CN212091616U - 一种用于烟气NOx的氧化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于烟气NOx的氧化系统，包括二氧化氯制备系统、安装在烟道内的布气喷射系统和尾气吸收系统，布气喷射系统连通二氧化氯制备系统的二氧化氯出口，烟道的尾气出口连接尾气吸收系统。反应剂在反应釜中反应，将反应产生的二氧化氯通入到含有NO_X的烟气中进行氧化反应，将NO_X从低价态氧化为高价态后通过尾部反应塔装置协同吸收反应去除，从而达到氮氧化物超净排放的标准。本实用新型二氧化氯气体产生率达到90％以上，烟气中NO_X的氧化效率达到98％以上，氧化反应时间仅需0.1‑1秒即可完成，氧化后的吸收效率基本达到100％。本实用新型充分利用二氧化氯的强氧化性，实现了NO_X的超净排放，同时解决了传统工艺NO_X在有些工况条件中不能实现超净排放的问题。

Description

一种用于烟气NOx的氧化系统

技术领域

本实用新型属于大气治理技术领域，特别涉及一种用于烟气NOx的氧化系统。

背景技术

目前国家以及各地区对大气污染防治提出了更高的要求，粉颗粒物、硫氧化物(SO_X)、氮氧化物(NO_X)等污染物的排放标准逐渐严格，很多省市颁发的NO_X的最新排放标准都低于50毫克/立方米，随着各地区排放标准的不断提高，一些非常规生产线烟气工况条件现有的脱硝工艺已经不能满足超低排放的要求。

目前市场上常用的脱硝工艺有SNCR、SCR脱硝技术、臭氧氧化脱硝技术，其中 SNCR选择性非催化还原法存在脱硝效率不高、还原剂(氨水、尿素耗量过高)、氨逃逸高等问题，SCR脱硝技术中由于生产线的特殊工况条件限制无合适反应温度窗口、脱硝催化剂易堵塞、易中毒等会导致催化剂寿命缩短，需要大量更换催化剂，大大地增加了脱硝成本。臭氧氧化脱硝技术，依靠臭氧的氧化性能够脱除烟气中NO_X，如果NO_X达到排放标准就需要投入更多的臭氧进行氧化，此时，也会大大地增加脱硝成本。本实用新型氧化系统中的同质量二氧化氯的氧化性是臭氧的1.2倍，因此采用本实用新型在保证NO_X被氧化的同时，还能够降低脱硝成本。

本实用新型利用二氧化氯对NO_X进行氧化系统后的协同脱硫除尘一体化装置从而达到NO_X的超净处理，并能产业化，整个氧化过程中无污染产生，而且能够降低脱硝成本。应用于水泥窑炉、石灰窑路、炼铁窑炉、冶金等非电行业的NO_X超净排放同时解决了传统工艺NO_X在有些工况条件中不能实现超净排放的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于烟气NOx的氧化系统，主要解决一些非常规生产线烟气工况条件现有的脱硝工艺不能满足超低排放的要求以及使用其他技术改造成本高等难题，也可以用于新工艺中NO_X的超净排放。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于烟气NOx的氧化系统，包括二氧化氯制备系统、安装在烟道内的布气喷射系统和尾气吸收系统，布气喷射系统连通二氧化氯制备系统的二氧化氯出口，烟道的尾气出口连接尾气吸收系统，所述尾气吸收系统用于吸收尾气中的NOx和氯气。布气喷射系统采用总管进气，内部支管均匀分布间距为100mm，每根支管上间距50-120mm 开设喷射孔，喷射孔直径为4-6mm保证二氧化氯气体喷嘴覆盖率。布气喷射系统可利用电脑CFD数值模拟出最佳二氧化氯气体喷嘴覆盖率，保证气气接触比表面积加强反应。

进一步的，所述二氧化氯制备系统包括反应釜，反应釜上设有空气入口、反应剂入口和二氧化氯出口，底部设有废液出口，空气入口和反应剂入口分别连接空气输送装置和反应剂储存装置，废液出口连接废水处理系统。废液的主要成分为氯酸盐、硫酸盐以及一些过量的酸。

