CN206837822U - 一种球团烟气臭氧脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种球团烟气臭氧脱硝系统，包括烟道、臭氧发生装置和吸收塔，所述烟道入口与球团装置连接，出口通入吸收塔内，所述烟道中布置有臭氧均布装置，所述臭氧发生装置产生的臭氧经臭氧总管输送至臭氧均布装置，烟气被所述臭氧均布装置喷射的臭氧氧化后经烟道进入吸收塔；所述臭氧总管上设置有流量调节阀和流量计，所述流量计位于流量调节阀与臭氧均布装置之间，所述流量调节阀及流量计均与控制装置电连接。本实用新型利用臭氧将烟气中的NOx氧化成易溶于水的气体，通过控制装置控制臭氧喷入量，采用湿法吸收塔进行脱除，烟气脱硝率达85％以上，运营成本低廉，效率高且使用便捷，可在烟气较低的球团烟气中应用实现低温脱硝。

Description

一种球团烟气臭氧脱硝系统

技术领域

本实用新型属于环保技术领域，具体涉及一种球团烟气臭氧脱硝系统。

背景技术

我国火电、钢铁、焦化行业等烟气排放中污染物多种多样,国内企业现有的烟气净化装置大多是针对于二氧化硫的治理。氮氧化物作为一种主要的大气污染物质,同样严重危害人类健康、环境、生态及社会经济,新颁布的火电、钢铁、焦化行业等烟气排放标准已经对氮氧化物的排放提出了严格要求。目前国内脱硫脱硝技术还存在成本高、脱除效率低、造成严重二次污染、设备维护困难等不足。

目前,应用于烟气脱硝的主要技术为选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)，其中SCR机组占90％。SCR脱硝效率较高,但设备投资和运行维护成本高,催化剂昂贵,容易失活,因反应不完全而导致的氨逃逸会造成二次污染；SNCR虽投资和运行费用较少,但脱硝效率比较低,达不到日益严格的排放标准。这两种烟气脱硝的方法反应都需要较高的温度、较大的占地面积,而现有的球团烟气温度远远达不到SCR、SNCR所需的温度要求。因此,研发一种清洁节能、高效稳定、运行可靠、能够实现球团烟气低温脱硝新技术成为该领域研究的热点。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种球团烟气臭氧脱硝系统，该球团烟气臭氧脱硝系统设置有控制臭氧量的控制装置，通过控制装置控制流量调节阀，可以控制臭氧与烟气中NOx的比例，使烟气中NOx充分氧化成高价态且易溶于水的气体，并被吸收塔内的碱性溶液吸收。该脱硝系统不需要昂贵催化剂，设备投资和运行维护成本低，反应条件温和，在低温下即可完成反应。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种球团烟气臭氧脱硝系统，包括烟道、臭氧发生装置和吸收塔，所述烟道入口与球团装置连接，出口通入吸收塔内，所述烟道中布置有臭氧均布装置，所述臭氧发生装置产生的臭氧经臭氧总管输送至臭氧均布装置，所述烟道中的烟气被臭氧均布装置喷射的臭氧氧化后经烟道进入所述吸收塔；

其中，所述臭氧总管上设置有控制臭氧通入量的流量调节阀和测定臭氧通入量的流量计，所述流量计位于流量调节阀与臭氧均布装置之间，所述流量调节阀及流量计均与控制装置电连接。

本实用新型利用臭氧氧化技术，通过控制装置控制臭氧喷入量，使臭氧通入量满足充分氧化NOx的要求，能将烟气中的NOx氧化成高价态且易溶于水的气体，从而可以采用湿法吸收塔进行脱除。本实用新型的臭氧脱硝系统能使烟气达到85％以上的脱硝率，运营成本低廉，效率高且使用便捷，可在烟气较低的球团烟气中应用实现低温脱硝，是SCR、SNCR法以及其他技术所不能比拟的。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步的，所述烟道包括普通烟道和氧化烟道，所述臭氧均布装置位于氧化烟道内，所述氧化烟道两端均与普通烟道连接。

