CN105169913B - 一种锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统及其工艺。该供给系统包括原料供料子系统，ClO2发生子系统，ClO2发生液提取与稀释子系统，氧化剂循环子系统，ClO2溶液脱硝循环子系统和检测与控制子系统。ClO2发生子系统通过原料供料子系统提供的氯酸钠和盐酸制备ClO2发生液；ClO2发生液提取与稀释子系统根据检测与控制子系统的控制实现氧化剂循环子系统中ClO2氧化剂溶液浓度和pH的调整；ClO2脱硝循环子系统从氧化剂循环子系统中抽取ClO2氧化剂溶液，氧化脱硝吸收烟气后，将废液输入氧化剂循环子系统。本发明实现了脱硝过程ClO2氧化剂的连续供给、浓度的自动调整和循环再利用，且该系统占用空间体积小、能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硝领域中一种锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统及其工艺。
背景技术
SO2和NOx是锅炉烟气中最重要的两种大气污染物，是形成酸雨、雾霾等大气污染的重要前体物质。湿法烟气脱硫技术(WFGD)由于效率高、技术成熟，是目前世界上采用最多的脱硫技术。在锅炉排放的NOx中，NO占90％以上，NO难溶于水，因此比SO2更难去除，目前应用较多的脱硝技术是氨气选择性催化还原(SCR)法。但是，SCR法存在诸多问题，如：氨气不稳定且易腐蚀设备而发生泄漏，氨气催化降解氮氧化物过程中产生的小颗粒物容易堵塞催化剂微孔而缩短催化寿命，SCR法投资费用和运行成本高等。这些不利因素影响了该方法的进一步推广应用，因此该领域一直在研发新技术来应对现有脱硝技术的不足和日趋严重的NOx大气污染问题。
近年来，国内外一些研究开始涉及ClO2在去除烟气NOx方面的应用，即利用ClO2的强氧化性，将NO氧化成易溶于水的NO2等高价态的NOx并将其吸收去除。中国专利CN201420088330.6公开了一种三段式一体化ClO2溶液喷淋脱硝装置，在一个吸收塔中从下到上依次设置脱硫、氧化和脱硝三个循环子系统，ClO2溶液主要用于NOx的氧化子系统，脱硝效率可达81.21％～83.93％。中国专利CN201410246700.9(公开号CN104028103A)公开了一种在一个吸收塔中采用ClO2溶液喷淋同时脱硫脱硝的方法，可以获得75％～99％的脱硝效率。
与SCR法相比，上述两个中国专利公开的ClO2湿法脱硝技术具有装置占地面积小、操作方便、投资低廉、脱硝效率高的优点，是一种具有推广前景的脱硝技术。在ClO2湿法脱硝技术中，ClO2溶液是重要的氧化剂。由于二氧化氯制备方法很多，有氯酸钠法、亚氯酸钠法和电解法三大类几十种技术工艺；不同方法和工艺的设备组成、造价、操作方式、适用性和运行成本又各不相同，其中氯酸钠法和亚氯酸钠法工艺比较成熟，但前者运行费用更低。中国专利CN 201420088330.6未给出具体的二氧化氯发生器型式，中国专利CN201410246700.9(公开号CN104028103A)采用了亚氯酸钠法和电解法两种二氧化氯发生器；但二者均无ClO2氧化剂供给系统的组成和ClO2溶液的传输、储存、浓度维持方式以及与脱硝工艺的配合方式，这会给采用二氧化氯脱硝技术时对ClO2氧化剂供给系统的工艺设计和设备选择带来不便，从而不利于该技术的推广应用。
发明内容
本发明目的是提供一种锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统及其工艺。
本发明为一种锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统及其工艺提供的技术方案是：
锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统包括原料供料子系统，ClO2发生子系统，ClO2发生液提取与稀释子系统，氧化剂循环子系统，ClO2脱硝循环子系统和检测与控制子系统；ClO2发生子系统与原料供料子系统连接，原料供料子系统提供氯酸钠和盐酸，在ClO2发生子系统制备ClO2发生液；
