CN110841450A - 一种梯级臭氧氧化的烟气处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理系统及处理方法，所述的烟气处理系统包括依次连接的臭氧供给单元和脱硫脱硝单元；所述的臭氧供给单元包括臭氧发生装置、臭氧分配装置和至少三个臭氧喷射装置，所述的臭氧发生装置连接臭氧分配装置，所述的臭氧分配装置分别独立连接所述的臭氧喷射装置；所述的脱硫脱硝单元包括脱硫脱硝装置，所述的脱硫脱硝装置内部在垂直方向上设置至少两组喷淋装置，所述的喷淋装置下方设置一个臭氧喷射装置；所述的脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置一个臭氧喷射装置。本发明采用梯级臭氧氧化的烟气处理工艺，在较低臭氧用量的情况下实现了对氮氧化物的充分吸收。

Description

一种梯级臭氧氧化的烟气处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于烟气处理技术领域，涉及一种臭氧氧化的烟气处理系统及处理方法，尤其涉及一种梯级臭氧氧化的烟气处理系统及处理方法。
背景技术
随着对环保的重视程度日渐提升，我国多个行业烟气污染物排放标准日渐严格，脱硫和除尘设施已基本普及，相较而言，氮氧化物NOx的治理成为制约环保升级的关键。我国钢铁行业NOx排放量仅次于电站锅炉和水泥窑炉，居行业第三位。而在钢铁行业NOx排放中，50％以上来自于烧结工序。烧结烟气具有流量大(100万m3/h)、烟气温度低(120-180℃)、NOx浓度波动大(180-600mg/m3)的特点，成为环境治理的难点。近年来，NOx特别排放限值已经从300mg/m3提到了100mg/m3，而一些企业更是提出了50mg/m3的超低排放的标准。如此以来，大量的烧结机NOx不达标。因此，开发烧结烟气低温脱硝技术迫在眉睫。
目前烧结烟气脱硝技术主要包括活性炭技术、选择性催化还原(SCR)技术、和氧化脱硝技术。活性炭技术尽管能实现硫硝一体化控制，但现有烧结烟气活性炭工程案例显示，运行时需采用较低的空速，使得活性炭用量很大，且需要对活性炭加热再生，使得运行成本很高。SCR脱硝技术是在烟气中喷入还原剂，在催化剂存在条件下将NOx还原为N2，中高温SCR运行温度一般在280-320℃，而中低温SCR运行温度一般在220-280℃，两种脱硝技术均需对烧结烟气进行烟气再热，使得现有SCR技术运行成本较高，且现有催化剂基本均为钒基催化剂，废旧催化剂为危废，难以处理。氧化脱硝技术是在烟气中进入脱硫塔之前，喷入臭氧或其它种类的氧化剂，将烟气中的NO氧化成NO2或N2O5等高价氮氧化物，在脱硫塔内实现同步脱硫脱硝。
CN103977679A公开了一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法及系统，在一级氧化塔内使用次氯酸钠和高锰酸钾溶液对烧结烟气进行喷淋氧化，将NOx和SO2氧化成NO2和SO3；在二级吸收塔内使用吸收剂溶液对喷淋氧化后的烧结烟气进行喷淋吸收，对NO2和SO3进行吸收；最后将喷淋氧化和喷淋吸收后的烧结烟气进行排放。该方法需采用次氯酸钠和高锰酸钾化学品作为氧化剂，仅能将烟气中的NO氧化为NO2，而NO2本身吸收能力有限，初始NOx浓度较高时容易出现黄烟。此外，将SO2氧化为SO3也需要额外消耗大量的氧化剂。
随着臭氧发生器的逐渐成熟，臭氧成为在氧化脱硝技术种应用最为广泛的氧化剂。例如CN105854554A公开了一种臭氧低温氧化脱硝系统，包括烟道、臭氧发生器、洗涤塔，所述烟道中安装有臭氧分布器，所述臭氧发生器的出口通过管路将臭氧供送至臭氧分布器的臭氧通道中，通过臭氧分布器将臭氧喷射进烟道中，所述烟道的出口与所述洗涤塔连接，使烟道中的臭氧和烟气混合气体进入所述洗涤塔中。CN205461724U公开了一种用于臭氧脱硝过程的高效反应装置，包括烟气管道和臭氧喷射机构，所述烟气管道内设置有臭氧反应平台，臭氧反应平台内设置有多个扰流板，臭氧喷射机构设置在所述烟气管道的烟气入口端。CN201832548U公开了一种用于净化烟气的脱硝处理装置，包括脱硝吸收器，所述脱硝吸收器包括两端分别设有烟气入口和烟气出口的壳体，所述壳体内的底部包括碱液容置区，所述碱液容置区上方设有多层喷淋喷头，还包括烟道混合器和臭氧发生器，所述烟道混合器与所述脱销吸收器的烟气入口相连，所述烟道混合器包括臭氧通入口，以及与所述臭氧通入口连通的混合反应腔，所述臭氧通入口与所述臭氧发生器管道连接。
在臭氧氧化脱硝工程应用中，NO2的吸收效果一般，以NO2为氧化主产物时，烟囱容易产生黄烟。为了实现硫硝高效协同吸收，尤其是入口NOx浓度较高时，一般需要将NOx氧化成N2O5。但是，烟气温度和臭氧/NO摩尔比对N2O5的生成影响非常大，N2O5生成的最佳温度区间为60-90℃。当烟气温度高于130℃时，即便采用较高的臭氧/NO摩尔比，N2O5的产率依然偏低。烧结烟气脱硫前一般在130-200℃，进一步提高臭氧量，既增加运行成本和臭氧逸出风险，又很难保证以较高产率生成N2O5。因此，如何高效生成N2O5并在吸收塔内被有效吸收，乃至进一步降低臭氧用量和运行成本，是臭氧氧化-吸收脱硝技术在烧结烟气中应用的关键。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种梯级臭氧氧化的烟气处理系统及处理方法，本发明采用梯级臭氧氧化的烟气处理工艺，在较低臭氧用量的情况下实现了对氮氧化物的充分吸收，且NO的生成和吸收控制在吸收塔内，可以在NO生成之后迅速被吸收，加速NO生成可逆反应的向右进行，进而实现了臭氧在低耗前提下的高效脱硝，NO脱除效率可达85％以上，同时避免了臭氧逃逸和黄烟的问题，对烧结烟气脱硝具有较强的适用性，具有良好的经济效益和应用前景。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理系统，所述的烟气处理系统包括依次连接的臭氧供给单元和脱硫脱硝单元。