进一步的，所述球团装置与氧化烟道之间设置有除尘器，所述球团装置和除尘器之间、所述除尘器和氧化烟道之间通过普通烟道连接。

进一步的，所述除尘器和臭氧均布装置之间的普通烟道内设置有用于测定烟气中NOx含量的NOx传感器，所述NOx传感器与控制装置电连接，并将检测结果发送给控制装置，所述控制装置根据NOx传感器和流量计的测量结果发出控制指令给流量调节阀。

进一步的，所述臭氧均布装置喷射的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.5～1.2，臭氧与NOx的反应时间为0.5～1s。

进一步的，所述臭氧均布装置包括与臭氧总管相连通的多个臭氧支管，多个所述臭氧支管垂直于烟道轴向且等距离间隔布置，每个所述臭氧支管上均匀设置有多个喷嘴。

进一步的，所述喷嘴为喇叭形喷嘴。

进一步的，所述吸收塔内盛有碱性溶液，所述碱性溶液通过设置于吸收塔外的泵送装置泵送至吸收塔上部，并通过吸收塔上部的喷洒装置喷洒到吸收塔内。

进一步的，所述碱性溶液为NaOH、KOH、Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂、CaCO₃、NH₃〃H₂O或NH₄HCO₃中的一种或多种的水溶液。

进一步的，所述普通烟道由碳钢制成，所述氧化烟道由不锈钢制成。

本实用新型与现有技术的区别是，在臭氧脱硝系统内设置了NOx传感器和控制装置，通过NOx传感器测量NOx的含量，由控制装置控制臭氧加入量，由此可以使NOx被臭氧充分氧化。并且，本实用新型在氧化烟道内设置了臭氧均布装置，极大的提高了臭氧氧化反应的效率、反应时间及臭氧的利用率，减少了臭氧的消耗量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的球团烟气臭氧脱硝系统的结构示意图；

图2为图1所示的脱硝系统中臭氧均布装置的结构示意图；其中臭氧总管上的箭头方向为臭氧输送方向，普通烟道内的箭头方向为烟气输送方向。

附图标记说明：1—球团装置；2—除尘器；3—普通烟道；4—氧化烟道；5—臭氧均布装置；51—臭氧支管；52—喷嘴；6—臭氧发生装置；7—控制装置；8—吸收塔；81—喷洒装置；9—泵送装置；10—烟囱；20—流量调节阀；30—流量计；40—NOx传感器；50—臭氧总管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

球团烟气的NOx中，NO占90％以上，其他的是NO₂等，NO是较难处理的污染物质之一，其特性是不溶于水，当其被氧化为高价态的NO₂，N₂O₃，N₂O₅后能与水反应生成硝酸和亚硝酸后，极易被湿法吸收装置脱除。因此本实用新型提供了一种球团烟气臭氧脱硝系统，如图1所示，包括烟道、臭氧发生装置6和吸收塔8，所述烟道入口与球团装置1连接，出口通入吸收塔8内，所述烟道中布置有臭氧均布装置5，所述臭氧发生装置6产生的臭氧经臭氧总管50输送至臭氧均布装置5，所述烟道中的烟气被臭氧均布装置5喷射的臭氧氧化后经烟道进入所述吸收塔8；

其中，所述臭氧总管50上设置有控制臭氧通入量的流量调节阀20和测定臭氧通入量的流量计30，所述流量计30位于流量调节阀20与臭氧均布装置5之间，所述流量调节阀20及流量计30均与控制装置7电连接。

本实用新型利用臭氧作为强氧化剂，可以在50～150℃的低温烟气段氧化NO成为NO₂、N₂O₃、N₂O₅等高价可溶于水的氮氧化物，通过控制装置7控制臭氧喷入量，从而使臭氧通入量满足充分氧化NOx的要求，结合后端的湿法脱硝工艺在一个吸收塔8内进行循环吸收从而达到脱除NOx的目的，其反应方程式如下：

