容器中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸：
脱硝容器中加入含有氧化剂且PH值小于等于3的溶液；
将经过预处理的烟气进入脱硝容器中，与氧化剂充分接触反应，生成硝酸；
(3)净化后的气体排出脱硝容器。
所述预处理容器和脱硝容器中首先使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化剂。
所述预处理容器和脱硝容器中的氧化剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L。
所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。
所述预处理容器中液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间。
所述脱硝容器中气体直接通入液体以增加烟气与液体接触的面积和时间，或者液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间；或者两种方式同时使用。
所述步骤(1)中当选用过氧化氢为氧化剂时，则通过出液口定时监测氧化剂的浓度，并根据需要补充氧化剂使溶液中氧化剂浓度稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。
所述步骤(1)中烟气进入预处理容器时从容器下部进入；方向水平并与容器壁呈40～50度角，使烟气在向上移动时产生螺旋效应，以增加与液体接触的时间。
所述步骤(1)中流出预处理容器的液体在除去大于10微米颗粒物后，由水泵通过管道输送到预处理容器的喷淋装置。
所述步骤(2)中将反应后溶液导出，当选用过氧化氢为氧化剂时，则定时监测导出溶液中氧化剂的浓度，根据监测的情况，添加新的含有氧化剂的溶液使容器中溶液成分保持稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。
所述步骤(2)中的溶液由水泵通过管道输送到脱硝容器的喷淋装置。
一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于它由预处理仓和脱硝仓构成；所述预处理仓的输出端与脱硝仓的输入端连接；
所述预处理仓包括预处理仓仓体、预处理仓喷淋系统、预处理仓进气口、预处理仓抽水泵、储液器、预处理仓出液口、预处理仓进液口和预处理仓出气口；所述预处理仓仓体的底部是储液器，预处理仓出液口设置在储液器处，所述预处理仓进气口、预处理仓进液口和预处理仓出气口设置在储液器上方的预处理仓仓体上，预处理仓出气口在预处理仓进气口的上方，所述预处理仓喷淋系统设置在预处理仓仓体内，所述预处理仓抽水泵通过管道连接储液器的输出端和预处理仓喷淋系统的输入端；
所述脱硝仓包括脱硝仓仓体、脱硝仓出气口、脱硝仓喷淋系统、脱硝仓进气口、脱硝仓进液口、气液混合通道、脱硝仓出液口和脱硝仓抽水泵；所述脱硝仓进气口和脱硝仓出气口设置在脱硝仓仓体的上部；所述脱硝仓进液口设置在脱硝仓仓体的中部；所述脱硝仓出液口设置在脱硝仓仓体的底部；所述气液混合通道、脱硝仓喷淋系统位于脱硝仓仓体内；气液混合通道的输入端连接脱硝仓进气口，输出端置于脱硝仓仓体内的液体内；所述脱硝仓抽水泵通过管道连接脱硝仓仓体底部的输出端和脱硝仓喷淋系统的输入端。
所述预处理仓仓体顶部设置检修盖，仓体的侧壁上设置检修门，储液器顶部设置漏斗形收集板，储液器的侧壁上设置预处理仓液位器和采样口。
所述预处理仓喷淋系统为设置在预处理仓仓体内顶部的加压喷淋装置，或者为设置在预处理仓仓体内顶部的加压喷淋装置和设置在预处理仓仓体内壁上的喷雾式喷淋装置。
所述加压喷淋装置的喷淋液滴为均匀的连线；每滴液滴的直径为2～3毫米，每滴之间间隔6～10毫米。
所述预处理仓仓体由不锈钢金属板制成。
所述预处理仓抽水泵为耐酸水泵。
所述脱硝仓仓体的侧壁上设置脱硝仓液位器，脱硝仓仓体顶部设置检修盖。
所述气液混合通道包括3个中型气液混合通道和3小型气液混合通道，或者包括5个大型混合通道。
所述脱硝仓仓体由不锈钢金属板制成。
一种上述纳米烟气脱硝系统的工作方法：
预处理的方法：
(1)向预处理仓仓体内注水，使用硝酸调整pH值至以下，然后加入氧化剂；
(2)开启预处理仓抽水泵，预处理仓喷淋系统开始工作；
(3)烟气从预处理仓进气口与预处理仓仓体内壁夹角四十至五十度的方向进入预处理仓仓体内，使烟气在向上移动时产生螺旋效应；
(4)烟气中的NO与氧化剂反应生成NO2；
(5)定期通过采样口收集样品监测氧化剂的消耗量，根据烟气中的NO含量，向预处理仓仓体内补充氧化剂。
