CN104587809B - 一种臭氧‑羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涉及烟气中硫氧化合物和氮氧化合物治理技术领域，是一种臭氧‑羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺。该脱硫脱硝工艺包括以下步骤：对待处理的烟气进行干法或湿法除尘，使其温度低于80度，每立方米烟气的含尘量低于120毫克；向待处理的烟气中导入气态臭氧，将步骤二后的烟气导入加有催化剂FeSO4的H2SO4溶液中，并于与烟气导入方向相反的方向上循环喷淋H2O2。一方面产生OH·(羟基自由基)把烟气中的NO2和SO2去除，SO2的去除率达98％以上，脱硝率达90％以上。另一方面过量的臭氧被H2O2还原成O2，防止了臭氧对大气环境的污染。由于氧化反应控制在80℃以下，因此有效地控制了设备，风道的腐蚀问题。臭氧氧化是干法，因此也防止了设备的腐蚀。

Description

一种臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺
技术领域
本发明属于涉及烟气中硫氧化合物和氮氧化合物治理技术领域，是一种臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺。
背景技术
烟气脱硫脱硝已是我国环保部强性要求企业进行环保治理的项目之一。众所周知，烟气中硫氧化合物主要为SO2，氮氧化合物主要为NO(占氮氧化合物的90％-95％，NO2只占5-10％)，O2少量。锅炉烟气气量大，而NO不溶于水，这给烟气脱硫脱硝带来了困难。
我国现有的石灰-石膏法、双碱法等工艺仅用于烟气脱硫。氧化镁法、氨法、尿素法等，虽然能脱硫脱硝同步进行，但往往脱硝效率不高。选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNR)等，有较高的脱硝效率，但设备的一次性投资高，且运行费用也高，适用于大锅炉的烟气脱硝。对于中小锅炉、玻璃窖炉的烟气脱硫脱硝，虽然已有不少文献报道，但实际应用的案例不多。因此研究适合中小锅炉、玻璃窑炉的脱硫脱硝技术是当前环境保护领域的急切任务之一。本专利经多年研究后提供了臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺。
发明内容
本发明的目的就是提供—种臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺，操作简单，运行成本较低，且适用于中小锅炉、玻璃窖炉的脱硫脱硝，SO2和NOx的去除率高。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺，该脱硫脱硝工艺包括以下步骤：
步骤一、对待处理的烟气进行除尘，使其温度低于80度，每立方米烟气的含尘量低于120毫克；
步骤二、向待处理的烟气中导入气态臭氧，发生化学反应如下，
O3+NO→NO2+O2 (1) SO2+O3→SO3+O2 (2)；
步骤三、将步骤二后的烟气导入加有催化剂FeSO4的H2SO4溶液中，并于与烟气导入方向相反的方向上循环喷淋H2O2，发生化学反应如下，
·OH+NO2→HNO3 (4) 2·OH+SO2→H2SO4 (5)SO3+H2O→H2SO4(6) O3+H2O2→H2O+2O2 (7)。
进一步地，该脱硫脱硝工艺还包括以下步骤：设置均流板，所述气态臭氧先经过均流板。使气态臭氧与烟气充分混合，增加对撞面积。
进一步地，该脱硫脱硝工艺还包括以下步骤：设置有活性炭或活性炭纤维吸附层，使待处理的烟气和气态臭氧均进过所述活性炭或活性炭纤维吸附层。减少烟气中的含尘量。
所述H2SO4浓度5-10％，所述催化剂FeSO4浓度为0.01-0.1％。
本发明提出的臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺，一方面产生·OH(羟基自由基)把烟气中的NO2和SO2去除，SO2的去除率达98％以上，脱硝率达90％以上。另一方面过量的O3被H2O2还原成O2，防止了O3对大气环境的污染。由于氧化反应控制在80℃以下，因此有效地控制了设备，风道的腐蚀问题。臭氧氧化是干法，因此也防止了设备的腐蚀。
附图说明
图1为本发明的臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺的流程图。