ClO2发生液提取与稀释子系统与ClO2发生子系统连接，氧化剂循环子系统与ClO2发生液提取与稀释子系统相连，ClO2发生液提取与稀释子系统根据检测与控制子系统的控制调节ClO2发生液、碱液、稀释水输入氧化剂循环子系统，并抽取氧化剂循环子系统中的水溶液作为动力水，实现氧化剂循环子系统中ClO2氧化剂溶液浓度和pH的调整；
ClO2脱硝循环子系统与氧化剂循环子系统连接，从氧化剂循环子系统中抽取ClO2氧化剂溶液，氧化脱硝吸收烟气后，再将废液输入氧化剂循环子系统。
原料供料子系统包括氯酸钠原料罐和盐酸原料罐，ClO2发生子系统包括氯酸钠计量泵、盐酸计量泵和ClO2发生器，ClO2发生液提取与稀释子系统包括动力水泵、水射器、逆止阀、稀释水阀和碱液阀，水射器包括吸入口、动力水进口和动力水出口，氧化剂循环子系统包括氧化剂循环罐，ClO2脱硝循环子系统包括氧化循环泵、氧化剂输送管、喷淋管、集液器和氧化剂回流管，检测与控制子系统包括ClO2浓度检测装置、pH检测装置和控制器。
氯酸钠原料罐通过氯酸钠输送管与氯酸钠计量泵的进料口相连，盐酸原料罐通过盐酸输送管与盐酸计量泵的进料口连接，氯酸钠计量泵和盐酸计量泵的出料口与ClO2发生器的进料口相连，ClO2发生器的出料口与发生液输出管相连，发生液输出管通过逆止阀与水射器的吸入口相连，稀释水阀、碱液阀均与水射器的吸入口相连，动力水泵的进水管接入氧化循环罐的底部，动力水泵的出水管与水射器的动力水进口相连，水射器的动力水出口通过管道从氧化循环罐的顶部接入氧化剂循环罐；
氧化循环泵的进液管接入氧化剂循环罐的底部，氧化循环泵的出液管通过氧化剂输送管连接喷淋管，集液器通过氧化剂回流管从氧化循环罐的顶部接入氧化循环罐；ClO2浓度检测装置安装在氧化剂循环罐的顶部，探头插入氧化剂循环罐，pH检测装置安装在氧化剂循环罐的顶部，探头插入氧化剂循环罐，控制器通过电缆线与稀释水阀、碱液阀、ClO2浓度检测装置、pH检测装置和ClO2发生器相连。
优选的ClO2发生器至少为1台。
优选的氧化剂传输管道、逆止阀、稀释水阀和碱液阀均采用PVC材料；氧化循环罐采用玻璃钢；动力水泵、氧化循环泵的泵头采用钢衬氟处理，所述稀释水阀和碱液阀采用电动球阀。
优选的ClO2浓度检测装置采用高浓度ClO2在线分析仪或ORP仪表。
优选的pH检测装置为在线pH仪表。
优选的控制器采用单板机或PLC系统。
锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统的工艺为：
a、ClO2发生子系统通过原料供料子系统提供的氯酸钠和盐酸制备ClO2发生液；
b、ClO2发生液提取与稀释子系统根据检测与控制子系统的控制调节ClO2发生液、碱液、稀释水输入氧化剂循环子系统，并抽取氧化剂循环子系统中的水溶液作为动力水，实现氧化剂循环子系统中ClO2氧化剂溶液浓度和pH的调整；
c、ClO2脱硝循环子系统从氧化剂循环子系统中抽取ClO2氧化剂溶液，氧化脱硝吸收烟气后，将废液输入氧化剂循环子系统。
本发明相对于现有技术相比其显著优点为：1、本发明提供的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统ClO2溶液的制备、提取稀释、储存、喷淋、循环、浓度监测与控制装置组成，可以实现脱硝过程ClO2氧化剂的连续供给、浓度的自动调整和循环再利用；2、该系统占用空间体积小、能耗低，方便与锅炉烟气二氧化氯脱硝工艺配合使用。
附图说明
图1是本发明提出的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统的组成及工艺流程图。
其中，1为氯酸钠原料罐，2为盐酸原料罐，3、氯酸钠输送管，4、盐酸输送管，5为氯酸钠计量泵，6为盐酸计量泵，7为ClO2发生器，8为发生液输出管，9为逆止阀，10为稀释水阀，11为碱液阀，12为水射器，13为吸入口，14为水射器动力水进口，15、水射器动力水出口，16为动力水泵，17为氧化剂循环罐，18为氧化循环泵，19为氧化剂输送管，20为喷淋管，21为集液器，22为氧化剂回流管，23为ClO2浓度检测装置，24为pH检测装置，25为控制器。
