CN202823136U - 一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置 - Google Patents

一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置 Download PDF

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刘学炎
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Abstract

本实用新型提供了一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置，包括吸收塔、电除尘器、臭氧发生器和吸收液容器，吸收塔塔壁上安装有若干双流体喷嘴，双流体喷嘴包括进液管、套设在进液管外的进气管和位于进气管及进液管前端的喷口，进液管通过管路与吸收液容器连通，进气管通过管路与臭氧发生器连通。本实用新型减少副反应的发生，提高对烟气中氮氧化物的吸收效率。

Description

一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置
技术领域
本实用新型涉及烟气治理技术领域，具体涉及一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置。
背景技术
随着国家环保要求的不断提高，烟气排放标准日益严格，烟气脱硝成为目前一大热点。根据新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的规定2014年7月1日起，现有火力发电锅炉及燃气轮机组执行的排放限值为100mg/m3。为了应对此排放标准，现有的烟气脱硝技术皆有一定的不足之处，SNCR技术脱硝效率不高，SCR技术则安装运行费用较高。
气相氧化结合湿法吸收烟气脱硝技术是一种新型的脱硝技术，它利用气相氧化剂将烟气中溶解度较小的NO氧化成NO2、N2O5等，然后再用碱性、氧化性或者还原性的吸收液将其吸收。现在许多火电厂已经装有湿法脱硫系统，即湿法吸收系统。气相氧化湿法吸收脱硝技术可以充分利用原有的脱硫系统，节约建造成本，符合国家现阶段大气污染控制走烟气脱硫脱硝除尘脱汞等多种污染物协同控制的趋势。
公开号为CN1950139A的中国专利中提到了一种利用过氧化氢减少烟道气流中二氧化硫、氮氧化物和重金属排放的方法和设备。过氧化氢脱硝的方法，是利用高浓度的过氧化氢溶液热活化气相氧化NO，并液相吸收脱除氮氧化物。但该专利发明的工艺复杂，要求用到的设备很多；其次过氧化氢采用热活化的办法氧化NO，需要将过氧化氢溶液加热至500摄氏度左右，消耗大量能量，增加了运行费用。
公开号为CN1768902A的中国专利提到了一种利用臭氧作为氧化剂氧化脱硝的方法。而采用臭氧氧化脱硝，存在以下缺点：(1)副反应的发生，烟气中除了氮氧化物还有大量的二氧化硫气体，铅室制硫酸就是利用NO和NO2混合气，催化氧化SO2生成SO3来制硫酸的，该反应需要较长的反应时间及高温湿热的环境，而臭氧氧化脱硝工艺将一氧化氮氧化成二氧化氮或更高价态的氮氧化物，正好形成这样一个环境，因此有可能有副反应的发生，浪费氧化剂，生成硫酸酸雾；(2)该工艺虽然将一氧化氮氧化成高价态的氮氧化物，但是在现有的工况条件下脱硫浆液对高价态的氮氧化物的吸收效率仍然有限，导致脱硝效率不能满足要求。
因此对气相氧化脱硝技术进行改进，减少副反应的发生，降低氧化剂的用量，提高对氮氧化物的吸收效率，对于该技术投入工业应用有着极其重要的作用。
实用新型内容
本实用新型提供了一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置，降低氧化剂的用量，减少副反应的发生，提高对烟气中氮氧化物的吸收效率。
一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置，包括吸收塔、电除尘器、臭氧发生器和吸收液容器，所述吸收塔塔壁上安装有若干双流体喷嘴，所述双流体喷嘴包括进液管、套设在所述进液管外的进气管和位于进气管及进液管前端的喷口，所述进液管通过管路与所述吸收液容器连通，所述进气管通过管路与所述臭氧发生器连通。
所述吸收塔即采用常规的喷淋吸收塔，根据对反应时间的要求对常规喷淋吸收塔进行加高，烟气经电除尘器除尘后送入吸收塔中，同时通过双流体喷嘴向吸收塔中喷入臭氧和吸收液，吸收液经进管路送入进液管中，臭氧经管路送入进气管中，进气管套设在进液管外，即进气管内壁与进液管外壁之间的空腔为臭氧气体通道，进液管的内腔为吸收液通道，进液管的喷口位于进气管内，由进液管进入的吸收液在进液管的喷口与进气管的喷口之间的区域混合后从进气管的喷口雾化喷出。
臭氧将烟气中的低价态的氮氧化物氧化成高价态的当氧化物，脱除烟气中大部分的氮氧化物，被氧化后的高价态氧化物迅速被同时喷入吸收塔中的吸收液吸收进液相中，防止副反应的发生，烟气中的二氧化硫及余下的低价态氮氧化物则被吸收塔中的脱硫剂喷淋吸收，脱硫脱硝后的烟气经除雾干燥后从吸收塔顶部排出。
作为优选，所述进气管及进液管内均刻有螺旋状的膛线，且所述进气管与进液管中膛线的绕旋方向相反。让流体旋转起来，液体和气体按照不同的旋转方向进行旋转，在喷嘴的前段进行交汇，两股流体发生碰撞，液体被击碎雾化成小雾滴，最后流体混成一股喷入吸收塔中。
作为优选，所述双流体喷嘴在吸收塔塔壁上均匀排布，沿水平径向插入吸收塔中；更优选地，所述双流体喷嘴位于同一水平面上。
