CN106422722A - 一种氧化法烧结烟气脱硝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化法烧结烟气脱硝方法，利用臭氧等离子体发生器装置对氧气源进行放电产生等离子自由基；等离子自由基使烟气中的NO转变为更高价态的氮氧化物；根据烟气浓度来控制产生等离子自由基的量；氧气源和含NOx的烟气混合后的混合物中的NO与O3的质量比为0.8‑1.5：1；所述臭氧等离子体发生器装置中的等离子自由基的产量为6‑12kg/h，所述含NOx的烟气30000‑50000Nm3/h。氧化速度快，脱硝效率高；采用臭氧等离子体脱硝可得到较高的NOx脱除率，NOx脱除率可达到98％。

Description

一种氧化法烧结烟气脱硝方法
技术领域
本发明属于烟气处理领域，具体涉及一种一种氧化法烧结烟气脱硝方法。
背景技术
目前，国际上成熟的脱硝工艺主要有选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(SNCR)和活性炭法，其中选择性催化还原法的脱硝效率能达到90％以上，而非选择性催化还原法和活性炭法脱硝效率相对较低，通常在40％左右。
采用氧化法烧结烟气脱硝，其实质是将烟气中氮氧化物氧化成容易被喷淋液吸收的高价态物质。CN102764574A公布了一种流光放电等离子体自由基注入烟气的脱硫脱硝方法，其特征在于：包括以下步骤：1)利用流光放电等离子反应器对氧气或者空气进行放电产生等离子体自由基；2)将含有等离子体自由基的气体注入烟道，与含硫氧化物、氮氧化物的烟气混合，等离子体自由基使烟气中的硫氧化物、氮氧化物转变为更高价态的氧化物；3)将上步的烟气送入脱硫塔进行循环喷淋吸收，使硫氧化物、氮氧化物进入液相；4)经过循环喷淋吸收的烟气经过除雾后经烟囱排放。CN102764573A公开了与上述技术相似的技术方案，均是采用自由基将氮氧化物氧化成高价态物质，然后被喷淋液吸收。但上述两个方案并没有根据工厂具体的排放情况来解决高效吸收的问题，并没有解决如何有效地利用自由基，使其充分发挥作用，使其更有效地氧化氮氧化物。
CN102274680A公开了一种流光放电氨法烟气脱硫脱硝除雾一体化方法，其特征在于：包括下列步骤：1)含二氧化硫、氮氧化物的锅炉烟气，除尘后送入流光放电脱硝反应器(1)；2)经流光放电脱硝反应器(1)后的烟气进入脱硫塔(2)，并从脱硫塔顶出口排出；3)经脱硫塔顶出口出来的烟气经过电除雾器(3)除雾净化送烟囱排放。该专利的说明书中公开妖气氮氧化物95％以上是NO，并公开了流光放电产生自由基的原理和脱硫脱氨原理，但并未解决针对工厂具体排放量所需要多少自由基，以及并未公开排放量、自由基量、电压等参数对脱硝效率的影响，即并未公开多种因素协同作用对脱硝的效率的影响。
CN101961596A公开了一种氧活性粒子注入烟道中的轻基自由基氧化脱硫脱硝方法，是把氧活性粒子注入烟道中与水形成羟基自由基·OH，并氧化烟气中的SO2、NOX。其原理同样是氧化烟气氧化硫和氮氧化物，但在本专利中同样并没有解决针对具体工厂情况，提高脱硝效率的问题。
发明内容
为解决上述问题，针对工厂排放量的不同，如何调整臭氧量以及其他参数来提高脱硝效率，本发明提供了一种氧化法烧结烟气脱硝方法，包括以下步骤：
1)利用臭氧等离子体发生器装置对氧气源进行放电产生等离子自由基；
2)检测烟气进气入口处的含NOx的烟气的浓度，并以此浓度来控制产生等离子自由基的量；
3)将含有等离子自由基的氧气源与含NOx的烟气混合，使烟气中的NO转变为更高价态的氮氧化物；