具体实施方式
下面结合图1详细说明依据本发明提出系统的结构及工作方式。
锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统包括原料供料子系统，ClO2发生子系统，ClO2发生液提取与稀释子系统，氧化剂循环子系统，ClO2脱硝循环子系统和检测与控制子系统；
原料供料子系统包括氯酸钠原料罐1和盐酸原料罐2。
ClO2发生子系统包括氯酸钠计量泵5、盐酸计量泵6和ClO2发生器7。
ClO2发生液提取与稀释子系统包括动力水泵16、水射器12、逆止阀9、稀释水阀10和碱液阀11，水射器12包括吸入口13、动力水进口14和动力水出口15，所述的氧化剂循环子系统包括氧化剂循环罐17，所述的ClO2脱硝循环子系统包括氧化循环泵18、氧化剂输送管19、喷淋管20、集液器21和氧化剂回流管22，所述的检测与控制子系统包括ORP仪表、pH仪表和控制器25；
所述的氯酸钠原料罐1通过氯酸钠输送管3与氯酸钠计量泵5的进料口相连，盐酸原料罐2通过盐酸输送管4与盐酸计量泵6的进料口相连，氯酸钠计量泵5和盐酸计量泵6的出料口与ClO2发生器7的进料口相连，ClO2发生器7的出液口与发生液输出管8相连，发生液输出管8通过逆止阀9与水射器12的吸入口13相连，所述的稀释水阀10、碱液阀11均与水射器12的吸入口13相连；所述的动力水泵16的进水管接入氧化循环罐17的底部，动力水泵16的出水管与水射器12的动力水进口14相连，水射器12的动力水出口15通过管道从氧化循环罐17的顶部接入氧化剂循环罐17；
氧化循环泵18的进液管接入氧化剂循环罐17的底部，氧化循环泵18的出液管通过氧化剂输送管19连接喷淋管20，集液器21通过氧化剂回流管22从氧化循环罐17的顶部接入氧化循环罐17；ORP仪表23安装在氧化剂循环罐17的顶部，探头插入氧化剂循环罐17，pH仪表24安装在氧化剂循环罐17的顶部，探头插入氧化剂循环罐17，控制器25通过电缆线与稀释水阀10、碱液阀11、ORP仪表、pH仪表和ClO2发生器7相连。
本发明提出的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，实现脱硝过程ClO2氧化剂的连续供给、浓度的自动调整和循环再利用，包括以下步骤：
a、ClO2发生子系统通过原料供料子系统提供的氯酸钠和盐酸制备ClO2发生液；
b、ClO2发生液提取与稀释子系统根据检测与控制子系统的控制调节ClO2发生液、碱液、稀释水输入氧化剂循环子系统，并抽取氧化剂循环子系统中的水溶液作为动力水，实现氧化剂循环子系统中ClO2氧化剂溶液浓度和pH的调整；
c、ClO2脱硝循环子系统从氧化剂循环子系统中抽取ClO2氧化剂溶液，氧化脱硝吸收烟气后，将废液输入氧化剂循环子系统。
其工作方式具体如下：
氯酸钠原料罐1和盐酸原料罐2分别为ClO2发生器提供氯酸钠和盐酸，通过氯酸钠输送管3和盐酸输送管4分别连接氯酸钠计量泵5和盐酸计量泵6将氯酸钠和盐酸原料按1:1.2～1:1.5体积比输入到ClO2发生器7中，ClO2发生器7利用氯酸钠和盐酸在40～50℃条件下制备ClO2发生液，通过发生液输出管8经逆止阀9将ClO2溶液输送到水射器12的吸入口13；动力水泵16抽取氧化循环罐17中的水溶液作为动力水通过水射器再回流到氧化循环罐17中，水射器12产生的负压将ClO2发生液从水射器12的吸入口13吸入，与动力水溶液混合后进入氧化剂循环罐17中，形成ClO2氧化剂溶液；其中逆止阀9起到防止ClO2溶液倒流入ClO2发生器7的作用；氧化循环罐17通过稀释水阀10调节进入氧化循环罐17中稀释水的水量，使其中的ClO2氧化剂溶液保持所需的浓度；氧化循环罐17通过碱液阀11调节进入氧化循环罐17中碱液量，使其中的ClO2氧化剂溶液保持所需的pH；稀释水阀10和碱液阀11通过控制器自动调节。