所述的臭氧供给单元包括臭氧发生装置、臭氧分配装置和至少三个臭氧喷射装置，所述的臭氧发生装置连接臭氧分配装置，所述的臭氧分配装置分别独立连接所述的臭氧喷射装置。
所述的脱硫脱硝单元包括脱硫脱硝装置，所述的脱硫脱硝装置内部在垂直方向上设置至少两组喷淋装置，所述的喷淋装置下方设置一个臭氧喷射装置；所述的脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置一个臭氧喷射装置。
现有的臭氧氧化脱硝技术均为单级的臭氧氧化吸收，在烟气进入脱硫脱硝装置之前一次性喷入所有臭氧，将烟气中的NO氧化成NO2或N2O5等高价氮氧化物，在脱硫脱硝装置内实现臭氧氧化和湿法脱硫脱硝同步进行。但烧结烟气原始烟气温度通常较高，而在130℃以上时，即便提高臭氧量，N2O5的产率仍很低，而NO2吸收效率有限，存在运行费用高、臭氧逸出和黄烟的风险。
针对上述问题，本发明采用梯级臭氧氧化的处理方式，臭氧分至少三次与烟气混合进行氧化，在同样的脱硝效率下，本发明提供的烟气处理系统的臭氧消耗量明显低于单级氧化吸收脱硝系统。因此，所述烧结烟气臭氧梯级氧化-吸收系统可实现高效、低成本稳定运行，适应性强。
需要说明的是，本发明采用的脱硫脱硝装置为本领域常用的吸收塔，例如可以是循环流化床半干法吸收塔、旋转喷雾干燥半干法吸收塔、密相干塔半干法吸收塔、石灰石-石膏法湿法吸收塔、镁法湿法吸收塔、氨法湿法吸收塔或钠碱湿法吸收塔等，但非仅限于此，其他能用于吸收氮氧化物的吸收塔同样适用于本发明，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的脱硫脱硝装置内部在垂直方向上设置三组喷淋装置，所述的三组喷淋装置由下至上分别记为第一喷淋装置、第二喷淋装置和第三喷淋装置。
优选地，设置于所述脱硫脱硝装置内部的臭氧喷射装置为环形结构。
优选地，环形结构的臭氧喷射装置包括环形管道以及沿环形管道一周设置的至少三个气体雾化喷嘴。
优选地，所述的脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置初级臭氧喷射装置，所述的第一喷淋装置下方设置一级臭氧喷射装置，所述的第二喷淋装置下方设置二级臭氧喷射装置，所述的第三喷淋装置下方设置三级臭氧喷射装置。
在本发明中，优选将臭氧流量按梯度分为四股通入，降温后的烟气经初步氧化其中的NO氧化生成NO2，烟气中未反应的NO与反应生成的NO2进入脱硫脱硝装置中，经一级氧化分别反应生成NO2和N2O5，烟气中的NO2和N2O5与脱硫脱硝装置内的碱性吸收剂分别反应生成亚硝酸盐和硝酸盐；随着烟气上升，进行二级氧化实现了以较低的臭氧量生成较高产率的N2O5实现了NOx的高效吸收，在三级氧化过程中，通过少量臭氧将逃逸的NO或NO2氧化成NO2或N2O5完成高效吸收。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的脱硫脱硝装置底部外接喷淋液储存装置。
优选地，所述的喷淋液储存装置通过循环管路分别独立连接所述的喷淋装置。
优选地，所述的喷淋装置包括至少一个液体雾化喷嘴。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置一个降温装置，沿烟气流向，所述降温装置位于初级臭氧喷射装置前端管路上。
优选地，所述的降温装置为降温水箱。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的喷淋液储存装置分别独立地外接尿素供给装置和石灰石浆液供给装置。
在本发明中，烟气中的二氧化硫与喷淋液中的石灰石浆反应生成亚硫酸钙或亚硫酸氢钙；亚硫酸钙或亚硫酸氢钙被鼓入的氧气氧化为硫酸钙；烟气中的一氧化氮和二氧化氮被喷淋液中的吸收剂吸收生成亚硝酸；亚硝酸与喷淋液中的尿素反应，生成氮气、二氧化碳和水。在喷淋过程中，再通过尿素进一步进行氧化处理，使得剩余的一氧化氮全部转化为二氧化氮，如此一来可以减少70～90％的臭氧投入量，大幅节约脱硝成本。并且，由于本发明的臭氧添加量少，臭氧能够反应完全，避免了残余的臭氧造成二次污染。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的脱硫脱硝装置底部封头为锥形结构。
优选地，所述的脱硫脱硝装置底部设置排渣口。
优选地，所述的排渣口外接排渣管路。
优选地，所述的排渣管路上设置排渣阀。
优选地，所述的脱硫脱硝装置内部设置除雾装置，所述的除雾装置位于脱硫脱硝装置顶部烟气出口下方。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的脱硫脱硝装置的烟气出口依次连接除尘装置和烟囱。
优选地，所述的除尘装置为布袋除尘器、颗粒层除尘器、静电除尘器、干式除尘器或湿式除尘器。
