CN104941413A

CN104941413A - 一种脱硝装置和方法

Info

Publication number: CN104941413A
Application number: CN201510303099.7A
Authority: CN
Inventors: 童裳慧
Original assignee: Beijing Zhongjing Jiamei Environmental Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongjing Jiamei Environmental Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2015-09-30
Also published as: HK1215223A1

Abstract

本发明公开了一种脱硝装置和方法。所述脱硝装置包括烟气脱硝设备和过氧化氢供给设备，所述烟气脱硝设备内部设有喷淋吸收区、过氧化氢喷雾氧化反应层和浆液存储区，其中，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述喷淋吸收区内。本发明的装置和方法，通过对所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置位置进行改进，使过氧化氢产生更多的活性物质，相比烟道处的设置方式，活性物质产生量得到提高，有效提高了氮氧化物的脱除率，同时降低H₂O₂的注入量，节约了成本的同时也避免了H₂O₂过量、高温引发爆炸的危险。此外，本发明的装置和方法相对于现有技术，设备简化，大大降低了脱硫脱硝前期建设投资、占地和脱硝运行成本。

Description

一种脱硝装置和方法

技术领域

本发明涉及一种脱硝装置和方法，尤其是一种脱除烟气中的氮氧化物的装置和方法。

背景技术

随着国民经济发展、人口增长和城市化进程的加快，中国NOx排放量保持继续增长的态势。鉴于NOx对大气环境的不利影响以及对人们身体健康带来的损害，国家环境保护部将控制燃煤锅炉、钢铁烧结球团设备NOx的排放列为继烟气除尘、脱硫之后的第三项污染重点治理工作，并且将标准由之前的400mg/Nm³(一般地区)、200mg/Nm³(重点地区)提高到了200mg/Nm³、100mg/Nm³。这必将对现有脱硝技术、工艺带来深远的影响，研究、开发出效率更高、经济性更好的脱硝技术是完成国家大气治理目标的关键。

目前，企业采用的脱硝技术主要是选择性催化还原脱硝技术SCR或选择性非催化还原脱硝技术SNCR。这两种脱硝技术的脱除效率能达到目前国家制定的排放标准，但是其工艺复杂，控制条件苛刻，投资、运行费用昂贵，占地面积大，不适宜于改造项目，在排放标准不断提高的情况下，企业在脱硝上的支出费用日益加大，脱硝工作面临两难的处境：可选技术少；选中的运行成本、建设成本都太高。

所以研究新型高效、低投资、低运行成本的脱硝技术是目前脱硝技术的主要研究方向。

中国专利申请CN103463978A公开了一种基于过氧化氢(H₂O₂)催化氧化烟气同时脱硫脱硝的装置及方法。H₂O₂经注射泵喷入H₂O₂催化分解装置，与催化剂反应产生大量活性物质，所述的活性物质随来自鼓风机的旁路气流吹扫注入烟道中与烟气中的二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NO_X)反应生成生成硫酸和硝酸。所述的硫酸和硝酸以及烟气中残留的污染物通入氨法吸收塔最终生成硫酸铵和硝酸铵两种重要的化肥。其设置方式均采用在烟气进口处注入H₂O₂的方式，这种注入方式有以下几方面的缺陷：

1、由于H₂O₂具有不稳定性，在120℃以上，尤其是在140℃及以上时会发生无效分解(强烈分解成H₂O和O₂)，失去氧化氮氧化物(NO_X)的能力，而大部分烟气在烟道段(未进入吸收塔前)的烟气温度恰恰在这个温度范围之内。

2、无论是钢厂的烧结机烟气还是燃煤锅炉烟气都含有较多的粉尘，H₂O₂本身及其在一定条件下激发形成的活性物质羟基自由基遇到粉尘会发生瞬时聚集使其失去活性，大幅降低H₂O₂本应很强的氧化性能。

3、H₂O₂在50～70℃，相对湿度30％左右、雾化含水率在10％～13％、相对湿度在30％～40％范围内的条件下会激发出更多的羟基自由基·OH和·O₂H，而烟气进口位置烟温过高，一般在120～180℃之间，并且含水量较低，特别是燃煤锅炉烟气的含水量比烧结机球团等烟气更低，所以烟气进口处很难达到最适宜的条件，提供H₂O₂激发出更多具有实质性氧化意义的活性物质羟基自由基·OH和·O₂H。