所述烟气中含NOx的浓度为280-350mg/Nm3，所述x＝1或2；所述NO占烟气的质量比大于95％；所述等离子自由基包括O3、O、e，所述O3占等离子自由基的氧气源的质量比为大于8％；
所述步骤3)中氧气源和含NOx的烟气混合后的混合物中的NO与O3的质量比为0.8-1.5：1。
优选的，所述脱硝方法好包括以下步骤：
4)将所述步骤3)的烟气送入脱硫塔进行循环喷淋吸收，使氮氧化物进入液相；
5)经过循环喷淋吸收的烟气经过除雾后经烟囱排放。
优选的，所述臭氧等离子体发生器装置中的等离子自由基的产量为6-12kg/h，所述含NOx的烟气30000-50000Nm3/h。
优选的，所述臭氧等离子体发生器装置包括臭氧发生器，所述臭氧发生器的运行电压为5kV，电源频率为800-1200Hz。
优选的，所述步骤3)中氧气源和含NOx的烟气混合后的混合物中的NO与O3的质量比为30：1。
优选的，所述含NOx的烟气中NO2占烟气的质量比为1-4％，所述NO占烟气的质量比为96-99％。
优选的，所述含NOx的烟气中NO2占烟气的质量比为2％，所述NO占烟气的质量比为98％。
优选的，循环喷淋吸收所用的吸收液为碱性吸收液。
优选的，所述的碱性吸收液包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙。
本发明还提供一种用上述方法的脱硝系统，所述脱硝系统包括检测装置、烟气进气装置、臭氧等离子体发生器装置、控制器、脱硝装置、喷淋装置、脱硫塔装置、尾气排出装置；所述脱硝装置连接臭氧等离子体发生器装置和烟气进气装置，所述脱硫塔装置内设喷淋装置，所述脱硝装置连接脱硫塔装置，所述尾气排出装置设于脱硫塔装置的顶端；所述检测装置用于检测烟气进气装置的烟气入口和出口处的烟气成分浓度和臭氧等离子体发生器装置进出口的O3浓度，所述控制器连接检测装置和烟气进气装置、臭氧等离子体发生器装置，所述控制器通过检测装置传输的NO浓度数据控制臭氧等离子体发生器装置中O3输出的浓度。
优选的，所述臭氧等离子体发生器装置包括臭氧发生器、冷却水系统；所述臭氧发生器包括放电管，所述冷却水系统设于放电管的外壁。
优选的，所述冷却水系统包括板式换热器、循环水泵、膨胀罐、底座和仪表，所述板式换热器和膨胀罐一体化固定在底座上。
本发明的有益效果：
(1)氧化速度快，脱硝效率高；采用臭氧等离子体脱硝可得到较高的NOx脱除率，NOx脱除率可达到98％，NO氧化率高，O3利用率高；
(2)无需催化剂，无反应温度要求；
(3)臭氧投加在脱硝前烟道，安装简便，停炉时问短，停炉对接时间短，不影响正常生产；利用现有脱硫塔进行吸收，不影响后而的脱硫设施，实现脱硫脱硝一体化，投资低、占地小，能适应更高的环保要求。
(4)O3投加可控，根据烟气成分浓度来调节O3的投入量，残余未反应的O3在脱硫塔中被吸收去除，无O3泄露。
附图说明
图1为本发明的装置流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
本发明的脱硝系统包括检测装置、烟气进气装置、臭氧等离子体发生器装置、控制器、脱硝装置、喷淋装置、脱硫塔装置、尾气排出装置；所述脱硝装置连接臭氧等离子体发生器装置和烟气进气装置，所述脱硫塔装置内设喷淋装置，所述脱硝装置连接脱硫塔装置，所述尾气排出装置设于脱硫塔装置的顶端；所述检测装置用于检测烟气进气装置的烟气入口和出口处的烟气成分浓度和臭氧等离子体发生器装置进出口的O3浓度，所述控制器连接检测装置和烟气进气装置、臭氧等离子体发生器装置，所述控制器通过检测装置传输的NO浓度数据控制臭氧等离子体发生器装置中O3输出的浓度。