第二方面，本发明提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，采用第一方面所述的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化。
所述的烟气处理方法包括：
烟气通入脱硫脱硝装置，臭氧发生装置产生的臭氧经臭氧分配装置按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，烟气与臭氧喷射装置喷射的臭氧接触氧化。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的烟气处理方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)臭氧发生装置产生的臭氧经臭氧分配装置按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，烟气依次经烟气进口管路上的降温装置和初级臭氧喷射装置进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)向喷淋液储存装置中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置、第一喷淋装置、二级臭氧喷射装置、第二喷淋装置、三级臭氧喷射装置、第三喷淋装置和除雾装置后排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅰ)中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置分配到各个臭氧喷射装置的臭氧与烟气中NOx的摩尔比呈梯度递减。
优选地，所述的臭氧分配装置分配到初级臭氧喷射装置中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.8～1.8)：1，例如可以是0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1或1.8:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的臭氧分配装置分配到一级臭氧喷射装置中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.6～1.6)：1，例如可以是0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1或1.6:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的臭氧分配装置分配到二级臭氧喷射装置中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.4～1.4)：1，例如可以是0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1或1.4:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的臭氧分配装置分配到三级臭氧喷射装置中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.2～1.2)：1，例如可以是0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1或1.1:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，进入烟气进口管路的烟气温度为130～180℃，例如可以是130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，进入烟气进口管路的烟气中NOx的浓度为300～500mg/m3，例如可以是300mg/m3、310mg/m3、320mg/m3、330mg/m3、340mg/m3、350mg/m3、360mg/m3、370mg/m3、380mg/m3、390mg/m3、400mg/m3、410mg/m3、420mg/m3、430mg/m3、440mg/m3、450mg/m3、460mg/m3、470mg/m3、480mg/m3、490mg/m3或500mg/m3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述烟气经降温装置降温至80～120℃，例如可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(Ⅱ)中所述的喷淋液储存装置储存的吸收剂为碱性溶液。
优选地，所述的吸收剂包括氨水溶液、氧化钙、碳酸钙、氧化镁、碳酸钠或氢氧化钠中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述的尿素的质量分数为1～20wt％，例如可以是1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的石灰石浆液的质量分数为20～50wt％，例如可以是20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％、40wt％、42wt％、44wt％、46wt％、48wt％或50wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(Ⅲ)所述的除尘后排放的烟气中NOx的浓度≤50mg/m3，例如可以是5mg/m3、10mg/m3、15mg/m3、20mg/m3、25mg/m3、30mg/m3、35mg/m3、40mg/m3、45mg/m3或50mg/m3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用臭氧体积氧化方案，在较低臭氧用量的情况下实现了对氮氧化物的充分吸收，且将N2O5的生成和吸收控制在吸收塔内，可以在N2O5生成之后迅速被吸收，加速N2O5生成可逆反应的向右进行，实现了臭氧在低耗前提下的高效脱硝，NOx脱除效率可达85％以上，同时避免了臭氧逃逸和黄烟的问题，对烧结烟气脱硝具有较强的适用性。
