CN104128079A - 一种利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法 - Google Patents

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王亚军
赵保明
张世顺
张兵
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Abstract

本发明涉及一种利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，包括以下步骤：1）将含有氮氧化合物的烟气引入烟道通入臭氧投加分配器；2）气源进入臭氧发生器，产生臭氧，将臭氧进行稀释，并进入混合器进行混合，得到稀释均匀的臭氧，然后进入臭氧投加分配器；3）稀释均匀的臭氧与含有氮氧化合物的烟气在臭氧投加分配器中混合并产生氧化反应，将废气中的NO转化为高价氮氧化物，然后进入吸收塔；4）烟气经吸收塔及吸收液吸收，净化后，得到尾气，所述尾气通过烟囱排出。本发明的处理方法是一种高效、低耗、便捷使用的脱除氮氧化物的处理方法。

Description

一种利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法
技术领域
本发明属于环境保护和化工技术领域，具体涉及一种利用臭氧作用脱除氮氧化合物的处理方法与装置。
背景技术
煤、石油、天然气等燃料燃烧及化学工业生产的过程中，由于炉内低氮燃烧技术的局限性,排放的烟气中含有大量氮氧化物和硫氧化物，已对大气环境及人类健康造成了严重危害，在烟气中氮氧化物的存在多数以一氧化氮和二氧化氮的形式存在,为了进一步降低氮氧化物的排放,必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。目前对烟气的净化处理普遍采取的工艺大致有干法、半干法和湿法几类，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，湿法是目前广泛采用的方法，可以脱掉烟气中的硫氧化物，但氮氧化物缺乏化学活性，难以被水溶液吸收，脱硝效率太低，副产品难处理。
目前在生产过程中氮氧化物脱除方法主要有两类：一类是通过改进燃烧技术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%，该法催化反应需要在烟气的高温段进行，反应温度在320℃-400℃，但在高温段烟气未经除尘，烟气中粉尘较多，易引起反应器间烟道的堵塞、磨损，粉煤灰中的重金属还会引起催化剂中毒，使脱硝效率降低，而且选择性催化还原脱硝技术（SCR）运行和投资费用非常昂贵，增加了企业的生产成本。
发明内容
针对上述情况，本发明所要解决的技术问题是提供一种高效、低耗、便捷使用的脱除氮氧化物的处理方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，包括以下步骤：
1）将含有氮氧化合物的烟气引入烟道通入臭氧投加分配器；
2）气源进入臭氧发生器，产生臭氧，将臭氧进行稀释，并进入混合器进行混合，得到稀释均匀的臭氧，然后进入臭氧投加分配器；
3）稀释均匀的臭氧与含有氮氧化合物的烟气在臭氧投加分配器中混合并产生氧化反应，将废气中的NO转化为高价氮氧化物，然后进入吸收塔；
4）烟气经吸收塔及吸收液吸收，净化后，得到尾气，所述尾气通过烟囱排出。
进一步，所述气源为空气或氧气，因本发明中的空气或氧气中，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，所述臭氧发生器能分析烟气吸收净化前后NO、NOX浓度数据，调节控制臭氧产量。
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，所述稀释均匀的臭氧与含有氮氧化合物的烟气氧化反应是在温度为90～180℃的条件下进行，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，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%。
进一步，所述吸收塔为一种多效烟气净化吸收塔，吸收塔中的吸收液为含一种专有催化剂的混合吸收液。在吸收塔中烟气被塔内的混合吸收液进行洗涤吸收；吸收液是NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaCO3、MgO、NH4·H2O、NH4HCO3、海水、水等其中一种或几种，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后，从吸收塔底部排出，依次进行液态除尘、浓缩结晶和干燥即为副产品化肥，再进行包装。
本发明一种利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理装置，包括增压风机、臭氧投加分配器、吸收塔、水泵、气源、稀释风机、混合器、臭氧发生器、冷却系统；所述臭氧发生器一端连接气源，另一端与稀释风机通过管道连通后连接在混合器的一端，所述混合器的另一端与水泵通过管道连通后与臭氧投加分配器连接；所述臭氧投加分配器的顶端连接增压风机，底端连接吸收塔，所述冷却系统与臭氧发生器双向连接。
进一步，所述冷却系统包括冷却水塔、冷却水池、冷却水循环泵、换热板，所述冷却水塔通过换热板与臭氧发生器连接，所述冷却水池与冷却水循环泵连接，冷却水循环泵通过换热板后与臭氧发生器连接，冷却水池设置于冷却水塔下方。
进一步，所述臭氧投加分配器可以对臭氧实现均匀分布和冷却作用，可以更好的进行氧化反应。
进一步，所述水泵下端设有水箱，方便水泵抽水。
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，该方法使用便捷，效果稳定，适用范围宽。
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，因此臭氧投加分配器必须要对臭氧有冷却作用。
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。
3、与传统臭氧氧化吸收工艺相比，臭氧用量更少，脱硝效果更高更稳定。
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；
图中：1、增压风机，2、臭氧投加分配器，3、吸收塔，4、冷却系统，5、水泵，6、水箱，7、稀释风机，8、混合器，9、气源，10、臭氧发生器，11、冷却水塔，12、冷却水池，13、冷却水循环泵，14、换热板，15、烟囱。
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：
实施例1
如图1所示，如图1所示， 一种利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理装置，包括增压风机1、臭氧投加分配器2、吸收塔3、冷却系统4、水泵5、水箱6、稀释风机7、气源9、混合器8、臭氧发生器10，所述臭氧发生器10一端连接气源9，另一端与稀释风机7通过管道连通后连接在混合器8的一端，所述混合器8的另一端与水泵5通过管道连通后与臭氧投加分配器2连接；所述臭氧投加分配器2的顶端连接增压风机1，底端连接吸收塔3，所述冷却系统4与臭氧发生器10双向连接，所述水泵5下端设有水箱6；所述冷却系统4包括冷却水塔11、冷却水池12、冷却水循环泵13、换热板14，所述冷却水池12与冷却水循环泵13连接，冷却水循环泵13通过换热板14后与臭氧发生器10连接，臭氧发生器10通过换热板14与冷却水塔11连接，冷却水池12设置于冷却水塔11下方。
本发明处理装置的处理方法如下：
1）将所述含有氮氧化合物的烟气通过烟道通入臭氧投加分配器2中；
2）气源9进入臭氧发生器10，臭氧发生器10中产生臭氧冷却后进入管道，再将冷却后的臭氧利用稀释风机7进行稀释，并进入混合器8进行混合，得到稀释均匀的臭氧，然后进入臭氧投加分配器2；
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N2O3或NO2，冷却后进入吸收塔3；
4）含高价氮氧化物的烟气经吸收塔3吸收净化后，得到尾气，所述尾气通过烟囱15排出。
实施例2
采用本发明处理装置应用于2x40T供暖工业锅炉的实际脱硫脱硝一体化湿法工艺系统，入口烟气量是185000 m3，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，进入烟道内的臭氧投加分配器2，利用臭氧发生器10产生的臭氧，经冷却系统4、稀释风机7稀释后进入混合器8，然后进入烟道内的臭氧投加分配器2与烟气产生氧化反应，经氧化后的烟气进入吸收塔3中进行吸收反应。
入口的NOx含量是在110～280mg/m3，出口的含量抽样结果如下表：
吸收塔3中加入吸收剂水，烟气经水吸收洗涤后送入烟囱15，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。本实施例的吸收剂也可以是NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaCO3、MgO、NH4·H2O、NH4HCO3、海水等其中一种或多种。