4、塔外使用设备多且复杂，占地面积大，增加了初投资及后期的运行维护成本。

中国专利申请CN104258701A公开了一种新的脱硝的工艺：脱硝烟气与脱硝氧化剂先进行氧化反应，采用亚氯酸钠作为脱硝氧化剂，同样是在烟气进入塔内之前进行氧化反应，反应温度在120～130℃的烟温范围内，且尘含量在50～200mg/Nm3范围内，这种工艺方法仍然存在氧化剂亚氯酸钠在高温下产生分解、氧化剂失去活性，造成脱硝效率较低的问题。而且，亚氯酸钠与有机物接触能引起爆炸，在使用中具有一定的局限性。同时，因为脱硝效率较低，这一工艺技术满足现有氮氧化物排放标准较难。亚氯酸钠价格超过一万元每吨，即使达到排放标准，其脱硝成本也非常高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种烟气脱硝装置和方法，尤其是一种利用过氧化氢催化氧化技术脱除烟气中的氮氧化物(NO_X)的方法和装置。本发明的装置和方法尤其适用于燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团等含氮氧化物烟气的处理，能够解决H₂O₂发生无效分解、氧化效率低、投资运行成本高等问题。

本发明提供一种脱硝装置，包括：

烟气脱硝设备，其内部设有：

过氧化氢喷雾氧化反应层，用以喷出过氧化氢，该过氧化氢与烟气中的氮氧化物反应生成中间反应产物；

喷淋吸收区，用以喷出碱性浆液，该碱性浆液与烟气和上述中间反应产物发生反应，以形成吸收产物；

浆液存储区，用于向喷淋吸收区供给碱性浆液，并接收来自喷淋吸收区的吸收产物；

过氧化氢供给设备，用于向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢；

其中，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述喷淋吸收区内。

根据本发明所述的脱硝装置，优选地，所述喷淋吸收区包括至少两层喷淋吸收层，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第一层喷淋吸收层与最后一层喷淋吸收层之间。

根据本发明所述的脱硝装置，优选地，所述喷淋吸收区包括第一层喷淋吸收层、第二层喷淋吸收层和第三层喷淋吸收层；第一层喷淋吸收层、第二层喷淋吸收层和第三层喷淋吸收层从下往上设置；所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第一层喷淋吸收层与第二层喷淋吸收层之间或者设置在第二层喷淋吸收层与第三层喷淋吸收层之间

根据本发明所述的脱硝装置，优选地，层间设置所述过氧化氢喷雾氧化反应层的相邻的两层喷淋吸收层之间的距离为2.5米～3.5米。

根据本发明所述的脱硝装置，优选地，层间未设置所述过氧化氢喷雾氧化反应层的相邻的两层喷淋吸收层的间距为1.5米～2.2米。

本发明还提供一种利用上述脱硝装置进行脱硝的方法，包括如下步骤：

碱性浆液供给步骤_：由浆液存储区向喷淋吸收区供给碱性浆液；

过氧化氢供给步骤：由过氧化氢供给设备向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢；

烟气氧化步骤：过氧化氢喷雾氧化反应层喷出的过氧化氢与烟气中的氮氧化物反应生成中间反应产物，所述中间反应产物包括硝酸和亚硝酸；

湿法吸收步骤：利用喷淋吸收区喷淋的碱性浆液与烟气和上述中间反应产物反应，以形成吸收产物，并落入浆液存储区，其中，所述吸收产物包括硝酸盐和亚硝酸盐。

根据本发明所述的方法，优选地，过氧化氢喷雾氧化反应层的工艺条件为：温度为50～80℃，含水率为10％～13％、相对湿度为30％～40％。

根据本发明所述的方法，优选地，其特征在于，所述方法还包括浆液存储区加入过氧化氢分解催化剂的步骤：在浆液存储区中加入催化剂以使未激发反应的过氧化氢反应分解成水和氧气，生成的氧气将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。