(2)本发明克服了现有技术中臭氧用量过高以及烧结烟气原始温度较高，没有N2O5生成的合适的温度区间等问题，通过对烟气的降温处理以及依次进行的多次臭氧氧化，同时将N2O5的大量生成由烟气进口管路内转移至脱硫脱硝装置内原位氧化吸收，降低了臭氧的用量，为高效脱硝提供保障，具有良好的经济效益和应用前景。
(3)在本发明中，烟气中的二氧化硫与喷淋液中的石灰石浆反应生成亚硫酸钙或亚硫酸氢钙；亚硫酸钙或亚硫酸氢钙被鼓入的氧气氧化为硫酸钙；烟气中的一氧化氮和二氧化氮被喷淋液中的吸收剂吸收生成亚硝酸；亚硝酸与喷淋液中的尿素反应，生成氮气、二氧化碳和水。在喷淋过程中，再通过尿素进一步进行氧化处理，使得剩余的一氧化氮全部转化为二氧化氮，如此一来可以减少70～90％的臭氧投入量，大幅节约脱硝成本。并且，由于本发明的臭氧添加量少，臭氧能够反应完全，避免了残余的臭氧造成二次污染。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的烟气处理系统的结构示意图。
其中，1-臭氧发生装置；2-臭氧分配装置；3-降温装置；4-初级臭氧喷射装置；5-一级臭氧喷射装置；6-二级臭氧喷射装置；7-三级臭氧喷射装置；8-第一喷淋装置；9-第二喷淋装置；10-第三喷淋装置；11-除雾装置；12-排渣阀；13-喷淋液储存装置；14-尿素供给装置；15-石灰石浆液供给装置；16-除尘装置；17-烟囱。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一级”、“二级”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理系统，所述的烟气处理系统如图1所示，包括依次连接的臭氧供给单元和脱硫脱硝单元。臭氧供给单元包括臭氧发生装置1、臭氧分配装置2和至少三个臭氧喷射装置，臭氧发生装置1连接臭氧分配装置2，臭氧分配装置2分别独立连接臭氧喷射装置。脱硫脱硝单元包括脱硫脱硝装置，脱硫脱硝装置内部在垂直方向上设置至少两组喷淋装置，喷淋装置下方设置一个臭氧喷射装置，脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置一个臭氧喷射装置。
作为一种可选的布置方式，脱硫脱硝装置内部在垂直方向上设置三组喷淋装置，三组喷淋装置由下至上分别记为第一喷淋装置8、第二喷淋装置9和第三喷淋装置10。设置于脱硫脱硝装置内部的臭氧喷射装置为环形结构，环形结构的臭氧喷射装置包括环形管道以及沿环形管道一周设置的至少三个气体雾化喷嘴。脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置初级臭氧喷射装置4，第一喷淋装置8下方设置一级臭氧喷射装置5，第二喷淋装置9下方设置二级臭氧喷射装置6，第三喷淋装置10下方设置三级臭氧喷射装置7。
脱硫脱硝装置底部外接喷淋液储存装置13，喷淋液储存装置13通过循环管路分别独立连接第一喷淋装置8、第二喷淋装置9和第三喷淋装置10，三个喷淋装置分别包括至少一个液体雾化喷嘴。
脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置一个降温装置3，降温装置3可选采用降温水箱。
喷淋液储存装置13外接尿素供给装置14和石灰石浆液供给装置15。
脱硫脱硝装置底部封头为锥形结构。脱硫脱硝装置底部设置排渣口，排渣口外接排渣管路，排渣管路上设置排渣阀12。脱硫脱硝装置内部设置除雾装置11，除雾装置11位于脱硫脱硝装置顶部烟气出口下方。
脱硫脱硝装置的烟气出口依次连接除尘装置16和烟囱17，除尘装置16可选采用布袋除尘器、颗粒层除尘器、静电除尘器、干式除尘器或湿式除尘器。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，采用上述具体实施方式所述的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化。所述的烟气处理方法包括：
