一种高效链条炉臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高效链条炉臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺系统，可应用于含氮氧化物及硫氧化物的烟气治理工艺，进行NOx及SOx的高效一体化联合脱除。
【背景技术】
[0002]锅炉燃烧煤粉进行能量转换的同时会向环境排放大量污染物，据统计大气NOx排放中的67 %来自燃煤，氮氧化物(NOx)的排放是导致酸雨、光化学烟雾等一系列严重污染问题的主要原因之一，因此对电厂燃煤锅炉进行NOx控制处理非常有必要。
[0003]锅炉烟气中95%以上的NOx为Ν0，Ν0不溶于水，而高价态的N02、N03、N205与水反应生成HNO3,其溶解能力大大提高，从而通过改变NOx形态来实现脱硝在理论上可行的。美国Argonne国家实验室利用氯酸和氯酸钠将NO转换为NO2形态、HgO转化为可溶性的Hg2+，然后通过碱液进行吸收，可以同时脱除N0、S02、Hg，但氯酸与氯酸盐腐蚀性强，不可降解，容易造成废液二次污染。P0WERSPAN公司开发的EC0(electro-catalytic oxidat1n)技术，通过等离子体放电，高能量的脉冲电晕产生0H、0、03等自由基有效氧化单质汞、NO，结合碱液吸收和湿式电除尘同时对S02、N0x、Hg、PM、HCl进行有效控制。臭氧作为一种强氧化剂，已大量应用于医药和水处理方面，进行高效杀菌除臭降解有机物。臭氧发生器针对局部空气或氧气放电，放电均勾、电耗低、效率高。Cannon与BOC公司对于臭氧氧化过程进行了部分研究，结果表明通过臭氧氧化能将90 %以上的NO氧化为高价氮氧化物并吸收。
[0004]国内，浙江大学热能研究所长期以来一直开展利用臭氧同时脱硫脱硝的机理研究，其中王智化教授研究表明NOx的氧化是逐级进行的，首先NO氧化生成NO2，当O3过量后生成NO3和少量N2O5,在η(03):η(Ν0)〈1的情况下主要产物为N02、N03，N205只有在O3过量条件下才会产生，在多层栓塞流反应器中进行的试验结果与模拟结果吻合良好，进一步验证了本反应机理的正确性。研究同时发现在100 0C和200 0C条件下，温度变化对于O3与NO之间的氧化反应影响很小，当n (O3): η (NO) = 1.0时，分别达到了 89.2%和85.0%的氧化效率。姜树栋博士的研究利用臭氧和活性分子实现多种污染物协同脱除的相关问题进行了实验和机理研究，主要研究内容包括可溶性NOx的湿法脱除，烟气整体催化氧化污染物研究及与臭氧氧化对比，若干未知速率和未明机理反应的量子化学研究，异相催化氧气产生活性分子氧化NO研究，得出结论:采用臭氧喷射技术脱除Ν0Χ，在03/Ν0摩尔比大于I时，因气相生成Ν03、N2O5，NOJ兑除急剧上升，可以达90%以上，同时液相NO3-浓度上升。
[0005]臭氧氧化吸收法是近年来快速发展并兴起的脱硝技术，基本技术路线为:NOx主要以NO(占95%以上)的形式存在，NO特性表现为难溶于水，致使其难以被转化吸收。利用臭氧的强氧化性可以将NO氧化为易溶的N2O5等气体，再通过后续的吸收装置吸收。
[0006]臭氧氧化吸收法工艺过程主要分为两步:氮氧化物的氧化和氧化产物的吸收。氮氧化物的氧化主要在烟道内进行，通过喷入的臭氧快速将烟气中氮氧化物氧化为N2O5;氧化产物的吸收在吸收塔内进行，一般通过设备原有脱硫塔，通过喷入之碱性氧化物即可完成氮氧化物的吸收脱除，生成硝酸盐。
[0007]臭氧氧化脱硝主要技术特点在于烟气特性适应性强，能针对高含尘烟气进行脱除;脱硝效率最高可达95%，可根据业主需求调整脱硝效率。
[0008]从以上分析可以看出，高效链条炉臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺系统是非常有发展应用潜力的新技术，具有良好的应用前景。在环保要求日益提高的形势下，该工艺系统的发展和应用具有良好的经济和社会效益。
【发明内容】
[0009]本发明解决的技术问题是:设计并研制了新型高效链条炉臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺系统，通过控制臭氧及氧化镁的喷入量以及喷入位置，臭氧及氧化镁的喷入量按照完全脱除烟气中含有的污染物所需当量的0.6?1.5倍喷入。喷入位置:在炉膛出口至脱硫塔入口之间，在满足反应所需的最短停留时间的前提下，选择最佳温度窗口喷入。进行烟气污染物联合脱除，最终实现烟气的达标排放，达到节能减排的目的。
[0010]本发明的技术解决方案为:
