CN105597502A - 低温臭氧氧化脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业尾气处理领域，涉及脱硝，尤其涉及一种低温臭氧氧化脱硝系统。包括依次设置通过管道连接的臭氧制备装置、NOX反应器、碱吸收塔、烟囱。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于,本发明利用臭氧作为与NOX的反应物，利用臭氧的高级氧化作用，使废气中的NOX氧化成高价态且易溶于水的N2O3和N2O5，然后通过碱吸收塔洗涤形成经济产物-HNO3、H2SO4，在降低氮氧化物和两氧化硫的排放量的同时，也进一步提高了企业的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于工业尾气处理领域，涉及脱硝，尤其涉及一种低温臭氧氧化脱硝系统。
背景技术
近年来，随着我国工业经济的迅速发展，能源消费的增长也日益加快，伴随而来的是氮氧化物排放量急速上升，排放到大气中的氮氧化物在阳光中的紫外线照射下会发生光化学反应，产生一种光化学烟雾，它是一种看似透明闻起来却呛人的环境杀手。同时，氮氧化物也是导致酸雨的元凶之一，它还参与臭氧层的破坏,氧化亚氮在高空同温层中会破坏臭氧层，使较多的紫外线辐射到地面,增加皮肤癌的发病率。
为了降低工业废气的排放量，国家在《“十二五”节能减排规划》中明确规定了“十二五”氮氧化物减排指标，其中，火电行业氮氧化物排放量要求削减29％；水泥行业氮氧化物排放量要求削减12％；到2015年，完成4亿千瓦现役燃煤机组脱硝设施建设，对7000万千瓦燃煤机组实施低氮燃烧技术改造，燃煤机组脱硝效率达到75％以上。
火力发电厂燃煤机组为满足GB13223-2011《火力发电厂大气污染物排放标准》NOx的排放标准，尤其为满足发改能源2014(2093)号提出燃煤机组达到“超净”排放要求，燃煤机组必须安装脱硝系统，才能满足烟气氮氧化物排放要求。
烟气脱硝，是指把已生成的NOX还原为N2，从而脱除烟气中的NOX。烟气脱硝的原理是用氧化剂将NO氧化成NO2,生成的NO2再用水或碱性溶液吸收,从而实现脱硝。传统的烟气脱硫脱硝工艺已经不能满足严格的减排要求，传统的工艺也存在设备投资高、占地面积大等缺点，因此开发工艺简单、可靠的脱硫脱硝工艺具有重要意义。
在现有的脱硝工艺中，选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、SNCR+SCR联合技术是运用较广泛的脱硝技术。然而，SCR和SNCR脱硝过程均需要喷尿素或氨，氨逃逸会污染大气，因为氨是雾霾加剧的物质；SCR技术还存在催化剂中毒失效问题，且催化剂有毒，失效后的催化剂仍需进一步废物处理，因此使用和废物处理成本较高。且其运行维护费用高，能耗、电耗量高。
发明内容
本发明针对上述的现有的脱销工艺中存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、使用成本低廉、脱硝效果好且能够脱硫、脱硝的低温臭氧氧化脱硝系统。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为,本发明提供一种低温臭氧氧化脱硝系统，包括依次设置通过管道连接的
臭氧制备装置：用于为系统提供整个所需的臭氧；
NOX反应器：用于NOX和臭氧发生反应；
碱吸收塔：用于吸收未反应的臭氧以及除去尾气中的SO2；
烟囱：用于排放碱吸收塔吸收过后的尾气；
其中，所述臭氧制备装置包括依次设置的空气压缩机、冷干机、第一储气罐、干燥机、第二储气罐、制氧机以及臭氧发生器，所述空气压缩机、冷干机、第一储气罐、干燥机、第二储气罐、制氧机以及臭氧发生器之间通过管道连接。
作为优选，所述碱吸收塔包括包括竖直设置的碱吸收塔本体以及设置在碱吸收塔本体底部用于与NOX反应器连通的反应管，所述反应管伸入碱吸收塔本体，所述碱吸收塔本体上还设置有碱液管，所述碱液管连通有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置设置在碱吸收塔本体内，所述第一喷淋装置的上方设置有填料层，所述填料层的上方设置有第二喷淋装置，所述碱吸收塔本体的顶部设置排气管，所述碱吸收塔本体的底部还设置有排液管。
作为优选，所述碱吸收塔本体的外壁上第二喷淋循环管，所述第二喷淋循环管的顶部与第二喷淋装置连通，所述第二喷淋循环管的底部与碱吸收塔本体的底部连通。
作为优选，所述反应管的管口的上方设置有气体分布器。
作为优选，所述制氧机以及臭氧发生器之间管道上依次设置有压力变送器和流量计。
作为优选，所述流量计为涡街流量计。
