CN1114464C - 一种处理高浓度二氧化氮废气的方法及其设备 - Google Patents

一种处理高浓度二氧化氮废气的方法及其设备 Download PDF

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Abstract

一种处理高浓度二氧化氮废气的方法及其设备，以液化气为燃料，点燃该燃料之后，通入10-100%体积百分比浓度的二氧化氮气体一同燃烧，生成水、二氧化碳和氮气，达到处理氮氧化物的目的。具有工艺简单，操作容易，设备简单，燃烧后尾气中的二氧化氮残余量小于600PPm。

Description

一种处理高浓度二氧化氮废气的方法及其设备
本发明涉及一种处理高浓度二氧化氮废气的方法及其设备。
保护人类赖以生存的环境不被工业废气污染，已成为迫在眉睫的课题，而且受到越来越多公众的关注。氮氧化物和硫氧化物、烃类一起构成污染大气主要有害物质，它们在空气中达到一定浓度后对人类和动植物有毒害作用，在一定条件下烃类和氮氧化物还可发生光化学反应，更加剧了对大气的污染。
为了减少或消除这些污染，人们研究开发了各种各样的方法，其中脱除氮氧化物的方法有催化还原法，该方法采用氢气、一氧化碳、天然气、烃类、氨等作为还原剂进行催化还原脱除氮氧化物，具有脱除率高、残余氮氧化物低、无二次污染的优点，但是由于催化燃烧为一放热反应，反应剧烈，放出的热量集中不易带出，致使温度难以控制，一旦飞温，会造成催化剂寿命缩短和失活，对反应器材质要求严格，使得设备造价昂贵。还原剂与氮氧化物在反应器内直接接触进行催化反应，若气体浓度控制不当，容易造成反应器飞温，甚至爆炸，不易操作，因此在处理废气时氮氧化物浓度不易过高，一般应小于0.3％，对于排出的高浓度氮氧化物废气就必须采用惰性气体稀释的方法，这样就延长了处理时间，增加处理废气的成本，另外，许多污染源排放的废气中含有催化剂毒物，易使催化剂中毒，限制了使用。另外，还有化学吸收法，该法采用碱或氨等水溶液吸收氮氧化物，适用于氮氧化物浓度较大的场合，但其浓度也不易大于0.5％，吸收后的液体需经二次处理，否则会造成二次污染。
本发明的发明目的是提供一种处理高浓度氮氧化物废气，且不形成二次污染的，容易操作的方法及其专用设备。
本发明的发明目的是这样实现的，以液化石油气(以下简称：液化气)为燃料，在焚烧炉内点燃该燃料之后，通入10-100％体积百分比浓度的二氧化氮气体一同燃烧，生成水、二氧化碳和氮气，达到处理二氧化氮废气的目的。
本发明的反应原理如下：
液化气来源不同，组成也不同，其主要成分为丙烷、丁烷和乙烯等，分子量为一平均值，现以丙烷为代表叙述其反应原理。丙烷与二氧化氮的反应过程(机理)十分复杂，脱除氮氧化物反应的活性基团为燃烧过程中丙烷所生成的自由基CHi，最终燃烧生成物为水、二氧化碳和氮气，反应式如下：
在高温下部分二氧化氮分解为一氧化氮、氧气，一氧化氮与液化气反应生成氮气、水和二氧化碳，同时一氧化氮还可能裂解为N2+O2。
本发明处理高浓度二氧化氮气的方法包括如下步骤：
(1)将空气通入焚烧炉内吹扫，并使一次空气过剩系数为0.45-0.7，二次空气过剩系数为0.9-1.5，然后将液化气通入焚烧炉内点燃；
(2)当焚烧炉内的预热温度达到500℃，将体积百分比浓度为10-100％的二氧化氮废气从废气入口通入与一次空气混合，通入焚烧炉内与液化气一同燃烧，二氧化氮气的通入量按二氧化氮与液化气体积比为1∶0.25-1∶5，同时调节一次空气量，使一次空气和二氧化氮的总氧化剂过剩系数为0.5-0.95，炉内燃烧温度控制为800-1400℃；
(3)调解二次空气过剩系数为0.9-1.5，使燃烧不完全的液化气及燃烧过程生成的可燃物二次燃烧，最后排入大气中。
本发明所用的燃料液化气还可以用其它气体燃料代替。如煤气、天然气或氢气等。
如上所述的二氧化氮与液化气体积比最好为1∶0.25-1∶2.5。
根据液化气直燃法处理二氧化氮过程中的燃烧特性，我们设计了专用的焚烧炉，该焚烧炉是由燃烧器、炉体、测温孔、观火孔、排气口组成，其特征在于燃烧器固定于炉体前部，废气进口和一次空气进口连通且在燃烧器前混合，燃烧器上设有点火孔，炉体后部有二次空气进口。
处理前先予热炉体，一次空气按空气过剩系数为0.45-0.7的气量通入，二次空气按空气过剩系数0.9-1.5的气量通入，通入空气后打开点火器，然后通入液化气点燃，进行燃烧，从测温孔测炉内温度，炉内温度达到500℃时，通入10-100％的二氧化氮气废气，同时调整一次空气进气量，使炉内一次空气和二氧化氮的总氧化剂的过剩系数为0.5-0.95，二次空气的气量按空气过剩系数0.9-1.5配入，以保证剩余的液化气完全燃烧，燃烧后的尾气从焚烧炉排气口排入大气。
如上所述的燃烧器是燃气与助燃剂为非预混式燃气燃烧器。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.工艺简单，操作容易，启动快，燃料来源广。
2.处理二氧化氮浓度高，范围广，浓度可在10～100％范围内变化。
3.被处理的二氧化氮气可是连续或不连续供给。
4.氧化剂与还原剂不预混，避免了发生爆炸的可能性，安全可靠。
5.燃烧尾气中的二氧化氮残余量小于600PPm。
6.设备简单，可做成移动式的处理装置，随时随地对二氧化氮气进行处理。
本发明的实例结合附图说明如下：
图1是本发明的专用设备结构示意图。
实施例1
如图所示，1是燃气进口，2是一次空气进口，3是废气进口，4是保温层，5是炉体6是观火孔，7是排气口，8是二次空气进口，9是测温孔，10是点火孔，11是燃烧器。
焚烧炉排气口7位于炉体5的后部，观火孔6位于排气口7的底部，测温孔9位于炉体5中部，炉体5后部设有二次空气进口8，燃烧器11固定于炉体5前部。燃烧器11上有燃气进口1、一次空气进口2和废气进口3，并设有点火孔10，一次空气进口2和废气进口3连通。使用时从一次空气进口2通入一次空气，调节流量为18m3/h(即一次空气过剩系数为0.54)，在二次空气进口8通入二次空气22m3/h(二次空气过剩系数为1.2)，将电子点火器从点火孔10伸入燃烧器内启动开关打火，将液化气钢瓶放入30℃的恒温水浴中，开启液化气钢瓶出气阀，调节液化气减压阀使液化气流量为1.4m3/h，通过流量计计量后从燃烧器燃气进口1送入焚烧炉内点燃，关闭点火器开关并将其从点火孔10内取出，从测温孔9测量炉内温度达到500℃时，将含有二氧化氮体积百分比浓度为10％的废气通入，通入量为10m3/h，经燃烧器废气进口3与一次空气混合通入炉内与炉内已点燃的液化气燃烧，一次氧化剂过剩系数为0.68，测炉内温度为1060℃，调整二次空气过剩系数为1.2，以保证剩余的液化气完全燃烧，同时可降低燃烧尾气的温度，燃烧后尾气从焚烧炉排气口7排入大气，用取样气泵抽气取样分析二氧化氮小于500ppm。
实施例2
其它条件同实施例1，只是将一次空气量改为19m3/h(一次空气过剩系数为0.57)，同时将含有二氧化氮百分比浓度为29.3％的废气按9.9m3/h通入量通入，与一次空气混合后通入焚烧炉内燃烧，一次氧化剂过剩系数0.98，测炉内温度为1190℃，用取样泵抽气分析尾气中二氧化氮小于400ppm。
实施例3
其它条件同实施例1，只是将一次空气量改为15m3/h(一次空气过剩系数为0.45)，同时含有二氧化氮百分比浓度为48.7％的废气按7.8m3/h通入量通入，与一次空气混合后通入焚烧炉内燃烧，一次氧化剂过剩系数为0.96，炉内温度为1270℃，用取样泵抽气分析尾气中二氧化氮小于500ppm。
实施例4
其它条件同实施例3，将4.2m3/h的二氧化氮气体通入炉内后将一次空气关闭，一次氧化剂过剩系数为0.60，炉内温度1340℃，用取样泵抽气分析尾气中二氧化碳小于500ppm。
实施例5
其它条件同实施例1，只是将含有二氧化氮百分比浓度为5.9％废气按9.56m3/h通入量通入，与一次空气混合后通入焚烧炉内燃烧，一次氧化剂过剩系数为0.62，炉内温度920℃，用取样泵抽气分析尾气中二氧化氮小于200ppm。