(Ⅰ)臭氧发生装置1产生的臭氧经臭氧分配装置2按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置2分配到各个臭氧喷射装置的臭氧喷射量梯度递减，具体地，臭氧分配装置2分配到初级臭氧喷射装置4中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.8～1.8)：1，臭氧分配装置2分配到一级臭氧喷射装置5中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.6～1.6)：1，臭氧分配装置2分配到二级臭氧喷射装置6中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.4～1.4)：1，臭氧分配装置2分配到三级臭氧喷射装置7中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.2～1.2)：1。130～160℃，含NOx300～500mg/m3的烟气依次经烟气进口管路上的降温装置3降温至80～120℃后进入初级臭氧喷射装置4，经过初步臭氧氧化后的烟气进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)尿素供给装置14和石灰石浆液供给装置15分别向喷淋液储存装置13中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，其中，吸收剂可选地包括氨水溶液、氧化钙、碳酸钙、氧化镁、碳酸钠或氢氧化钠中的一种或至少两种的组合，尿素的质量分数为1～20wt％，石灰石浆液的质量分数为20～50wt％，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置5、第一喷淋装置8、二级臭氧喷射装置6、第二喷淋装置9、三级臭氧喷射装置7和第三喷淋装置10后经除雾装置11除雾排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放，排放后的烟气中NOx的浓度≤50mg/m3。
实施例1
本实施例提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，采用一个具体实施方提供的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化。所述的烟气处理方法包括：
(Ⅰ)臭氧发生装置1产生的臭氧经臭氧分配装置2按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置2分配到各个臭氧喷射装置的臭氧喷射量梯度递减，具体地，臭氧分配装置2分配到初级臭氧喷射装置4中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.8：1，臭氧分配装置2分配到一级臭氧喷射装置5中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.6：1，臭氧分配装置2分配到二级臭氧喷射装置6中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.4：1，臭氧分配装置2分配到三级臭氧喷射装置7中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.2：1。130℃，含NOx300mg/m3的烟气依次经烟气进口管路上的降温装置3降温至80℃后进入初级臭氧喷射装置4，经过初步臭氧氧化后的烟气进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)尿素供给装置14和石灰石浆液供给装置15分别向喷淋液储存装置13中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，其中，吸收剂为氨水溶液，尿素的质量分数为1wt％，石灰石浆液的质量分数为20wt％，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置5、第一喷淋装置8、二级臭氧喷射装置6、第二喷淋装置9、三级臭氧喷射装置7和第三喷淋装置10后经除雾装置11除雾排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放。
对烟囱17排放出的烟气进行取样检测，检测结果显示，烟气中NOx的浓度为21mg/m3。
实施例2
本实施例提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，采用一个具体实施方提供的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化。所述的烟气处理方法包括：
(Ⅰ)臭氧发生装置1产生的臭氧经臭氧分配装置2按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置2分配到各个臭氧喷射装置的臭氧喷射量梯度递减，具体地，臭氧分配装置2分配到初级臭氧喷射装置4中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1：1，臭氧分配装置2分配到一级臭氧喷射装置5中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.8：1，臭氧分配装置2分配到二级臭氧喷射装置6中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.6：1，臭氧分配装置2分配到三级臭氧喷射装置7中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.4：1。138℃，含NOx340mg/m3的烟气依次经烟气进口管路上的降温装置3降温至92℃后进入初级臭氧喷射装置4，经过初步臭氧氧化后的烟气进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)尿素供给装置14和石灰石浆液供给装置15分别向喷淋液储存装置13中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，其中，吸收剂为碳酸钙溶液，尿素的质量分数为5wt％，石灰石浆液的质量分数为28wt％，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置5、第一喷淋装置8、二级臭氧喷射装置6、第二喷淋装置9、三级臭氧喷射装置7和第三喷淋装置10后经除雾装置11除雾排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放。
