CN104607031A

CN104607031A - 废气脱硝治理方法及其装置

Info

Publication number: CN104607031A
Application number: CN201510075907.9A
Authority: CN
Inventors: 周书; 何寿喜
Original assignee: Jushi Group Co Ltd
Current assignee: Jushi Group Co Ltd
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2015-05-13

Abstract

本发明公开了一种废气脱硝治理方法及其装置，方法具体包括，将氨水与温度为850～1050℃的含氮氧化物的废气进行反应，生成氮气和水；装置包括废气烟道以及沿废气烟道设置的氨水投加设备，氨水投加设备用于将浓度为10～20％的氨水投加到废气烟道内温度为850～1050℃的区域。本发明所提供的废气脱硝治理方法及其装置，能够运用较低的投资和运行费用，使废气通过该工艺治理后，稳定达到排放标准，达到净化环境的目的。

Description

废气脱硝治理方法及其装置

技术领域

本发明涉及脱硝技术领域，尤其涉及一种废气脱硝治理方法及其装置。

背景技术

国内比较成熟的脱硝技术有选择性非催化还原脱硝(SNCR)、选择性催化还原脱硝(SCR)和低温氧化技术脱硝。

一种现有技术公开了一种高效氨法脱硝工艺及其装置，通过一氨气增温增压混合器首先常温预先雾化氨水溶液或尿素溶液，然后高温气化并增压后喷入烟气产生源的脱硝反应区内，使与烟气充分混合并接触反应。

另有一种现有技术公开了一种SNCR脱硝装置及利用该装置进行脱硝的方法，该装置包括脱硝反应器、燃料喷射控制装置、温度控制装置、还原剂喷射装置、脱硝反应器出口烟道、脱硝反应器进口烟道、燃料系统控制器，燃料喷射控制装置、温度控制装置、还原剂喷射装置、脱硝反应器出口烟道、脱硝反应器进口烟道均安装在脱硝反应器上；燃料喷射控制装置通过燃料系统控制器与温度控制装置相连。

但是，在已有技术中，SNCR法反应区温度要求高，脱硝效率低，无法满足环保标准需要。SCR法投资运行费用高，温度要求高，而且脱硝效率低。并且，低温氧化技术投资运行费用均高。

为满足工业生产的工艺和环保标准，降低投资运行费用，需要提供一种新型的废气脱硝治理方法及装置。

发明内容

本发明旨在解决上述问题。本发明的目的是提供一种废气脱硝治理方法及其装置，该方法及装置能以较低的投资和运行费用，使治理后的废气稳定达到排放标准。

根据本发明的一个方面，提供了一种废气脱硝治理方法，包括以下步骤：

步骤1S)将氨水与温度为850～1050℃的含氮氧化物的废气进行反应，生成氮气和水。

其中，步骤1S)包括：将浓度为10～20％的氨水与温度为850～1050℃的含氮氧化物的废气进行反应。

其中，方法还包括在步骤1S)后的步骤：

步骤2S)将未与氨水进行反应的含氮氧化物的废气的温度由850～1050℃降至50～70℃；

步骤3S)将臭氧与温度为50～70℃的含氮氧化物的废气进行氧化反应。

其中，步骤3S)包括：通过余热回收处理将含氮氧化物的废气的温度由850～1050℃降至50～70℃。

其中，方法还包括在步骤3S)后的步骤：

步骤4S)使用碱溶液吸收可溶于水的氮氧化物，以脱除废气中的氮氧化物。

其中，步骤2S)包括：将浓度为8～10％的臭氧与温度为50～70℃的含氮氧化物的废气进行反应。

根据本发明的另一个方面，提供了一种废气脱硝治理装置，包括废气烟道以及沿废气烟道设置的氨水投加设备，氨水投加设备用于将浓度为10～20％的氨水投加到废气烟道内温度为850～1050℃的区域。

其中，装置还包括沿废气烟道设置的、位于氨水投加设备之后的臭氧反应罐，臭氧反应罐中设置有浓度为8～10％的臭氧。

其中，装置还包括沿废气烟道设置的、位于臭氧反应罐之后的吸收塔，吸收塔包括循环泵，循环泵用于将碱溶液喷洒在吸收塔内。

其中，装置还包括沿废气烟道设置的、位于氨水投加设备和臭氧反应罐之间的余热回收设备，余热回收设备用于将烟道中的废气的温度由850～1050℃降低到50～70℃。

本发明所提供的废气脱硝治理方法及其装置，能够运用较低的投资和运行费用，使废气通过该工艺治理后，稳定达到排放标准，达到净化环境的目的。

具体地，根据本发明的方法和装置利用10％-20％氨水在高温区吸收大部分的氮氧化物，再根据排放标准需要在低温区利用臭氧低温氧化吸收法吸收氮氧化物，通过两次重复吸收的办法，达到充分吸收废气的目的，将氮氧化物降低至排放标准，环保程度高。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的一种废气脱硝治理方法的流程图；

