CN106925117A - 一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置与方法,属于环境保护废气治理领域。包括臭氧发生器、风机、氧化反应装置、喷淋塔、吸收塔、水泵、循环池;所述的臭氧发生器通过所述的风机连接至氧化反应装置;氧化反应装置连接至喷淋塔,喷淋塔通过水泵连接至吸收塔,吸收塔连接至循环池,循环池回流至喷淋塔。在新鲜空气与臭氧的协同作用下,工业尾气中的NO被氧化为NO2,然后生成亚硝酸盐,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的难题;循环池内添加Ca(OH)2参与双碱反应,既节省了资源,又达到了循环液中硝酸盐的去除,实现了投资运行费用低,脱硝效率高、循环水回用率高。

Description

一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置与方法
技术领域
本发明涉及环境工程废气治理领域,特别涉及一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置与方法。
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将NO氧化为NO2,然后再采用吸收剂吸收,由于臭氧具有极强的氧化效率,是脱硝行业最具前景的技术方法。目前存在的主要问题在于NO2被转化为硝酸盐后,高浓度的硝酸盐分离困难;工业上常常将硝酸盐直接排放至污水系统,引起污水中的氨氮偏高,严重污染了环境。
发明内容
基于现有的氧化脱硝技术存在的循环水中硝酸盐浓度高、直接排放引起二次污染的难题,本发明提供了一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置与方法,能够去除了循环水污染物、循环水得到回用、达到节省资源、保护环境的目的。
为解决上述问题,本发明的技术方案是:
一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置,包括臭氧发生器、风机、氧化反应装置、喷淋塔、水泵、吸收塔、循环池;所述的臭氧发生器通过所述的风机连接至氧化反应装置;氧化反应装置连接至喷淋塔,喷淋塔通过水泵连接至吸收塔,吸收塔连接至循环池,循环池回流至喷淋塔。
优选的,所述的吸收塔内的吸收剂为尿素;
优选的,所述的循环池内的补充液为Ca(OH)2
一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除方法,包括以下步骤:
(1)工业尾气输送至氧化反应装置;
(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氧化反应装置;
(3)工业尾气与含新鲜空气的臭氧在氧化反应装置内发生氧化反应;
(4)氧化反应后的气体输送至喷淋塔,生成亚硝酸盐;
(5)亚硝酸盐输送至吸收塔,在吸收塔内发生脱硝反应,洁净的气体通过顶部出口外排;
(6)将脱硝后的水体通过循环池再生后回流至喷淋塔。
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,提高工业尾气中NO被氧化的效率。
优选的,上述步骤(3)中工业尾气中的NO被氧化为NO2
优选的,上述步骤(4)喷淋塔内,未被O3氧化的NO与NO2一起生成亚硝酸盐;
优选的,上述步骤(5)在吸收剂尿素的吸收作用下,亚硝酸盐转换为N2
优选的,上述步骤(6)循环池内添加Ca(OH)2,使得溶液中的盐溶液沉淀,并生成NaOH回流至喷淋塔继续利用。
本发明的技术原理是:工业尾气中的NO被氧化为NO2,NO与高NO2在碱性条件下生成亚硝酸盐;采用尿素将亚硝酸盐转换成N2,达到脱硝的目的;同时,脱硝过程中产生的碳酸盐溶液采用双碱法沉淀,彻底阻止了循环水中盐溶液的增加。
本发明的有益效果是:一、采用新鲜空气与臭氧混合,均匀分散臭氧的方法,提高了臭氧与尾气中氮氧化合物的反应率,大大减少了臭氧的用量;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或处理成本高的难题;三、循环池内添加Ca(OH)2,与Na2CO3反应后生成CaCO3和NaOH,NaOH又回流至喷淋塔内参与反应,即节省了资源,又达到了循环液中硝酸盐溶液的去除。
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-氧化反应装置,4-喷淋塔,5、8-水泵,6-吸收塔,7-循环池。
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、氧化反应装置3、喷淋塔4、水泵5、吸收塔6、循环池7、水泵8。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氧化反应装置3;工业尾气输送至氧化反应装置3;在氧化反应装置3内,臭氧协同新鲜空气氧化工业尾气中的NO,将其氧化为高价态的氮氧化合物;然后输送至喷淋塔4,生成亚硝酸盐,再被尿素吸收,生成N­2;脱硝后的洁净烟气通过喷淋塔4顶部外排。喷淋塔4产生的亚硝酸盐通过水泵5输送至吸收塔6,吸收塔6内尿素吸收亚硝酸盐,生成N2后外排;产生的碳酸盐溶液输送至循环池7,利用双碱法去除循环水中的污染物,然后通过水泵8回流至喷淋塔4,达到循环利用污染水的目的。
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
HNO2+NaOH→NaNO2+H2O
脱硝过程:
2NaNO2+CO(NH2)2→Na2CO3+2N2↑+2H2O
再生过程:
Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+ NaOH
2NaOH+SO3→Na2SO4
Na2CO3+SO3+H2O→Na2SO4+CO2↑+H2O
Na2SO4+Ca(OH)2→CaSO4↓+NaOH。
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 (9)

1.一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置,其特征在于,主要包括臭氧发生器、风机、氧化反应装置、喷淋塔、水泵、吸收塔、循环池;所述的臭氧发生器通过所述的风机连接至氧化反应装置;氧化反应装置连接至喷淋塔,喷淋塔通过水泵连接至吸收塔,吸收塔连接至循环池,循环池回流至喷淋塔。
2.根据权利要求1所述的工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置,其特征在于,所述的吸收塔设置尿素为吸收剂。
3.根据权利要求1所述的工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除装置,其特征在于,所述的循环池内设置Ca(OH)2补充液。
4.一种工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)工业尾气输送至氧化反应装置;
(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氧化反应装置;
(3)工业尾气与含新鲜空气的臭氧在氧化反应装置内发生氧化反应;
(4)氧化反应后的气体输送至喷淋塔,生成亚硝酸盐;
(5)亚硝酸盐输送至吸收塔,在吸收塔内发生脱硝反应,洁净的气体通过顶部出口外排;
(6)将脱硝后的水体通过循环池再生后回流至喷淋塔。
5.根据权利要求4所述的工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除方法,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,提高工业尾气中NO被氧化的效率。
6.根据权利要求4所述的工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除方法,其特征在于,上述步骤(3)中工业尾气中的NO被氧化为NO2
7.根据权利要求4所述的工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除方法,其特征在于,上述步骤(4)喷淋塔内,未被O3氧化的NO与NO2一起生成亚硝酸盐。
8.根据权利要求4所述的工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除方法,其特征在于,上述步骤(5)在吸收剂尿素的吸收作用下,亚硝酸盐转换为N2
9.根据权利要求4所述的工业尾气氧化脱硝循环水中硝酸盐的脱除方法,其特征在于,上述步骤(6)循环池内添加Ca(OH)2,使得溶液中的盐溶液沉淀,并生成NaOH回流至喷淋塔继续利用。
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