CN110052142B - 一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置和方法 - Google Patents
一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法和装置,利用分流三通将烟气分成两个气路,仅对一个气路投加臭氧,可以提高臭氧的有效利用率,通过调节分流三通的分流比及选择合适的臭氧投加量,不仅可以协调臭氧投加量与脱除效率的关系,解决臭氧投加量大、运行费用高的问题,实现达标排放与节能降耗的统一,还可以控制排出的一氧化氮和二氧化氮的浓度,应对不断提高的排放控制要求;并且,分流三通的第二出口和臭氧混合器的出口分别与湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连,可以使分流后的两路烟气通过相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器,这样,可以控制臭氧氧化一氧化氮生成二氧化氮的比率,避免造成黄色烟羽问题。
Description
技术领域
本发明涉及烟气污染控制技术领域,尤其涉及一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置和方法。
背景技术
氮氧化物(NOx)和二氧化硫(SO2)是各类烟气的主要污染物。NOx和SO2排放到大气中不仅直接危害人体健康,还会造成雾霾、酸雨和光化学烟雾等一系列环境问题,因此,控制NOx和SO2的排放对于改善大气环境质量至关重要。
烟气脱硫脱硝的主流技术包括湿法烟气脱硫、SCR烟气脱硝、活性炭/焦烟气脱硫脱硝以及烟气循环流化床脱硫脱硝等。湿法烟气脱硫主要采用石灰石或石灰-石膏法、氨法、海水脱硫法等。石灰石或石灰-石膏法是应用最广泛的湿法烟气脱硫技术,该技术具有脱硫效率高,运行可靠性好,吸收剂来源广泛,价格低等优点。SCR烟气脱硝技术具有脱硝效率高,占地面积小等优点,但常规SCR烟气脱硝技术要求温度较高(350~420℃),如果反应温度过低,不仅影响脱硝效率,更主要的是催化剂易中毒。为了应对温度较低且成分复杂的工业炉窑烟气和不宜设置SCR脱硝系统的场所,近年来,活性炭/焦烟气脱硫脱硝和烟气循环流化床烟气脱硫脱硝等技术得到推广应用。活性炭/焦烟气脱硫脱硝技术具有净化各类污染物的优点,且净化效率高,但活性炭/焦成本较高,循环和再生过程复杂,导致系统故障率较高。烟气循环流化床技术的净化效率高,但脱硝效率保证率相对较低,并且同样面临系统故障率高等问题。基于此,人们提出臭氧(O3)氧化协同吸收烟气脱硫脱硝技术,该技术先利用O3将一氧化氮(NO)氧化为高价态的NOx,再利用常规湿法烟气脱硫系统实现高效脱硫脱硝,该技术采用气流两相接触实现污染物的脱除,系统无故障运行的保证率较高。
现有的关于O3氧化协同吸收烟气脱硫脱硝技术,无法协调O3投加量与脱除效率的关系,存在O3投加量大、运行费用高的问题,无法实现达标排放与节能降耗的统一,并且,无法控制O3氧化NO生成二氧化氮(NO2)的比率,会出现高浓度NO2排出造成黄色烟羽的问题,同时还存在O3浪费的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置和方法,用以协调臭氧投加量与脱除效率的关系实现达标排放与节能降耗的统一,以及避免高浓度二氧化氮排出造成黄色烟羽的问题。
因此,本发明提供了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置,包括:臭氧发生器、臭氧混合器、分流三通以及湿法烟气脱硫脱硝器;其中,
所述臭氧发生器的入口接收空气或氧气,所述臭氧发生器的出口与所述臭氧混合器的第一入口相连;
所述分流三通的入口接收烟气,所述分流三通的第一出口与所述臭氧混合器的第二入口相连;
所述分流三通的第二出口与所述臭氧混合器的出口相连后与所述湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连;或者,所述分流三通的第二出口和所述臭氧混合器的出口分别与所述湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连。
在一种可能的实现方式中,在本发明提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,所述湿法烟气脱硫脱硝器,包括:一个吸收塔或串联的多个吸收塔。
本发明还提供了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置,包括:臭氧发生器、臭氧混合器、分流三通、第一湿法烟气脱硫脱硝器以及第二湿法烟气脱硫脱硝器;其中,
所述第一湿法烟气脱硫脱硝器的入口接收烟气,所述第一湿法烟气脱硫脱硝器的出口与所述分流三通的入口相连;
所述臭氧发生器的入口接收空气或氧气,所述臭氧发生器的出口与所述臭氧混合器的第一入口相连;
所述分流三通的第一出口与所述臭氧混合器的第二入口相连;
所述分流三通的第二出口与所述臭氧混合器的出口相连后与所述第二湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连;或者,所述分流三通的第二出口和所述臭氧混合器的出口分别与所述第二湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连;或者,所述臭氧混合器的出口与所述第二湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连,所述第二湿法烟气脱硫脱硝器的出口与所述分流三通的第二出口分别与烟囱相连。
在一种可能的实现方式中,在本发明提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,所述第一湿法烟气脱硫脱硝器,包括:一个吸收塔或串联的多个吸收塔;
所述第二湿法烟气脱硫脱硝器,包括:一个吸收塔或串联的多个吸收塔。
在一种可能的实现方式中,在本发明提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,还包括:空气掺混器;所述空气掺混器包括鼓风机和汇流三通;其中,
所述鼓风机的入口接入空气,所述鼓风机的出口与所述汇流三通的第一入口相连,所述臭氧发生器的出口与所述汇流三通的第二入口相连,所述汇流三通的出口与所述臭氧混合器的第一入口相连。
本发明还提供了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法,包括如下步骤:
S11:根据烟气总流量和待处理的氮氧化物浓度,确定待处理的氮氧化物流量,根据烟气总流量和允许排出的氮氧化物浓度,确定允许排出的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量;
S12:利用分流三通将烟气分成1号气路和2号气路两个气路,1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,2号气路烟气流量=烟气总流量-1号气路烟气流量;其中,K为安全系数;
S13:将臭氧发生器生产的臭氧投加到1号气路的臭氧混合器中,将1号气路烟气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物;
S14:1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气汇合,再利用共同的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器;或者,1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器;
S15:两路烟气经湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中。
本发明还提供了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法,包括如下步骤:
S21:根据烟气总流量和待处理的氮氧化物浓度,确定待处理的氮氧化物流量,根据烟气总流量和允许排出的氮氧化物浓度,确定允许排出的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量;
S22:烟气经第一湿法烟气脱硫脱硝器后,利用分流三通将烟气分成1号气路和2号气路两个气路,1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,2号气路烟气流量=烟气总流量-1号气路烟气流量;其中,K为安全系数;
S23:将臭氧发生器生产的臭氧投加到1号气路的臭氧混合器中,将1号气路烟气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物;