图2示出了根据本发明的一种废气脱硝治理装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明的基本思想是提供一种将氨法脱硝和低温氧化脱硝技术相结合的设备和方法，对废气进行脱硝，具体地，将废气中的氮氧化物在高温区与氨水反应，转化为氮气和水，以此除去部分氮氧化物，然后在低温区将与氨水反应后剩余的气体经臭氧氧化，转化成五氧化二氮，再通过碱液对五氧化二氮进行吸收，再除去部分氮氧化物，通过两次去除氮氧化物的过程，使得处理后的废气达到国家排放标准。

本发明提供一种废气脱硝治理方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1S)将氨水与温度为850～1050℃的含氮氧化物的废气进行反应，生成氮气和水。经反复实践得出，此温度区间是氮氧化物和氨水的最佳反应温度区间。温度过低，NH₃与氮氧化物不发生反应或反应不完全，导致氨逃逸形成二次污染；温度过高，NH₃与烟气中的O₂反应，生成NO，N₂O等氮氧化物，脱硝率下降。根据目前监测得到的数据，在此温度区间内，在氨气保证充足的前提下，氮氧化物的转化率最高，脱硝效率最高可达79％。

通常情况下，考虑到安全性和经济性，将步骤1S)中用于与废气反应的氨水的浓度设置在10～20％的浓度区间内，浓度过高氨水溶液中的氨气会产生大量挥发，易泄漏发生安全事故；低于10％则制造和运行成本较高。经过大量实验发现，氨水的浓度在10～20％的浓度区间内时，反应的效果最佳，并且兼顾到了安全性和经济性。经反复实践得出，在85～1050℃的温度区间，氨水的浓度为10～20％时剩余的有害气体为最少。

另外，由于废气的主要成分为一氧化氮和二氧化氮，此过程中主要的化学反应式为：

NO+NH₃+O₂→N₂+H₂O

NO₂+NH₃+O₂→N₂+H₂O

由以上得出，经过步骤1S)之后的废气主要为剩余未反应的氮氧化物。因此，根据排放标准的要求可能需要对经过步骤1S)处理的废气继续进行治理。

进一步地，步骤1S)后还包括步骤2S)和步骤3S)：

步骤2S)将步骤1S)剩余的废气的温度由850～1050℃降至50～70℃

步骤3S)将臭氧与温度为50～70℃的含氮氧化物的废气进行氧化反应。该步骤3S)中的氧化反应的产物主要为N₂O₅，其他还包括NO₂，N₂O₃，N₂O₄等中间产物以及副反应产物。

此过程中，将温度降至50～70℃，目的是为下一步为废气与臭氧反应提供反应条件，此过程主要的化学反应式为：

NO+O₃→NO₂+O₂

NO₂+O₃→N₂O₅+O₂

具体地，步骤3S)包括将浓度为8～10％的臭氧与温度为50～70℃的含氮氧化物的废气进行反应。经反复实践得出，温度为50～70℃是适宜的臭氧氧化工艺的温度区间，温度过高臭氧容易分解，增加成本；过低，烟气冷却难，成本高，根据目前监测得到的数据，在臭氧的上述浓度条件下，温度在50～70℃区间时，氮氧化物的转化率可高达95％。另外，将臭氧的浓度设为8～10％，是因为在保证臭氧量足够的前提下，该臭氧浓度制造成本较经济。

此外，在步骤3S)后还包括步骤4S),具体为：

步骤4S)用碱溶液吸收可溶于水的氮氧化物，以脱除废气中的氮氧化物。通常情况下，考虑到环保及经济方面的因素，碱溶液通常为氢氧化钠溶液，氮氧化物与改为氢氧化钠溶液发生反应，其中主要的化学反应式为：