所述氧化剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L。
所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。
所述氧化剂为过氧化氢时，过氧化氢的消耗量通过每小时的样品收集被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。
脱硝的方法：
(1)在脱硝仓仓体加入氧化剂溶液，经过预处理的烟气通过进气口进入气液混合通道；
(2)烟气中的NO2与氧化剂发生反应以产生HNO3；
(3)定期通过收集样品监测氧化剂的消耗量，根据烟气中的NO含量，向脱硝仓仓体内补充氧化剂。
所述经过预处理的烟气中的一部分NO2分子会与水产生反应生成HNO3和NO；在预处理仓中没有被氧化的NO加上NO2分子会与水反应产生的NO将会与HNO3和H2O发生反应并产生中间体HNO2；该中间体再与H2O2进一步反应，生成最终产物：HNO3加H2O。
所述氧化剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L。
所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。
所述氧化剂为过氧化氢时，过氧化氢的消耗量通过每小时的样品收集被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。
本发明的工作原理：预处理仓仓内液体含有氧化剂，其作用为使NO氧化成NO2。我们选择的氧化剂为过氧化氢(H2O2)。选择使用H2O2的原因是H2O2在处于酸性的反应环境下，其行为相当于一个强氧化剂。它可与烟气中的NO立即发生反应。烟气在通风管道的速度超过6米/秒；以此种速度，烟气所携带的任何物质没有太多的时间去产生化学反应，除非该反应是放热的与自发的。此外、相对于其他强氧化剂，过氧化氢相对的比较便宜与安全，从而在此技术大规模的应用于工业时可以大大的降低了成本并且提高了安全防范系数。
如果过氧化物是处于气体状态，那么虽然气体反应具有较高的反应动力并通常发生非常快，但在达到平衡后其逆反应也可立即产生。由于过氧化物所产生的氧化物，NO2属于过渡态，它们不是非常稳定。如果没有有效的办法将NO2过渡态转化成其它最终产物，该中间体可马上转换回成反应物而因此减少了氧化剂的功效。我们已经通过将脱硝处理仓紧接在预处理仓的后面，成功和有效的解决了这个问题。
预处理仓能够进一步消除烟气内的颗粒物质(PM)。为了使化学反应在没有任何阻碍的情况下产生，仓内的溶液应无任何污染物。PM可导致溶液混浊，进而对预处理仓后的脱硝造成问题。并且进入大气层的PM，已成为最近的一个巨大问题。因此、预处理仓可于原位处理这个问题。我们在仓室的顶部和侧面放置了淋浴系统以确保烟气和溶液之间有充分长时间的接触。烟气将以一定角度进入仓室，造成烟气在向上移动时创建一个螺旋效应。淋浴系统与螺旋效应均将提升烟气停留在仓室内部的时间。淋浴的滴液均匀的连线；每滴具有2～3毫米的直径并每滴之间间隔6～10毫米。这样的设计是为了在不对排气系统产生任何反压的情况下确保废气与液体之间的最大接触。任何小于2毫米的滴液会很容易被排气力量带入脱硝仓。交叉污染会降低设备的效率，因此需要避免。
在脱硝仓内，转换NO2至硝酸(见图5)：理论上，如果烟气中所有的NO分子在预处理仓内被完全转化为NO2(公式1)，它应该在这个脱硝仓内与H2O2发生反应以产生HNO3(公式2)。然而，为了降低成本，只在脱硝仓放置了5％的过氧化物(v/v)。因此，一部分NO2分子可能会与水产生反应形成HNO3和NO(公式3)。在预处理仓中没有被过氧化物氧化的NO加上从公式3中产生的NO将会与HNO3和H2O发生反应并产生中间体HNO2(公式4)；该中间体再与H2O2进一步反应，生成最终产物：HNO3加H2O(公式5)。由于NO的低溶解度(亨利常数＝28700大气压/摩尔)与转换NO至NO2然后至HNO3反应动力学的复杂性，脱硝仓的设计是以确保烟气与溶液之间的接触时间延至到最长为最主。
本发明的优越性：1、本发明有效的将氮氧化物变成了硝酸；因此，本发明回收的利益远超过设备本身的运行成本，使用者可获得更多的利润；2、本发明可以被纳入到燃煤电厂现有的系统用来提高其有效性，或完全取代原来的旧系统；3、本发明可适用在其它的工业市场，包括水泥厂、钢铁厂、市政府废物燃烧厂、医疗废物燃烧厂、氯气制造厂、纸浆和纸张生产厂等；4、本发明占地小、改造简易，而且制造与运行成本均少于目前RSC脱硝技术的50％左右。在严格遵循操作规程的前提下，本发明可保延续使用到15～20年无需进行工程改造，并且可与运行的燃煤锅炉同步进行维修养护即可。
本发明的技术效果：