S24:1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气汇合,再利用共同的进气口进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,两路烟气经第二湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中;或者,1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,两路烟气经第二湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中;或者,1号气路经氧化后的烟气进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,1号气路经第二湿法烟气脱硫脱硝器后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入烟囱进行排放。
向臭氧混合器中投加的臭氧的摩尔流量与1号气路烟气中一氧化氮的摩尔流量的比值为1.5~2。
在一种可能的实现方式中,在本发明提供的上述烟气脱硫脱硝的方法中,在执行步骤S13之前,还包括如下步骤:
S16:利用汇流三通向臭氧中掺混来自鼓风机的空气;或者,
在执行步骤S23之前,还包括如下步骤:
S25:利用汇流三通向臭氧中掺混来自鼓风机的空气。
在一种可能的实现方式中,在本发明提供的上述烟气脱硫脱硝的方法中,利用汇流三通向臭氧中掺混的空气的流量与臭氧的流量的比值为1~5。
本发明提供的上述烟气脱硫脱硝的装置和方法,利用臭氧将烟气中的一氧化氮氧化为便于高效去除的五氧化二氮,可以解决脱硝效率低的问题,利用分流三通将烟气分成两个气路,仅对其中一个气路投加臭氧,可以提高臭氧的有效利用率,通过调节分流三通的分流比及选择合适的臭氧投加量,不仅可以协调臭氧投加量与脱除效率的关系,解决臭氧投加量大、运行费用高的问题,实现达标排放与节能降耗的统一,还可以控制排出的一氧化氮和二氧化氮的浓度,应对不断提高的排放控制要求;并且,分流三通的第二出口和臭氧混合器的出口分别与湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连,可以使分流后的两路烟气通过相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器,这样,可以控制臭氧氧化一氧化氮生成二氧化氮的比率,避免高浓度二氧化氮排出造成黄色烟羽问题;此外,烟气脱硫脱硝后产生的副产物主要以硝酸盐及硫酸盐的形式存在,可以实现资源的回收重复利用,避免产生二次污染;另外,本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法和装置,在两个湿法烟气脱硫脱硝器之间设置分流,烟气经过第一湿法烟气脱硫脱硝器后温度降低,可以避免由于温度较高使得臭氧分解较快所导致的臭氧氧化效果较差的问题,并且,还可以给烟气进行增湿,使得烟气中的一氧化氮被氧化生成五氧化二氮的过程中,生成的五氧化二氮就能被水吸收,从而可以提高脱硝效率。
附图说明
图1为本发明实例1中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图2为本发明实例3中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图3为本发明实例5中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图4为本发明实例7中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图5为本发明实例2中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图6为本发明实例4中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图7为本发明实例6中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图8为本发明实例8中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图9为本发明实例9中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图10为本发明实例11中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图11为本发明实例13中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图12为本发明实例10中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图13为本发明实例12中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图14为本发明实例14中分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的结构示意图;
图15为本发明实施例提供的分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法的流程图之一;
图16为本发明实施例提供的分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法的流程图之二;
图17为本发明实施例提供的分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法的流程图之三;
图18为本发明实施例提供的分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法的流程图之四。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图,对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施方式仅仅是作为例示,并非用于限制本申请。
本发明实施例提供的一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置,如图1和图2所示,包括:臭氧发生器1、臭氧混合器2、分流三通3以及湿法烟气脱硫脱硝器4;其中,
臭氧发生器1的入口1a接收空气或氧气,臭氧发生器1的出口1b与臭氧混合器2的第一入口2a相连;
分流三通3的入口3a接收烟气,分流三通3的第一出口3b与臭氧混合器2的第二入口2b相连;
如图1所示,分流三通3的第二出口3c与臭氧混合器2的出口2c相连后与湿法烟气脱硫脱硝器4的入口4a相连;或者,如图2所示,分流三通3的第二出口3c和臭氧混合器2的出口2c分别与湿法烟气脱硫脱硝器4的入口4a相连。
本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置,利用O3将烟气中的NO氧化为便于高效去除的N2O5,可以解决脱硝效率低的问题,利用分流三通将烟气分成两个气路,仅对其中一个气路投加臭氧,可以提高O3的有效利用率,通过调节分流三通的分流比及选择合适的O3投加量,不仅可以协调O3投加量与脱除效率的关系,解决O3投加量大、运行费用高的问题,实现达标排放与节能降耗的统一,还可以控制排出的NO和NO2的浓度,应对不断提高的排放控制要求;并且,分流三通的第二出口和臭氧混合器的出口分别与湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连,可以使分流后的两路烟气通过相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器,这样,可以控制O3氧化NO生成NO2的比率,避免高浓度NO2排出造成黄色烟羽问题;此外,烟气脱硫脱硝后产生的副产物主要以硝酸盐及硫酸盐的形式存在,可以实现资源的回收重复利用,避免产生二次污染。
在具体实施时,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,空气或氧气经过臭氧发生器可以转化为臭氧,从臭氧发生器的出口输出的气体包括臭氧和进入臭氧发生器但未转化为臭氧的所有气体组分。
在具体实施时,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,如图1和图2所示,湿法烟气脱硫脱硝器4可以包括一个吸收塔5,或者,如图3和图4所示,湿法烟气脱硫脱硝器4也可以包括串联的多个吸收塔5,图3和图4以湿法烟气脱硫脱硝器4包括串联的两个吸收塔5为例。