根据本发明所述的方法，优选地，所述催化剂为MnO₂。

本发明的装置和方法，通过对所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置位置进行改进，使过氧化氢产生更多的活性物质，相比烟道处的设置方式活性物质产生量提高了50％～60％之多，有效的提高了氮氧化物的脱除率，NO_X脱除率可达到80％以上，同时降低H₂O₂的注入量，节约了成本，也避免了H₂O₂过量、高温引发爆炸的危险。此外，本发明的装置和方法相对于现有技术，设备简化，大大降低了脱硫脱硝前期建设投资、占地和脱硝运行成本。

附图说明

图1为比较例1的一种现有过氧化氢催化氧化脱硝装置的示意图。

图2为比较例2(基于图1改进的)的H₂O₂催化氧化烟气脱硝装置的示意图。

图1和图2中：11为H₂O₂储罐，12为注射泵，13为H₂O₂喷头，14为H₂O₂催化分解装置，15为鼓风机，16为活性物质喷头，17为预热装置，18为加热装置。

图3为本发明的实施例1的脱硝装置的示意图。

图3中：21为烟气脱硝设备，22为循环泵，23为第一层喷淋吸收层，24为第二层喷淋吸收层，25为第三层喷淋吸收层，26为碱性浆液喷嘴，27为烟气进口，28为H₂O₂储罐，29为注射泵，210为H₂O₂喷雾氧化反应层，211为H₂O₂喷嘴，212为浆液存储区，213为过氧化氢分解催化剂。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明所述的“装置”为一种产品，即各组成设备的系统集合。本发明所述的烟气可以为各种含氮氧化物的工业烟气，例如为燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团等含氮氧化物的烟气。在本发明中，入口与进口具有相同的含义，二者可以替换。本发明所述的“相对湿度”采用百分比表示。本发明所述的“含水率”为绝对含水率，以重量百分比表示。

本发明所述的碱性浆液，简称碱液，用于脱除烟气或中间反应产物中的酸性物质，尤其是氮氧化物及其中间产物(下面会有进一步说明)，当然，所述碱性溶液也能够脱除烟气或中间反应产物中的其它酸性物质，例如含硫的氧化物或酸。

<烟气脱硝装置>

本发明的烟气脱硝装置，包括烟气脱硝设备和过氧化氢供给设备。所述烟气脱硝设备内部设有：喷淋吸收区、过氧化氢喷雾氧化反应层和浆液存储区。其中，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述喷淋吸收区内。

本发明的烟气脱硝设备包括喷淋吸收区，其用于采用碱性浆液湿法吸收烟气中的氮氧化物，并形成吸收产物。具体地，本发明的喷淋吸收区喷出碱性浆液，该碱性浆液与烟气和中间反应产物(过氧化氢喷雾氧化反应层形成的中间产物)发生反应，以形成吸收产物。所述湿法吸收优选采用钙法、镁法、氨法、氢氧化钠法或双碱法，更优选采用湿式镁法或湿式钙法。相应地，本发明的喷淋吸收区所使用的碱性浆液包含碱性组分，其选自：氧化物，如氧化镁、氧化钙等；氢氧化物，如氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙等；氨，以及所述物质的任意组合。优选为氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钙或所述物质的任意组合。

本发明的烟气脱硝装置包括过氧化氢喷雾氧化反应层，其用以喷出过氧化氢，该过氧化氢与烟气中的氮氧化物反应生成中间反应产物(包括亚硝酸和硝酸)。本发明过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述喷淋吸收区内，有别于传统的烟道处设置过氧化氢喷雾氧化反应的方式。经过第一层喷淋吸收层的喷淋吸收，烟气中影响过氧化氢活性的成分被大量吸收，能够使过氧化氢产生更多的活性物质，有效的提高了氮氧化物的脱除率(下文进行详细描述)。在过氧化氢喷雾氧化反应层中，通过过氧化氢雾化喷淋部件向下喷射出过氧化氢。过氧化氢喷雾氧化反应层所采用的雾化喷淋部件没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。作为优选，本发明的雾化喷淋部件为耐腐蚀雾化喷淋部件，更优选为耐酸耐碱腐蚀雾化喷淋部件。根据本发明的一个实施方式，所述雾化喷淋部件优选包括不锈钢喷嘴。