1、本发明用于净化汽车尾气的检测报告：
单位：毫克/立方米
2、本发明用于净化锅炉废气的试验报告：
单位：毫克/立方米
3、本发明用于净化锅炉废气的试验报告：
单位：毫克/立方米
4、本发明用于消除氮氧化物的技术效果：
(四)附图说明：
图1为本发明所涉一种纳米烟气脱硝系统中有两种喷淋装置的预处理仓的结构示意图。
图2为本发明所涉一种纳米烟气脱硝系统中有顶部的加压喷淋装置的结构示意图。
图3为本发明所涉一种纳米烟气脱硝系统中有中型气液混合通道和小型气液混合通道的脱硝仓的结构示意图。
图4为本发明所涉一种纳米烟气脱硝系统中有大型气液混合通道的脱硝仓的结构示意图。
图5为本发明所涉一种消除烟气中氮氧化物的方法中将氮氧化物转换至硝酸的反应式。
其中，1-1为检修盖，1-2为预处理仓喷淋系统，1-3为漏斗形收集板，1-4为预处理仓进气口，1-5为采样口，1-6为预处理仓抽水泵，1-7为储液器，1-8为预处理仓出液口，1-9为预处理仓液位器，1-10为预处理仓进液口，1-11为检修门，1-12为预处理仓出气口，1-13为预处理仓仓体，2-1为脱硝仓出气口，2-2为脱硝仓喷淋系统，2-3为脱硝仓进气口，2-4为脱硝仓进液口，2-5为气液混合通道，2-6为脱硝仓液位器，2-7为脱硝仓出液口，2-8为脱硝仓抽水泵，2-9为检修盖，2-10为脱硝仓仓体。
(五)具体实施方式：
实施例1：一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)含氮氧化物的烟气在预处理容器中进行预处理，预处理过程除去烟气中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO2：
预处理容器中加入含有氧化剂且PH值小于等于3的溶液；
将烟气通入预处理容器中，与液体充分接触，使直径大于10微米的固体颗粒留在溶液中，NO氧化为NO2；
将含有固体颗粒的溶液导出预处理容器；
(2)经预处理的烟气进入脱硝容器中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸：
脱硝容器中加入含有氧化剂且PH值小于等于3的溶液；
将经过预处理的烟气进入脱硝容器中，与氧化剂充分接触反应，生成硝酸；
(3)净化后的气体排出脱硝容器。
所述预处理容器和脱硝容器中首先使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化剂。
所述预处理容器和脱硝容器中氧化剂均为过氧化氢，过氧化氢与水的体积比为1：20。
所述预处理容器中液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间。
所述脱硝容器中气体直接通入液体和液体通过喷淋装置喷出两种方式同时使用以增加烟气与液体接触的面积和时间。
所述步骤(1)中通过出液口每小时监测氧化剂的浓度，并根据需要补充氧化剂使溶液中氧化剂浓度稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。
所述步骤(1)中烟气进入预处理容器时从容器下部进入；方向水平并与容器壁呈45度角，使烟气在向上移动时产生螺旋效应，以增加与液体接触的时间。
所述步骤(1)中流出预处理容器的液体在除去大于10微米颗粒物后，由水泵通过管道输送到预处理容器的喷淋装置。
所述步骤(2)中将反应后溶液导出，并每小时监测导出溶液中氧化剂的浓度，根据监测的情况，添加新的含有氧化剂的溶液使容器中溶液成分保持稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。
所述步骤(2)中的溶液由水泵通过管道输送到脱硝容器的喷淋装置。
一种纳米烟气脱硝系统(见图1、图3)，其特征在于它由预处理仓和脱硝仓构成；所述预处理仓的输出端与脱硝仓的输入端连接；
所述预处理仓包括预处理仓仓体1-13、预处理仓喷淋系统1-2、预处理仓进气口1-4、预处理仓抽水泵1-6、储液器1-7、预处理仓出液口1-8、预处理仓进液口1-10和预处理仓出气口1-12；所述预处理仓仓体1-13的底部是储液器1-7，预处理仓出液口1-8设置在储液器1-7处，所述预处理仓进气口1-4、预处理仓进液口1-10和预处理仓出气口1-12设置在储液器7上方的预处理仓仓体1-13上，预处理仓出气口1-12在预处理仓进气口1-4的上方，所述预处理仓喷淋系统1-2设置在预处理仓仓体1-13内，所述预处理仓抽水泵1-6通过管道连接储液器1-7的输出端和预处理仓喷淋系统1-2的输入端；