双流体喷嘴的设置数量及深入吸收塔的距离根据吸收塔的大小进行调整，确保喷出的雾滴能够覆盖到整个吸收塔的截面，塔径较大时可在同一位置插入数根伸入长度不同的喷嘴。
作为优选，所述进液管的喷口与进气管的喷口之间的距离为1-2cm，预留出一定的空间给气液两相流体进行混合雾化。
作为优选，还设有连接至所述臭氧发生器的真空压缩机及冷冻干燥设备。
所述双流体喷嘴在吸收塔上的安装高度根据实际运行工况中吸收塔大小设置，一般安装在吸收塔内最高液面高度上面的3～4m处，保证雾滴在落入底部浆池之前和烟气充分接触进行吸收。
本实用新型的有益效果：
本实用新型将脱硫脱硝溶为一塔，免除了额外的氧化反应器，同时氧化NO后迅速利用吸收液吸收进入液相，有效地减少了副反应的发生，降低了氧化剂臭氧的用量，同时加强了对氮氧化物的吸收，提高了脱硝效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型双流体喷嘴的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置，包括吸收塔2，吸收塔2采用常规的喷淋吸收塔，吸收塔2内从上到下依次为除雾层8、喷淋层7、烟气吸收区和塔釜，塔釜与喷淋层7之间通过循环泵3连通，循环泵3的入口连通塔釜，出口连通对应的喷淋层7，循环泵3的数量根据喷淋层7的层数设置，每一层喷淋层7对应一台循环泵，一般设置三层喷淋层和三台循环泵。
烟气吸收区与入口烟道10连通，入口烟道10上设置电除尘器1，吸收塔2的顶部连通出口烟道9。
本实施方式中，双流体喷嘴6在吸收塔2上均匀排布且位于同一水平面上，沿水平径向插入吸收塔2中，双流体喷嘴6的数量及深入塔的距离根据塔的大小进行调整，确保喷出的雾滴能够覆盖到整个吸收塔的截面，本实施例中由于塔径较小，使用3个双流体喷嘴喷嘴即可覆盖整个吸收塔2的截面。
双流体喷嘴6的结构如图2所示，包括进气管601、位于进气管601内的进液管602，进气管601的尾部与进液管602之间设有封端件，在该封端件上设有进气接头603，该进气接头603通过管路连通至设置在吸收塔2外的臭氧发生器4。
进液管602的尾端通过管路连通至吸收液容器(图中未视出)，吸收液采用计量泵输送至进气管601中。
进气管601和进液管602的头端均设有喷口605，进液管602的喷口位于进气管601内部，与进气管601喷口之间的距离为1.2cm，吸收液和臭氧在进液管602的喷口与进气管601的喷口之间的区域混合后从进气管601的喷口喷出。
在进液管602和进气管601内均刻有螺旋状的膛线604，且进液管602和进气管601内膛线的绕旋方向相反，使二者之间流体反向旋转。
臭氧发生器4上还连接有真空压缩机及冷冻干燥器5，真空压缩机及冷冻干燥器5采用现有的常规技术。
利用本实用新型进行的工艺流程如下：
经过电除尘器1除尘后的烟气，进入吸收塔2。吸收液及臭氧则通过双流体喷嘴6形成50-100微米的细小液滴的气液混流体，喷入吸收塔2内的烟气中。
臭氧从进气管601中送入，吸收液从进液管602中送入，进气管601中的高压臭氧与进液管602中的吸收液在进液管601与进气管602两者的喷口之间的区域混合后从进气管601的喷口喷入吸收塔2中。
臭氧气相氧化烟气中的一氧化氮，生成高价态的氮氧化物，然后高价态的氮氧化物迅速进入吸收液液滴，生成硝酸和亚硝酸，脱离烟气避免与烟气中的二氧化硫接触发生副反应。经过一次氧化脱硝的烟气，继续向上与喷淋层7喷淋下来的脱硫浆液进行脱硫脱硝，最后烟气经除雾层8除去烟气中夹带的液滴后从出口烟道9排出。
臭氧由臭氧发生器4产生，气源是由真空压缩机及冷冻干燥器5冷冻干燥除油后的压缩空气。
本实用新型中的百分比除特殊说明外均指质量百分比。
实施例1
在200m3/h规模的实验模拟脱销装置上模拟烟气脱硫脱硝过程。烟气量200m3/h，烟气组分如下：O2为5％，SO2为1000ppm，NO为400ppm，其余为氮气，烟气温度100℃，压力1个大气压。
采用石灰石作为脱硫剂，脱硫的液气比为10L/m3，pH控制在5.5～5.8，利用本实用新型的工艺，进行脱硫脱硝。臭氧喷入量为氮氧化物量的1倍，利用双流体喷枪喷入的水量为100kg/h。
该系统的总体脱硫效率98％，脱硝效率可达85.8％。出口检测烟气中SO3含量低于5ppm，没有发现硫酸酸雾的生成。
实施例2
在200m3/h规模的实验模拟脱销装置上模拟烟气脱硫脱硝过程。烟气量200m3/h，烟气组分如下：O2为5％，SO2为1000ppm，NO为400ppm，其余为氮气，烟气温度140℃，压力1个大气压。
采用石灰石作为脱硫剂，脱硫的液气比为10L/m3，pH控制在5.5～5.8，利用本实用新型的工艺，进行脱硫脱硝。臭氧喷入量为氮氧化物量的1倍，利用双流体喷枪喷入的水量为200kg/h。
该系统的总体脱硫效率87.2％，脱硝效率可达78.8％。出口检测烟气中SO3含量低于5ppm，没有发现硫酸酸雾的生成。
实施例3
在35t/h锅炉上，建立本实用新型所述的烟气脱硫脱硝工程。烟气中O2为5％，SO2为300ppm，NO为100ppm，烟气温度120℃，烟气量为80000m3/h。
采用石灰石作为脱硫剂，脱硫的液气比为15L/m3，pH控制在5.5～5.8，利用本实用新型的工艺，进行脱硫脱硝。臭氧喷入量为氮氧化物量的0.8倍，利用双流体喷枪喷入的水量为3t/h。该系统的总体脱硫效率可达90.2％，脱硝效率可达80％。出口检测烟气中SO3含量低于3ppm。

