CN106925095A - 一种烟气脱硝中NOx转化成N2的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气脱硝中NOx转化成N2的装置与方法,属于环境保护废气治理领域。包括臭氧发生器、风机、半氧化装置、喷淋塔、吸收塔;所述的臭氧发生器通过所述的风机连接至所述的半氧化装置;所述的半氧化装置连接至所述的喷淋塔,所述的喷淋塔连接至所述的吸收塔。O3协同新鲜空气一起输送至半氧化装置,烟气中的NO仅一半被氧化为NO2,节省了O3的消耗量;喷淋塔内NO和NO2生成亚硝酸盐,采用尿素将亚硝酸盐直接转换为N2,解决了现有技术中生成的硝酸盐浓度过大、难处理的难题;本发明烟气脱硝中NOx转化成N2的装置与方法实现了O3消耗量少、投资运行成本低,脱硝效率高、无二次污染物排放。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程废气治理领域,特别涉及一种烟气脱硝中NOx转化成N2的装置与方法。
背景技术
火电厂、垃圾焚烧厂、水泥厂在燃烧工艺过程中,由于氮的氧化而生成的NOx气体,具有刺激人体呼吸系统、损害动植物、破坏臭氧层、引起温室效应、酸雨和光化学反应的特点,其中以NO居多,且其极难溶于水,增大了废气治理的难度。
目前,烟气脱硝的主要技术有:选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)、选择性非催化还原技术联合选择性催化还原技术(SNCR/SCR)、等离子脱硝技术、湿法烟气脱硝技术等。
选择性催化还原技术(SCR)的技术原理是在含有NOx的尾气中喷入氨,尿素或者其它含氮化合物,使其中的NOx还原成N2和水,该过程的温度范围是在315—400℃内,且需要催化剂。该处理技术脱硝效率高,可达90%以上;但该技术建于锅炉省煤器以后,占地面积较大,且对催化剂的消耗量大、催化剂易中毒,投资成本和运行成本较高。
选择性非催化还原技术(SNCR)的技术原理是在含有NOx的尾气中喷入氨,尿素或者其它含氮化合物,使其中的NOx还原成N2和水,还原反应在较高的温度范围(870—1100℃)内进行,不需要催化剂。该法不需要催化剂,工程费用大大降低;布置于锅炉本体上,不需要占地面积。但该技术氨的利用率不高,为了还原NOx常使用过量的氨,容易形成氨逃逸、造成设备腐蚀并污染环境,形成温室气体N2O;运行过程控制不当还会影响热煤炭的燃烧,从而造成更多的CO排放。
选择性催化还原技术联合选择性非催化还原技术(SNCR/SCR)具有两个反应区,首先将氨,尿素或者其它含氮化合物的还原剂喷入第一个反应区,在高温下,还原剂与烟气中的NOx发生非催化还原反应;然后再将未完全反应的还原剂进入第二个反应区,进一步脱氮,节省了设置在烟道里的氨喷射系统,并减少了催化剂的用量;但该技术运行过程控制复杂,在大型工业中的运用较少。
等离子脱硝技术是利用高能电子将60—100℃烟气中的分子激活,电子裂解,生成大量离子、自由基和电子等活性粒子,将烟气中的NOx氧化,同时与喷入的氨反应生成硝酸铵,工艺简单,副产物可作为化肥销售,但耗电量大,电极寿命短,价格昂贵。
湿法烟气脱硝技术是包括二氧化氯氧化技术、过氧化氢氧化技术、高锰酸钾氧化技术、臭氧氧化技术等。二氧化氯氧化技术是采用NaClO2/NaClO氧化NO,然后再采用NaOH吸收残余的酸性气体,脱硝效率高,但溶剂消耗量大、成本昂贵;过氧化氢氧化技术采用过氧化氢氧化NO,进而采用碱性溶液吸收,同样存在溶剂消耗量大,成本昂贵的问题;高锰酸钾氧化技术采用碱性高锰酸钾溶液吸收NOx的方法,脱硝效率高,吸收液中KOH的含量对NOx的脱除有重要影响,KOH降低太快就会制约高锰酸钾的强氧化能力,减弱了高锰酸钾氧化NOx的能力,从而导致废气的处理效果降低。
臭氧氧化技术采用强氧化剂臭氧氧化烟气中的NO,将NO快速转化成NO2,然后再采用吸收剂吸收;由于臭氧具有极强的氧化性,NO的转化为NO2的效率高,是一种极具前景的脱硝技术。但存在臭氧消耗量大、成本高;NO2转化为硝酸盐类后难以脱除,使得硝酸盐溶液直接排放至污水系统,引起污水中的氨氮偏高,环境污染严重。
发明内容
基于现有的脱硝技术存在的投资成本和运行成本较高、脱硝效率低、易产生二次污染的难题,本发明提供了一种烟气脱硝中NOx转化成N2的装置与方法,投资成本和运行成本低、脱硝效率高、无二次污染。
为解决上述问题,本发明的技术方案是:
一种烟气脱硝中NOx转化成N2的装置,包括臭氧发生器、风机、半氧化装置、喷淋塔、吸收塔;所述的臭氧发生器通过所述的风机连接至所述的半氧化装置;所述的半氧化装置连接至所述的喷淋塔,所述的喷淋塔连接至所述的吸收塔。