进一步的，所述反应釜内设有由动力驱动装置驱动旋转的搅拌装置。

进一步的，所述布气喷射系统布置在烟道温度70-100℃处。

进一步的，所述烟道中二氧化氯与烟气的质量比为2:1。

进一步的，所述反应釜内搅拌装置的转速为800-1000r/min，动力驱动装置的功率为 5.5Kw～7.5Kw。

进一步的，所述反应釜内空气的进入速率为180～200m³/h。

进一步的，所述空气输送装置包括风机、空气加热装置，风机的出风口连接空气加热装置的进风口，空气加热装置的出风口连接反应釜的空气入口，连接管道上设有空气监测装置，用于检测空气流量、流速等。风机的功率为5.5-7.5kw。

进一步的，反应剂储存装置包括反应剂A存储装置和反应剂B存储装置，A为氯酸盐或亚氯酸盐，B为盐酸或硫酸，反应剂A和反应剂B的质量比为4:3。

进一步的，还包括反冲洗装置，反冲洗装置包括工艺水存储装置和水泵，水泵的进水口和出水口分别连接工艺水存储装置和反应釜上部的冲洗水入口。系统停运后采用工艺水对反应釜进行反冲洗，清洗废液进入废水处理系统。

进一步的，反应釜的形状为圆柱形，尺寸根据氧化NOx反应需求量具体设计，材质为耐腐蚀的高铬镍合金钢，直径和高的比例为1.5:1。

进一步的，反应釜内的反应温度保持在25-35℃。

进一步的，反应釜与烟道之间的连接管道上设有二氧化氯检测装置，包括二氧化氯在线检测MS400仪和温度传感器。二氧化氯在线检测MS400仪监测浓度范围为 0-30000ppm，计算二氧化氯气体的产生量。温度传感器能够实时的检测出气口温度变化范围为0-100℃。

进一步的，尾气吸收系统为半干法循环流化床工艺，采用消化后的石灰对尾气中的 NOx和氯气在塔内实现循环吸收去除，吸收效率基本达到100％。

有益效果：本实用新型中二氧化氯气体产生率达到90％以上，烟气中NO_X的氧化效率达到98％以上，氧化反应时间仅需0.1-1秒即可完成，氧化后的吸收效率基本达到100％。本实用新型充分利用二氧化氯的强氧化性，实现了NO_X的超净排放，解决了传统工艺NO_X不能超净排放的问题。该系统占地面积小、装置集成度高操作简单、综合运行成本低。此实用新型的成功应用给传统脱硝工艺改造和新型脱硝工艺提供了新的借鉴和指导方向。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地体现本实用新型的优越性，下面以5kg/h二氧化氯为例对本实用新型做进一步说明。

本实用新型的系统包括反应釜1、动力驱动装置2、反应剂A储存装置4、反应剂B 储存装置5、加药泵6、加药泵7、工艺水存储装置8、水泵9、布气喷射系统10，二氧化氯检测装置11、风机12、空气加热装置13，空气监测装置14、废水处理系统15。反应剂A和反应剂B分别在加药泵6、加药泵7的作用下进入反应釜1内。通过驱动装置 2的作用带动釜内搅拌装置，使A，B药剂充分反应，产生的废液，在重力的作用下，流入反应釜底部收集至废水处理系统15中，处理后的废液作为备用。产生的二氧化氯气体，在稀释风机12通入的空气的作用下，被吹入至布气喷射系统10与NO_X进行氧化反应，将烟气中低价态NO氧化成高价态NO，将氧化后的烟气通入到反应塔的吸收系统中，进行尾气吸收。

一种用于烟气NOx的氧化系统的方法，包括以下步骤：

1)将反应剂A和反应剂B按4:3的比例加入至反应釜内，并维持反应温度在 25-35℃；反应釜内旋转涡叶的转速800-1000r/min。动力驱动装置的功率5.5Kw～7.5Kw；压缩气体的进入速率为180～200m³/h，在此优化条件下才能够高效稳定的产生二氧化氯气体。反应式如下：