图2为本发明的臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺发生的设备示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。
图1示出了本发明的臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺，该脱硫脱硝工艺包括以下步骤：
步骤一、对待处理的烟气进行除尘，使其温度低于80度，每立方米烟气的含尘量低于120毫克；
步骤二、向待处理的烟气中导入气态臭氧，发生化学反应如下，
O3+NO→NO2+O2 (1) SO2+O3→SO3+O2 (2)；
步骤三、将步骤二后的烟气导入加有催化剂FeSO4的H2SO4溶液中，并于与烟气导入方向相反的方向上循环喷淋H2O2，发生化学反应如下，
·OH+NO2→HNO3 (4) 2·OH+SO2→H2SO4 (5)SO3+H2O→H2SO4(6) O3+H2O2→H2O+2O2 (7)。
本发明是一种臭氧-羟基自由基(·OH)干湿结合的脱硫脱硝工艺，针对除尘后的小锅炉、玻璃窖炉烟气，首先用气态臭氧与烟气中的SO2和NO反应，生成SO3和NO2。H2O2在Fe2+催化下产生大量的羟基自由基(·OH)，·OH与NO2反应生成HNO3，而SO3被水吸收生成H2SO4，达到脱硫脱硝的效果。
在该工艺中，臭氧作为氧化剂，以气态的方式与烟气充分混合，加入的臭氧量为0.8～2摩尔比。
图2所示的为本发明的臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺发生的设备。设备采用材质为环氧玻璃钢，所用管道也采用环氧玻璃钢，耐酸抗氧化。由臭氧发生器产生的臭氧和烟气进入臭氧氧化塔1，经均流板2，再经过活性炭或活性炭纤维层3，到达羟基自由基氧化塔9，羟基自由基氧化塔9底部储有H2SO4和FeSO4溶液，伺服水泵4把H2SO4-FeSO4溶液送入喷淋头5进行喷淋。H2O2储槽8，用PVDF计量泵把H2O2注入伺服水泵4，再送入喷淋头5进行喷淋，烟气经喷淋后通过构型挡水板6除水后，由引风机10排入排气筒11。所述活性炭或活性炭纤维层3仅增加臭氧与SO2和NO反应充分用，因此无需更换。
实施例一：公司一烟气风量4.5万m3/h，烟气组分SO23000mg/m3NO1100mg/m3，剩余为O2、氮气和水蒸汽。烟气温度70℃，压力为1个大气压。臭氧/NO≈0.95(摩尔比)，H2SO4浓度5％，FeSO4为0.1％(重量百分比)，H2O2浓度为28％(重量百分比)。实施本发明专利臭氧-羟基自由基干湿结合脱硫脱硝的工艺后，出口SO2浓度为50mg/m3，NOx为80mg/m3，脱硫脱硝平均为90％以上。三个月排放一次酸性介质废水12吨。
实施例二：公司二烟气量1.5万m3/h，烟气组分如下：SO22700mg/m3，NOx 760mg/m3，其余为N2、CO2和水蒸气，烟气温度为75℃，压力1个大气压，臭氧用量0.9＜臭氧/NO＜1.2。H2SO4浓度为4％FeSO4，0.1％H2O2为20％，经该工艺治理后排气NOx降到75mg/m3，SO2降到45mg/m3，脱硫脱硝均达到90％以上。酸性介质废水4吨，大约每三个月排放一次。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺，其特征在于，该脱硫脱硝工艺包括以下步骤：
步骤一、对待处理的烟气进行湿法或干法除尘，使其温度低于80度，每立方米烟气的含尘量低于120毫克；
步骤二、向待处理的烟气中导入气态臭氧，发生化学反应如下，
O3+NO→NO2+O2 (1)
SO2+O3→SO3+O2 (2)；
步骤三、将步骤二后的烟气导入加有催化剂FeSO4的H2SO4溶液中，并于与烟气导入方向相反的方向上循环喷淋H2O2，发生化学反应如下，
2.根据权利要求1所述的臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺，其特征在于，该脱硫脱硝工艺还包括以下步骤：设置均流板，所述气态臭氧先经过均流板。
3.根据权利要求1所述的臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺，其特征在于，该脱硫脱硝工艺还包括以下步骤：设置有活性炭或活性炭纤维吸附层，使待处理的烟气和气态臭氧均进过所述活性炭或活性炭纤维吸附层。
4.根据权利要求1所述的臭氧-羟基自由基干湿结合的脱硫脱硝工艺，其特征在于，所述H2SO4浓度5-10％，所述催化剂FeSO4浓度为0.01-0.1％。
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