CN110064290A - 活性焦干法超低排放装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种活性焦干法超低排放装置和方法。所述的装置包括:在活性焦超低排放反应器入口前段烟道和/或反应器中间过渡段设置氧化装置和喷氨装置。采用本发明的技术方案,可极大降低活性焦反应器体积和活性焦用量,从而有效降低建设成本和运行成本,提高活性焦烟气一体化净化技术的市场竞争力。同时可通过对现有活性焦烟气一体化净化装置进行简单改造,显著提高脱硝效率。本发明不会造成环境的二次污染,对新建或现有活性焦烟气一体化净化装置均具有适用性,具有良好的环保、经济效益与广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种活性焦干法超低排放装置和方法。该装置和方法既能够大幅提高活性焦脱硝效率。
背景技术
2017年6月,环保部发布关于征求《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》等20项国家污染物排放标准修改单(征求意见稿)意见的函,修改了钢铁烧结、球团大气特别排放限值。2018年5月,生态环境部办公厅发布关于征求《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》意见的函。《意见稿》明确,新建(含搬迁)钢铁项目要全部达到超低排放水平。
目前高温(320℃以上)SCR脱硝技术已成熟应用,低温(120-220℃)SCR脱硝技术工程应用进展缓慢。活性焦多污染物一体化脱除技术是较有前景的低温脱硝技术,随着冶金行业超净排放政策的推进,活性焦较低的脱硝效率是限制其市场推广的主要因素,增加活性焦低温SCR脱硝活性尤为关键。
烟气中绝大部分氮氧化物以NO形式存在,以NH3为还原剂的SCR反应主要方程式为:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 式(1)
式(1)反应一般定义为“标准SCR反应”。大部分工业排放的NOx中NO所占比例高达95%,“标准SCR反应”是SCR脱硝中的主要反应。
当烟气中存在NO2/NO=1:1时,则以“快速SCR反应”为主,如式(2)所示。“快速SCR反应”的反应速率比“标准SCR反应”大接近一个数量级。且“快速SCR反应”在较低温度窗口范围内(100-250℃)仍具有较高的脱硝效率。
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O 式(2)
相关实验研究及工程应用表明可以通过采用臭氧或等离子体等将烟气中的NO氧化为NO2,同时几乎不会氧化烟气中的SO2。活性焦与传统的钒钛基SCR脱硝催化剂差异较大,NO2在活性焦表面的吸附反应特性与钒钛基SCR脱硝催化剂完全不同,NO2在活性炭表面的吸附反应机理如式(3)所示:
2NO2+—C(*)→—C(ONO2)+NO 式(3)
虽然活性焦对NO2的吸附能力较强,但由式(3)可知,NO2在活性焦上的吸附反应会生成NO,理论上无法达到较高的脱硝效率。将“快速SCR反应”与活性焦烟气一体化净化技术进行有机耦合则可显著提升脱硝效率,有着非常好的应用前景。
发明内容
为克服上述缺陷,本发明的目的是针对当前活性焦脱硝效率低的问题,通过将NO氧化与“快速SCR反应”技术有机结合,而提供一种活性焦干法超低排放装置和方法。
为达到上述目的,本发明活性焦干法超低排放装置,在活性焦超低排放反应器入口前段烟道和/或反应器中间过渡段设置氧化装置和喷氨装置。
较佳的,所述的氧化装置是臭氧发生器或等离子发生器。
较佳的,所述喷氨装置放置于氧化装置之后,且与氧化装置间距为5-20米。
较佳的,所述氧化装置氧化剂投加量与一氧化氮的摩尔比为1.0-3.0。
为达到上述目的,本发明活性焦干法超低排放方法,其特征在于:所述的方法为:对进入活性焦超低排放反应器入口前段烟道或反应器中间过渡段的烟气进行氧化,将烟气中一氧化氮部分或全部氧化为高价态氮氧化物;
经过氧化后的烟气,与投加的氨气混合,进入活性焦床层。
较佳的,在活性焦床层二氧化硫被吸附脱除,氮氧化物则进行标准SCR、快速SCR和吸附等反应过程。
较佳的,所述的氧化是利用氧化装置完成的,氧化装置为臭氧发生器或等离子发生器。
较佳的,投加的氨气是利用喷氨装置投加的,所述的喷氨装置放置于氧化装置之后,且与氧化装置间距为5-20米。
较佳的,所述氧化装置氧化剂投加量与一氧化氮的摩尔比为1.0-3.0。
优选地,所述氧化和喷氨装置放置于反应器之前,将烟气中NO部分或全部氧化为高价态氮氧化物,由喷氨格栅向烟气中投加氨气,混合均匀后进入活性焦床层,发生脱硫、“标准SCR”和“快速SCR”等反应。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
提出将NO氧化、活性焦吸附反应与“快速SCR反应”相结合,极大的提高了脱硝效率,很好的解决了目前制约活性焦烟气一体化净化技术发展的关键问题。对活性焦干法烟气净化技术的进一步推广,以及对保护环境具有重要意义。
采用本发明的技术方案,可极大降低活性焦反应器体积和活性焦用量,从而有效降低建设成本和运行成本,提高活性焦烟气一体化净化技术的市场竞争力。同时可通过对现有活性焦烟气一体化净化装置进行简单改造,显著提高脱硝效率。本发明不会造成环境的二次污染,对新建或现有活性焦烟气一体化净化装置均具有适用性,具有良好的环保、经济效益与广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明中活性焦干法超低排放工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
下面根据具体运行流程,提供一个实施例对本发明的活性焦干法超低排放工艺进行说明。
本发明活性焦干法超低排放装置,在活性焦超低排放反应器入口前段烟道和/或反应器中间过渡段设置氧化装置和喷氨装置。
其中,所述氧化和喷氨装置放置于反应器过渡段,经过前段的脱硫,烟气中二氧化硫含量很低,然后将NO部分或全部氧化为高价态氮氧化物,并由喷氨格栅向烟气中投加氨气,混合均匀后进入活性焦床层,进行“标准SCR”和“快速SCR”等反应,完成脱硝过程。
将所述氧化和喷氨装置同时设置在反应器之前和过渡段,在反应器之前将NO部分或全部氧化为高价态氮氧化物,并由喷氨格栅向烟气中投加氨气,混合均匀后进入活性焦床层,进行脱硫、“标准SCR”和“快速SCR”等反应。根据脱硝效率要求,将过渡段的氧化和喷氨装置进行选择性投运,当脱硝效率要求很高时,同时开启氧化和喷氨装置,活性焦床层发生“标准SCR”和“快速SCR”等反应。当脱硝效率要求较低时,只开启喷氨装置,活性焦床层发生“标准SCR”,提高系统运行的经济性。
上述氧化装置可以是臭氧发生器或等离子发生器,对NO进行氧化后不会产生副产物。
作为本发明进一步的改进,所述喷氨装置放置于氧化装置之后,且与氧化装置间距为5-20米,NO在该间距内可充分氧化,防止未反应的氧化剂将氨氧化。
上述氧化装置氧化剂投加量与NO的摩尔比为1.0-3.0,根据脱硝效率、烟气中粉尘、杂质含量等实际情况,调节氧化剂投加量。
在氨的存在下活性焦表面会发生如下反应:
2NO2+—C(*)→—C(ONO2)+NO
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
其中,NO氧化生产的NO2、N2O5等高价态氮氧化物与氨可以在活性焦表面生成硝酸铵盐,一方面可以促进SCR反应,另一方面,活性焦经过再生循环后,可以增加活性焦表面的氮氧基团,对活性焦进行了活化改性,可显著提高活性焦的脱硝效率。针对不同使用情况,可以通过调控NO的氧化率来满足不同的脱硝效率。
实施例一
某钢厂烧结烟气120℃、NOx浓度250mg/m3、SO2浓度800mg/m3。在烧结主抽风机出口烟道中设置臭氧喷射格栅,臭氧发生器产生的臭氧由格栅加入烟道中,控制O3/NO摩尔比=1.5。在臭氧喷射格栅下游10米处,活性焦反应器入口前设置喷氨格栅,控制氨气投加量NH3/NOx=1.5。氮氧化物发生的主要反应有:
2NO2+—C(*)→—C(ONO2)+NO
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
反应器过渡段NOx浓度50mg/m3、SO2浓度30mg/m3。在过渡段投加氨气,控制NH3/NOx=0.8,主要发生SCR反应:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
反应器出口NOx浓度25mg/m3、SO2浓度10mg/m3,净化后的烟气经烟囱达标排放。
实施例二
某钢厂烧结烟气130℃、NOx浓度300mg/m3、SO2浓度1500mg/m3。反应器过渡段NOx浓度300mg/m3、SO2浓度50mg/m3。在反应器过渡段设置臭氧喷射格栅,臭氧发生器产生的臭氧由格栅加入烟道中,控制O3/NO摩尔比=1.0。在臭氧喷射格栅下游5米处设置喷氨格栅,控制氨气投加量NH3/NOx=1.2。氮氧化物发生的主要反应有:
2NO2+—C(*)→—C(ONO2)+NO
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
反应器出口NOx浓度35mg/m3、SO2浓度15mg/m3,净化后的烟气经烟囱达标排放。
实施例三
某钢厂烧结烟气110℃、NOx浓度450mg/m3、SO2浓度1000mg/m3。在烧结主抽风机出口烟道中设置臭氧喷射格栅,臭氧发生器产生的臭氧由格栅加入烟道中,控制O3/NO摩尔比=1.0。在臭氧喷射格栅下游15米处,活性焦反应器入口前设置喷氨格栅,控制氨气投加量NH3/NOx=1.0。氮氧化物发生的主要反应有:
2NO2+—C(*)→—C(ONO2)+NO
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
反应器过渡段NOx浓度150mg/m3、SO2浓度35mg/m3。在过渡段设置臭氧喷射格栅,臭氧发生器产生的臭氧由格栅加入烟道中,控制O3/NO摩尔比=1.0。在臭氧喷射格栅下游5米处设置喷氨格栅,控制NH3/NOx=1.0,主要发生的反应有:
2NO2+—C(*)→—C(ONO2)+NO
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
反应器出口NOx浓度15mg/m3、SO2浓度12mg/m3,净化后的烟气经烟囱达标排放。
该工艺脱硝效率可达90%以上,能够满足最新的超低排放标准。同时能够大大降低活性焦烟气净化装置的建设和运行成本。
以上实施方式仅用于说明本发明,而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种活性焦干法超低排放装置,其特征在于:在活性焦超低排放反应器入口前段烟道和/或反应器中间过渡段设置氧化装置和喷氨装置。
2.根据权利要求1所述的活性焦干法超低排放装置,其特征在于:所述的氧化装置是臭氧发生器或等离子发生器。
3.根据权利要求1所述的活性焦干法超低排放装置,其特征在于:其特征在于,所述喷氨装置放置于氧化装置之后,且与氧化装置间距为5-20米。
4.根据权利要求1所述的活性焦干法超低排放装置,其特征在于:所述氧化装置氧化剂投加量与一氧化氮的摩尔比为1.0-3.0。
5.一种活性焦干法超低排放方法,其特征在于:所述的方法为:对进入活性焦超低排放反应器入口前段烟道或反应器中间过渡段的烟气进行氧化,将烟气中一氧化氮部分或全部氧化为高价态氮氧化物;
经过氧化后的烟气,与投加的氨气混合,进入活性焦床层。
6.根据权利要求5所述的活性焦干法超低排放方法,其特征在于:在活性焦床层二氧化硫被吸附脱除,氮氧化物则进行标准SCR、快速SCR和吸附等反应过程。
7.根据权利要求5所述的活性焦干法超低排放方法,其特征在于:所述的氧化是利用氧化装置完成的,氧化装置为臭氧发生器或等离子发生器。
8.根据权利要求7所述的活性焦干法超低排放方法,其特征在于:其特征在于,投加的氨气是利用喷氨装置投加的,所述的喷氨装置放置于氧化装置之后,且与氧化装置间距为5-20米。
9.根据权利要求5所述的活性焦干法超低排放方法,其特征在于:所述氧化装置氧化剂投加量与一氧化氮的摩尔比为1.0-3.0。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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