本发明提供了一种氧化法烧结烟气脱硝方法，包括以下步骤：
1)利用臭氧等离子体发生器装置对氧气源进行放电产生等离子自由基；
2)检测烟气进气入口中的含NOx的烟气的浓度，控制器以此浓度来控制产生等离子自由基的量；
3)将含有等离子自由基的氧气源与含NOx的烟气混合，使烟气中的NO转变为更高价态的氮氧化物；
4)将上步的烟气送入脱硫塔进行循环喷淋吸收，使氮氧化物进入液相；
5)经过循环喷淋吸收的烟气经过除雾后经烟囱排放；
所述烟气中含NOx的浓度为300mg/Nm3，所述x＝1或2；所述NO占烟气的质量比96％；NO2占烟气的质量比为3％，所述等离子自由基包括O3、O、e，所述O3占等离子自由基的氧气源的质量比大于8％；
所述臭氧等离子体发生器装置中的等离子自由基的产量为10kg/h，所述含NOx的烟气40000Nm3/h。所述臭氧等离子体发生器装置包括臭氧发生器，所述臭氧发生器的运行电压为5kV，电源频率为800-1200Hz。
所述步骤2)中氧气源和含NOx的烟气混合后，即进入脱硝装置后的混合物中的NO与O3的质量比为30：1。
烟气和臭氧经过脱硝装置后，NO氧化转化率为90％，臭氧的利用率为80％；
循环喷淋吸收所用的吸收液为碱性吸收液，所述的碱性吸收液包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙。上述氧化后的烟气和臭氧经过脱硫塔装置后，NO2的吸收效率达到98％，从尾气排出装置出来的NOx的浓度为6mg/Nm3，NOx的总脱除效率达到98％。
实施例2
本实施例2采用实施例1的脱硝系统和脱硝方法，不同的是烟气进入浓度和O3量，具体如下：
所述烟气中含NOx的浓度为350mg/Nm3，所述x＝1或2；所述NO占烟气的质量比97％；NO2占烟气的质量比为2.5％，所述等离子自由基包括O3、O、e，所述O3占等离子自由基的氧气源的质量比为12％；
所述臭氧等离子体发生器装置中的等离子自由基的产量为12kg/h，所述含NOx的烟气50000Nm3/h。所述臭氧等离子体发生器装置包括臭氧发生器，所述臭氧发生器的运行电压为5kV，电源频率为800-1200Hz。
所述步骤2)中氧气源和含NOx的烟气混合后，即进入脱硝装置后的混合物中的NO与O3的质量比为20：1。
烟气和臭氧经过脱硝装置后，NO氧化转化率为92％，臭氧的利用率为82％；
循环喷淋吸收所用的吸收液为碱性吸收液，所述的碱性吸收液包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙。上述氧化后的烟气和臭氧经过脱硫塔装置后，NO2的吸收效率达到97％，从尾气排出装置出来的NOx的浓度为11mg/Nm3，NOx的总脱除效率达到96％。
对比例1
采用CN102274680A的脱硫脱硝方法，将同实施例1中等同的烟气进入CN102274680A中的烟气入口进行脱硫脱硝，检测脱硝效率，实验结果发现从对比例1尾气排除装置排除的NOx的浓度为80mg/Nm3，NOx的总脱除效率仅为73％。这是由于，在CN102274680A的方法中并没有对臭氧的量进行限定，没有根据具体工厂烟气浓度情况进行合理的定量，流光放电器产生的自由基种类较多，但对于氧化氮氧化物的效果并没有本发明实施例1的效果好。
CN102764574A和CN102764573A只公开了一个简单方法，并不适用于实施例1和实施例2中的工厂烟气状况，在脱硝效率上不及实施例1和实施例2。
对比例2