如图1-图4所示,湿法烟气脱硫脱硝器4还可以包括:装于吸收塔5内的吸收液6、位于吸收液6上方的一层或多层喷淋器7、与各层喷淋器7一一对应连接的吸收液循环管道8以及位于吸收液循环管道8上的吸收液循环泵9;其中,吸收液循环泵9用于将吸收塔5内的吸收液6沿着吸收液循环管道8输送至喷淋器7,实现吸收液6的循环,具体地,吸收液6可以为石灰石浆液、石灰浆液、氨水溶液、尿素溶液、钠碱溶液及其它碱性溶液中的任意一种。吸收塔5的入口5a位于吸收塔5的侧面且位于喷淋器7的下方,烟气从入口5a进入吸收塔5后,与喷淋器7喷洒的吸收液6逆向接触发生反应,之后从上面的出口5b排出。如图1-图4所示,湿法烟气脱硫脱硝器4还可以包括:吸收剂储罐10、与吸收剂储罐10连接的吸收剂投加管道11以及位于吸收剂投加管道11上的吸收剂投加泵12;其中,吸收剂投加泵12用于将吸收剂储罐10内的吸收剂沿着吸收剂投加管道11输送至吸收液循环管道8,从而将吸收剂补充到吸收液6中,以解决在烟气脱硫脱硝过程中吸收液6中的吸收剂的消耗问题。如图1-图4所示,湿法烟气脱硫脱硝器4还可以包括:位于喷淋器7上方的除雾器13,除雾器13可以吸收在烟气脱硫脱销过程中产生的雾,避免对烟道造成玷污和腐蚀。如图1-图4所示,湿法烟气脱硫脱硝器4还可以包括:与吸收塔5的入口5a相连的氧化风机14,氧化风机14用于将脱硫生成的亚硫酸盐氧化成硫酸盐,以实现资源的回收重复利用,避免产生二次污染。
较佳地,考虑到有些行业烟气工况波动大,且含尘量高,可能会存在臭氧混合器易堵塞的现象,因此,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,如图5-图8所示,还可以包括:空气掺混器15;空气掺混器15包括鼓风机16和汇流三通17;其中,鼓风机16的入口16a接入空气,鼓风机16的出口16b与汇流三通17的第一入口17a相连,臭氧发生器1的出口1b与汇流三通17的第二入口17b相连,汇流三通17的出口17c与臭氧混合器2的第一入口2a相连。增加空气掺混器,不仅可以适应烟气量与NO浓度波动的工况,避免臭氧混合器出现堵塞的问题,还可以强化O3与烟气的充分、均匀混合,解决O3投加不均匀的问题,优化烟气进入吸收塔的方式。
需要说明的是,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,如图3、图4、图7和图8中,可以在第二个吸收塔5内吸收液6与喷淋器7之间设置填料层18,以增加烟气与吸收液6之间的接触面积,提高烟气脱硫脱硝的效率。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置,如图9-图11所示,包括:臭氧发生器1、臭氧混合器2、分流三通3、第一湿法烟气脱硫脱硝器19以及第二湿法烟气脱硫脱硝器20;其中,
第一湿法烟气脱硫脱硝器19的入口19a接收烟气,第一湿法烟气脱硫脱硝器19的出口19b与分流三通3的入口3a相连;
臭氧发生器1的入口1a接收空气或氧气,臭氧发生器1的出口1b与臭氧混合器2的第一入口2a相连;
分流三通3的第一出口3b与臭氧混合器2的第二入口2b相连;
如图9所示,分流三通3的第二出口3c与臭氧混合器2的出口2c相连后与第二湿法烟气脱硫脱硝器20的入口20a相连;或者,如图10所示,分流三通3的第二出口3c和臭氧混合器2的出口2c分别与第二湿法烟气脱硫脱硝器20的入口20a相连;或者,如图11所示,臭氧混合器2的出口2c与第二湿法烟气脱硫脱硝器20的入口20a相连,第二湿法烟气脱硫脱硝器20的出口20b与分流三通3的第二出口3c分别与烟囱21相连。
本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置,利用O3将烟气中的NO氧化为便于高效去除的N2O5,可以解决脱硝效率低的问题,利用分流三通将烟气分成两个气路,仅对其中一个气路投加臭氧,可以提高O3的有效利用率,通过调节分流三通的分流比及选择合适的O3投加量,不仅可以协调O3投加量与脱除效率的关系,解决O3投加量大、运行费用高的问题,实现达标排放与节能降耗的统一,还可以控制排出的NO和NO2的浓度,应对不断提高的排放控制要求;并且,分流三通的第二出口和臭氧混合器的出口分别与湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连,可以使分流后的两路烟气通过相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器,这样,可以控制O3氧化NO生成NO2的比率,避免高浓度NO2排出造成黄色烟羽问题;此外,烟气脱硫脱硝后产生的副产物主要以硝酸盐及硫酸盐的形式存在,可以实现资源的回收重复利用,避免产生二次污染。
另外,本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置,在两个湿法烟气脱硫脱硝器之间设置分流,烟气经过第一湿法烟气脱硫脱硝器后温度降低,可以避免由于温度较高使得臭氧分解较快所导致的臭氧氧化效果较差的问题,并且,还可以给烟气进行增湿,使得烟气中的NO被氧化生成N2O5的过程中,生成的N2O5就能被水吸收,从而可以提高脱硝效率。
在具体实施时,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,空气或氧气经过臭氧发生器可以转化为臭氧,从臭氧发生器的出口输出的气体包括臭氧和进入臭氧发生器但未转化为臭氧的所有气体组分。
在具体实施时,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,如图9-图11所示,第一湿法烟气脱硫脱硝器19可以包括一个吸收塔5,第二湿法烟气脱硫脱硝器20可以包括一个吸收塔5;或者,第一湿法烟气脱硫脱硝器也可以包括串联的多个吸收塔,第二湿法烟气脱硫脱硝器也可以包括串联的多个吸收塔,在此不做限定。
以第一湿法烟气脱硫脱硝器为例进行说明,第二湿法烟气脱硫脱硝器的结构与第一湿法烟气脱硫脱硝器的结构类似。如图9-图11所示,第一湿法烟气脱硫脱硝器18还可以包括:装于吸收塔5内的吸收液6、位于吸收液6上方的一层或多层喷淋器7、与各层喷淋器7一一对应连接的吸收液循环管道8以及位于吸收液循环管道8上的吸收液循环泵9;其中,吸收液循环泵9用于将吸收塔5内的吸收液6沿着吸收液循环管道8输送至喷淋器7,实现吸收液6的循环,具体地,吸收液6可以为石灰石浆液、石灰浆液、氨水溶液、尿素溶液、钠碱溶液及其它碱性溶液中的任意一种。吸收塔5的入口5a位于吸收塔5的侧面且位于喷淋器7的下方,烟气从入口5a进入吸收塔5后,与喷淋器7喷洒的吸收液6逆向接触发生反应,之后从上面的出口5b排出。如图9-图11所示,第一湿法烟气脱硫脱硝器18还可以包括:吸收剂储罐10、与吸收剂储罐10连接的吸收剂投加管道11以及位于吸收剂投加管道11上的吸收剂投加泵12;其中,吸收剂投加泵12用于将吸收剂储罐10内的吸收剂沿着吸收剂投加管道11输送至吸收液循环管道8,从而将吸收剂补充到吸收液6中,以解决在烟气脱硫脱硝过程中吸收液6中的吸收剂的消耗问题。如图9-图11所示,第一湿法烟气脱硫脱硝器18还可以包括:位于喷淋器7上方的除雾器13,除雾器13可以吸收在烟气脱硫脱销过程中产生的雾,避免对烟道造成玷污和腐蚀。如图9-图11所示,第一湿法烟气脱硫脱硝器4还可以包括:与吸收塔5的入口5b相连的氧化风机14,氧化风机14用于将脱硫生成的亚硫酸盐氧化成硫酸盐,以实现资源的回收重复利用,避免产生二次污染。
较佳地,考虑到有些行业烟气工况波动大,且含尘量高,可能会存在臭氧混合器易堵塞的现象,因此,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,如图12-图14所示,还可以包括:空气掺混器15;空气掺混器15包括鼓风机16和汇流三通17;其中,鼓风机16的入口16a接入空气,鼓风机16的出口16b与汇流三通17的第一入口17a相连,臭氧发生器1的出口1b与汇流三通17的第二入口17b相连,汇流三通17的出口17c与臭氧混合器2的第一入口2a相连。增加空气掺混器,不仅可以适应烟气量与NO浓度波动的工况,避免臭氧混合器出现堵塞的问题,还可以强化O3与烟气的充分、均匀混合,解决O3投加不均匀的问题,优化烟气进入吸收塔的方式。
需要说明的是,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置中,如图9-图14中,可以在第二个吸收塔5内吸收液6与喷淋器7之间设置填料层18,以增加烟气与吸收液6之间的接触面积,提高烟气脱硫脱硝的效率。
下面通过十四个实例对本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置对不同种类的烟气进行脱硫脱硝的结果进行详细说明。为了便于说明,将从分流三通的第一出口出来的气路记为1号气路,将从分流三通的第二出口出来的气路记为2号气路。
实例1:如图1所示的烟气脱硫脱硝的装置,烟气经过分流三通3被分成两路烟气,分别为1号气路与2号气路,臭氧发生器1将O3输送至臭氧混合器2内与1号气路中的烟气进行混合氧化,1号气路中的NO被氧化成高价态的氮氧化物,1号气路中氧化后的烟气与2号气路中未氧化的烟气混合后进入吸收塔5内,与喷淋器7喷淋的吸收液6逆向接触发生反应,气相中的氮氧化物被转化成溶于水溶液的离子化合物。使用时,处理的烟气类别为玻璃窑烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为10%、500mg/m3、700mg/m3,烟气入口温度为140℃,烟气总流量为50000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为500mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为500mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度700mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度500mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为16300Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为33700Nm3/h,O3投加量为23kg/h。吸收塔5内吸收液6为氨水溶液,烟气经过吸收塔5后,测得SO2和氮氧化物出口浓度分别为20mg/m3、470mg/m3,其中,NO2出口浓度约为50mg/m3,满足当地的排放标准。
实例2:如图5所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图1不同的是图5中增加了空气掺混器15。处理的烟气类别为陶瓷炉窑烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为10%、550mg/m3、650mg/m3,烟气入口温度为140℃,烟气总流量为400000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为500mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为500mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度650mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度500mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为100000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为300000Nm3/h,O3投加量为125kg/h。吸收塔5内吸收液6为氨水溶液,烟气经过吸收塔5后,测得SO2和氮氧化物出口浓度分别为30mg/m3、450mg/m3,其中,NO2出口浓度约为60mg/m3,满足当地的排放标准。
实例3:如图2所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图1不同的是图2中1号气路中氧化后的烟气与2号气路中未氧化的烟气利用相互独立的两个进气口进入吸收塔5。处理的烟气为工业锅炉烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为8%、600mg/m3及450mg/m3,烟气入口温度为130℃,烟气总流量为150000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为150mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为150mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度450mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度150mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为110000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为40000Nm3/h,O3投加量为90kg/h。吸收塔5内吸收液6为石灰浆液,烟气经过吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物及NO2出口浓度分别为20mg/m3、120mg/m3、30mg/m3,满足当地的排放标准。
实例4:如图6所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图2不同的是图6中增加了空气掺混器。处理的烟气为焦炉烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为8%、550mg/m3及550mg/m3,烟气入口温度为130℃,烟气总流量为200000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为500mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为500mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度550mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度500mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为24000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为176000Nm3/h,O3投加量为25kg/h。吸收塔5内吸收液6为石灰石浆液,烟气经过吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物及NO2出口浓度分别为20mg/m3、470mg/m3、20mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例5:如图3所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图1不同的是采用串联的两个吸收塔。处理的烟气为工业锅炉烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为10%、550mg/m3及400mg/m3,烟气入口温度为110℃,烟气总流量为300000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为150mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为150mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度400mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度150mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为200000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为100000Nm3/h,O3投加量为150kg/h。第一个吸收塔5内吸收液6为氨水,第二个吸收塔5内吸收液6为尿素溶液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物出口浓度为20mg/m3、130mg/m3,其中,NO2出口浓度为60mg/m3,满足当地排放标准。
实施例6:如图7所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图3不同的是图7中增加了空气掺混器。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为15%、800mg/m3及250mg/m3,烟气入口温度为110℃,烟气总流量为500000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为100mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为100mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度250mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度100mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为315000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为185000Nm3/h,O3投加量为150kg/h。第一个吸收塔5内的吸收液6为石灰浆液,第二个吸收塔5内的吸收液6为石灰浆液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物出口浓度分别为15mg/m3、60mg/m3,其中,NO2出口浓度为40mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例7:如图4所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图3不同的是图4中1号气路中氧化后的烟气与2号气路中未氧化的烟气利用相互独立的两个进气口进入吸收塔5。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为15%、850mg/m3及300mg/m3,烟气入口温度为110℃,烟气总流量为600000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为50mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为50mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度300mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度50mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为550000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为50000Nm3/h,O3投加量为300kg/h。第一个吸收塔5内的吸收液6为石灰浆液,第二个吸收塔5内的吸收液6为石灰浆液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物出口浓度分别为25mg/m3、35mg/m3,其中,NO2出口浓度为20mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例8:如图8所示的烟气脱硫脱的装置,与图4不同的是图8中增加了空气掺混器。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为15%、600mg/m3及400mg/m3,烟气入口温度为110℃,烟气总流量为600000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为100mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为100mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度400mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度100mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为500000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为100000Nm3/h,O3投加量为370kg/h。第一个吸收塔5内的吸收液6为钠碱溶液,第二个吸收塔5内的吸收液6为尿素溶液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物出口浓度分别为15mg/m3、70mg/m3,其中,NO2出口浓度为30mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例9:如图9所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图3不同的是分流三通位于两个吸收塔之间。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为15%、500mg/m3及250mg/m3,烟气入口温度为120℃,烟气总流量为700000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为100mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为100mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度250mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度100mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得1号气路烟气流量控制为460000Nm3/h,进而可以得到2号气路烟气流量控制为240000Nm3/h,O3投加量为220kg/h。第一个吸收塔5内的吸收液6为氨水溶液,第二个吸收塔5内的吸收液6为尿素溶液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物出口浓度分别为20mg/m3、70mg/m3,其中,NO2出口浓度为50mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例10:如图12所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图9不同的是图12中增加了空气掺混器。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为15%、850mg/m3及250mg/m3,烟气入口温度为110℃,烟气总流量为800000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为100mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为100mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度250mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度100mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为500000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为300000Nm3/h,O3投加量为240kg/h。第一个吸收塔5内的吸收夜6为石灰石浆液,第二个吸收塔5内的吸收液6为石灰石浆液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物、NO2出口浓度分别为20mg/m3、80mg/m3、60mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例11:如图10所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图9不同的是图10中1号气路中氧化后的烟气与2号气路中未氧化的烟气利用相互独立的两个进气口进入吸收塔5。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为8%、600mg/m3及200mg/m3,烟气入口温度为130℃,烟气总流量为900000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为100mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为100mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度200mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度100mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为500000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为400000Nm3/h,O3投加量为190kg/h。第一个吸收塔5内的吸收液6为氨水溶液,第二个吸收塔5内的吸收液6为尿素吸收液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物出口浓度为20mg/m3、70mg/m3,其中,NO2出口浓度为20mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例12:如图13所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图10不同的是图13中增加了空气掺混器。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为15%、850mg/m3及150mg/m3,烟气入口温度为110℃,烟气总流量为1000000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为50mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为50mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度150mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度50mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为700000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为300000Nm3/h,O3投加量为200kg/h。第一个吸收塔5内的吸收液6为石灰石浆液,第二个吸收塔5内的吸收液6为石灰石浆液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物、NO2出口浓度分别为30mg/m3、40mg/m3、20mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例13:如图11所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图10不同的是图11中1号气路中氧化后的烟气进入第二个吸收塔5,2号气路中未氧化的烟气不进入第二个吸收塔5,2号气路中未氧化的烟气与从第二个吸收塔5出来的1号气路烟气利用相互独立的进气口进入烟囱进行排放。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为15%、500mg/m3及170mg/m3,烟气入口温度为130℃,烟气总流量为1100000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为50mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为50mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度170mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度50mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为850000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为250000Nm3/h,O3投加量为270kg/h。第一个吸收塔5内的吸收液6为氨水溶液,第二个吸收塔5内的吸收液为尿素溶液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物出口浓度分别为20mg/m3、20mg/m3,满足当地的排放标准。
实施例14:如图14所示的烟气脱硫脱硝的装置,与图11不同的是图14增加了空气掺混器。处理的烟气为烧结烟气,烟气中O2、SO2及氮氧化物(以NO2计)的浓度分别为8%、600mg/m3及150mg/m3,烟气入口温度为130℃,烟气总流量为1200000Nm3/h,当地氮氧化物排放标准为50mg/m3,即允许排出的氮氧化物浓度为50mg/m3,烟气总流量与允许排出的氮氧化物浓度之积为允许排出的氮氧化物流量,烟气总流量与待处理的氮氧化物浓度(即烟气中氮氧化物浓度150mg/m3减去允许排出的氮氧化物浓度50mg/m3)之积为待处理的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量。根据公式1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,可以计算得到1号气路烟气流量控制为900000Nm3/h,进而可以计算得到2号气路烟气流量控制为300000Nm3/h,O3投加量为250kg/h。第一个吸收塔5内的吸收液6为钠碱溶液,第二个吸收塔5内的吸收液6为尿素吸收液,经过第二个吸收塔5后,测得SO2、氮氧化物出口浓度分别为15mg/m3、25mg/m3,满足当地的排放标准。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法,如图15所示,包括如下步骤:
S11:根据烟气总流量和待处理的氮氧化物浓度,确定待处理的氮氧化物流量,根据烟气总流量和允许排出的氮氧化物浓度,确定允许排出的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量;
具体地,待处理的氮氧化物流量即单位时间待处理的氮氧化物量,允许排出的氮氧化物流量即单位时间允许排出的氮氧化物量;
S12:利用分流三通将烟气分成1号气路和2号气路两个气路,1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,2号气路烟气流量=烟气总流量-1号气路烟气流量;其中,K为安全系数;
具体地,K的取值范围为1.1~1.2;
S13:将臭氧发生器生产的臭氧投加到1号气路的臭氧混合器中,将1号气路烟气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物;
S14:1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气汇合,再利用共同的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器;或者,1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器;
S15:两路烟气经湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中。
本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法,利用臭氧(O3)将烟气中的一氧化氮(NO)氧化为便于高效去除的五氧化二氮(N2O5),可以解决脱硝效率低的问题,利用分流三通将烟气分成两个气路,仅对1号气路投加臭氧,可以提高O3的有效利用率,通过调节分流三通的分流比及选择合适的O3投加量,不仅可以协调O3投加量与脱除效率的关系,解决O3投加量大、运行费用高的问题,实现达标排放与节能降耗的统一,还可以控制排出的NO和二氧化氮(NO2)的浓度,应对不断提高的排放控制要求;并且,分流后的两路烟气通过相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器,可以控制O3氧化NO生成NO2的比率,避免高浓度NO2排出造成黄色烟羽问题;此外,烟气脱硫脱硝后产生的副产物主要以硝酸盐及硫酸盐的形式存在,可以实现资源的回收重复利用,避免产生二次污染。
在具体实施时,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法中,可以将分流三通的分流比控制在范围,即1号气路烟气流量占待处理烟气总流量的并且,可以将向臭氧混合器中投加的臭氧的摩尔流量与1号气路烟气中一氧化氮的摩尔流量的比值控制在1.5~2范围,该摩尔流量比条件下,烟气中的NO可被氧化为NO2、三氧化氮(NO3)、四氧化二氮(N2O4)和N2O5等极易溶的高价态氮氧化物,较佳地,综合考虑臭氧的投放量和N2O5的生成比率,可以将向臭氧混合器中投加的臭氧的摩尔流量与1号气路烟气中一氧化氮的摩尔流量的比值控制为1.8,这样,可以在控制臭氧的投放量的前提下,保证烟气中的NO尽可能多地被氧化为便于高效去除的N2O5。