作为优选，所述NOX反应器的反应温度为25℃ˉ150℃。
作为优选，所述NOX反应器的反应温度为25℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于,
1、本发明利用臭氧作为与NOX的反应物，利用臭氧的高级氧化作用，使废气中的NOX氧化成高价态且易溶于水的N2O3和N2O5，然后通过碱吸收塔洗涤形成经济产物-HNO3、H2SO4，在降低氮氧化物和两氧化硫的排放量的同时，也进一步提高了企业的经济效益。
2、本发明提供的系统结构简单、操作方便，且运行维护费用低，能耗、电耗量均低于现有的脱硝工艺，进而降低的企业的运营成本，提高了企业的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的低温臭氧氧化脱硝系统的结构示意图；
图2为实施例1提供的碱吸收塔的结构示意图；
以上各图中,1、空气压缩机；2、冷干机；3、第一储气罐；4、干燥机；5、第二储气罐；6、制氧机；61、压力变送器；62、流量计；7、臭氧发生器；8、NOX反应器；9、碱吸收塔；91、碱吸收塔本体；92、反应管；93、碱液管；94、第一喷淋装置；95、填料层；96、第二喷淋装置；961、第二喷淋循环管；962、循环泵；963、止回阀；97、排气管；98、排液管；99、气体分布器。10、烟囱。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1,如图1所示，本发明提供一种低温臭氧氧化脱硝系统，包括依次设置通过管道连接的用于为系统提供整个所需的臭氧的臭氧制备装置、用于NOX和臭氧发生反应的NOX反应器8、用于吸收未反应的臭氧以及除去尾气中的SO2的碱吸收塔9以及用于排放碱吸收塔吸收过后的尾气的烟囱10，NOX反应器8上连通有废气管(图中未示出)以及臭氧制备装置，NOX反应器8主要是采用流光放电的原理，利用高能电子电离、裂解臭氧，产生大量的氧化性粒子,然后与烟气的中的氮氧化物进行反应，其反应方程式如下：
NO+O3→NO2+O2
NO2+O3→NO3+O2
NO3+NO2→N2O5
NO+O+M→NO2+M
NO2+O→NO3
当然，氧化性粒子也可以与废气中的SO2发生反应，其反应方程式如下：
SO2+O→SO3
通过NOX反应器8的去除了废气中的氮氧化物，同时，也去除了一部分的SO2，废气然后通过管道进入碱吸收塔9，在碱吸收塔9内，未反应的臭氧和SO2、SO3和碱液反应、吸收，生成硫酸，N2O5和水反应生成HNO3，脱除NO和SO2的尾气则通过烟囱排入空气中，通过上述的反应，对废气中的NO和SO2的脱除率最高可分别达到97％和100％，进而达到排放标准的同时，也为产生了经济产物，提高了经济效益。本实施例所提及的NOX反应器8为流光放电反应器，
考虑到臭氧易分解，故在本实施例中，提供了一种臭氧制备装置，该臭氧制备装置包括依次设置的空气压缩机1、冷干机2、第一储气罐3、干燥机4、第二储气罐5、制氧机6以及臭氧发生器7，所述空气压缩机1、冷干机2、第一储气罐3、干燥机4、第二储气罐5、制氧机6以及臭氧发生器7之间通过管道连接，其中空气压缩机1为螺杆压缩机，采用螺杆压缩机为空气压缩机1主要考虑到双螺杆喷油压缩和活塞压缩机相比，振动小，噪音小，体积小，效率高，能耗低。易损件少，可靠性高，寿命长。操作维护简单；干燥机4为采用青岛国林自己研制的分子筛干燥机和冷干机、普通吸附式干燥机相比，冷却深度更高，气体干燥程度可达露点-70℃，采用100％分子筛分离水分和空气，不添加再生力差的氧化铝、吸附硅胶，A、B干燥分子塔采用PLC均压和保压措施，保证干燥空气出口压力高，空气损耗小，仅有5％空气损耗。降低了整个系统的能耗；制氧机6和臭氧发生器7均采用青岛国林生产的高纯度大型制氧机和双水冷大型臭氧发生器，采用高纯度大型制氧机的主要原因是该设备温升低，适合连续稳定运行，且和双水冷大型臭氧发生器匹配性强，利于臭氧的制备。
通过上述的设置，利用臭氧制备装置制备系统所需的氧气，然后，通过NOX反应器8，脱除氮氧化物以及SO2，再利用碱吸收塔9进一步的对废气进行处理，进而到达脱除氮氧化物和SO2的目的。