氧化循环泵18从氧化剂循环罐17中抽取ClO2氧化剂溶液，通过氧化剂输送管19输送至喷淋管20，由集液器21收集氧化吸收NO后的废液通过氧化剂回流管22回流至氧化剂循环罐17中循环使用。
ORP仪表测定氧化剂溶液的ORP值，并将代表ORP值的4～20mA标准电流信号传送至控制器25，控制器25通过校正的ORP值与ClO2浓度的对应关系来探知氧化循环罐17中ClO2溶液的浓度。
pH仪表用于探测氧化循环罐17中氧化剂溶液的pH，并将代表pH的4～20mA标准电流信号传送至控制器25。控制器25为PLC系统对ClO2发生量、稀释水加入量和碱液加入量的控制，来调整所需的ClO2氧化剂浓度和pH。
以下通过实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
按图1所述的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，以表1所列实施例1的运行参数进行运行，得到的二氧化氯氧化剂溶液的浓度和pH以及按中国专利CN201420088330.6所述脱硝装置进行脱硝的效果等数据见表2所示。
实施例2
按图1所述的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，以表1所列实施例2的运行参数进行运行，得到的二氧化氯氧化剂溶液的浓度和pH以及按中国专利CN201420088330.6所述脱硝装置进行脱硝的效果等数据见表2所示。
实施例3
按图1所述的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，以表1所列实施例3的运行参数进行运行，得到的二氧化氯氧化剂溶液的浓度和pH以及按中国专利CN201420088330.6所述脱硝装置进行脱硝的效果等数据见表2所示。
表2运行结果的数据表明，实施例1～3所设定的ClO2溶液的目标浓度分别为300mg/L、400mg/L和500mg/L，设定的目标pH分别为5.5、6.5和7，在各实施例的运行参数下，氧化脱硝循环未开启时，系统分别运行16min、12min和18min即可达到各自所设定的目标浓度和pH。氧化脱硝循环开启后，ClO2溶液浓度和pH虽然在一定变化，但始终围绕目标值波动，波动幅度均小于10％。说明系统能够为脱硝系统连续提供浓度和pH较为稳定的ClO2氧化剂。表2还显示，利用本系统提供的ClO2溶液氧化剂的脱硝率最高可达90.1％。
表1
表2
*注：待处理烟气为燃煤锅炉烟气，其中NOx含量为229～237mg/m3，其中NO占95％左右。
Claims (7)
1.一种锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，其特征在于，包括原料供料子系统、ClO2发生子系统、ClO2发生液提取与稀释子系统、氧化剂循环子系统、ClO2脱硝循环子系统和检测与控制子系统；
所述的ClO2发生子系统与原料供料子系统连接，原料供料子系统提供氯酸钠和盐酸，在ClO2发生子系统制备ClO2发生液；
所述的ClO2发生液提取与稀释子系统与ClO2发生子系统连接，所述的氧化剂循环子系统与ClO2发生液提取与稀释子系统相连，ClO2发生液提取与稀释子系统根据检测与控制子系统的控制调节ClO2发生液、碱液、稀释水输入氧化剂循环子系统，并抽取氧化剂循环子系统中的水溶液作为动力水，实现氧化剂循环子系统中ClO2氧化剂溶液浓度和pH的调整；
所述的ClO2脱硝循环子系统与氧化剂循环子系统连接，从氧化剂循环子系统中抽取ClO2氧化剂溶液，氧化脱硝吸收烟气后，再将废液输入氧化剂循环子系统。