优选的,所述的吸收塔内的吸收剂为尿素。
一种烟气脱硝中NOx转化成N2的方法,包括以下步骤:
(1)烟气输送至半氧化装置;
(2)风机引入外部新鲜空气,与臭氧发生器产生的臭氧一起输送至半氧化装置;
(3)烟气与含新鲜空气的臭氧在半氧化装置内发生部分氧化反应;
(4)部分氧化反应后的气体输送至喷淋塔,喷淋塔内喷淋液将NOx转化成亚硝酸盐溶液;
(5)将亚硝酸盐溶液输送至吸收装置,尿素吸收亚硝酸盐。
(6)洁净气体通过吸收液顶部出口外排。
优选的,上述步骤(2)引入外部新鲜空气,将臭氧均匀分散至空气中,提高烟气中NO被氧化的效率。
优选的,上述步骤(3)中控制臭氧发生器产生的臭氧含量,烟气中的NO仅一半被 氧化为高价态的氮氧化合物,节省了臭氧的消耗量。
优选的,上述步骤(4)喷淋塔内NO、NO2和水反应生成亚硝酸盐;
优选的,上述步骤(5)在吸收剂尿素的吸收作用下,含氮化合物转换为N2。
本发明的技术原理是:采用新鲜空气与臭氧联合氧化烟气中部分NO,使得剩余的NO与NO2生成亚硝酸盐;再采用尿素将亚硝酸盐转换成N2,达到脱硝的目的。
本发明的有益效果是:一、烟气中的NO部分被NO2,O3的用量仅为目前全部氧化为NO2的一半,节省了投资和运行费用;二、采用尿素将亚硝酸盐直接转换为N2,解决了现有技术中生成的硝酸盐浓度过大难处理的难题。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图中,1-臭氧发生器、2-风机、3-半氧化装置、4-喷淋塔、5-水泵、6-吸收塔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示,本发明包括臭氧发生器1、风机2、半氧化装置3、喷淋塔4、水泵5、吸收塔6。臭氧发生器1产生的臭氧与风机2引入的新鲜空气一起输送至半氧化装置3,烟气输送至半氧化装置3,在半氧化装置3内,臭氧协同新鲜空气氧化烟气中的部分NO,将其氧化为NO2;剩余NO与NO2一起输送至喷淋塔4,生成亚硝酸盐,再通过水泵5输送至吸收塔6,在吸收塔6内采用尿素吸收,生成N2;脱硝后的洁净烟气通过吸收塔6顶部出口外排。
本实施例的主要反应方程式如下:
氧化过程:
2NO+O2→2NO2
NO+O3→NO2+O2
亚硝酸盐的生成过程:
NO+NO2+H2O→2HNO2
脱硝过程:
2NaNO2+CO(NH2)2→Na2CO3+2N2↑+2H2O
以上仅仅是对本发明的实施例做了简单说明,并不是对本发明的限制,其可以有很多的变形,任何同专业的技术人员依据本发明进行的变形,均认为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种烟气脱硝中NOx转化成N2的装置,其特征在于,主要包括:臭氧发生器、风机、半氧化装置、喷淋塔、吸收塔;所述的臭氧发生器通过所述的风机连接至所述的半氧化装置;所述的半氧化装置连接至所述的喷淋塔,所述的喷淋塔连接至所述的吸收塔。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝中NOx转化成N2的装置,其特征在于,所述的吸收塔内设置尿素为吸收剂。
3.一种烟气脱硝中NOx转化成N2的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)烟气输送至半氧化装置;
(2)风机引入外部新鲜空气,与臭氧发生器产生的臭氧一起输送至半氧化装置;
(3)烟气与含新鲜空气的臭氧在半氧化装置内发生部分氧化反应;
(4)部分氧化反应后的气体输送至喷淋塔,喷淋塔内喷淋液将NOx转化成亚硝酸盐溶液;
(5)将亚硝酸盐溶液输送至吸收装置,尿素吸收亚硝酸盐。
4.(6)洁净气体通过吸收液顶部出口外排。
5.根据权利要求3所述的烟气脱硝中NOx转化成N2的方法,其特征在于,上述步骤(2)引入外部新鲜空气,将臭氧均匀分散至空气中,提高烟气中NO被氧化的效率。
6.根据权利要求3所述的烟气脱硝中NOx转化成N2的方法,其特征在于,上述步骤(3)中控制臭氧发生器产生的臭氧含量,烟气中的NO仅一半被氧化为高价态的氮氧化合物,节省了臭氧的消耗量。
7.根据权利要求3所述的烟气脱硝中NOx转化成N2的方法,其特征在于,上述步骤(4)喷淋塔内NO、NO2和水反应生成亚硝酸盐。
8.根据权利要求3所述的烟气脱硝中NOx转化成N2的方法,其特征在于,上述步骤(5)在吸收剂尿素的吸收作用下,含氮化合物转换为N2。
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