CN107131517A - 一种臭氧氧化提升sncr脱硝效率的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的装置及方法，装置包括还原剂储槽、锅炉、空气预热器、臭氧源、氧化反应器、洗涤塔、还原塔、尿素溶液储槽、烟囱，SNCR技术处理锅炉燃烧烟气后，排放的烟气中仍然有大量残余NO，利用臭氧的强氧化性，将烟气中残余的约一半NO氧化为NO2，再采用碱法脱硝，将NOx转换为亚硝酸盐，并利用尿素溶液的还原性将亚硝酸盐还原为N2，反应条件容易实现，碱性循环液回流至洗涤塔循环利用，洁净气体外排。本发明采用臭氧氧化提升SNCR脱硝技术，无需锅炉改造，脱硝效率高、自动化程度高、运行费用省、无二次污染，满足日益上升的环境质量标准。

Description

一种臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的装置及方法
技术领域
本发明涉及环境工程废气治理领域，特别涉及一种臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的装置及方法。
背景技术
随着社会经济的进步，国家和人民的环保意识逐渐增强，大力发展先进的环保产业势在必行。电厂、钢铁厂、水泥、化工、城市锅炉等的燃烧过程中产生大量NOx和SO2，其脱硫脱硝的达标排放是控制大气中污染物总量的重点。
为实现其达标排放，目前我国主要采取诸如SNCR、SCR、SNCR-SCR、湿式脱硫法等技术对其进行治理。脱硫技术是利用碱性物质与烟气中的SO2反应的原理，将SO2从烟气中脱除，脱硫技术逐渐成熟，脱硫效率高。烟气脱硝是一个棘手的问题，SNCR脱硝技术因其不需要催化剂，直接在锅炉高温区注入含氨的化合物，价格低廉，在国家要求脱硝的起步阶段，SNCR脱硝技术得到迅速推广。然而，随着国家NOx排放浓度的提高，SNCR脱硝技术低的NO还原率已经不能满足日益严格的环境质量标准要求，迫切需要提升SNCR脱硝效率，与新时期环境质量标准相适宜。
发明内容
为解决现有的烟气SNCR脱硝装置与新时期环境质量标准不相适宜、脱硝效率低、产生二次污染的难题，现提出一种臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的装置及方法，适用于现有SNCR技术的改造，脱硝效率高，投资费用省，无二次污染。
本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的装置，主要包括还原剂储槽、锅炉、空气预热器、臭氧源、氧化反应器、洗涤塔、还原塔、尿素溶液储槽、烟囱。所述的还原剂储槽连接至所述的锅炉，所述的空气预热器连接至所述的锅炉，所述的锅炉通过空气预热器后连接至所述的氧化反应器，所述的臭氧源连接至所述的氧化反应器，所述的氧化反应器连接至所述的洗涤塔，所述的洗涤塔连接至所述的还原塔，所述的还原塔连接至烟囱，所述的尿素溶液储槽连接至所述的还原塔。
优选的，所述的还原剂储槽内设置的还原剂为氨的化合物。
优选的，所述的洗涤塔内可以是NaOH溶液，还可以是Ca(OH)2溶液。
一种臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的方法，其实现方案如下：
（1）空气经过空气预热器预热后输送至锅炉内燃烧；
（2）在靠近炉膛或者紧靠炉膛出口的烟道内，注入还原剂储槽内的还原剂，还原剂将烟气中NO还原为N2，即SNCR脱硝反应；
（3）SNCR脱硝后，烟气中30～60%的NO被还原成N2，残余NO与烟气一起经由空气预热器降温后输送至氧化反应器；
（4）臭氧源产生的臭氧输送至氧化反应器，臭氧与NO在氧化反应器内发生氧化反应；
（5）经由氧化反应器氧化反应后的烟气输送至洗涤塔脱硝反应；
（6）经由洗涤塔脱硝后的亚硝酸盐输送至还原塔发生还原反应；
（7）洁净气体通过烟囱外排。
优选的，上述步骤（4）氧化反应器内在臭氧的强氧化作用下，控制臭氧的输入量，使得残余NO约一半氧化为NO2。
优选的，上述步骤（5）采用碱法脱硝，将NO、NO2转化为亚硝酸盐。
优选的，上述步骤（6）洗涤塔产生的盐类废水经由还原塔将亚硝酸盐还原为N2，碱液循环水回流至洗涤塔循环利用。
本发明的技术原理是：SNCR技术处理锅炉燃烧烟气后，排放的烟气中仍然有大量残余NO，利用臭氧的强氧化性，将烟气中残余的约一半NO氧化为NO2，NO与NO2约1：1的摩尔比输送至洗涤塔洗涤，将NOx转换为亚硝酸盐，再利用尿素的还原性将亚硝酸盐还原为N2，碱性循环液回流至洗涤塔循环利用，洁净气体外排。
本发明的有益效果是：一、脱硝效率高：臭氧的氧化性将NO氧化为NO2，NO与NO2在碱性条件下转换为亚硝酸盐，亚硝酸溶液与尿素溶液为液相混合，这比NO、氨的气气混合反应要容易得多，NOx的去除率大大提高，满足日益上升的环境质量标准。二、自动化程度高：锅炉出来的烟气内NO的含量可以通过信号发送至臭氧源，臭氧源可以自动调整臭氧的输出量，以满足NO转换为NO2所需的臭氧。三、运行费用省：不拆除原有SNCR脱硝技术装置，无需锅炉改造。四、无二次污染：无含氮废水、无固定废弃物排放。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图1中，1-还原剂储槽，2-计量泵，3-锅炉，4-引风机，5-空气预热器，6-臭氧源，7-风机，8-氧化反应器，9-洗涤塔，10-尿素溶液储槽，11-还原塔，12-烟囱。
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：本发明包括还原剂储槽1、计量泵2、锅炉3、引风机4、空气预热器5、臭氧源6、风机7、氧化反应器8、洗涤塔9、尿素溶液储槽10、还原塔11、烟囱12；空气由引风机4经过空气预热器5预热后输送至锅炉3内助燃烧，还原剂储槽1内氨的化合物经由计量泵2输送至锅炉3内高温区，高温下将NO转化为N2，SNCR处理后的含有残余NO的烟气通过空气预热器5降温后输送至氧化反应器8。臭氧源6产生的臭氧通过风机7输送至氧化反应器8，臭氧与烟气在氧化反应器8内发生氧化反应，使得残余的NO约一半氧化为NO2，NO与NO2混合后输送至洗涤塔9洗涤，生成亚硝酸盐，生成的亚硝酸盐输送至还原塔11，在尿素溶液储槽10内尿素溶液的还原作用下，将溶液中的亚硝酸盐还原成N2，洁净的气体通过烟囱12外排。
锅炉3内SNCR脱硝技术的主要还原反应式如下：
4NH3+6NO→5N2+6H2O
SNCR脱硝技术的NO还原率低，通常在30～60%范围内，排出的烟气汇总含有大量残余NO。
氧化反应器8内发生如下氧化过程：
2NO+O2→2NO2
NO+O3→NO2+O2
该过程臭氧利用率高，臭氧使用量仅为将全部残余的NO转换为NO2的一半。
洗涤塔9内采用碱喷淋法，将烟气中的NO、NO2转换为亚硝酸盐，基本反应方程式如下：
NO+NO2+H2O→2HNO2
NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O。
还原塔11内采用尿素溶液作为还原剂时，主要反应方程式如下：
2NaNO2+CO(NH2)2→Na2CO3+2N2↑+2H2O
Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+ 2NaOH
尿素溶液将亚硝酸盐还原为N2，生成的NaOH回流至洗涤塔9循环利用，合理利用资源，既节省了费用，又减少了污染物的排放。
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 (7)