所述脱硝仓包括脱硝仓仓体2-10、脱硝仓出气口2-1、脱硝仓喷淋系统2-2、脱硝仓进气口2-3、脱硝仓进液口2-4、气液混合通道2-5、脱硝仓出液口2-7和脱硝仓抽水泵2-8；所述脱硝仓进气口2-3和脱硝仓出气口2-1设置在脱硝仓仓体2-10的上部；所述脱硝仓进液口2-4设置在脱硝仓仓体2-10的中部；所述脱硝仓出液口2-7设置在脱硝仓仓体2-10的底部；所述气液混合通道2-5、脱硝仓喷淋系统2-2位于脱硝仓仓体2-10内；气液混合通道2-5的输入端连接脱硝仓进气口2-3，输出端置于脱硝仓仓体2-10内的液体内；所述脱硝仓抽水泵2-8通过管道连接脱硝仓仓体2-10底部的输出端和脱硝仓喷淋系统2-2的输入端。
所述预处理仓仓体1-13顶部设置检修盖1-1，仓体1-13的侧壁上设置检修门1-11，储液器1-7顶部设置漏斗形收集板1-3，储液器1-7的侧壁上设置预处理仓液位器1-9和采样口1-5。(见图1)
所述预处理仓喷淋系统1-2为设置在预处理仓仓体1-13内顶部的加压喷淋装置1-2-1和设置在预处理仓仓体1-13内壁上的喷雾式喷淋装置1-2-2。(见图1)
所述加压喷淋装置1-2-1的喷淋液滴为均匀的连线；每滴液滴的直径为2～3毫米，每滴之间间隔8毫米。
所述预处理仓仓体1-13由不锈钢金属板制成。
所述预处理仓抽水泵1-6为耐酸水泵。
所述脱硝仓仓体2-10的侧壁上设置脱硝仓液位器2-6，脱硝仓仓体2-10顶部设置检修盖2-9。(见图3)
所述气液混合通道2-5包括3个中型气液混合通道和3小型气液混合通道。(见图3)
所述脱硝仓仓体2-10由不锈钢金属板制成。
一种上述纳米烟气脱硝系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：
预处理的方法：
(1)向预处理仓仓体1-13内注水，使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化剂；
(2)开启预处理仓抽水泵1-6，预处理仓喷淋系统1-2开始工作；
(3)烟气从预处理仓进气口1-4与预处理仓仓体1-13内壁夹角四十至五十度的方向进入预处理仓仓体1-13内，使烟气在向上移动时产生螺旋效应；
(4)烟气中的NO与氧化剂反应生成NO2；
(5)定期通过采样口收集样品监测氧化剂的消耗量，根据烟气中的NO含量，向预处理仓仓体1-13内补充氧化剂。
所述预处理容器和脱硝容器中氧化剂均为过氧化氢，过氧化氢与水的体积比为1：20。
所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。
所述氧化剂为过氧化氢时，过氧化氢的消耗量通过每小时的样品收集被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。
脱硝的方法：
(1)在脱硝仓仓体2-10加入氧化剂溶液，经过预处理的烟气通过进气口2-3进入气液混合通道2-5；
(2)烟气中的NO2与氧化剂发生反应以产生HNO3；
(3)定期通过收集样品监测氧化剂的消耗量，根据烟气中的NO含量，向脱硝仓仓体2-10内补充氧化剂。
所述经过预处理的烟气中的一部分NO2分子会与水产生反应生成HNO3和NO；在预处理仓中没有被氧化的NO加上NO2分子会与水反应产生的NO将会与HNO3和H2O发生反应并产生中间体HNO2；该中间体再与H2O2进一步反应，生成最终产物：HNO3加H2O。
所述预处理容器和脱硝容器中氧化剂均为过氧化氢，过氧化氢与水的体积比为1：20。
所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。
所述氧化剂为过氧化氢时，过氧化氢的消耗量通过每小时的样品收集被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。
以一个每日燃烧约30吨煤的15吨燃煤锅炉为例，预处理仓预计的直径和高度分别为2.7米和3米。脱硝仓预计的直径和高度分别为2.7米与2.25米。脱硝仓内装有5725升的水，817升35％的H2O2(密度1.135克/毫升，27K摩尔)，和855升70％的硝酸(密度1.42克/毫升，13.5K摩尔)。过氧化氢(H2O2)的消耗量通过每小时的样品收集被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。根据烟气中的NO含量，计量泵将从贮液罐中补充过氧化物至所述仓。本发明具备从烟气中去除90％NOx的能力。烟气中的NOx浓度在50ppm～120ppm之间波动，具体量取决于现场锅炉的温度。通常如果锅炉燃烧温度超过900摄氏度，烟气NOx的浓度很容易的会超过200ppm。
实施例2：一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)含氮氧化物的烟气在预处理容器中进行预处理，预处理过程除去烟气中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO2：
