专利名称：一种两步氧化-还原烟气脱硝方法
技术领域：
本发明涉及烟气脱硝领域的一种两步氧化-还原烟气脱硝方法。
背景技术：
酸雨是当代世界面临的重大环境问题之一。据统计，我国NOx年排放总量超2000 万吨，是造成酸雨的主要原因之一。NOxS染严重，危及生态环境安全。随着燃煤火电厂的发电量不断增加，我国区域性酸雨污染将有加剧趋势。燃煤烟气排放NOx是引起酸雨的主要来源之一，燃煤烟气脱硝已成为排放治理的关键。
迄今为止，燃煤烟气NO脱除技术主要有选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(SNCR)、SNCR-SCR联合法、光催化氧化法、臭氧氧化法、等离子体法等等。以氨为还原剂的选择性催化还原法(SCR)是常用的煤烟脱硝技术，但此法催化剂最佳反应温度为 30(T40(TC，而且烟尘和SO2易引起催化剂中毒，严重降低其活性和寿命，增加脱硝系统的运行费用，存在着氨逃逸二次污染等问题。SNCR受温度、ΝΗ3/Ν0χ摩尔比及停留时间影响较大，应用中可能出现氨的利用率不高，容易造成过量的氨泄漏，形成温室气体N2O等问题。 SNCR-SCR脱硝技术是结合了 SCR高效、SNCR投资省的特点而发展起来的一种工艺，去除率可达90%，但对运行操作管理要求高。以TiO2为主的光催化氧化脱硝技术是不需要添加额外的氧化剂，具有反应条件温和、能耗低、二次污染少等优点，对低浓度的NO效率可高达 90%，但对高浓度NO脱除效率则不高。传统的臭氧氧化法是将烟气中绝大部分NO氧化成 NO2后，再用氨水等碱液吸收，效果较好，但能耗较高，产生废水，需要与化学吸收相结合，可能造成氨逃逸，引起二次污染。等离子体脱硝法是在常温下活化和转化反应NO分子而备受关注，取得了丰硕成果，但是，目前等离子体反应效率低、能耗高、目标产物选择性低，用氨气吸收会也带来氨泄露等问题，阻碍其实际应用。因此，开发新型高效经济的燃煤烟气脱除 NO方法已成为研究难点与热点问题。发明内容
本发明提出的两步氧化-还原烟气脱硝系统是分两步完成烟气脱硝。第一步是用臭氧氧化烟气中部分NO，第二步是利用尿素还原Ν0、Ν02。它是由臭氧氧化装置1、臭氧产生器9、臭氧添加控制系统10、N0/N0X传感器8、还原反应塔2、吸收液回收池3、还原剂吸收液循环池4、还原剂溶液配制装置6、还原剂溶液添加装置7、循环泵系统5组成。它先将待处理烟气进入臭氧氧化装置中，在臭氧的作用下将烟气中一半左右NO氧化NO2，形成的烟气中顯/勵2摩尔质量比约为I。然后，将其输送到还原反应塔内与还原剂溶液喷淋接触，在还原剂尿素的作用下，将烟气中绝大部分NO与NO2还原成N2,达到烟气脱硝净化的目的。烟气脱硝反应后的溶液可回用循环利用。本发明方法分两步完成烟气脱硝，它充分利用臭氧氧化速度快与效率高的特点，结合尿素还原NO与NO2完全，无有害副产物等优点，具有臭氧利用率高，工艺简单，脱硝效果好，溶液可循环利用，投资与处理成本低，具有广阔的应用前景。
所述的臭氧氧化装 置I为螺旋式臭氧反应氧化器，反应氧化器筒内设置螺旋形导流板可增加烟气与臭氧混合反应时间，筒体内径由处理烟气量的大小确定，筒体长度控制在6-8m内。筒体由不锈钢制成，但不仅限于此材料。
所述的臭氧产生器9为市售高频臭氧产生器或自制臭氧产生器，臭氧产生量由根据将烟气中NO浓度的一半被氧化来匹配选择确定。
所述的臭氧添加控制系统10是由自制的单片机控制器、电控气阀门组成。
所述的Ν0/Ν0χ传感器8是市售Ν0/Ν0χ传感器，量程范围O-lOOOppm，最大零点漂移 15ppm,输出为 400±80nA/ppm,分辨率 2 ppm。
所述的还原反应塔2是由筒体、喷嘴系统、除雾器组成。筒体直径由处理气量确定，一般按照空塔速度4-6m/S范围设计，塔体高度10-12m，材质可采用混凝土浇注或不锈钢。喷嘴采用螺旋式喷嘴，2-3层布置，按将整个塔体断面充满液滴的原则布置每层喷嘴数量。除雾器为折流式，要求能去除雾滴直径大于10 μ m。
所述的吸收液回收池3是混凝土结构，其容量根据处理烟气量与循环水量要求选定，循环水的停留时间lh，它通过管道或地沟与还原反应塔2相连接。
所述的还原剂吸收液循环池4是混凝土结构，其容量根据循环水量确定，要求循环水的停留时间lh。它通过管道或地沟与吸收液回收池3相连接。循环还原剂溶液的质量浓度3%-5%。
所述的还原剂溶液配制装置6是由搅拌罐、还原剂添加机组成。所述的还原剂为工业级尿素，溶液尿素的质量浓度20%-30%。
所述的还原剂溶液 添加装置7是由自制的单片机控制器、电控水阀门、还原剂浓度传感器组成。
所述的循环泵系统5是由水泵、管道、水阀门组成。水泵的规格根据处理烟气量 (一般水气比按5-10L/m3)来确定，水泵通过管道与喷嘴、还原剂吸收液循环池4相连接。
本发明的优点本发明方法分两步完成烟气脱硝，它充分利用臭氧氧化速度快与效率高的特点，结合尿素还原NO与NO2完全，无有害副产物等优点，具有臭氧利用率高，工艺简单，脱硝效果好， 溶液可循环利用，投资与处理成本低，具有广阔的应用前景。
图1为本发明的结构原理图。
图标说明I 一臭氧氧化装置2—还原反应塔3—吸收液回收池4一还原剂吸收液循环池5—循环泵系统6—还原剂溶液配制装置7—还原剂溶液添加装置8—Ν0/Ν0χ传感器 9一臭氧产生器10 一臭氧添加控制系统。
具体实施方案本发明提出的两步氧化-还原烟气脱硝方法是分两步完成烟气脱硝。第一步是用臭氧 氧化烟气中部分NO，第二步是利用尿素还原Ν0、Ν02。它是由臭氧氧化装置1、臭氧产生器9、 臭氧添加控制系统10、Ν0/Ν0χ传感器8、还原反应塔2、吸收液回收池3、还原剂吸收液循环 池4、还原剂溶液配制装置6、还原剂溶液添加装置7、循环泵系统5组成。它先将待处理烟 气进入臭氧氧化装置中，在臭氧的作用下将烟气中一半左右NO氧化NO2，形成的烟气中NO/ NO2摩尔质量比约为I。然后，将其输送到还原反应塔内与还原剂溶液喷淋接触，在还原剂 尿素的作用下，将烟气中绝大部分NO与NO2还原成N2,达到烟气脱硝净化的目的。烟气脱 硝反应后的溶液可回用循环利用。本发明方法分两步完成烟气脱硝，它充分利用臭氧氧化 速度快与效率高的特点，结合尿素还原NO与NO2完全，无有害副产物等优点，具有臭氧利用 率高，工艺简单，脱硝效果好，溶液可循环利用，投资与处理成本低，具有广阔的应用前景。
实施例1某公司10吨供热链条炉，燃煤烟气量33000m3/h，烟气NO浓度约为560mg/m3，原无烟 气脱硝系统。新建脱硝设计采用本发明脱硝方法，还原反应塔的内径1. 5m，塔体高度10m， 材质可采用不锈钢，采用3层喷淋，喷嘴为不锈钢螺旋喷嘴。臭氧产生器的额定产生量为 18kg/h，臭氧氧化装置的筒体内径1. 6m,筒体长度控制在6m。循环还原剂溶液的尿素质量 浓度5%，运行水气比为8L/m3，水溶液循环使用，经环保监测部门检测，脱硝效率达到85. 1%， 系统运行可靠，脱硝效果好，运行费用较低。
实施例2某公司20吨供热沸腾炉，燃煤烟气量70000m3/h，烟气NO浓度约为460mg/m3，原无烟气 脱硝系统。新建脱硝设计采用本发明脱硝方法，还原反应塔的内径2. 4m，塔体高度12m，材 质可采用不锈钢，采用2层喷淋，喷嘴为不锈钢螺旋喷嘴。臭氧产生器额定产生量为28kg/ h，臭氧氧化装置的筒体内径2. 2m，筒体长度控制在8m。循环还原剂溶液的尿素质量浓度 4%，运行水气比为10L/m3，水溶液循环使用，经环保监测部门检测，脱硝效率达到83. 2%，系 统运行可靠，脱硝效果好，运行费用低。
权利要求
1.一种两步氧化-还原烟气脱硝系统，其包括臭氧氧化装置1、臭氧产生器9、臭氧添加控制系统10、N0/N0X传感器8、还原反应塔2、吸收液回收池3、还原剂吸收液循环池4、还原剂溶液配制装置6、还原剂溶液添加装置7、循环泵系统5。