Claims (6)

1.一种气相氧化结合湿法吸收的脱硝装置，包括吸收塔(2)、电除尘器(1)、臭氧发生器(4)和吸收液容器，其特征在于，所述吸收塔(2)塔壁上安装有若干双流体喷嘴(6)，所述双流体喷嘴(6)包括进液管(602)、套设在所述进液管(602)外的进气管(601)和位于进气管(601)及进液管(602)前端的喷口(605)，所述进液管(602)通过管路与所述吸收液容器连通，所述进气管(601)通过管路与所述臭氧发生器(4)连通。
2.根据权利要求1所述的脱硝装置，其特征在于，所述进气管(601)及进液管(602)内均刻有螺旋状的膛线(604)，且所述进气管(601)与进液管(602)中膛线的绕旋方向相反。
3.根据权利要求2所述的脱硝装置，其特征在于，所述双流体喷嘴(6)在吸收塔(2)塔壁上均匀排布，水平径向插入吸收塔(2)中。
4.根据权利要求3所述的脱硝装置，其特征在于，所述双流体喷嘴(6)位于同一水平面上。
5.根据权利要求4所述的脱硝装置，其特征在于，所述进液管(602)的喷口与进气管(601)的喷口之间的距离为1-2cm。
6.根据权利要求5所述的脱硝装置，其特征在于，还设有连接至所述臭氧发生器(4)的真空压缩机及冷冻干燥设备(5)。
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