本发明的喷淋吸收区优选包括至少一个用于除去烟气中的烟气二氧化硫和/或粉尘的喷淋吸收层，其位于过氧化氢喷雾氧化反应层的下方。更优选地，所述喷淋吸收区包括至少三个喷淋吸收层，并且所述三个喷淋吸收层彼此不邻接。

根据本发明的脱硝设备的一个实施方式，所述喷淋吸收区设置有三层喷淋吸收层，所述三层喷淋吸收层和所述过氧化氢喷雾氧化反应层从下往上的设置顺序依次为：第一层喷淋吸收层、过氧化氢喷雾氧化反应层、第二层喷淋吸收层和第三层喷淋吸收层。任选地，本发明的喷淋吸收区还设有其他的喷淋吸收层，其数量视烟气中氮氧化物含量而定。第一层喷淋吸收层与第二层喷淋吸收层的间距为2.5～3.5米，优选为2.8米～3.0米。第二层喷淋吸收层与第三层喷淋吸收层的间距为1.5米～2.2米，优选为1.8米～2.0米。过氧化氢喷雾氧化反应层距离第一层喷淋吸收层1～1.8米，优选为1.2～1.6米。

根据本发明的脱硝设备的另一个实施方式，所述喷淋吸收区设置有三层喷淋吸收层，所述三层喷淋吸收层和所述过氧化氢喷雾氧化反应层从下往上的设置顺序依次为：第一层喷淋吸收层、第二层喷淋吸收层、过氧化氢喷雾氧化反应层和第三层喷淋吸收层。任选地，本发明的喷淋吸收区还设有其他的喷淋吸收层，其数量视烟气中氮氧化物含量而定。第一层喷淋吸收层与第二层喷淋吸收层的间距为1.5米～2.2米，优选为1.8米～2.0米。第二层喷淋吸收层与第三层喷淋吸收层的间距为2.5～3.5米，优选为2.8米～3.0米。过氧化氢喷雾氧化反应层距离第二层喷淋吸收层1～1.8米，优选为1.2～1.6米。

以上两种实施方式，可以使过氧化氢获得最优激发条件(温度在50～70℃，饱和烟气含水量在10％～13％，相对湿度在30～40％范围内，烟气经过第一层的喷淋吸收，影响过氧化氢氧化性能的物质减少)，能够使过氧化氢产生更多的活性物质，有效的提高了氮氧化物的脱除率，同时降低过氧化氢的注入量，节约了成本的同时也避免了过氧化氢过量、高温引发爆炸的危险。

本发明的烟气脱硝设备的浆液存储区，用于向喷淋吸收区供给碱性浆液，并接收来自喷淋吸收区的吸收产物。作为优选，本发明的浆液存储区位于脱硫脱硝设备的下部，更优选地，位于烟气进口的下方。根据本发明的一个实施方式，浆液存储区内的碱性浆液通过循环泵经碱性浆液输送管路输送至喷淋吸收区，经湿法吸收所形成的硝酸盐和亚硝酸盐凝结后，靠着自身的重量落入烟气脱硝设备的浆液存储区中。根据本发明的一个实施方式，在浆液存储区内的碱性浆液中加入过氧化氢分解催化剂。在该实施方式中，未激发反应的过氧化氢落入浆液存储区中与浆液中的过氧化氢分解催化剂接触，分解成无二次污染的水和氧气，所生成的氧气再将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。过氧化氢分解催化剂的类型没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。优选地，过氧化氢分解催化剂包括氯化铁、三氧化二铁、二氧化锰、氧化铜等，也可以使用CN101252991A、CN103272615A、CN104307520A、CN104289228A公开的那些。优选地，本发明的过氧化氢分解催化剂为二氧化锰。过氧化氢分解催化剂的用量也没有特别的限制，可视实际情况而定。如果浆液氧化情况较好，在碱性浆液中也可不加入过氧化氢分解催化剂。