A+B→ClO₂↑+废液

2)将产生二氧化氯气体，通入到含有NO_X的烟气中，在烟道温度70-150℃处进行氧化脱硝反应，二氧化氯气体和烟气比例按2：1反应时，脱硝效果最好，反应式如下：

2ClO₂+5NO+H₂O→HCl+5NO₂

ClO₂+5NO₂+3H₂O→5HNO3+HCl

3)将烟气中所有的低价态NO氧化成高价态NO₂后，再通入到吸收系统中，进行吸收。吸收过程主要为两个部分，第一个部分NO的氧化，第二个部分硝酸、盐酸的吸收。反应式如下：

4NO₂+2Ca(OH)₂→Ca(NO₃)₂+Ca(NO₂)₂+2H₂O

实施例参数指标见表1。

表1本实用新型实施例参数指标

类别	烟气量Nm<sup>3</sup>/h	氧化前NO浓度	二氧化氯量kg/h	氧化后NO浓度
					案例1	50000	45mg/Nm<sup>3</sup>	0	45mg/Nm<sup>3</sup>
案例2	50000	45mg/Nm<sup>3</sup>	1	22mg/Nm<sup>3</sup>
					案例3	50000	30mg/Nm<sup>3</sup>	1	5mg/Nm<sup>3</sup>
案例4	50000	45mg/Nm<sup>3</sup>	2	0mg/Nm<sup>3</sup>
					案例5	50000	45mg/Nm<sup>3</sup>	3	0mg/Nm<sup>3</sup>
案例6	50000	45mg/Nm<sup>3</sup>	4	0mg/Nm<sup>3</sup>
					案例7	100000	80mg/Nm<sup>3</sup>	4	35mg/Nm<sup>3</sup>
案例8	100000	60mg/Nm<sup>3</sup>	4	15mg/Nm<sup>3</sup>
					案例9	100000	30mg/Nm<sup>3</sup>	4	0mg/Nm<sup>3</sup>
案例10	100000	80mg/Nm<sup>3</sup>	5	24mg/Nm<sup>3</sup>
					案例11	100000	60mg/Nm<sup>3</sup>	5	2mg/Nm<sup>3</sup>
案例12	100000	30mg/Nm<sup>3</sup>	5	0mg/Nm<sup>3</sup>

由表1实施例中可知，烟气中氧化前后NO浓度变化随着二氧化氯的注入量增大逐渐降低，当二氧化氯和烟气中NO的比例超过反应需求量时，氧化后NO浓度一直稳定在0。

需要说明的是上述实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，并没有用来限定本实用新型的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于烟气NOx的氧化系统，其特征在于，包括二氧化氯制备系统、安装在烟道内的布气喷射系统和尾气吸收系统，布气喷射系统连通二氧化氯制备系统的二氧化氯出口，烟道的尾气出口连接尾气吸收系统，所述尾气吸收系统用于吸收尾气中的NOx和氯气。

2.根据权利要求1所述的一种用于烟气NOx的氧化系统，其特征在于，所述二氧化氯制备系统包括反应釜，反应釜上设有空气入口、反应剂入口和二氧化氯出口，底部设有废液出口，空气入口和反应剂入口分别连接空气输送装置和反应剂储存装置，废液出口连接废水处理系统。

3.根据权利要求2所述的一种用于烟气NOx的氧化系统，其特征在于，所述反应釜内设有由动力驱动装置驱动旋转的搅拌装置。

4.根据权利要求1所述的一种用于烟气NOx的氧化系统，其特征在于，所述布气喷射系统布置在烟道温度70-150℃处。

5.根据权利要求2所述的一种用于烟气NOx的氧化系统，其特征在于，所述空气输送装置包括风机、空气加热装置，风机的出风口连接空气加热装置的进风口，空气加热装置的出风口连接反应釜的空气入口。

6.根据权利要求1所述的一种用于烟气NOx的氧化系统，其特征在于，反应剂储存装置包括反应剂A存储装置和反应剂B存储装置，反应剂A为氯酸盐或亚氯酸盐，反应剂B为盐酸或硫酸。

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