CN109248551A - 一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气中低浓度氮氧化物高效脱除的系统，包括臭氧发生器、烟道，所述烟道出口接入喷淋塔，还包括稀释风机、静态混合器、喷射强化均混装置、二次均混装置；所述喷射强化均混装置包括母管和若干与母管连接的支管，支管设于烟道内，每根支管管壁上连接带有盲端封闭的短距支管，短距支管上连接有若干个带有臭氧喷嘴的喷射管，且母管与静态混合器的混合气体出口管连通；静态混合器进气口分别连接臭氧发生器与稀释风机；二次均混装置设于烟道内的喷射强化均混装置下游。优选的，所述二次均混装置包括若干固定于烟道侧壁的支撑圆管，每根支撑圆管上固定有若干对交叉固定于支撑圆管上的扰流叶片。

Description

一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统

技术领域

本发明涉及一种烟气中低浓度氮氧化物高效脱除的系统，尤其涉及一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统。

背景技术

SCR脱硝技术由于较高的脱硝效率成为目前应用较广的烟气脱硝治理技术；但是机组负荷率较低时，SCR脱硝系统入口烟温过低导致脱硝系统不能投运；若在低负荷下，强制投运SCR脱硝喷氨系统，氨逃逸较高会增大下游设施空预器等腐蚀堵塞风险；同时目前的SCR脱硝系统因其较高的脱硝效率产生了较高的氨逃逸，导致了后续换热元件一系列的腐蚀、堵塞等问题，为减轻SCR脱硝系统脱硝压力，即减低其脱硝效率，可提高SCR脱硝系统出口NOx浓度，通过臭氧氧化结合湿法喷淋的工艺将烟气中剩余的NOx浓度进一步降低至小于国家或地方排放标准浓度；或可通过低氮燃烧、SNCR、SCR结合该工艺实现烟气中NOx更低浓度的排放。

针对调峰用的燃气锅炉或燃气轮机组，采用低氮燃烧后氮氧化物排放浓度可低于100mg/m3，但难以满足日益严格的地方环保标准要求，若耦合SCR等还原性烟气脱硝技术需要对原有系统进行较大的改造，影响原系统正常可靠运行，同时由于燃气轮机运行特性——主要作为调峰电源，负荷波动大、尾部换热面烟温波动大，导致SCR脱硝运行不稳定，从而导致NOx排放浓度波动大、氨逃逸大等一系列环保系统运行问题。

为解决这些问题，目前较多的厂家选择臭氧氧化脱硝法，采用臭氧氧化烟气中氮氧化物而后再通过喷淋塔喷淋洗涤脱硝，如中国专利CN201620428964.0所示，但是目前市场臭氧喷射格栅喷射的臭氧/NOx摩尔比偏差较大，导致臭氧利用率低、系统运行能耗较高，同时会导致较高的臭氧逃逸，能耗较高的同时增大了二次污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，旨在解决现有臭氧氧化脱硝装置中臭氧与烟气中低浓度氮氧化物混合不均匀的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种烟气中低浓度氮氧化物高效脱除的系统，包括臭氧发生器、烟道，所述烟道出口接入喷淋塔，还包括稀释风机、静态混合器、喷射强化均混装置、二次均混装置；

所述喷射强化均混装置包括母管和若干与母管连接的支管，支管设于烟道内，每根支管管壁上连接带有盲端封闭的短距支管，短距支管上连接有若干个带有臭氧喷嘴的喷射管，且母管与静态混合器的混合气体出口管连通；静态混合器进气口分别连接臭氧发生器与稀释风机；

二次均混装置设于烟道内的喷射强化均混装置下游。

优选的，所述二次均混装置包括若干固定于烟道侧壁的支撑圆管，每根支撑圆管上固定有若干对交叉固定于支撑圆管上的扰流叶片。

为了强化混合过程，所述每根支撑圆管上安装有两对交叉固定于支撑圆管上的扰流叶片，相邻两根支撑圆管上的四对扰流叶片呈环形旋转分布；混合气体除在经过每组扰流叶片形成的局部涡流外，相邻四对的朝内的扰流叶片和外围的扰流叶片在烟气流向上形成方向相反的双旋涡流，强化了混合过程，使臭氧均匀分布；