较佳地,考虑到有些行业烟气工况波动大,且含尘量高,可能会存在臭氧混合器易堵塞的现象,因此,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法中,如图16所示,在执行步骤S13之前,还可以包括如下步骤:
S16:利用汇流三通向臭氧中掺混来自鼓风机的空气;这样,不仅可以适应烟气量与NO浓度波动的工况,避免臭氧混合器出现堵塞的问题,还可以强化O3与烟气的充分、均匀混合,解决O3投加不均匀的问题,优化烟气进入吸收塔的方式。
在具体实施时,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法中,可以将利用汇流三通向臭氧中掺混的空气的流量与臭氧的流量的比值控制在1~5范围。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的方法,如图17所示,包括如下步骤:
S21:根据烟气总流量和待处理的氮氧化物浓度,确定待处理的氮氧化物流量,根据烟气总流量和允许排出的氮氧化物浓度,确定允许排出的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量;
具体地,待处理的氮氧化物流量即单位时间待处理的氮氧化物量,允许排出的氮氧化物流量即单位时间允许排出的氮氧化物量;
S22:烟气经第一湿法烟气脱硫脱硝器后,利用分流三通将烟气分成1号气路和2号气路两个气路,1号气路烟气流量=K×(单位时间需要减排的氮氧化物量÷待处理的氮氧化物流量)×烟气总流量,2号气路烟气流量=烟气总流量-1号气路烟气流量;其中,K为安全系数;
具体地,K的取值范围为1.1~1.2;
S23:将臭氧发生器生产的臭氧投加到1号气路的臭氧混合器中,将1号气路烟气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物;
S24:1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气汇合,再利用共同的进气口进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,两路烟气经第二湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中;或者,1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,两路烟气经第二湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中;或者,1号气路经氧化后的烟气进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,1号气路经第二湿法烟气脱硫脱硝器后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入烟囱进行排放。
本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法,利用O3将烟气中的NO氧化为便于高效去除的N2O5,可以解决脱硝效率低的问题,利用分流三通将烟气分成两个气路,仅对其中一个气路投加臭氧,可以提高O3的有效利用率,通过调节分流三通的分流比及选择合适的O3投加量,不仅可以协调O3投加量与脱除效率的关系,解决O3投加量大、运行费用高的问题,实现达标排放与节能降耗的统一,还可以控制排出的NO和NO2的浓度,应对不断提高的排放控制要求;并且,分流后的两路烟气通过相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器,可以控制O3氧化NO生成NO2的比率,避免高浓度NO2排出造成黄色烟羽问题;此外,烟气脱硫脱硝后产生的副产物主要以硝酸盐及硫酸盐的形式存在,可以实现资源的回收重复利用,避免产生二次污染。
另外,本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法,在两个湿法烟气脱硫脱硝器之间设置分流,烟气经过第一湿法烟气脱硫脱硝器后温度降低,可以避免由于温度较高使得臭氧分解较快所导致的臭氧氧化效果较差的问题,并且,还可以给烟气进行增湿,使得烟气中的NO被氧化生成N2O5的过程中,生成的N2O5就能被水吸收,从而可以提高脱硝效率。
在具体实施时,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法中,可以将分流三通的分流比控制在范围,即1号气路烟气流量占待处理烟气总流量的并且,可以将向臭氧混合器中投加的臭氧的摩尔流量与1号气路烟气中一氧化氮的摩尔流量的比值控制在1.5~2范围,该摩尔流量比条件下,烟气中的NO可被氧化为NO2、NO3、N2O4和N2O5等极易溶的高价态氮氧化物,较佳地,综合考虑臭氧的投放量和N2O5的生成比率,可以将向臭氧混合器中投加的臭氧的摩尔流量与1号气路烟气中一氧化氮的摩尔流量的比值控制为1.8,这样,可以在控制臭氧的投放量的前提下,保证烟气中的NO尽可能多地被氧化为便于高效去除的N2O5。
较佳地,考虑到有些行业烟气工况波动大,且含尘量高,可能会存在臭氧混合器易堵塞的现象,因此,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法中,如图18所示,在执行步骤S23之前,还可以包括如下步骤:
S25:利用汇流三通向臭氧中掺混来自鼓风机的空气;这样,不仅可以适应烟气量与NO浓度波动的工况,避免臭氧混合器出现堵塞的问题,还可以强化O3与烟气的充分、均匀混合,解决O3投加不均匀的问题,优化烟气进入吸收塔的方式。
在具体实施时,在本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法中,可以将利用汇流三通向臭氧中掺混的空气的流量与臭氧的流量的比值控制在1~5范围。
本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的装置和方法,利用O3将烟气中的NO氧化为便于高效去除的N2O5,可以解决脱硝效率低的问题,利用分流三通将烟气分成两个气路,仅对其中一个气路投加臭氧,可以提高O3的有效利用率,通过调节分流三通的分流比及选择合适的O3投加量,不仅可以协调O3投加量与脱除效率的关系,解决O3投加量大、运行费用高的问题,实现达标排放与节能降耗的统一,还可以控制排出的NO和NO2的浓度,应对不断提高的排放控制要求;并且,分流三通的第二出口和臭氧混合器的出口分别与湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连,可以使分流后的两路烟气通过相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器,这样,可以控制O3氧化NO生成NO2的比率,避免高浓度NO2排出造成黄色烟羽问题;此外,烟气脱硫脱硝后产生的副产物主要以硝酸盐及硫酸盐的形式存在,可以实现资源的回收重复利用,避免产生二次污染;另外,本发明实施例提供的上述烟气脱硫脱硝的方法和装置,在两个湿法烟气脱硫脱硝器之间设置分流,烟气经过第一湿法烟气脱硫脱硝器后温度降低,可以避免由于温度较高使得臭氧分解较快所导致的臭氧氧化效果较差的问题,并且,还可以给烟气进行增湿,使得烟气中的NO被氧化生成N2O5的过程中,生成的N2O5就能被水吸收,从而可以提高脱硝效率。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置,其特征在于,包括:臭氧发生器、臭氧混合器、分流三通以及湿法烟气脱硫脱硝器;其中,
所述臭氧发生器的入口接收空气或氧气,所述臭氧发生器的出口与所述臭氧混合器的第一入口相连;
所述分流三通的入口接收烟气,所述分流三通的第一出口与所述臭氧混合器的第二入口相连;
所述分流三通的第二出口与所述臭氧混合器的出口相连后与所述湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连;或者,所述分流三通的第二出口和所述臭氧混合器的出口分别与所述湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连;
使用上述装置的方法包括:
S11:根据烟气总流量和待处理的氮氧化物浓度,确定待处理的氮氧化物流量,根据烟气总流量和允许排出的氮氧化物浓度,确定允许排出的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量;