预处理容器中加入含有氧化剂且PH值小于等于3的溶液；
将烟气通入预处理容器中，与液体充分接触，使直径大于10微米的固体颗粒留在溶液中，NO氧化为NO2；
将含有固体颗粒的溶液导出预处理容器；
(2)经预处理的烟气进入脱硝容器中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸：
脱硝容器中加入含有氧化剂且PH值小于等于3的溶液；
将经过预处理的烟气进入脱硝容器中，与氧化剂充分接触反应，生成硝酸；
(3)净化后的气体排出脱硝容器。
所述预处理容器和脱硝容器中首先使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化剂。
所述预处理容器中氧化剂为过氧化氢，过氧化氢与水的体积比为1：18。
所述脱硝容器中的氧化剂为氧化镁和氢氧化镁的混合物，氧化镁、氢氧化镁固体颗粒的直径小于20nm，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化镁与水的用量比等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比等于10mol/L。
所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。
所述预处理容器中液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间。
所述脱硝容器中气体直接通入液体，和液体通过喷淋装置喷出两种方式同时使用以增加烟气与液体接触的面积和时间。
所述步骤(1)通过出液口每8小时监测氧化剂的浓度，并根据需要补充氧化剂使溶液中氧化剂浓度稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。
所述步骤(1)中烟气进入预处理容器时从容器下部进入；方向水平并与容器壁呈45度角，使烟气在向上移动时产生螺旋效应，以增加与液体接触的时间。
所述步骤(1)中流出预处理容器的液体在除去大于10微米颗粒物后，由水泵通过管道输送到预处理容器的喷淋装置。
所述步骤(2)中的溶液由水泵通过管道输送到脱硝容器的喷淋装置。
一种纳米烟气脱硝系统(见图2、图4)，其特征在于它由预处理仓和脱硝仓构成；所述预处理仓的输出端与脱硝仓的输入端连接；
所述预处理仓包括预处理仓仓体1-13、预处理仓喷淋系统1-2、预处理仓进气口1-4、预处理仓抽水泵1-6、储液器1-7、预处理仓出液口1-8、预处理仓进液口1-10和预处理仓出气口1-12；所述预处理仓仓体1-13的底部是储液器1-7，预处理仓出液口1-8设置在储液器1-7处，所述预处理仓进气口1-4、预处理仓进液口1-10和预处理仓出气口1-12设置在储液器7上方的预处理仓仓体1-13上，预处理仓出气口1-12在预处理仓进气口1-4的上方，所述预处理仓喷淋系统1-2设置在预处理仓仓体1-13内，所述预处理仓抽水泵1-6通过管道连接储液器1-7的输出端和预处理仓喷淋系统1-2的输入端；
所述脱硝仓包括脱硝仓仓体2-10、脱硝仓出气口2-1、脱硝仓喷淋系统2-2、脱硝仓进气口2-3、脱硝仓进液口2-4、气液混合通道2-5、脱硝仓出液口2-7和脱硝仓抽水泵2-8；所述脱硝仓进气口2-3和脱硝仓出气口2-1设置在脱硝仓仓体2-10的上部；所述脱硝仓进液口2-4设置在脱硝仓仓体2-10的中部；所述脱硝仓出液口2-7设置在脱硝仓仓体2-10的底部；所述气液混合通道2-5、脱硝仓喷淋系统2-2位于脱硝仓仓体2-10内；气液混合通道2-5的输入端连接脱硝仓进气口2-3，输出端置于脱硝仓仓体2-10内的液体内；所述脱硝仓抽水泵2-8通过管道连接脱硝仓仓体2-10底部的输出端和脱硝仓喷淋系统2-2的输入端。
所述预处理仓仓体1-13顶部设置检修盖1-1，仓体1-13的侧壁上设置检修门1-11，储液器1-7顶部设置漏斗形收集板1-3，储液器1-7的侧壁上设置预处理仓液位器1-9和采样口1-5。(见图2)
所述预处理仓喷淋系统1-2为设置在预处理仓仓体1-13内顶部的加压喷淋装置1-2-1。(见图2)
所述加压喷淋装置1-2-1的喷淋液滴为均匀的连线；每滴液滴的直径为2～3毫米，每滴之间间隔10毫米。
所述预处理仓仓体1-13由不锈钢金属板制成。
所述预处理仓抽水泵1-6为耐酸水泵。
所述脱硝仓仓体2-10的侧壁上设置脱硝仓液位器2-6，脱硝仓仓体2-10顶部设置检修盖2-9。(见图4)
所述气液混合通道2-5包括包括5个大型混合通道。(见图4)