本发明的过氧化氢供给设备，其用于向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢。根据本发明的一个实施方式，过氧化氢供给设备包括过氧化氢储罐，其中存储有过氧化氢。过氧化氢储罐的类型没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。在本发明中，过氧化氢包括纯的过氧化氢、过氧化氢溶液。考虑到储存安全和使用便利，过氧化氢供给设备中的过氧化氢优选以水溶液形式存在(供给物)，其浓度优选为3wt％～35wt％，更优选为10wt％～27.5wt％。根据本发明的一个实施方式，过氧化氢储罐中的过氧化氢通过注射泵经过氧化氢输送管路输送至过氧化氢喷雾氧化反应层。过氧化氢输送管路的数量和设置方式没有特别的限制，可使用本领域熟知的管路设计。

任选地，本发明的烟气脱硝装置还包括除尘装置，其位于烟气进入烟气脱硝设备之前的任意位置，用于除去烟气中夹带的粉尘。除尘装置的类型和工艺条件没有特别的限制，可以使用本领域熟知的除尘装置和工艺。

任选地，本发明的烟气脱硝装置还包括除雾装置，其位于喷淋吸收区上方，用于脱硝烟气的脱水除雾，避免脱硝烟气中夹带的水汽和酸性烟雾对排空设备的腐蚀。除雾装置的类型和工艺条件没有特别的限制，可以使用本领域所熟知的除雾装置和工艺。

<烟气脱硝方法>

利用本发明的上述装置进行脱硝的烟气脱硝方法，包括如下步骤：碱性浆液供给步骤、湿法吸收步骤、过氧化氢供给步骤和烟气氧化步骤。任选地，本发明的烟气脱硝方法还包括除尘步骤和除雾步骤。

本发明的碱性浆液供给步骤为由浆液存储区向喷淋吸收区供给碱性浆液。根据本发明的一个实施方式，浆液存储区内的碱性浆液通过循环泵经碱性浆液输送管路输送至喷淋吸收区。根据本发明的一个实施方式，在浆液存储区内的碱性浆液中加入过氧化氢分解催化剂。过氧化氢分解催化剂种类如前所述，这里不再赘述。过氧化氢分解催化剂的用量也没有特别的限制，可视实际情况而定。如果浆液氧化情况较好，在碱性浆液中也可不加入过氧化氢分解催化剂。

本发明的湿法吸收步骤为利用喷淋吸收区喷淋的碱性浆液吸收烟气中包括氮氧化物在内的可吸收物。具体地，利用喷淋吸收区喷淋的碱性浆液与烟气和上述中间反应产物反应，以形成吸收产物，并落入浆液存储区，其中，所述吸收产物包括硝酸盐和亚硝酸盐。

所述湿法吸收步骤优选采用钙法、镁法、氨法、氢氧化钠法或双碱法，更优选采用湿式镁法或湿式钙法。相应地，本发明的湿法吸收步骤所使用的碱性浆液包含碱性组分，其选自：氧化物，如氧化镁、氧化钙等；氢氧化物，如氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙等；氨，以及所述物质的任意组合，优选为氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钙或所述物质的任意组合。

根据本发明的一个实施方式，所述湿法吸收步骤包括使烟气由下至上依次通过第一层喷淋吸收层、过氧化氢喷雾氧化反应层、第二层喷淋吸收层和第三层喷淋吸收层。

根据本发明的另一个实施方式，所述湿法吸收步骤包括使烟气由下至上依次通过第一层喷淋吸收层、第二层喷淋吸收层、过氧化氢喷雾氧化反应层和第三层喷淋吸收层。

本发明的过氧化氢供给步骤为由过氧化氢供给设备向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢。根据本发明的一个实施方式，过氧化氢以水溶液形式存储在过氧化氢储罐中，通过注射泵将过氧化氢储罐中的过氧化氢水溶液经过氧化氢输送管路输送至过氧化氢喷雾氧化反应层。过氧化氢储罐中过氧化氢水溶液的浓度优选为3wt％～35wt％，更优选为10wt％～27.5wt％。

本发明的烟气氧化步骤为，过氧化氢喷雾氧化反应层喷出的过氧化氢与烟气中的氮氧化物反应生成中间反应产物(硝酸和亚硝酸)，这些中间反应产物继而与所述喷淋吸收区喷出的碱性浆液发生中和反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，凝结后的液体落入浆液存储区。

在过氧化氢喷雾氧化反应层中，通过过氧化氢雾化喷淋部件向下喷射出过氧化氢。所述烟气氧化步骤所采用的雾化喷淋工艺没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。根据本发明的一个实施方式，所述烟气氧化步骤优选采用不锈钢喷嘴喷射过氧化氢。根据本发明的一个实施方式，所述烟气氧化步骤包括使烟气由下至上通过过氧化氢喷雾氧化反应层。

利用过氧化氢进行氧化反应的主要原理如下：

(1)H₂O₂被激发发生反应生成活性物质，反应原理如下：

H₂O₂→2·OH

H₂O₂+·OH→HO₂·+H₂O

(2)常温下H₂O₂与NO、NO₂氧化反应

H₂O₂(g)+NO(g)→NO₂(g)+H₂O(g)(比较缓慢)

H₂O₂(g)+NO₂(g)→HNO₃(g)(比较迅速)

(3)活性物质羟基自由基与烟气中NO_X的反应

NO+·OH→NO₂+·H

NO+HO₂·→NO₂+·OH

NO+·OH→HNO₂

NO₂+·OH→HNO₃

HNO₂+·OH→HNO₃

碱液+2HNO₂→亚硝酸盐+2H₂O

碱液+HNO₃→硝酸盐+2H₂O

亚硝酸盐+O₂→硝酸盐

(4)任选地，在碱性浆液中加入过氧化氢分解催化剂，如MnO₂，此时，未激发反应的过氧化氢在过氧化氢分解催化剂的作用下生成氧气：

任选地，本发明的烟气氧化步骤还包括使烟气通过其它过氧化氢喷雾氧化反应层，其数量没有特别的限制，视氧化情况而定。

过氧化氢喷雾氧化反应层的工艺条件优选为：温度为50～80℃，更优选为60～70℃；含水率为10％～13％，更优选为11％～12％；相对湿度为30％～40％，更优选为33％～38％。

任选地，本发明的湿法吸收步骤还包括使烟气通过其他的喷淋吸收层，其数量视烟气中氮氧化物含量而定。经湿法吸收步骤所形成的硝酸盐和亚硝酸盐凝结后，靠着自身的重量落入烟气脱硝设备的浆液存储区中。

以下结合附图，通过对本发明装置和方法与现有技术的装置和方法进行比较，对本发明作更详细的说明。

比较例1

比较例1是一种现有过氧化氢催化氧化脱硝装置和方法。该脱硝装置如图1所示，包含H₂O₂储罐11、注射泵12、H₂O₂喷头13、H₂O₂催化分解装置14、鼓风机15和活性物质喷头16。

该工艺流程为：用注射泵12把H₂O₂储罐11中的H₂O₂液体打到H₂O₂催化分解装置14上方的H₂O₂喷头13中，H₂O₂液体从H₂O₂喷头13喷出，与H₂O₂催化分解装置14中的催化剂反应产生活性物质，活性物质伴随鼓风机15鼓入的气流通过活性物质喷头16进入烟道，在烟道中氧化氮氧化物。该工艺的主要参数见表1。

表1

序号	参数	单位	数值
				1	装置入口烟气量(工况)	m³/h	320000
2	装置入口烟温	℃	120～180
				3	H₂O₂与NO_X摩尔比	H₂O₂/NO_X	2
4	氧化时间	s	1
				5	最高脱硝效率	％	69.4

比较例2

比较例2是基于比较例1改进的H₂O₂催化氧化烟气脱硝装置和方法。该装置是在图1所示的比较例1的装置的基础上，在鼓风机15和H₂O₂催化分解装置14之间增加了预热装置17，在H₂O₂催化分解装置14外侧包裹了加热装置18。

该方法的工艺流程为：用注射泵12把H₂O₂储罐11中的H₂O₂液体打到H₂O₂催化分解装置14上方的H₂O₂喷头13中，H₂O₂液体从H₂O₂喷头13喷出，与H₂O₂催化分解装置14中的催化剂反应产生活性物质，H₂O₂催化分解装置14外侧的加热装置18给H₂O₂和催化剂加热，刺激H₂O₂产生更多的活性物质，活性物质伴随鼓风机15和预热装置17鼓入的热气流通过活性物质喷头16进入烟道，在烟道中氧化氮氧化物。该工艺的主要参数如表2所示。