NO+O₃——>NO₂+O₂

NO₂+O₃——>NO₃+O₂

NO₂+NO₂——>N₂O₄

N₂O₄+O₃——>N₂O₅

NO₃+NO₂——>N₂O₅

3NO₂+H₂O——>2HNO₃+NO

2NO+O₂——>2NO₂

N₂O₅+H₂O——>2HNO₃

本实用新型的臭氧均布装置5极大的提高了臭氧氧化反应的效率、反应时间及臭氧的利用率，减少了臭氧的消耗量。本实用新型的臭氧脱硝系统能使烟气达到85％以上的脱硝率，运营成本低廉，效率高且使用便捷，可在相对烟气较低的球团烟气中应用实现低温脱硝，是SCR、SNCR法以及其他技术所不能比拟的。

所述烟道包括普通烟道3和氧化烟道4，所述臭氧均布装置5位于氧化烟道4内，所述氧化烟道4两端均与普通烟道3连接。

具体的，由于臭氧具有强氧化性，因此在臭氧与NOx的发生反应的烟道段，改用氧化烟道4替代普通烟道3，普通烟道3由碳钢制成，氧化烟道4由不锈钢材料制成，氧化烟道4的两端可通过焊接与普通烟道3连接。

所述球团装置1与氧化烟道4之间设置有除尘器2，所述球团装置1和除尘器2之间、所述除尘器2和氧化烟道4之间通过普通烟道3连接。由于烟气经吸收塔8吸收后，最终要排入大气中，因此在烟道中设置除尘器2，可以把烟气中的灰尘或颗粒物去除，避免对空气造成污染。

所述除尘器2和臭氧均布装置5之间的普通烟道3内设置有NOx传感器40，用于测量NOx的含量，所述NOx传感器40与控制装置7电连接，并将检测结果发送给控制装置7，所述控制装置7根据NOx传感器40和流量计30的测量结果发出控制指令给流量调节阀20。具体的，由于烟气脱硝效率与臭氧量有关，通过控制装置7控制所述臭氧均布装置5喷射的臭氧与烟气中NOx的摩尔比。NOx传感器40检测到烟气中NOx的含量后，将NOx的含量信息传递给控制装置7；流量计30用于检测臭氧通入量，并将臭氧通入量信息也传递给控制装置7，控制装置7将NOx的含量信息和臭氧通入量信息进行处理，并根据处理结果控制流量调节阀20的开启程度，使臭氧通入量与烟气中NOx含量的摩尔比在0.5～1.2范围内。如此比例下，可以使NOx与臭氧充分反应。烟气中除了NOx外，还含有SO₂和CO气体，但在50～150℃的反应温度下，SO₂和CO很难被氧化，因此不会消耗用于氧化NOx的臭氧。臭氧与NOx的反应时间非常快，可在0.5～1s内反应完全。

所述臭氧均布装置5包括与臭氧总管50相连通的多个臭氧支管51，多个所述臭氧支管51垂直于烟道轴向且等距离间隔布置，每个所述臭氧支管51上设置有多个喷嘴52，所述喷嘴52为喇叭形喷嘴。具体的，所述臭氧支管51与烟道轴向垂直布置，即臭氧支管51与烟气流向垂直，如此使得从喷嘴52喷出的臭氧可以更大面积的与烟气接触。本实施例中，喷嘴52设置成喇叭形，使得臭氧呈扇形喷射出去，可以与NOx混合更为均匀，混合面积更大。

所述吸收塔8内盛有碱性溶液，所述碱性溶液通过设置于吸收塔8外的泵送装置9泵送至吸收塔8上部，并通过吸收塔8上部的喷洒装置81喷洒到吸收塔8内。

具体的，多余的臭氧、被氧化后的NOx产物以及烟气中其他气体一起通入吸收塔8，被吸收塔8内的碱性溶液吸收。所述吸收塔8的顶部通过排气管与烟囱10连通，处理过的尾气通过烟囱10排至大气中。所述碱性溶液为NaOH、KOH、Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂、CaCO₃、NH₃〃H₂O或NH₄HCO₃中的一种或多种的水溶液。所述吸收塔8底部与泵送装置9连接，所述泵送装置9通过管路与吸收塔8内的喷洒装置81连接，所述喷洒装置81位于吸收塔8上部。烟气自下而上运动，碱性溶液自上而下喷洒，使烟气与碱性溶液的接触面积增大。