对烟囱17排放出的烟气进行取样检测，检测结果显示，烟气中NOx的浓度为26mg/m3。
实施例3
本实施例提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，采用一个具体实施方提供的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化。所述的烟气处理方法包括：
(Ⅰ)臭氧发生装置1产生的臭氧经臭氧分配装置2按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置2分配到各个臭氧喷射装置的臭氧喷射量梯度递减，具体地，臭氧分配装置2分配到初级臭氧喷射装置4中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.2：1，臭氧分配装置2分配到一级臭氧喷射装置5中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1：1，臭氧分配装置2分配到二级臭氧喷射装置6中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.8：1，臭氧分配装置2分配到三级臭氧喷射装置7中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.6：1。142℃，含NOx380mg/m3的烟气依次经烟气进口管路上的降温装置3降温至98℃后进入初级臭氧喷射装置4，经过初步臭氧氧化后的烟气进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)尿素供给装置14和石灰石浆液供给装置15分别向喷淋液储存装置13中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，其中，吸收剂为碳酸钠溶液，尿素的质量分数为10wt％，石灰石浆液的质量分数为36wt％，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置5、第一喷淋装置8、二级臭氧喷射装置6、第二喷淋装置9、三级臭氧喷射装置7和第三喷淋装置10后经除雾装置11除雾排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放。
对烟囱17排放出的烟气进行取样检测，检测结果显示，烟气中NOx的浓度为32mg/m3。
实施例4
本实施例提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，采用一个具体实施方提供的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化。所述的烟气处理方法包括：
(Ⅰ)臭氧发生装置1产生的臭氧经臭氧分配装置2按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置2分配到各个臭氧喷射装置的臭氧喷射量梯度递减，具体地，臭氧分配装置2分配到初级臭氧喷射装置4中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.4：1，臭氧分配装置2分配到一级臭氧喷射装置5中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.2：1，臭氧分配装置2分配到二级臭氧喷射装置6中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1：1，臭氧分配装置2分配到三级臭氧喷射装置7中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.8：1。146℃，含NOx430mg/m3的烟气依次经烟气进口管路上的降温装置3降温至105℃后进入初级臭氧喷射装置4，经过初步臭氧氧化后的烟气进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)尿素供给装置14和石灰石浆液供给装置15分别向喷淋液储存装置13中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，其中，吸收剂为氢氧化钠溶液，尿素的质量分数为15wt％，石灰石浆液的质量分数为42wt％，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置5、第一喷淋装置8、二级臭氧喷射装置6、第二喷淋装置9、三级臭氧喷射装置7和第三喷淋装置10后经除雾装置11除雾排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放。
对烟囱17排放出的烟气进行取样检测，检测结果显示，烟气中NOx的浓度为38mg/m3。
实施例5
本实施例提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，采用一个具体实施方提供的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化。所述的烟气处理方法包括：
(Ⅰ)臭氧发生装置1产生的臭氧经臭氧分配装置2按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置2分配到各个臭氧喷射装置的臭氧喷射量梯度递减，具体地，臭氧分配装置2分配到初级臭氧喷射装置4中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.6：1，臭氧分配装置2分配到一级臭氧喷射装置5中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.4：1，臭氧分配装置2分配到二级臭氧喷射装置6中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.2：1，臭氧分配装置2分配到三级臭氧喷射装置7中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1：1。153℃，含NOx470mg/m3的烟气依次经烟气进口管路上的降温装置3降温至115℃后进入初级臭氧喷射装置4，经过初步臭氧氧化后的烟气进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)尿素供给装置14和石灰石浆液供给装置15分别向喷淋液储存装置13中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，其中，吸收剂为碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液，尿素的质量分数为18wt％，石灰石浆液的质量分数为48wt％，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置5、第一喷淋装置8、二级臭氧喷射装置6、第二喷淋装置9、三级臭氧喷射装置7和第三喷淋装置10后经除雾装置11除雾排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放。
对烟囱17排放出的烟气进行取样检测，检测结果显示，烟气中NOx的浓度为42mg/m3。
实施例6
本实施例提供了一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，采用一个具体实施方提供的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化。所述的烟气处理方法包括：
(Ⅰ)臭氧发生装置1产生的臭氧经臭氧分配装置2按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置2分配到各个臭氧喷射装置的臭氧喷射量梯度递减，具体地，臭氧分配装置2分配到初级臭氧喷射装置4中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.8：1，臭氧分配装置2分配到一级臭氧喷射装置5中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.6：1，臭氧分配装置2分配到二级臭氧喷射装置6中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.4：1，臭氧分配装置2分配到三级臭氧喷射装置7中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为1.2：1。160℃，含NOx500mg/m3的烟气依次经烟气进口管路上的降温装置3降温至120℃后进入初级臭氧喷射装置4，经过初步臭氧氧化后的烟气进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)尿素供给装置14和石灰石浆液供给装置15分别向喷淋液储存装置13中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，其中，吸收剂为氨水溶液和氢氧化钠的混合溶液，尿素的质量分数为20wt％，石灰石浆液的质量分数为50wt％，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置5、第一喷淋装置8、二级臭氧喷射装置6、第二喷淋装置9、三级臭氧喷射装置7和第三喷淋装置10后经除雾装置11除雾排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放。
对烟囱17排放出的烟气进行取样检测，检测结果显示，烟气中NOx的浓度为45mg/m3。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种梯级臭氧氧化的烟气处理系统，其特征在于，所述的烟气处理系统包括依次连接的臭氧供给单元和脱硫脱硝单元；
所述的臭氧供给单元包括臭氧发生装置、臭氧分配装置和至少三个臭氧喷射装置，所述的臭氧发生装置连接臭氧分配装置，所述的臭氧分配装置分别独立连接所述的臭氧喷射装置；