所述脱硝仓仓体2-10由不锈钢金属板制成。
一种上述纳米烟气脱硝系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：
预处理的方法：
(1)向预处理仓仓体1-13内注水，使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化剂；
(2)开启预处理仓抽水泵1-6，预处理仓喷淋系统1-2开始工作；
(3)烟气从预处理仓进气口1-4与预处理仓仓体1-13内壁夹角四十至五十度的方向进入预处理仓仓体1-13内，使烟气在向上移动时产生螺旋效应；
(4)烟气中的NO与氧化剂反应生成NO2；
(5)定期通过采样口收集样品监测氧化剂的消耗量，根据烟气中的NO含量，向预处理仓仓体1-13内补充氧化剂。
所述预处理容器中氧化剂为过氧化氢，过氧化氢与水的体积比为1：18。
所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。
所述氧化剂为过氧化氢时，过氧化氢的消耗量通过每8小时的样品收集被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。
脱硝的方法：
(1)在脱硝仓仓体2-10加入氧化剂溶液，经过预处理的烟气通过进气口2-3进入气液混合通道2-5；
(2)烟气中的NO2与氧化剂发生反应以产生HNO3；
(3)定期通过收集样品监测氧化剂的消耗量，根据烟气中的NO含量，向脱硝仓仓体2-10内补充氧化剂。
所述经过预处理的烟气中的一部分NO2分子会与水产生反应生成HNO3和NO；在预处理仓中没有被氧化的NO加上NO2分子会与水反应产生的NO将会与HNO3和H2O发生反应并产生中间体HNO2；该中间体再与H2O2进一步反应，生成最终产物：HNO3加H2O。
所述脱硝容器中的氧化剂为氧化镁和氢氧化镁的混合物，氧化镁、氢氧化镁固体颗粒的直径小于20nm，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化镁与水的用量比等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比等于10mol/L。

Claims (17)

1.一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)含氮氧化物的烟气在预处理容器中进行预处理，预处理过程除去烟气中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO2：
预处理容器中加入含有氧化剂且pH值小于等于3的溶液；
将烟气通入预处理容器中，与液体充分接触，使直径大于10微米的固体颗粒留在溶液中，NO氧化为NO2；
将含有固体颗粒的溶液导出预处理容器；
(2)经预处理的烟气进入脱硝容器中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸：
脱硝容器中加入含有氧化剂且pH值小于等于3的溶液；
将经过预处理的烟气进入脱硝容器中，与氧化剂充分接触反应，生成硝酸；
(3)净化后的气体排出脱硝容器；
所述预处理容器和脱硝容器中首先使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化剂；
所述预处理容器和脱硝容器中的氧化剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L；所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。
2.根据权利要求1所述一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于所述预处理容器中液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间。
3.根据权利要求1所述一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于所述脱硝容器中气体直接通入液体以增加烟气与液体接触的面积和时间，或者液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间；或者两种方式同时使用。
4.根据权利要求1所述一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于所述步骤(1)中当选用过氧化氢为氧化剂时，则通过出液口定时监测氧化剂的浓度，并根据需要补充氧化剂使溶液中氧化剂浓度稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。
