本实用新型涉及环保技术领域，特别涉及用于燃煤烟气净化的脱硝装置，具体涉及一种实现近零排放的两段式脱硝装置。
背景技术：
2015年12月2日召开中华人民共和国国务院常务会议决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，大幅降低发电煤耗和污染排放。意味着我国燃煤火电厂排放烟气中氮氧化物的浓度都将不超过50mg/Nm3。SCR脱硝技术是我国目前最为常用的脱硝技术，其原理是通过向烟气中喷入氨气作为还原剂，在脱硝催化剂的作用下，将烟气中的氮氧化物还原为N2。根据SCR脱硝反应特性，为了达到更高的脱硝效率，实现氮氧化物的深度脱除，需要向烟气中喷入更大量的氨气，以促进还原反应的进行。当喷入氨气量过高时，容易导致脱硝系统后部氨逃逸量大幅度增加，由于烟气中存在一定浓度的SO3，在氨气存在的情况下，会产生硫酸氢铵，导致烟气下游设备出现严重的腐蚀和堵塞。所以迫切需要解决SCR脱硝系统过高的脱硝效率与氨逃逸之间矛盾。
技术实现要素：
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种实现近零排放的两段式脱硝装置，在SCR脱硝系统出口烟道中，布置臭氧格栅，通过向烟气中喷入臭氧，将烟气中经过脱硝后剩余的氮氧化物氧化为易于被溶液吸收的高价氮氧化物。被氧化的氮氧化物随烟气进入脱硝塔内进行吸收处理，经过氧化后的氮氧化物几乎全部被脱硝塔吸收。烟气中的氮氧化物经过还原实现第一阶段消减，然后经过氧化后吸收实现第二阶段消减。最终实现氮氧化物达到零排放水平，大幅度降低燃煤火电向大气中的氮氧化物排放水平。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种实现近零排放的两段式脱硝装置，包括：
沿一烟气流向依次布置的一级脱硝装置和二级脱硝装置；
所述一级脱硝装置包括：依次连接的一入口烟道，设置于入口烟道内的一喷氨格栅及与所述入口烟道连通的一脱硝反应器；
所述二级脱硝装置包括：与所述脱硝反应器连通的一中间烟道，设置于所述中间烟道内 的一臭氧格栅，与所述中间烟道连通的一塔体，设置于塔体内的一脱硝喷淋层。
烟气在经过脱硝反应器流经中间烟道时，通过布置在中间烟道内的臭氧格栅向烟气中喷射臭氧。经过臭氧氧化后的氮氧化物随烟气被送入脱硝吸收塔内吸收脱除。烟气中的氮氧化物经过还原实现第一阶段消减，然后经过氧化后吸收实现第二阶段消减。
进一步地，所述臭氧格栅的喷射方式为在中间烟道内均匀喷射。
进一步地，所述脱硝反应器与中间烟道的连通处设置有导流整流装置。烟气在经过脱硝反应器的不规则出口连接段后，首先经过导流整流装置对烟气进行整流，臭氧格栅布置在整流后的中间烟道内。
进一步地，所述臭氧格栅包括设置在中间烟道内的多个喷嘴。
进一步地，所述臭氧格栅在中间烟道内采取悬吊支撑或底座支撑的方式安装。
进一步地，所述二级脱硝装置还包括，位于塔底的浆液池，位于脱硝喷淋层上方的一除雾器及与塔体顶壁或侧壁连通的一出口烟道。
进一步地，所述中间烟道中还包括空气预热器和/或除尘器和/或风机。
烟气首先经过SCR脱硝反应器，在喷入氨气作为还原剂后，在催化剂的作用下，实现第一阶段脱硝。在第一阶段脱硝中，控制SCR脱硝反应系统出口氨逃逸浓度不超过3ppm。经过第一阶段脱硝后的烟气，通过臭氧格栅在烟道中均匀喷入臭氧，实现烟气中氮氧化物的氧化，氧化后的氮氧化物极易被溶液吸收。氧化后的氮氧化物随烟气进入脱硝塔，在吸收液的作用下，氮氧化物几乎全部被吸收脱除，本实用新型充分发挥了SCR脱硝和臭氧氧化吸收脱硝的优势，实现真正意义的氮氧化物零排放。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中实现近零排放的两段式脱硝装置的结构示意图。
附图标记说明：
1—入口烟道；2—喷氨格栅；3—脱硝反应器；4—臭氧格栅；5—中间烟道；6—浆液池；7—脱硝喷淋层；8—除雾器；9—出口烟道；10—一级脱硝装置；11—二级脱硝装置。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面配合所附图对本实用新型的特征和优点 作详细说明。
如图1所示，一实施例中，提供一种实现近零排放的两段式脱硝装置，包括：一级脱硝装置10和二级脱硝装置11；如图中虚线框所示。
一级脱硝装置10包括：依次连接的入口烟道1，设置于入口烟道1内的喷氨格栅2及与入口烟道1连通的脱硝反应器3；