S12:利用分流三通将烟气分成1号气路和2号气路两个气路,1号气路烟气流量=K (单位时间需要减排的氮氧化物量待处理的氮氧化物流量)烟气总流量,2号气路烟气流量=烟气总流量-1号气路烟气流量;其中,K为安全系数,K的取值范围为1.1 ~ 1.2;
S13:将臭氧发生器生产的臭氧投加到1号气路的臭氧混合器中,将1号气路烟气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物;
S14:1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气汇合,再利用共同的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器;或者,1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器;
S15:两路烟气经湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中。
2.如权利要求1所述的烟气脱硫脱硝的装置,其特征在于,所述湿法烟气脱硫脱硝器,包括:一个吸收塔或串联的多个吸收塔。
3.一种分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置,其特征在于,包括:臭氧发生器、臭氧混合器、分流三通、第一湿法烟气脱硫脱硝器以及第二湿法烟气脱硫脱硝器;其中,
所述第一湿法烟气脱硫脱硝器的入口接收烟气,所述第一湿法烟气脱硫脱硝器的出口与所述分流三通的入口相连;
所述臭氧发生器的入口接收空气或氧气,所述臭氧发生器的出口与所述臭氧混合器的第一入口相连;
所述分流三通的第一出口与所述臭氧混合器的第二入口相连;
所述分流三通的第二出口与所述臭氧混合器的出口相连后与所述第二湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连;或者,所述分流三通的第二出口和所述臭氧混合器的出口分别与所述第二湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连;或者,所述臭氧混合器的出口与所述第二湿法烟气脱硫脱硝器的入口相连,所述第二湿法烟气脱硫脱硝器的出口与所述分流三通的第二出口分别与烟囱相连;
使用上述装置的方法包括:
S21:根据烟气总流量和待处理的氮氧化物浓度,确定待处理的氮氧化物流量,根据烟气总流量和允许排出的氮氧化物浓度,确定允许排出的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量;
S22:烟气经第一湿法烟气脱硫脱硝器后,利用分流三通将烟气分成1号气路和2号气路两个气路,1号气路烟气流量=K (单位时间需要减排的氮氧化物量待处理的氮氧化物流量) 烟气总流量,2号气路烟气流量=烟气总流量-1号气路烟气流量;其中,K为安全系数,K的取值范围为1.1 ~ 1.2;
S23:将臭氧发生器生产的臭氧投加到1号气路的臭氧混合器中,将1号气路烟气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物;
S24:1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气汇合,再利用共同的进气口进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,两路烟气经第二湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中;或者,1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,两路烟气经第二湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中;或者,1号气路经氧化后的烟气进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,1号气路经第二湿法烟气脱硫脱硝器后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入烟囱进行排放。
4.如权利要求3所述的烟气脱硫脱硝的装置,其特征在于,所述第一湿法烟气脱硫脱硝器,包括:一个吸收塔或串联的多个吸收塔;
所述第二湿法烟气脱硫脱硝器,包括:一个吸收塔或串联的多个吸收塔。
5.如权利要求1-4任一项所述的烟气脱硫脱硝的装置,其特征在于,还包括:空气掺混器;所述空气掺混器包括鼓风机和汇流三通;其中,
所述鼓风机的入口接入空气,所述鼓风机的出口与所述汇流三通的第一入口相连,所述臭氧发生器的出口与所述汇流三通的第二入口相连,所述汇流三通的出口与所述臭氧混合器的第一入口相连。
6.一种如权利要求1或2所述的分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的烟气脱硫脱硝的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S11:根据烟气总流量和待处理的氮氧化物浓度,确定待处理的氮氧化物流量,根据烟气总流量和允许排出的氮氧化物浓度,确定允许排出的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量;
S12:利用分流三通将烟气分成1号气路和2号气路两个气路,1号气路烟气流量=K (单位时间需要减排的氮氧化物量待处理的氮氧化物流量)烟气总流量,2号气路烟气流量=烟气总流量-1号气路烟气流量;其中,K为安全系数,K的取值范围为1.1 ~ 1.2;
S13:将臭氧发生器生产的臭氧投加到1号气路的臭氧混合器中,将1号气路烟气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物;
S14:1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气汇合,再利用共同的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器;或者,1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入湿法烟气脱硫脱硝器;
S15:两路烟气经湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中。
7.一种如权利要求3或4所述的分流臭氧氧化协同吸收烟气脱硫脱硝的装置的烟气脱硫脱硝的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S21:根据烟气总流量和待处理的氮氧化物浓度,确定待处理的氮氧化物流量,根据烟气总流量和允许排出的氮氧化物浓度,确定允许排出的氮氧化物流量,待处理的氮氧化物流量与允许排出的氮氧化物流量之差为单位时间需要减排的氮氧化物量;
S22:烟气经第一湿法烟气脱硫脱硝器后,利用分流三通将烟气分成1号气路和2号气路两个气路,1号气路烟气流量=K (单位时间需要减排的氮氧化物量待处理的氮氧化物流量)烟气总流量,2号气路烟气流量=烟气总流量-1号气路烟气流量;其中,K为安全系数,K的取值范围为1.1 ~ 1.2;
S23:将臭氧发生器生产的臭氧投加到1号气路的臭氧混合器中,将1号气路烟气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物;
S24:1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气汇合,再利用共同的进气口进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,两路烟气经第二湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中;或者,1号气路经氧化后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,两路烟气经第二湿法烟气脱硫脱硝器后排到空气中;或者,1号气路经氧化后的烟气进入第二湿法烟气脱硫脱硝器,1号气路经第二湿法烟气脱硫脱硝器后的烟气与2号气路未经氧化的烟气利用相互独立的进气口进入烟囱进行排放。
9.如权利要求6或7所述的烟气脱硫脱硝的方法,其特征在于,在执行步骤S13之前,还包括如下步骤:
S16:利用汇流三通向臭氧中掺混来自鼓风机的空气;或者,
在执行步骤S23之前,还包括如下步骤:
S25:利用汇流三通向臭氧中掺混来自鼓风机的空气。
10.如权利要求9所述的烟气脱硫脱硝的方法,其特征在于,利用汇流三通向臭氧中掺混的空气的流量与臭氧的流量的比值为1~5。
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