Claims (4)

1.一种处理高浓度二氧化氮废气的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将空气通入焚烧炉内吹扫，并使一次空气过剩系数为0.45-0.7，二次空气过剩系数为0.9-1.5，然后将液化气通入焚烧炉内点燃；
(2)当焚烧炉内的预热温度达到500℃，将体积百分比浓度为10-100％的二氧化氮废气从废气入口通入与一次空气混合，通入焚烧炉内与液化气一同燃烧，二氧化氮的通入量按二氧化氮与液化气体积比为1∶0.25-5通入，同时调节一次空气量，使一次空气和二氧化氮的总氧化剂过剩系数为0.5-0.95，炉内燃烧温度控制为800-1400℃；
(3)在调节二次空气过剩系数为0.9-1.5，使燃烧不完全的可燃物再次燃烧，最后排入大气中。
2.根据权利要求1所述的一种处理高浓度二氧化氮废气的方法，其特征在于所述的二氧化氮与液化气体积比为1∶0.25-2.5。
3.一种处理高浓度二氧化氮废气的焚烧炉设备是由炉体(5)、燃烧气出口(7)、观火孔(6)、测温孔(9)、燃烧器(11)组成，其特征在于在炉体(5)前部固定有燃烧器(11)，燃烧器(11)上设有燃气进口(1)，点火孔(10)，一次空气进口(2)和废气进口(3)连通且在进入燃烧器前混合，炉体(5)后部有二次空气进口(8)。
4.一种处理高浓度二氧化氮废气的焚烧炉设备，其特征在于所述的燃烧器(11)是非预混式煤气燃烧器。
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