为了提供碱吸收塔9的效果，在本实施例中，还专门提供了一种碱吸收塔，该碱吸收塔9包括包括竖直设置的碱吸收塔本体91以及设置在碱吸收塔本体91底部用于与NOX反应器8连通的反应管92(前文用管道代替的本系统中所需管道，在此处用反应管来表述碱吸收塔与NOX反应器之间的管道)，反应管92伸入碱吸收塔本体91，在本实施例中，反应管92的管口处于碱吸收塔本体91的中心位置处，为了让反应管92内排出的废气更好的分散，反应管92的管口朝下设置，在碱吸收塔本体91上还设置有碱液管93，在本实施例中，所采用的碱液为Na2S和NaOH溶液，碱液管93连通有第一喷淋装置94，第一喷淋装置94设置在碱吸收塔本体91内，第一喷淋装置94的上方设置有填料层95，在填料层95的上方设置有第二喷淋装置96，第一喷淋装置94和第二喷淋装置96主要用于将碱液以雾化的形式喷淋，更好的与尾气进行接触、反应，在本实施例中，共设置了两组填料，每组填料共有80-85层填料层95，填料为规整板波纹填料，具体的为规整板波纹聚丙烯填料，采用聚丙烯填料的规整板波纹填料考虑到其比表面积、空隙率等性能提高很大，具有阻力小、气液分布均匀、通量大、放大效果不明显等优点，在碱吸收塔本体91的顶部设置排气管97，排气管97的主要作用是将处理过的尾气输送至烟囱10，在碱吸收塔本体91的底部还设置有排液管98，排液管98主要是将得到的反应产物排出。
考虑到碱液在喷淋后，其中大部分未参与反应，故在碱吸收塔本体91的外壁上第二喷淋循环管961，在第二喷淋循环管961的顶部与第二喷淋装置96连通，第二喷淋循环管961的底部与碱吸收塔本体91的底部连通，通过上述的设置，第二喷淋装置96、第二喷淋循环管961和碱吸收塔本体91形成循环，避免资源浪费，当然，在第二喷淋循环管961上设置了动力输送装置-循环泵962和控制阀门-止回阀963。
为了更好的与碱液接触，在本实施例中，在反应管92的管口的上方设置有气体分布器99，通过气体分布器99的设置以及反应管92管口朝下的设置，这样更进一步的分散废气，使能够更大面积的与碱液接触、反应。
为了提供更好的臭氧，在制氧机6以及臭氧发生器7之间管道上依次设置有压力变送器61和流量计62，其中流量计62为涡街流量计，选用涡街流量计主要考虑到其特点是压力损失小，量程范围大，精度高且可靠性高，维护量小等特点。
由于臭氧的生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低，所以考察臭氧对温度的敏感性具有重要意义。在对臭氧的热分解特性的研究中得出在150℃的低温条件下，臭氧的分解率不高，但随着温度增加到250℃甚至更高时，臭氧分解速度明显加快。在25℃时臭氧的分解率只有0.5％，当温度高于200℃时，分解率显著增加。这些结果对研究臭氧在烟气中的生存时间及氧化反应时间具有重要意义。故在本实施例中，NOX反应器的反应温度为25℃ˉ150℃。作为优选，NOX反应器的反应温度为25℃。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种低温臭氧氧化脱硝系统，其特征在于,包括依次设置通过管道连接的
臭氧制备装置：用于为系统提供整个所需的臭氧；
NOX反应器：用于NOX和臭氧发生反应；
碱吸收塔：用于吸收未反应的臭氧以及除去尾气中的SO2；
烟囱：用于排放碱吸收塔吸收过后的尾气；
其中，所述臭氧制备装置包括依次设置的空气压缩机、冷干机、第一储气罐、干燥机、第二储气罐、制氧机以及臭氧发生器，所述空气压缩机、冷干机、第一储气罐、干燥机、第二储气罐、制氧机以及臭氧发生器之间通过管道连接。
2.根据权利要求1所述的低温臭氧氧化脱硝系统，其特征在于,所述碱吸收塔包括包括竖直设置的碱吸收塔本体以及设置在碱吸收塔本体底部用于与NOX反应器连通的反应管，所述反应管伸入碱吸收塔本体，所述碱吸收塔本体上还设置有碱液管，所述碱液管连通有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置设置在碱吸收塔本体内，所述第一喷淋装置的上方设置有填料层，所述填料层的上方设置有第二喷淋装置，所述碱吸收塔本体的顶部设置有排气管，所述碱吸收塔本体的底部还设置有排液管。
3.根据权利要求2所述的低温臭氧氧化脱硝系统，其特征在于,所述碱吸收塔本体的外壁上第二喷淋循环管，所述第二喷淋循环管的顶部与第二喷淋装置连通，所述第二喷淋循环管的底部与碱吸收塔本体的底部连通。
4.根据权利要求3所述的低温臭氧氧化脱硝系统，其特征在于,所述反应管的管口的上方设置有气体分布器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低温臭氧氧化脱硝系统，其特征在于,所述制氧机以及臭氧发生器之间管道上依次设置有压力变送器和流量计。
6.根据权利要求5所述的低温臭氧氧化脱硝系统，其特征在于,所述流量计为涡街流量计。
7.根据权利要求6所述的低温臭氧氧化脱硝系统，其特征在于,所述NOX反应器的反应温度为25℃-150℃。
8.根据权利要求7所述的低温臭氧氧化脱硝系统，其特征在于,所述NOX反应器的反应温度为25℃。
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