下面介绍采用本实用新型的脱硝系统的实施效果：

表1为采用150m²球团装置运行烟气参数表，各参数为在除尘器出口测得。

表1 150m²球团装置运行烟气参数

从表1看出，该项目的烟气量在780000m³/h，烟气温度130～140℃时，在通过臭氧均布装置5加入浓度为10wt％的臭氧10min后测量，至60min后结束，在该过程中出口NOx浓度保持在60～70mg/Nm³,低于其排放标准限值。其测试结果如表2所示：

表2 150m²球团装置臭氧脱硝运行烟气参数

经过计算，脱硝效率平均在70％以上，已经完全满足现行的100mg/Nm³的排放标准。在该项目同样工况条件下，通过臭氧生产装置内的控制系统提高其臭氧通入量，10min后测量，至60min后结束，其测试结果如表3所示：

表3 150m²球团装置臭氧脱硝运行烟气参数

经过计算，提高臭氧通入量后，其出口NOx浓度保持在20～40mg/Nm³,脱硝效率平均在85％以上，完全可以满足越来越严格的NOx环保排放要求，但考虑其经济性，控制其臭氧通入量使其脱硝效率达到70％是该项目当前最佳的方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，包括烟道、臭氧发生装置(6)和吸收塔(8)，所述烟道入口与球团装置(1)连接，出口通入吸收塔(8)内，所述烟道中布置有臭氧均布装置(5)，所述臭氧发生装置(6)产生的臭氧经臭氧总管(50)输送至臭氧均布装置(5)，所述烟道中的烟气被臭氧均布装置(5)喷射的臭氧氧化后经烟道进入吸收塔(8)；

其中，所述臭氧总管(50)上设置有控制臭氧通入量的流量调节阀(20)和测定臭氧通入量的流量计(30)，所述流量计(30)位于流量调节阀(20)与臭氧均布装置(5)之间，所述流量调节阀(20)及流量计(30)均与控制装置(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述烟道包括普通烟道(3)和氧化烟道(4)，所述臭氧均布装置(5)位于氧化烟道(4)内，所述氧化烟道(4)两端均与普通烟道(3)连接。

3.根据权利要求2所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述球团装置(1)与氧化烟道(4)之间设置有除尘器(2)，所述球团装置(1)和除尘器(2)之间、所述除尘器(2)和氧化烟道(4)之间通过普通烟道(3)连接。

4.根据权利要求3所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述除尘器(2)和臭氧均布装置(5)之间的普通烟道(3)内设置有用于测定烟气中NOx含量的NOx传感器(40)，所述NOx传感器(40)与控制装置(7)电连接，并将检测结果发送给控制装置(7)，所述控制装置(7)根据NOx传感器(40)和流量计(30)的测量结果发出控制指令给流量调节阀(20)。

5.根据权利要求4所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述臭氧均布装置(5)喷射的臭氧与烟气中NOx的摩尔比为0.5～1.2，臭氧与NOx的反应时间为0.5～1s。

6.根据权利要求1所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述臭氧均布装置(5)包括与臭氧总管(50)相连通的多个臭氧支管(51)，多个所述臭氧支管(51)垂直于烟道轴向且等距离间隔布置，每个所述臭氧支管(51)上均匀设置有多个喷嘴(52)。

7.根据权利要求6所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述喷嘴为喇叭形喷嘴。

8.根据权利要求1所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述吸收塔(8)内盛有碱性溶液，所述碱性溶液通过设置于吸收塔(8)外的泵送装置(9)泵送至吸收塔(8)上部，并通过吸收塔(8)上部的喷洒装置(81)喷洒到吸收塔(8)内。

9.根据权利要求8所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述碱性溶液为NaOH、KOH、Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂、CaCO₃、NH₃·H₂O或NH₄HCO₃中的一种或多种的水溶液。

10.根据权利要求2所述的球团烟气臭氧脱硝系统，其特征在于，所述普通烟道(3)由碳钢制成，所述氧化烟道(4)由不锈钢制成。