优选的，所述扰流叶片与烟气流向成45°～60°夹角，扰流叶片形状优选为菱形或马蹄形，材质采用304或316L等。

为了最大限度的提高喷嘴的布置密封，所述支管横向垂直连接于母管，封闭式横插入烟道，相邻支管之间的间距在500mm～1000mm之间，每根支管端部封闭，支管上纵向垂直连接有短距支管，短距支管长度在100mm～200mm，短矩支管侧面环形有2～6个带有臭氧喷嘴1的喷射管，喷射管之间夹角在45°～120°之间。

优选的，所述臭氧喷嘴为椭圆形、螺旋形或圆形喷嘴。

优选的，所述稀释风机选用高压离心风机。

优选的，所述喷淋塔底部设有含有碱性物质的溶液或者浆液的水池，水池通过循环泵连接塔体的喷淋管。

在臭氧发生系统中的氧气制备过程中可采用分子筛吸附空气中的氮气，而未被吸附的空气中的氧气通过设置氧压机和调压装置处理后，气体压力调整至0.2Mpa左右，氧气浓度大于90％，再经过氧气过滤器进行除尘过滤，并经调压稳压装置稳压至0.1Mpa后送入所述臭氧发生器；所有臭氧接触管道材质全部为304或316L等不锈钢材质。

本发明的有益效果：

(1)臭氧输送母管、支管、短矩支管、喷射管、喷嘴多级布置，不增加混合系统整体重量前提下，最大限度的提高了喷嘴的布置密度，同时减小了该装置的烟气阻力，提高了臭氧与烟气中低浓度氮氧化物的短距混合均匀性；

(2)后部的扰流装置可形成强烈的反向双旋流涡，强化了混合过程，使臭氧均匀分布，控制脱硫塔前入口断面臭氧浓度分布标准差RSD小于0.3，提高了脱硝效率；

(3)可以与燃气锅炉低氮燃烧技术耦合，不必采用系统较复杂的SNCR或SCR脱硝技术；也可以耦合现有的SCR或SCR脱硝技术实现更加严格的排放限值要求，进而实现节约场地减少系统投入的目的；同时可以弥补现有脱硝技术低负荷下脱硝效率低难以稳定达标的缺陷；

(4)可显著提高同等臭氧量时的氮氧化物氧化效率，降低能耗；

(5)在不耦合其他脱硝技术时脱硝效率90％以上，当耦合其他烟气脱硝技术时可稳定实现氮氧化物排放浓度低于10mg/m3。

附图说明

图1为本发明的系统流程结构示意图。

图2为本发明的喷射强化均混装置的布置图。

图3为本发明的短距支管上喷嘴形式示意图。

图4为本发明的二次均混装置的结构布置示意图。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，包括臭氧发生器1、烟道6，所述烟道6出口接入喷淋塔2，还包括稀释风机3、静态混合器4、喷射强化均混装置5、二次均混装置7；所述稀释风机3选用高压离心风机；所述喷淋塔2底部设有含有碱性物质的溶液或者浆液的水池，水池通过循环泵连接塔体的喷淋管；

所述喷射强化均混装置5包括母管8和若干与母管8连接的支管9，支管9设于烟道6内，每根支管9管壁上连接带有盲端封闭的短距支管12，短距支管12上连接有若干个带有臭氧喷嘴10的喷射管13，且母管8与静态混合器4的混合气体出口管连通；静态混合器4进气口分别连接臭氧发生器1与稀释风机3；

二次均混装置7设于烟道6内的喷射强化均混装置7下游。所述二次均混装置7包括若干固定于烟道6侧壁的支撑圆管71，每根支撑圆管71上固定有若干对交叉固定于支撑圆管71上的扰流叶片72。所述扰流叶片72与烟气流向成45°～60°夹角，扰流叶片72形状优选为菱形或马蹄形，材质采用304或316L等。

所述支管9横向垂直连接于母管8，封闭式横插入烟道6，相邻支管9之间的间距在500mm～1000mm之间，每根支管9端部封闭，支管9上纵向垂直连接有短距支管12，短距支管12长度在100mm～200mm，短矩支管12侧面环形有2～6个带有臭氧喷嘴10的喷射管13，喷射管13之间夹角在45°～120°之间。所述臭氧喷嘴10为椭圆形、螺旋形或圆形喷嘴。

所述扰流叶片72与烟气流向成45°～60°夹角，扰流叶片72形状优选为菱形或马蹄形，材质采用304或316L等。

所述稀释风机3选用高压离心风机。

工作原理：臭氧发生器1产生的臭氧送入静态混合器4，通过稀释风机3鼓入大量空气进入静态混合器4，达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的，降低臭氧浓度，提到臭氧利用率，减少臭氧溢出；

预混合后的臭氧经过静态混合器4出口进入喷射强化均混装置5的母管8，混合臭氧流经若干支管9、短矩支管12、喷射管13从臭氧喷嘴10喷出至烟道6内，而待处理的含低浓度的氮氧化物烟气通过烟道6输送至喷淋塔2；通过母管8、支管9、短矩支管12、喷射管13及臭氧喷嘴10多级布置，最大限度的提高了臭氧喷嘴10的布置密度，提高了臭氧与烟气中低浓度氮氧化物的短距混合均匀性；提高臭氧利用率低、降低系统运行能耗。

母管气流中臭氧浓度：2000～20000ppm、烟气中氮氧化物浓度：20～200ppm，由于喷入的臭氧与烟气中低浓度的氮氧化物浓度相差极大，为使得喷入的臭氧在短时间内即可与烟气中的氮氧化物混合均匀，则必须对臭氧喷嘴进行加密。喷嘴加密后，臭氧/NOx摩尔浓度比分布RSD大大降低，可显著提高喷入臭氧与烟气中低浓度氮氧化物的混合均匀性，可显著提高喷入臭氧的利用率，降低能耗。通过多级分支管布置，不增加混合系统整体重量前提下，最大限度的提高了喷嘴的布置密度，同时减小了该装置的烟气阻力，提高了臭氧与烟气中低浓度氮氧化物的短距混合均匀性；

为进一步增强臭氧/烟气的均匀分布性，提高臭氧利用率低、降低系统运行能耗，在喷射强化均混装置7下游的烟道6内通过若干排支撑圆管71交叉布置扰流叶片72，混合气体在经过每组扰流叶片72形成的局部涡流，臭氧均匀分布；而后烟气进入喷淋塔2经碱性物质的溶液或者浆液喷淋吸收后实现氮氧化物的高效脱除。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，包括臭氧发生器(1)、烟道(6)，所述烟道(6)出口接入喷淋塔(2)，其特征在于，还包括稀释风机(3)、静态混合器(4)、喷射强化均混装置(5)、二次均混装置(7)；

所述喷射强化均混装置(5)包括母管(8)和若干与母管(8)连接的支管(9)，支管(9)设于烟道(6)内，每根支管(9)管壁上连接带有盲端封闭的短距支管(12)，短距支管(12)上连接有若干个带有臭氧喷嘴(10)的喷射管(13)，且母管(8)与静态混合器(4)的出气口连通；静态混合器(4)进气口分别连接臭氧发生器(1)与稀释风机(3)；

二次均混装置(7)设于烟道(6)内的喷射强化均混装置(7)下游。

2.根据权利要求1所述一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，其特征在于，所述二次均混装置(7)包括若干固定于烟道(6)侧壁的支撑圆管(71)，每根支撑圆管(71)上固定有若干对交叉固定于支撑圆管(71)上的扰流叶片(72)。

3.根据权利要求1所述一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，其特征在于，所述每根支撑圆管(71)上安装有两对交叉固定于支撑圆管(71)上的扰流叶片(72)，相邻两根支撑圆管(71)上的四对扰流叶片(72)呈环形旋转分布。

4.根据权利要求2或3所述一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，其特征在于，所述扰流叶片(72)与烟气流向成45°～60°夹角，扰流叶片(72)形状优选为菱形或马蹄形，材质采用304或316L等。

5.根据权利要求1所述一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，其特征在于，所述支管(9)横向垂直连接于母管(8)，封闭式横插入烟道(6)，相邻支管(9)之间的间距在500mm～1000mm之间，每根支管(9)端部封闭，支管(9)上纵向垂直连接有短距支管(12)，短距支管(12)长度在100mm～20)0mm，短矩支管(12)侧面环形有2～6个带有臭氧喷嘴(10)的喷射管(13)，喷射管(13)之间夹角在45°～120°之间。

6.根据权利要求1或5所述一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，其特征在于，所述臭氧喷嘴(10)为椭圆形、螺旋形或圆形喷嘴。

7.根据权利要求1一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，其特征在于，所述稀释风机(3)选用高压离心风机。

8.根据权利要求1一种烟气中低浓度氮氧化物臭氧高效氧化的系统，其特征在于，所述喷淋塔(2)底部设有含有碱性物质的溶液或者浆液的水池，水池通过循环泵连接塔体的喷淋管。