2.根据权利要求1所述的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，其特征在于，所述的原料供料子系统包括氯酸钠原料罐(1)和盐酸原料罐(2)，所述的ClO2发生子系统包括氯酸钠计量泵(5)、盐酸计量泵(6)和ClO2发生器(7)，所述的ClO2发生液提取与稀释子系统包括动力水泵(16)、水射器(12)、逆止阀(9)、稀释水阀(10)和碱液阀(11)，水射器(12)包括吸入口(13)、动力水进口(14)和动力水出口(15)，所述的氧化剂循环子系统包括氧化剂循环罐(17)，所述的ClO2脱硝循环子系统包括氧化循环泵(18)、氧化剂输送管(19)、喷淋管(20)、集液器(21)和氧化剂回流管(22)，所述的检测与控制子系统包括ClO2浓度检测装置(23)、pH检测装置(24)和控制器(25)；
所述的氯酸钠原料罐(1)通过氯酸钠输送管(3)与氯酸钠计量泵(5)的进料口相连，盐酸原料罐(2)通过盐酸输送管(4)与盐酸计量泵(6)的进料口连接，氯酸钠计量泵(5)和盐酸计量泵(6)的出料口与ClO2发生器(7)的进料口相连，ClO2发生器(7)的出液口与发生液输出管(8)连接，发生液输出管(8)通过逆止阀(9)与水射器(12)的吸入口相连，所述的稀释水阀(10)、碱液阀(11)均与水射器(12)的吸入口(13)相连；所述的动力水泵(16)的进水管接入氧化循环罐(17)的底部，动力水泵(16)的出水管连接水射器(12的动力水进口(14)，水射器的动力水出口(15)通过管道从氧化循环罐(17)的顶部接入氧化剂循环罐(17)；
氧化循环泵(18)的进液管接入氧化剂循环罐(17)的底部，氧化循环泵(18)的出液管通过氧化剂输送管(19)连接喷淋管(20)，集液器(21)通过氧化剂回流管(22)从氧化循环罐(17)的顶部接入氧化循环罐(17)；ClO2浓度检测装置(23)安装在氧化剂循环罐(17)的顶部，探头插入氧化剂循环罐(17)，pH检测装置(24)安装在氧化剂循环罐(17)的顶部，探头插入氧化剂循环罐(17)，控制器(25)通过电缆线与稀释水阀(10)、碱液阀(11)、ClO2浓度检测装置(23)、pH检测装置(24)和ClO2发生器(7)连接；
所述的ClO2发生器(7)至少1台；
所述的逆止阀(10)、稀释水阀(10)和碱液阀(11)均采用PVC材料；所述的氧化循环罐(17)采用玻璃钢；动力水泵(16)、氧化循环泵(18)的泵头采用钢衬氟处理；所述的稀释水阀(10)和碱液阀(11)采用电动球阀。
3.根据权利要求2所述的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，其特征在于，所述的ClO2浓度检测装置(23)采用高浓度ClO2在线分析仪或ORP仪表。
4.根据权利要求2所述的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，其特征在于，所述的pH检测装置(24)为在线pH仪表。
5.根据权利要求2所述的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统，其特征在于，所述的控制器(25)采用单板机或PLC系统。
6.一种锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统的供给工艺，其特征在于，实现供给工艺包括以下子系统：原料供料子系统、ClO2发生子系统、ClO2发生液提取与稀释子系统、氧化剂循环子系统、ClO2脱硝循环子系统和检测与控制子系统；
所述的ClO2发生子系统通过原料供料子系统提供的氯酸钠和盐酸制备ClO2发生液；
所述的ClO2发生液提取与稀释子系统根据检测与控制子系统的控制调节ClO2发生液、碱液、稀释水输入氧化剂循环子系统，并抽取氧化剂循环子系统中的水溶液作为动力水，实现氧化剂循环子系统中ClO2氧化剂溶液浓度和pH的调整；
所述的ClO2脱硝循环子系统从氧化剂循环子系统中抽取ClO2氧化剂溶液，氧化脱硝吸收烟气后，将废液输入氧化剂循环子系统。
7.根据权利要求6所述的锅炉烟气脱硝用二氧化氯氧化剂供给系统的供给工艺，其特征在于，所述的ClO2发生液于ClO2发生子系统中由氯酸钠和盐酸1:1.2～1:1.5体积比在40℃～50℃下制得。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |