CN105056745A - 一种高效脱除烟气中no的方法 - Google Patents

一种高效脱除烟气中no的方法 Download PDF

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赵海谦
周伟
韩瑞
高继慧
吴少华
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Abstract

一种高效脱除烟气中NO的方法，它涉及一种氧化烟气中NO的方法。本发明的目的是要解决现有脱除烟气中NO的方法成本高，易造成二次污染和效率低的问题。方法：采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数≥5％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为150℃～500℃烟气中，再将H2O2溶液氧化后的烟气导入到湿法脱硫装置中进行处理，去除SO2与NOx，即完成一种高效脱除烟气中NO的方法。使用本实施方式方法烟气中NO的去除率高达89％以上。本发明可获得一种高效脱除烟气中NO的方法。

Description

一种高效脱除烟气中NO的方法
技术领域
本发明涉及一种氧化烟气中NO的方法。
背景技术
目前已成功商业化的脱氮技术有低NOx燃烧技术(LNB)、选择性催化还原技术(SCR)和选择性非催化还原技术(SNCR)。SCR脱氮技术比较成熟，NOx脱除效率较高，但其初投资和运行费用过高，系统阻力大，氨泄漏及废弃催化剂二次污染等问题也不容忽视。LNB技术从源头减排，经济可靠，是NOx减排的基础技术。目前先进的LNB技术，已可将燃用烟煤锅炉烟气的NOx排放水平控制在300mg/m3以下。目前，我国燃煤电站已普遍安装了成熟的尾部脱硫装置。在LNB技术基础上，挖掘现有脱硫装置的SO2、NOx协同控制潜力，对于推动我国燃煤污染物控制技术进步，实现深度减排具有重要意义。
燃煤烟气NOx中约95％是难以被吸收的NO，发展经济高效且无杂质引入的NO氧化技术是实现烟气SO2和NOx高效协同控制的关键。H2O2作为一种氧化性强、副产物清洁的环境友好型氧化剂，成为环境保护、食品卫生、染整等领域的研究热点。从上世纪九十年代，就有国外学者开始尝试将H2O2作为NO的氧化剂，但效率和成本问题一直是制约相关技术获得应用的瓶颈。
H2O2对NO的氧化能力主要来自于其分解产生的活性自由基。不同分解条件下，H2O2分解的反应机理有所不同，但分解反应中均转化为多种自由基，如下方所示不同体系反应机理。研究结果表明，并不是所有自由基均对气相NO具有强氧化能力。H2O2分解生成氧化NO能力不强的自由基，不仅影响体系对NO的氧化能力，还会降低H2O2利用率。HO2·对气相NO的氧化能力不如·OH强，但对于O2的生成却有重要影响。控制H2O2向着生成·OH的方向分解对于提高系统对NO气体的氧化能力以及H2O2利用率有重要意义。
无催化剂作用下，H2O2热分解是最简单的H2O2定向分解方式(H2O2＝2·OH)。在合理条件下实现H2O2热分解经济高效氧化NO，对实现现有脱硫装置的硫氮联合脱除具有重要
发明内容
本发明的目的是要解决现有脱除烟气中NO的方法成本高，易造成二次污染和效率低的问题，而提供一种高效脱除烟气中NO的方法。
一种高效脱除烟气中NO的方法是按以下步骤完成的：
一、采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数≥5％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为150℃～500℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
步骤一中所述的H2O2与烟气中NO的摩尔比为≥1；
二、将H2O2溶液氧化后的烟气导入到湿法脱硫装置中进行处理，去除SO2与NOx，即完成一种高效脱除烟气中NO的方法。
本发明的优点：
一、本发明使用清洁氧化剂H2O2作为NO的氧化剂，对环境不产生二次污染；
二、本发明无需添加任何萃取剂及附加能量消耗，即可实现NO的经济高效氧化；
三、本发明直接将H2O2液滴喷入烟气管道中，设备初投资低，系统阻力小；
四、本发明涉及的操作方法适用范围广，适用于燃煤、燃油、燃气等烟气中NO的氧化；
五、本发明使用的H2O2最终分解产物为H2O和O2，不引入其它任何杂质，有利于产物的资源化利用；
六、使用本发明方法烟气中NO的去除率高达89％以上。
本发明可获得一种高效脱除烟气中NO的方法。
附图说明
图1为不同温度下H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，图1中1为实施例一中在100℃下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图，2为实施例二中在200℃下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图，3为实施例三中在300℃下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图，4为实施例四中在400℃下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；
图2为H2O2与NO不同摩尔比下H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，图2中1为实施例四中H2O2与NO摩尔比为10下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；2为实施例五中H2O2与NO摩尔比为5下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；3为实施例六中H2O2与NO摩尔比为2.5下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；4为实施例七中H2O2与NO摩尔比为1下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；
图3为不同的NO初始浓度时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，图3中1为实施例八中NO初始浓度为100mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，2为实施例九中NO初始浓度为200mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，3为实施例十中NO初始浓度为300mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，4为实施例十一中NO初始浓度为400mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，5为实施例十二中NO初始浓度为500mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图；
图4为实施例十三中H2O2热分解氧化结合末端吸收剂吸收的NO的浓度变化曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种高效脱除烟气中NO的方法是按以下步骤完成的：
一、采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数≥5％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为150℃～500℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
步骤一中所述的H2O2与烟气中NO的摩尔比为≥1；
二、将H2O2溶液氧化后的烟气导入到湿法脱硫装置中进行处理，去除SO2与NOx，即完成一种高效脱除烟气中NO的方法。
本实施方式的优点：
一、本实施方式使用清洁氧化剂H2O2作为NO的氧化剂，对环境不产生二次污染；
二、本实施方式无需添加任何萃取剂及附加能量消耗，即可实现NO的高效氧化；
三、本实施方式直接将H2O2液滴喷入烟气管道中，设备初投资低，系统阻力小；
四、本实施方式涉及的操作方法适用范围广，适用于燃煤、燃油、燃气等烟气中NO的氧化；
五、本实施方式使用的H2O2最终分解产物为H2O和O2，不引入其它任何杂质，有利于产物的资源化利用；
六、使用本实施方式方法烟气中NO的去除率高达89％以上。
本实施方式可获得一种高效脱除烟气中NO的方法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器。其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的超声波雾化方法采用的设备为超声波雾化器。其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的喷淋的方法采用的设备为压力喷嘴。其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中所述的H2O2与烟气中NO的摩尔比为1。其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一中所述的烟气中NO的浓度为100mg·m-3～2000mg·m-3。其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤一中所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤二中所述的湿法脱硫装置中脱硫吸收剂为CaCO3或质量分数为5％～15％的氨水。其他步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤一中所述的H2O2与烟气中NO的摩尔比为10。其他步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤一中采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数≥5％的H2O2溶液形成液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气。其他步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为100℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为10；
所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例二：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为200℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为10；
所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例三：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为300℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为10；
所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例四：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为10；
所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
图1为不同温度下H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，图1中1为实施例一中在100℃下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图，2为实施例二中在200℃下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图，3为实施例三中在300℃下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图，4为实施例四中在400℃下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；
从图1可知，温度对雾化H2O2热分解氧化NO效果同样存在较大影响；在100℃～400℃温度范围内，NO氧化率随温度的升高而升高，但升高幅度越来越小；100℃时，NO氧化效率仅为1.2％；这是由于，在常压下，100℃低于H2O2溶液的蒸发温度，因而该温度条件下H2O2不能有效蒸发及分解；200℃时NO的氧化效率比100℃时大幅度提高，达到34.6％；因为，200℃已经高于H2O2溶液的蒸发温度，H2O2可以蒸发与分解；400℃时NO的氧化效率达到46％。
实施例五：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为5；
所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例六：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为2.5；
所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例七：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为1；
所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
图2为H2O2与NO不同摩尔比下H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，图2中1为实施例四中H2O2与NO摩尔比为10下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；2为实施例五中H2O2与NO摩尔比为5下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；3为实施例六中H2O2与NO摩尔比为2.5下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；4为实施例七中H2O2与NO摩尔比为1下H2O2溶液热分解氧化NO柱状图；
从图2可知，在H2O2与NO摩尔比介于1～10之间时，H2O2与NO摩尔比对NO氧化率具有很大影响；NO氧化率随H2O2与NO摩尔比的增加而增加；当H2O2与NO摩尔比为1时，NO氧化率为25.6％；H2O2与NO摩尔比增加到10时，NO氧化率为44.3％。
实施例八：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为1；
所述的烟气中NO的浓度为100mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例九：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为1；
所述的烟气中NO的浓度为200mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例十：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为1；
所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例十一：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为1；
所述的烟气中NO的浓度为400mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
实施例十二：一种高效脱除烟气中NO的方法，是按以下步骤完成的：
采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为1；
所述的烟气中NO的浓度为500mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
图3为不同的NO初始浓度时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，图3中1为实施例八中NO初始浓度为100mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，2为实施例九中NO初始浓度为200mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，3为实施例十中NO初始浓度为300mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，4为实施例十一中NO初始浓度为400mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图，5为实施例十二中NO初始浓度为500mg·m-3时H2O2溶液热分解氧化NO的柱状图；
从图3可知，NO氧化率随着NO初始浓度的增加而单调增加；NO初始浓度为100mg·m-3时，NO氧化率为24.6％；NO初始浓度为500mg·m-3时，NO氧化率为46.7％；因为NO浓度越高，NO与·OH自由基之间的反应速率越快；相同反应时间内，NO浓度越高，其被·OH自由基氧化速率越快，被氧化的NO量也越多。
实施例十三：一种高效脱除烟气中NO的方法是按以下步骤完成的：
一、采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数为30％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
步骤一中所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器；
步骤一中所述的中H2O2与烟气中NO的摩尔比为1；
步骤一中所述的烟气中NO的浓度为300mg·m-3；
所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
二、将H2O2溶液氧化后的烟气导入到湿法脱硫装置中进行处理，去除SO2与NOx，即完成一种高效脱除烟气中NO的方法；
步骤二中所述的湿法脱硫装置中脱硫吸收剂为CaCO3。
图4为实施例十三中H2O2热分解氧化结合末端吸收剂吸收的NO的浓度变化曲线。
从图4可知，雾化H2O2热分解氧化NO作为前置氧化技术，结合末端碱液吸收可获得良好NO脱除效果；当采用吸收剂进行吸收后，烟气中NO浓度大幅度下降喷入H2O2之前，烟气中NO浓度为300mg·m-3；喷入H2O2之后，氧化反应系统出口NO平均浓度约为165mg·m-3；通入吸收剂之后，NO平均浓度降至32mg·m-3。实施例十三中雾化H2O2热分解氧化结合脱硫吸收剂吸收方法对NO的氧化吸收效率达到89.3％。

Claims (10)

1.一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于一种高效脱除烟气中NO的方法是按以下步骤完成的：
一、采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数≥5％的H2O2溶液形成H2O2液滴喷入到温度为150℃～500℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气；
步骤一中所述的H2O2与烟气中NO的摩尔比为≥1；
二、将H2O2溶液氧化后的烟气导入到湿法脱硫装置中进行处理，去除SO2与NOx，即完成一种高效脱除烟气中NO的方法。
2.根据权利要求1所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤一中所述的压缩空气雾化方法采用的设备为压缩空气雾化器。
3.根据权利要求1所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤一中所述的超声波雾化方法采用的设备为超声波雾化器。
4.根据权利要求1所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤一中所述的喷淋的方法采用的设备为压力喷嘴。
5.根据权利要求1所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤一中所述的H2O2与烟气中NO的摩尔比为1。
6.根据权利要求1所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤一中所述的烟气中NO的浓度为100mg·m-3～2000mg·m-3。
7.根据权利要求1所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤一中所述的H2O2液滴的直径为10μm～1000μm。
8.根据权利要求1所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤二中所述的湿法脱硫装置中脱硫吸收剂为CaCO3或质量分数为5％～15％的氨水。
9.根据权利要求1所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤一中所述的H2O2与烟气中NO的摩尔比为10。
10.根据权利要求1或5所述的一种高效脱除烟气中NO的方法，其特征在于步骤一中采用压缩空气雾化方法、超声波雾化方法或喷淋的方法将质量分数≥5％的H2O2溶液形成液滴喷入到温度为400℃烟气中，得到H2O2溶液氧化后的烟气。
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