[0011]—种高效链条炉臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺系统，其特征在于，包括一用于制备氧气的空气源制氧系统，一通过管道与所述空气源制氧系统连接的氧气缓冲罐，以及一将所述氧气缓冲罐内的氧气转换为臭氧的臭氧发生系统;所述臭氧发生系统将臭氧通入吸收塔系统内用于吸收氮氧化物。
[0012]在本发明的一个优选实施例中，还包括臭氧喷射系统，设置于所述臭氧发生系统以及吸收塔系统之间，用于将所述臭氧射入锅炉适合位置烟道内。
[0013]在本发明的一个优选实施例中，所述臭氧发生系统通过管道连接有循环冷却水系统，该循环冷却水系统用于臭氧发生系统的冷却以保障臭氧发生系统的温度低于30°C。
[0014]在本发明的一个优选实施例中，所述空气源制氧系统包括鼓风机，与鼓风机连接的空气过滤器，原料空气经空气过滤器去除空气中机械杂质，经鼓风机压缩后，从吸附器下部进料口进入吸附器，空气中的氮气、二氧化碳等组分被吸附，氧气产品从吸附器顶部流出。
[0015]在本发明的一个优选实施例中，所述臭氧发生系统包括臭氧发生器、臭氧电源系统和控制系统，所述臭氧发生器内设置有臭氧发生室，其中臭氧发生室内部分氧气通过中频高压放电变成臭氧，臭氧经温度、压力、流量监测调节后由臭氧出气口产出。
[0016]在本发明的一个优选实施例中，所述臭氧发生器的进气管道上设计了安全阀，当系统压力超过设计值后开启，以保证系统工作安全;所述臭氧发生室上还设有臭氧取气口，通过在臭氧发生器配备的臭氧浓度检测仪在线监控臭氧发生器的出气浓度。
[0017]在本发明的一个优选实施例中，所述循环冷却水系统包含循环冷却塔，冷去循环栗，臭氧发生器配套板式换热器，臭氧发生器内部换热部件，所述臭氧发生器配套板式换热器，臭氧发生器内部换热部件及相关管道构成闭式循环系统，其介质为除渣、除氧后软化纯水;循环冷却塔，冷却循环栗，臭氧发生器配套板式换热器共同组成开式外循环系统，用于冷却闭式循环系统循环水。
[0018]在本发明的一个优选实施例中，所述臭氧喷射系统包括臭氧流量分配系统，流量控制监测装置和喷射部件，所述喷射部件出口压力约为0.095MPa。
[0019]在本发明的一个优选实施例中，所述吸收塔系统内还喷射有氧化镁，所述臭氧及氧化镁的喷入量按照完全脱除烟气中含有的污染物所需当量的0.6?1.5倍喷入。
[0020]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0021](I)本发明的臭氧氧化法脱硝工艺系统，该系统的最佳反应温度区间为<250°C，无低温限制，相对于SNCR工艺850°C以上温度需求和SCR工艺300?400°C温度窗口而言，适用范围广。
[0022](2)臭氧氧化法脱硝技术脱硝效率高，并且能够根据需求调整脱硝效率，适应范围广。该工艺改造工作量小，仅与SNCR相当，相比与SCR工艺，无需对锅炉烟道进行较大改动，不会影响锅炉稳定运行，施工周期短，无液氨及氨水设备，所需要的原料仅为空气和水，不会对周围环境造成影响。
[0023](3)该一体化联合脱硫脱硝系统流动阻力小，混合效率高。系统阻力远远低于SCR系统阻力，系统低流阻不但能够保证臭氧顺利喷入烟道，同时可降低能耗;高效混合，保证臭氧与烟气良好混合，充分反应，提高脱硝效率的同时具有很高的臭氧利用率。
[0024](4)采用氧化镁法脱硫工艺，满足较高脱硫效率的同时，对反应产物Mg2SO4循环回收利用，实现循环经济，整个脱硫工艺无废弃物排放，不会产生二次污染。
[0025](5)该一体化脱硫脱硝协同脱除系统中，臭氧氧化法脱硝工艺和氧化镁法脱硫工艺共用一台吸收塔，该吸收塔内能够同时进行脱硫脱硝单塔一体化协同脱除，不需要额外建塔，因此具有投资成本低、脱除效率高的优点。。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的系统工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合工艺系统图对本发明作进一步详细描述:
[0028]参照图1，一种高效链条炉臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺系统，其特征在于，包括一用于制备氧气的空气源制氧系统，一通过管道与所述空气源制氧系统连接的氧气缓冲罐，以及一将所述氧气缓冲罐内的氧气转换为臭氧的臭氧发生系统;所述臭氧发生系统将臭氧通入吸收塔系统内用于吸收氮氧化物，该系统内还包括臭氧喷射系统，设置于所述臭氧发生系统以及吸收塔系统之间，用于将所述臭氧射入锅炉适合位置烟道内。
[0029]另外所述臭氧发生系统通过管道连接有循环冷却水系统，该循环冷却水系统用于臭氧发生系统的冷却以保障臭氧发生系统的温度低于30°C。
[0030]下面针对上述各个系统进一步详细介绍:
[0031]1、空气源制氧系统
[0032]本专利采用空气源制氧系统，采用表压吸附法(VPSA)制取氧气。可根据实际需求调节制取的氧气浓度及流量。
[0033]