二级脱硝装置11包括：与1脱硝反应器3连通的中间烟道5，设置于中间烟道5内的臭氧格栅4，与中间烟道5连通的塔体，设置于塔体内的一脱硝喷淋层7。
烟气在经过脱硝反应器3后流经中间烟道5时，通过布置在中间烟道5内的臭氧格栅4向烟气中喷射臭氧。经过臭氧氧化后的氮氧化物随烟气被送入脱硝吸收塔内吸收脱除。烟气中的氮氧化物经过还原实现第一阶段消减，然后经过氧化后吸收实现第二阶段消减。
具体地，臭氧格栅5的喷射方式为在中间烟道5内均匀喷射。
脱硝反应器3与中间烟道5的连通处设置有导流整流装置(图未示)。导流装置可选用导流板、多孔托盘、导流格栅等。烟气在经过脱硝反应器3的不规则出口连接段后，首先经过导流整流装置对烟气进行整流，臭氧格栅4布置在整流后的中间烟道5内。
臭氧格栅4包括设置在中间烟道5内的多个喷嘴。具体结构可参照烟气净化领域常用的喷气格栅，其结构和功能均为本领域技术人员所熟悉，在此不再赘述。
臭氧格栅4在中间烟道5内采取悬吊支撑或底座支撑的方式安装。
二级脱硝装置11还包括，位于塔底的浆液池6，位于脱硝喷淋层7上方的除雾器8及与塔体顶壁或侧壁连通的出口烟道6。浆液池6向脱硝喷淋层7供浆，喷淋浆液进行二级脱硝后回到浆液池，形成浆液循环。
另外，根据需要中间烟道5中还可有选择地设置空气预热器、除尘器及风机等辅助设施。由于这些设施均为本领域常用辅助设置，其结构和安装方式在此不再赘述。
基于上述实施例中的装置的实现近零排放的两段式脱硝方法，包括以下步骤：
通过SCR法对烟气进行一级脱硝；
烟气与臭氧混合，将烟气中经过一级脱硝后剩余的氮氧化物氧化为高价氮氧化物；
烟气与与雾化后的脱硝吸收剂逆向接触进行二级脱硝。
其中，通过SCR法进行一级脱硝时，喷入的氨气量保证氨氮比小于1。
臭氧通入烟气的浓度比例为30-100ppm。
碱性吸收剂可以是钠碱，如氢氧化钠、碳酸钠等，也可以是钙碱，如氧化钙、氢氧化钙等，还可以是其他本领域内常用的工业碱性药剂。针对不同的工艺调整碱性吸收剂的pH值， 为了便于工艺操作，可在一级脱硝、一级脱硫的出口分别设置烟气成分测量装置，以便针对性地调节碱性吸收剂浓度和pH值，具体调节思路可参照下文工程实例脱硝脱硫过程中的烟气在各阶段的各成分浓度，本领域技术人员在了解本实用新型公开的内容的基础上，当可知晓如何将碱性吸收剂调节至适合的浓度和pH值，在此不再赘述。
本实用新型所述用于烟气氮氧化物零排放的脱硝装置，针对我国最新燃煤烟气氮氧化物排放控制要求下，SCR脱硝系统面临的高脱硝效率与氨逃逸加大和硫酸氢铵导致的烟气下游设备腐蚀和堵塞风险，利用SCR实现控制氨逃逸下的第一阶段脱硝，然后利用向烟气中喷入臭氧氧化氮氧化物，利用氧化后的氮氧化物易于被溶液吸收的特点，实现二级深度脱硝，在提高设备运行安全性的同时，实现燃煤烟气氮氧化物的零排放。
采用本实用新型的装置，无需喷入过量氨气，将一级脱硝装置出口位置的氨逃逸量控制在不超过3ppm水平即可，对于熟悉脱硝工艺的本领域技术人员，了解本实用新型装置的结构和方法的流程后，当可通过对相关调整设置SCR脱硝控制逻辑实现对氨逃逸量进行相应控制，在此不再赘述。
以一实际脱硝工程为例，600MW的燃煤发电机组，其排放烟气风量为2000000Nm3/h，氮氧化物含量为400mg/Nm3，采用常规SCR法进行处理，要达到NOx排放浓度低于25mg/Nm3，脱硝效率要达到94％，SCR系统运行期间实际氨氮比要超过1，经过SCR脱硝系统后，将形成不低于30-50ppm，将导致大量硫酸氢铵的生成，脱硝系统运行2周以后，将出现脱硝系统下游设备造成腐蚀及阻塞的情况。
采用本实用新型实施例中所述的装置，对同样的烟气进行处理，由于增加了二级臭氧脱硝环节，对SCR脱硝系统的NOx减排水平要求大大降低，可以控制SCR脱硝出口NOx水平在80-100mg/Nm3，SCR脱硝系统脱硝效率仅需要达到80％左右，根据SCR脱硝系统特性，氨氮比控制在0.8即可，SCR脱硝系统氨逃逸水平大幅度降低，可以严格控制在不超过3ppm左右，下游设备腐蚀及阻塞的情况大大改善。而且氧化后的高价NOx几乎可以完全被吸收液吸收，NOx排放浓度可以达到近零排放。
本实用新型为提高系统运行可靠性，喷氨格栅和臭氧格栅均采用耐磨金属材质。为保证第一阶段还原脱硝和第二阶段的臭氧氧化都有较高的效率，在喷氨格栅和臭氧格栅上游均采取导流板对烟气进行整流，并对格栅在烟道内部采取多喷头布置方式，提高反应成分的均匀性。可以根据系统需要，在进出口烟道布置附加设备，满足本实用新型的应用范围。