5.根据权利要求1所述一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于所述步骤(1)中烟气进入预处理容器时从容器下部进入；方向水平并与容器壁呈40～50度角，使烟气在向上移动时产生螺旋效应，以增加与液体接触的时间。
6.根据权利要求1所述一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于所述步骤(1)中流出预处理容器的液体在除去大于10微米颗粒物后，由水泵通过管道输送到预处理容器的喷淋装置。
7.根据权利要求1所述一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于所述步骤(2)中将反应后溶液导出，当选用过氧化氢为氧化剂时，则定时监测导出溶液中氧化剂的浓度，根据监测的情况，添加新的含有氧化剂的溶液使容器中溶液成分保持稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。
8.根据权利要求1所述一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于所述步骤(2)中的溶液由水泵通过管道输送到脱硝容器的喷淋装置。
9.一种实现权利要求1所述消除烟气中氮氧化物的方法的纳米烟气脱硝系统，其特征在于它由预处理仓和脱硝仓构成；所述预处理仓的输出端与脱硝仓的输入端连接；
所述预处理仓包括预处理仓仓体、预处理仓喷淋系统、预处理仓进气口、预处理仓抽水泵、储液器、预处理仓出液口、预处理仓进液口和预处理仓出气口；所述预处理仓仓体的底部是储液器，预处理仓 出液口设置在储液器处，所述预处理仓进气口、预处理仓进液口和预处理仓出气口设置在储液器上方的预处理仓仓体上，预处理仓出气口在预处理仓进气口的上方，所述预处理仓喷淋系统设置在预处理仓仓体内，所述预处理仓抽水泵通过管道连接储液器的输出端和预处理仓喷淋系统的输入端；
所述脱硝仓包括脱硝仓仓体、脱硝仓出气口、脱硝仓喷淋系统、脱硝仓进气口、脱硝仓进液口、气液混合通道、脱硝仓出液口和脱硝仓抽水泵；所述脱硝仓进气口和脱硝仓出气口设置在脱硝仓仓体的上部；所述脱硝仓进液口设置在脱硝仓仓体的中部；所述脱硝仓出液口设置在脱硝仓仓体的底部；所述气液混合通道、脱硝仓喷淋系统位于脱硝仓仓体内；气液混合通道的输入端连接脱硝仓进气口，输出端置于脱硝仓仓体内的液体内；所述脱硝仓抽水泵通过管道连接脱硝仓仓体底部的输出端和脱硝仓喷淋系统的输入端。
10.根据权利要求9所述一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于所述预处理仓仓体顶部设置检修盖，仓体的侧壁上设置检修门，储液器顶部设置漏斗形收集板，储液器的侧壁上设置预处理仓液位器和采样口。
11.根据权利要求9所述一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于所述预处理仓喷淋系统为设置在预处理仓仓体内顶部的加压喷淋装置，或者为设置在预处理仓仓体内顶部的加压喷淋装置和设置在预处理仓仓体内壁上的喷雾式喷淋装置。
12.根据权利要求11所述一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于所述加压喷淋装置的喷淋液滴为均匀的连线；每滴液滴的直径为2～3毫米，每滴之间间隔6～10毫米。
13.根据权利要求9所述一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于所述预处理仓仓体由不锈钢金属板制成。
14.根据权利要求9所述一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于所述预处理仓抽水泵为耐酸水泵。
15.根据权利要求9所述一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于所述脱硝仓仓体的侧壁上设置脱硝仓液位器，脱硝仓仓体顶部设置检修盖。
16.根据权利要求9所述一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于所述气液混合通道包括3个中型气液混合通道和3小型气液混合通道，或者包括5个大型混合通道。
17.根据权利要求9所述一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于所述脱硝仓仓体由不锈钢金属板制成。
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