1.一种臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的装置，其特征在于，主要装置包括还原剂储槽、锅炉、空气预热器、臭氧源、氧化反应器、洗涤塔、还原塔、尿素溶液储槽、烟囱；所述的还原剂储槽连接至所述的锅炉，所述的空气预热器连接至所述的锅炉，所述的锅炉通过空气预热器后连接至所述的氧化反应器，所述的臭氧源连接至所述的氧化反应器，所述的氧化反应器连接至所述的洗涤塔，所述的洗涤塔连接至所述的还原塔，所述的还原塔连接至烟囱，所述的尿素溶液储槽连接至所述的还原塔。
2.根据权利要求1所述的臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的装置，其特征在于，所述的还原剂储槽内设置的还原剂为氨的化合物。
3.根据权利要求1所述的臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的装置，其特征在于，所述的洗涤塔内可以是NaOH溶液，还可以是Ca(OH)2溶液。
4.一种臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的方法，其特征在于，其实现方案包括如下步骤：
空气经过空气预热器预热后输送至锅炉内燃烧；
在靠近炉膛或者紧靠炉膛出口的烟道内，注入还原剂储槽内的还原剂，还原剂将烟气中NO还原为N2，即SNCR脱硝反应；
SNCR脱硝后，烟气中30～60%的NO被还原成N2，残余NO与烟气一起经由空气预热器降温后输送至氧化反应器；
臭氧源产生的臭氧输送至氧化反应器，臭氧与NO在氧化反应器内发生氧化反应；
经由氧化反应器氧化反应后的烟气输送至洗涤塔脱硝反应；
经由洗涤塔脱硝后的亚硝酸盐输送至还原塔发生还原反应；
洁净气体通过烟囱外排。
5.根据权利要求4所述的臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的方法，其特征在于，上述步骤（4）氧化反应器内在臭氧的强氧化作用下，控制臭氧的输入量，使得残余NO约一半氧化为NO2。
6.根据权利要求4所述的臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的方法，其特征在于，上述步骤（5）采用碱法脱硝，将NO、NO2转化为亚硝酸盐。
7.根据权利要求4所述的臭氧氧化提升SNCR脱硝效率的方法，其特征在于，上述步骤（6）洗涤塔产生的盐类废水经由还原塔将亚硝酸盐还原为N2，碱液循环水回流至洗涤塔循环利用。
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