2.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统，其特征在于所述的臭氧氧化装置I为螺旋式臭氧反应氧化器，反应氧化器筒内设置螺旋形导流板可增加烟气与臭氧混合反应时间，筒体内径由处理烟气量的大小确定，筒体长度控制在6-8m内。
3.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统，其特征在于所述的臭氧添加控制系统10是由自制的单片机控制器、电控气阀门组成。
4.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统，其特征在于所述的还原反应塔2是由筒体、喷嘴系统、除雾器组成，筒体直径由处理气量确定，一般按照空塔速度4-6m/ s范围设计，塔体高度10-12m，材质可采用混凝土浇注或不锈钢，喷嘴采用螺旋式喷嘴，2-3 层布置，按将整个塔体断面充满液滴的原则布置每层喷嘴数量，除雾器为折流式，要求能去除雾滴直径大于10 μ m。
5.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统，其特征在于所述的吸收液回收池3是混凝土结构，其容量根据处理烟气量与循环水量要求选定，循环水的停留时间lh， 它通过管道或地沟与还原反应塔2相连接。
6.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统，其特征在于所述的还原剂吸收液循环池4是混凝土结构，其容量根据循环水量确定，要求循环水的停留时间Ih ；所述的还原剂为工业级尿素；它通过管道或地沟与吸收液回收池3相连接；循环还原剂溶液的质量浓度3%-5%。
7.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统，其特征在于所述的还原剂溶液配制装置6是由搅拌罐、还原剂添加机组成，所述的还原剂为工业级尿素，溶液尿素的质量浓度 20%-30%。
8.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统，其特征在于所述的还原剂溶液添加装置7是由自制的单片机控制器、电控水阀门、还原剂浓度传感器组成。
9.根据权利要求1所述两步氧化-还原烟气脱硝系统，其特征在于所述的循环泵系统 5是由水泵、管道、水阀门组成，水泵的规格根据处理烟气量(一般水气比按5-10L/m3)来确定，水泵通过管道与喷嘴、还原剂吸收液循环池4相连接。
10.一种两步氧化-还原烟气脱硝方法，其特征在于首先将待处理烟气进入臭氧氧化装置中，在臭氧的作用下将烟气中部分NO氧化NO2，然后，将其输送到还原反应塔内与还原剂溶液接触，在还原剂的作用下，将烟气中绝大部分NO与NO2还原成N2，烟气脱硝反应后的溶液可回用循环利用。
全文摘要
本发明公开了一种两步氧化-还原烟气脱硝方法，它是由臭氧氧化装置1、臭氧产生器9、臭氧添加控制系统10、NO/NOx传感器8、还原反应塔2、吸收液回收池3、还原剂吸收液循环池4、还原剂溶液配制装置6、还原剂溶液添加装置7、循环泵系统5组成。首先将待处理烟气进入臭氧氧化装置中，在臭氧的作用下将烟气中部分NO氧化NO2，然后，将其输送到还原反应塔内与还原剂溶液接触，在还原剂的作用下，将烟气中绝大部分NO与NO2还原成N2，达到烟气脱硝净化的目的。烟气脱硝反应后产生的废水可回收循环使用。本发明方法分两步完成烟气脱硝，具有臭氧利用率高，脱硝效果好，溶液可循环利用，投资与处理成本低，具有广阔的应用前景。
文档编号B01D53/56GK103055672SQ20121058913
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者李济吾 申请人:浙江工商大学