表2

序号	参数	单位	数值
				1	装置入口烟气量(工况)	m³/h	320000
2	装置入口烟温	℃	120～180
				3	预热装置	℃	100～140
4	加热装置	℃	40～100
				5	H₂O₂与NO_X摩尔比	H₂O₂/NO_X	2
6	氧化时间	s	1
				7	最高脱硝效率	％	79.3

本发明以下实施例中使用的原料说明如下：

碱性浆液为将氧化镁加入水中(氧化镁重量:水重量＝3:17)制成的含有氧化镁和氢氧化镁的浆液；

H₂O₂溶液为过氧化氢水溶液，其中的过氧化氢浓度为27.5wt％；

过氧化氢分解催化剂为二氧化锰。

实施例1

该实施例涉及本发明一种新型过氧化氢脱硝装置和方法。如图3所示，所述过氧化氢脱硝装置包括烟气脱硝设备21和过氧化氢供给设备(包括H₂O₂储罐28和注射泵29)，烟气脱硝设备21内部设有喷淋吸收区(包括第一层喷淋吸收层23、第二层喷淋吸收层24和第三层喷淋吸收层25)、H₂O₂喷雾氧化反应层210和浆液存储区212。其中，H₂O₂喷雾氧化反应层210设置在第一层喷淋吸收层23和第二层喷淋吸收层24之间。浆液存储区212加有过氧化氢分解催化剂213。第一层喷淋吸收层23与第二层喷淋吸收层24的间距为3.0米。第二层喷淋吸收层24与第三层喷淋吸收层25的间距为2.0米。过氧化氢喷雾氧化反应层210与第一层喷淋吸收层23相距1.6米。图3中示例性标出了第一层喷淋吸收层23设置的碱性浆液喷嘴26和H₂O₂喷雾氧化反应层210设置的H₂O₂喷嘴211。所述过氧化氢脱硝装置还包括循环泵22和烟气进口27。循环泵22连通各喷淋吸收层和浆液存储区212，用于将浆液存储区212内的碱性浆液输送至各个喷淋吸收层。烟气进口27连通烟气脱硝设备21。

利用所述烟气脱硝装置进行脱硝的工艺流程为：来自燃煤锅炉或烧结机烟气通过烟气进口27进入烟气脱硝设备21，与碱性浆液(循环泵22从浆液存储区212将碱性浆液输送至第一层喷淋吸收层23、第二层喷淋吸收层24和第三层喷淋吸收层25，通过碱性浆液喷嘴26雾化向下喷射)逆向接触发生反应除去烟气中的大部分SO₂和粉尘，初步净化的烟气再与从H₂O₂喷雾氧化反应层210喷出的H₂O₂(H₂O₂储罐28中的H₂O₂溶液用注射泵29输送至H₂O₂喷雾氧化反应层210，通过H₂O₂喷嘴211向下喷射)发生氧化反应，除去烟气中的NO_X，生成含硝酸和亚硝酸的中间反应产物，这些中间反应产物与碱性碱液反应生成含亚硝酸盐和硝酸盐的吸收产物而落入烟气脱硝设备21中的浆液存储区212中，亚硝酸盐与氧气(一部分是原烟气中含有的氧气，另一部分是未反应的H₂O₂与碱性浆液中的过氧化氢分解催化剂213反应生成的氧气)发生氧化反应生成硝酸盐。

该工艺的主要参数如表3所示。

表3

序号	参数	单位	数值
				1	装置入口烟气量(工况)	m³/h	320000
2	装置入口烟温	℃	120～180
				4	H₂O₂与NO_X摩尔比	H₂O₂/NO_X	0.9
5	氧化时间	s	1
				7	最高脱硝效率	％	81.5