N₂O₅+H₂O→2HNO₃

HNO₃+NaOH→NaNO₃+H₂O

并且，步骤2S)还具体包括：通过余热回收处理将含氮氧化物的废气的温度由850～1050℃降至50～70℃。这样，可以充分利用废气中的热量。

经过以上过程，废气中的有害成分最大限度地被转化为氮气、氧气等无害气体，进而达到国家的废气排放标准。

上述反应过程均可在相关的反应设备中进行，下面将对具体反应设备进行详细阐述。

一种废气脱硝治理装置，包括废气烟道以及沿废气烟道设置的氨水投加设备，氨水投加设备用于将浓度为10～20％的氨水投加到废气烟道内温度为850～1050℃的区域。具体地，如图2所示，氨水投加设备包括氨水储存罐A、氨水输送泵B，氨水流量计C，氨水输送管道D和氨水喷枪E，在实施过程中，将10％-20％氨水溶液储存在氨水储存罐A中利用氨水输送泵B加压，将氨水由氨水输送管道D送至位于管道口处的氨水喷枪E，调整氨水流量计C，使由氨水喷枪E喷出的氨水流量为最佳流量，将10％-20％氨水投加至排放废气的烟道内温度处于850～1050℃的区域，与含氮氧化物的废气混合，氮氧化物和氨水发生还原反应生成氮气和水，脱除一部分氮氧化物。值得说明的是，由氨水喷枪E喷出的氨水的最佳流量为氨气和一氧化氮的摩尔比为1.2～1.5。另外，氨水与废气中氮氧化物的具体反应过程如上述关于废气治理方法的描述，在此不再赘述。

废气脱硝治理装置还包括沿废气烟道设置的、位于氨水投加设备之后的臭氧反应罐H，臭氧反应罐H中设置有浓度为8～10％的臭氧。其中，臭氧反应罐H为低温氧化反应的反应场所，经氨法脱硝处理后的废气进入臭氧反应罐H，臭氧反应罐H上设有臭氧发生器F和臭氧喷枪G，臭氧发生器F提供适量8-10％浓度的臭氧气体，通过臭氧喷枪G投加至臭氧反应罐H，臭氧与废气在臭氧反应罐H中均匀混合，利用臭氧的强氧化性，将不溶于水的氮氧化物氧化为溶于水的五氧化二氮。臭氧与废气中氮氧化物的具体反应过程如上述关于废气治理方法的描述，在此不再赘述。

废气脱硝治理装置还包括沿废气烟道设置的、位于臭氧反应罐H之后的吸收塔I，吸收塔I包括循环泵，循环泵用于将碱溶液喷洒在吸收塔I内。经过低温氧化处理后的废气进入吸收塔I内，与循环泵中喷洒出来的碱溶液相混合反应，最终被碱溶液吸收。

另外，废气脱硝治理装置还包括沿废气烟道设置的、位于氨水投加设备和臭氧反应罐之间的余热回收设备，余热回收设备用于将烟道中的废气的温度由850～1050℃降低到50～70℃，以此来满足氨法脱硝过程和低温氧化过程所需要的反应的不同的温度条件。

综上所述，首先，本发明提供的废气脱硝治理方法，利用10％-20％氨水在高温区吸收大部分的氮氧化物，再根据排放标准需要在低温区利用臭氧低温氧化吸收法吸收氮氧化物，通过二次吸收的办法，达到充分吸收废气的目的，将氮氧化物降低至排放标准，环保程度高。

其次，本发明提供的废气脱硝治理装置，设备普通，经济实惠，利用较少的运行费用，实现社会效益和经济效益的双赢。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种废气脱硝治理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1S)包括：

将浓度为10～20％的氨水与温度为850～1050℃的含氮氧化物的废气进行反应。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述步骤1S)后的步骤：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3S)包括：

将浓度为8～10％的臭氧与温度为50～70℃的含氮氧化物的废气进行反应。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述步骤3S)后的步骤：

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2S)包括：

通过余热回收处理将含氮氧化物的废气的温度由850～1050℃降至50～70℃。

7.一种废气脱硝治理装置，其特征在于，所述装置包括废气烟道以及沿所述废气烟道设置的氨水投加设备，所述氨水投加设备用于将浓度为10～20％的氨水投加到废气烟道内温度为850～1050℃的区域。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括沿废气烟道设置的、位于所述氨水投加设备之后的臭氧反应罐，所述臭氧反应罐中设置有浓度为8～10％的臭氧。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括沿废气烟道设置的、位于所述臭氧反应罐之后的吸收塔，所述吸收塔包括循环泵，所述循环泵用于将碱溶液喷洒在所述吸收塔内。

10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括沿废气烟道设置的、位于所述氨水投加设备和所述臭氧反应罐之间的余热回收设备，所述余热回收设备用于将烟道中的废气的温度由850～1050℃降低到50～70℃。