Claims (10)

1.一种利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将含有氮氧化合物的烟气引入烟道通入臭氧投加分配器；
2）气源进入臭氧发生器，产生臭氧，将臭氧进行稀释，并进入混合器进行混合，得到稀释均匀的臭氧，然后进入臭氧投加分配器；
3）稀释均匀的臭氧与含有氮氧化合物的烟气在臭氧投加分配器中混合并产生氧化反应，将废气中的NO转化为高价氮氧化物，然后进入吸收塔；
4）烟气经吸收塔及吸收液吸收，净化后，得到尾气，所述尾气通过烟囱排出。
2.根据权利要求1所述的利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，其特征在于所述气源为空气、氧气。
3.根据权利要求1所述的利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，其特征在于所述臭氧发生器产生臭氧的浓度为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所述的利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，其特征在于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%。
5.根据权利要求1所述的利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，其特征在于所述臭氧发生器能分析烟气吸收净化前后NO、NOX浓度数据，调节控制臭氧产量。
6.根据权利要求1所述的利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，其特征在于：所述臭氧与含有氮氧化合物的烟气氧化反应在温度为90～180℃的条件下进行。
7.根据权利要求1所述的利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理方法，其特征在于，所述吸收塔为一种多效烟气净化吸收塔，吸收塔中的吸收液为含一种专有催化剂的混合吸收液。
8.一种利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理装置，其特征在于：包括增压风机、臭氧投加分配器、吸收塔、水泵、气源、稀释风机、混合器、臭氧发生器、冷却系统；所述臭氧发生器一端连接气源，另一端与稀释风机通过管道连通后连接在混合器的一端，所述混合器的另一端与水泵通过管道连通后与臭氧投加分配器连接；所述臭氧投加分配器的顶端连接增压风机，底端连接吸收塔，所述冷却系统与臭氧发生器双向连接。
9.根据权利要求8所述的利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理装置，其特征在于：所述冷却系统包括冷却水塔、冷却水池、冷却水循环泵、换热板，所述冷却水塔通过换热板与臭氧发生器连接，所述冷却水池与冷却水循环泵连接，冷却水循环泵通过换热板后与臭氧发生器连接，冷却水池设置于冷却水塔下方。
10.根据权利要求8所述的利用臭氧作用脱除氮氧化物的处理装置，其特征在于：所述水泵下端设有水箱。
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