对比例2与实施例1不同的是，不采用控制器来根据烟气入口量的浓度调整等离子自由基的产量，即不能根据NO浓度提供O3的量，对比例2的脱硝系统中不设置控制器控制臭氧等离子体发生器装置；将对比例2的脱硝系统应用于烟气脱硝方法中，发现根据烟气进口量的不同，如不调整O3的量，NO氧化转化率降至70％，臭氧的利用率降至65％，NOx的总脱除效率65％，具体见下表1。
表1
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种氧化法烧结烟气脱硝方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用臭氧等离子体发生器装置对氧气源进行放电产生等离子自由基；
2)检测烟气进气入口处的含NOx的烟气的浓度，并以此浓度来控制产生等离子自由基的量；
3)将含有等离子自由基的氧气源与含NOx的烟气混合，使烟气中的NO转变为更高价态的氮氧化物；
所述烟气中含NOx的浓度为280-350mg/Nm3，所述x＝1或2；所述NO占烟气的质量比大于95％；所述等离子自由基包括O3、O、e，所述O3占等离子自由基的氧气源的质量比为大于8％；
所述步骤3)中氧气源和含NOx的烟气混合后的混合物中的NO与O3的质量比为0.8-1.5：1。
2.根据权利要求1所述的氧化法烧结烟气脱硝方法，其特征在于，所述脱硝方法好包括以下步骤：
4)将所述步骤3)的烟气送入脱硫塔进行循环喷淋吸收，使氮氧化物进入液相；
5)经过循环喷淋吸收的烟气经过除雾后经烟囱排放。
3.根据权利要求1所述的氧化法烧结烟气脱硝方法，其特征在于，所述臭氧等离子体发生器装置中的等离子自由基的产量为6-12kg/h，所述含NOx的烟气30000-50000Nm3/h。
4.根据权利要求1所述的氧化法烧结烟气脱硝方法，其特征在于，所述臭氧等离子体发生器装置包括臭氧发生器，所述臭氧发生器的运行电压为5kV，电源频率为800-1200Hz。
5.根据权利要求1所述的氧化法烧结烟气脱硝方法，其特征在于，所述步骤3)中氧气源和含NOx的烟气混合后的混合物中的NO与O3的质量比为30：1。
6.根据权利要求1所述的氧化法烧结烟气脱硝方法，其特征在于，所述含NOx的烟气中NO2占烟气的质量比为1-4％，所述NO占烟气的质量比为96-99％。
7.根据权利要求6所述的氧化法烧结烟气脱硝方法，其特征在于，所述含NOx的烟气中NO2占烟气的质量比为2％，所述NO占烟气的质量比为98％。
8.一种用于权利要求1-7任一项所述方法的脱硝系统，其特征在于，所述脱硝系统包括检测装置、烟气进气装置、臭氧等离子体发生器装置、控制器、脱硝装置、喷淋装置、脱硫塔装置、尾气排出装置；所述脱硝装置连接臭氧等离子体发生器装置和烟气进气装置，所述脱硫塔装置内设喷淋装置，所述脱硝装置连接脱硫塔装置，所述尾气排出装置设于脱硫塔装置的顶端；所述检测装置用于检测烟气进气装置的烟气入口和出口处的烟气成分浓度和臭氧等离子体发生器装置进出口的O3浓度，所述控制器连接检测装置和烟气进气装置、臭氧等离子体发生器装置，所述控制器通过检测装置传输的NO浓度数据控制臭氧等离子体发生器装置中O3输出的浓度。
9.根据权利要求8所述的脱硝系统，其特征在于，所述臭氧等离子体发生器装置包括臭氧发生器、冷却水系统；所述臭氧发生器包括放电管，所述冷却水系统设于放电管的外壁。
10.根据权利要求9所述的脱硝系统，其特征在于，所述冷却水系统包括板式换热器、循环水泵、膨胀罐、底座和仪表，所述板式换热器和膨胀罐一体化固定在底座上。
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