所述的脱硫脱硝单元包括脱硫脱硝装置，所述的脱硫脱硝装置内部在垂直方向上设置至少两组喷淋装置，所述的喷淋装置下方设置一个臭氧喷射装置；所述的脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置一个臭氧喷射装置。
2.根据权利要求1所述的烟气处理系统，其特征在于，所述的脱硫脱硝装置内部在垂直方向上设置三组喷淋装置，所述的三组喷淋装置由下至上分别记为第一喷淋装置、第二喷淋装置和第三喷淋装置；
优选地，设置于所述脱硫脱硝装置内部的臭氧喷射装置为环形结构；
优选地，环形结构的臭氧喷射装置包括环形管道以及沿环形管道一周设置的至少三个气体雾化喷嘴；
优选地，所述的脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置初级臭氧喷射装置，所述的第一喷淋装置下方设置一级臭氧喷射装置，所述的第二喷淋装置下方设置二级臭氧喷射装置，所述的第三喷淋装置下方设置三级臭氧喷射装置。
3.根据权利要求1或2所述的烟气处理系统，其特征在于，所述的脱硫脱硝装置底部外接喷淋液储存装置；
优选地，所述的喷淋液储存装置通过循环管路分别独立连接所述的喷淋装置；
优选地，所述的喷淋装置包括至少一个液体雾化喷嘴。
4.根据权利要求1-3任一项所述的烟气处理系统，其特征在于，所述的脱硫脱硝装置的烟气进口管路上设置一个降温装置，沿烟气流向，所述降温装置位于初级臭氧喷射装置前端管路上；
优选地，所述的降温装置为降温水箱。
5.根据权利要求1-4任一项所述的烟气处理系统，其特征在于，所述的喷淋液储存装置分别独立地外接尿素供给装置和石灰石浆液供给装置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的烟气处理系统，其特征在于，所述的脱硫脱硝装置底部封头为锥形结构；
优选地，所述的脱硫脱硝装置底部设置排渣口；
优选地，所述的排渣口外接排渣管路；
优选地，所述的排渣管路上设置排渣阀；
优选地，所述的脱硫脱硝装置内部设置除雾装置，所述的除雾装置位于脱硫脱硝装置的顶部烟气出口下方。
7.根据权利要求1-6任一项所述的烟气处理系统，其特征在于，所述的脱硫脱硝装置的烟气出口依次连接除尘装置和烟囱；
优选地，所述的除尘装置为布袋除尘器、颗粒层除尘器、静电除尘器、干式除尘器或湿式除尘器。
8.一种梯级臭氧氧化的烟气处理方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的烟气处理系统对烟气进行梯级臭氧氧化；
所述的烟气处理方法包括：
烟气通入脱硫脱硝装置，臭氧发生装置产生的臭氧经臭氧分配装置按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，烟气与臭氧喷射装置喷射的臭氧接触氧化。
9.根据权利要求8所述的烟气处理方法，其特征在于，所述的烟气处理方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)臭氧发生装置产生的臭氧经臭氧分配装置按比例分配至不同的臭氧喷射装置中，烟气依次经烟气进口管路上的降温装置和初级臭氧喷射装置进入脱硫脱硝装置；
(Ⅱ)向喷淋液储存装置中储存的吸收剂中输送尿素和石灰石浆液，含尿素和石灰石浆液的喷淋液通过循环管路对进入脱硫脱硝装置内的烟气循环喷淋，烟气自下而上依次穿过一级臭氧喷射装置、第一喷淋装置、二级臭氧喷射装置、第二喷淋装置、三级臭氧喷射装置、第三喷淋装置和除雾装置后排出；
(Ⅲ)由脱硫脱硝装置顶部排出的烟气除尘后排放。
10.根据权利要求9所述的烟气处理方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，沿烟气与臭氧接触的先后顺序，臭氧分配装置分配到各个臭氧喷射装置的臭氧与烟气中NOx的摩尔比呈梯度递减；
优选地，所述的臭氧分配装置分配到初级臭氧喷射装置中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.8～1.8)：1；
优选地，所述的臭氧分配装置分配到一级臭氧喷射装置中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.6～1.6)：1；
优选地，所述的臭氧分配装置分配到二级臭氧喷射装置中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.4～1.4)：1；
优选地，所述的臭氧分配装置分配到三级臭氧喷射装置中的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为(0.2～1.2)：1；
优选地，进入烟气进口管路的烟气温度为130～180℃；
优选地，进入烟气进口管路的烟气中NOx的浓度为300～500mg/m3；
优选地，所述的烟气经降温装置降温至80～120℃；
优选地，步骤(Ⅱ)中所述的喷淋液储存装置储存的吸收剂为碱性溶液；
优选地，所述的吸收剂包括氨水溶液、氧化钙、碳酸钙、氧化镁、碳酸钠或氢氧化钠中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的尿素的质量分数为1～20wt％；
优选地，所述的石灰石浆液的质量分数为20～50wt％；
优选地，步骤(Ⅲ)所述的除尘后排放的烟气中NOx的浓度≤50mg/m3。
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