实施例2

该实施例涉及本发明另一种新型过氧化氢脱硝装置和方法。该过氧化氢脱硝装置与实施例1的脱硝装置的区别在于，H₂O₂喷雾氧化反应层设置在第二层喷淋吸收层和第三层喷淋吸收层之间。第一层喷淋吸收层与第二层喷淋吸收层的间距为2.0米。第二层喷淋吸收层与第三层喷淋吸收层的间距为3.0米。过氧化氢喷雾氧化反应层与第二层喷淋吸收层相距1.6米。其它设置与图1表示的实施例1的装置相同。

利用该脱硝装置的脱硝方法与实施例1的脱硝方法相同。

该实施例的脱硝方法的主要参数如表4所示。

表4

序号	参数	单位	数值
				1	装置入口烟气量(工况)	m³/h	320000
2	装置入口烟温	℃	120～180
				4	H₂O₂与NO_X摩尔比	H₂O₂/NO_X	0.9
5	氧化时间	s	1
				7	最高脱硝效率	％	81.2

比较例3

该比较例的过氧化氢脱硝装置与实施例1的脱硝装置的区别在于，H₂O₂喷雾氧化反应层设置在烟道入口处，其它设置与图1表示的实施例1的装置相同。

利用该比较例的脱硝装置进行脱硝的方法仅基于上述H₂O₂喷雾氧化反应层的不同设置对实施例1所述的方法做相应调整即可。本领域技术人员容易明白该如何操作，这里不再赘述。

该比较例的脱硝方法的主要参数如表5所示。

表5

	参数	单位	数值
				1	装置入口烟气量(工况)	m³/h	320000
2	装置入口烟温	℃	120～180
				3	H₂O₂与NO_X摩尔比	H₂O₂/NO_X	2
4	氧化时间	s	1
				5	最高脱硝效率	％	64.6

从上述实施例1-2和比较例1-3的比较可以看出本发明的烟气脱硝工艺方法及装置具有显著的进步。将过氧化氢喷雾装置设置在烟道的位置，即使H₂O₂与NO_X摩尔比为2.0，脱硝效率也只能达到60％以上(比较例1和比较例3)，即使对比较例1的装置增加装备以改进装置和工艺，并且使H₂O₂与NO_X摩尔比为2.0的情况下，脱硝效率也不能达到80％。而将过氧化氢喷雾装置设置在第一层与第二层喷淋层之间或设置在第二层与第三层喷淋层之间的实施例1或实施例2，在H₂O₂与NO_X摩尔比为0.9的情况下，脱硝效果仍在80％以上。说明本发明能够满足环保要求的超低排放，同时又能降低投资和运行成本。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims

1.一种脱硝装置，其特征在于，包括：

烟气脱硝设备，其内部设有：

2.根据权利要求1所述的脱硝装置，其特征在于，所述喷淋吸收区包括至少两层喷淋吸收层，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第一层喷淋吸收层与最后一层喷淋吸收层之间。

3.根据权利要求2所述的脱硝装置，其特征在于，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第一层喷淋吸收层与第二层喷淋吸收层之间。

4.根据权利要求1所述的脱硝装置，其特征在于，所述喷淋吸收区包括第一层喷淋吸收层、第二层喷淋吸收层和第三层喷淋吸收层；第一层喷淋吸收层、第二层喷淋吸收层和第三层喷淋吸收层从下往上设置；所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第一层喷淋吸收层与第二层喷淋吸收层之间或者设置在第二层喷淋吸收层与第三层喷淋吸收层之间。

5.根据权利要求4所述的脱硝装置，其特征在于，层间设置所述过氧化氢喷雾氧化反应层的相邻的两层喷淋吸收层之间的距离为2.5米～3.5米。

6.根据权利要求5所述的脱硝装置，其特征在于，层间未设置所述过氧化氢喷雾氧化反应层的相邻的两层喷淋吸收层的间距为1.5米～2.2米。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述的脱硝装置进行脱硝的方法，其特征在于，包括如下步骤：

碱性浆液供给步骤：由浆液存储区向喷淋吸收区供给碱性浆液；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，过氧化氢喷雾氧化反应层的工艺条件为：温度为50～80℃，含水率为10％～13％、相对湿度为30％～40％。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

浆液存储区加入过氧化氢分解催化剂的步骤：在浆液存储区中加入催化剂以使未激发反应的过氧化氢反应分解成水和氧气，生成的氧气将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述催化剂为MnO₂。