一种低温烟气氧化还原脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及烟尘处理设备领域，尤其涉及一种低温烟气氧化还原脱硝系统。

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(NOx)主要包括NO和NO2，是导致酸雨、破坏臭氧层、形成光化学烟雾、造成温室效应的主要污染物之一，严重威胁人类的生活环境。世界各国对NOx的排放限制越来越严格，大力发展脱硫和脱硝技术是整治环境污染、改善空气质量的重要举措。目前国内脱硫脱硝技术还存在成本高、占地面积大、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)，截其中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,而现有的烧结烟气温度远远达不到SCR、SNCR所需的温度要求。现有的烧结低温烟气氧化脱硝技术虽然解决了温度问题，但是最终产生了大量的硝酸根离子，同样是造成了一种污染。因此,需研发一种节能环保、稳定可靠、无二次污染的，能够实现烧结烟气低温脱硝新技术。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低温烟气氧化还原脱硝系统，以解决上述技术问题的至少一种。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种低温烟气氧化还原脱硝系统，包括烟气产生装置、除尘器、脱硝反应器、强氧化剂生产装置、还原剂储罐和烟囱，烟气产生装置的出烟口通过烟道与除尘器的进口连接并连通，除尘器的出口通过烟道与脱硝反应器的顶部第一入口连接并连通，脱硝反应器的底部出口与烟囱的入口连接并连通；强氧化剂生产装置的出口与脱硝反应器的上端第二入口连接并连通；还原剂储罐的出口与脱硝反应器的下端第三入口连接并连通入口。

本实用新型的有益效果是：强氧化剂生产装置用于生产制备强氧化剂，制备的强氧化剂通过管道输送至脱硝反应器内，与从脱硝反应器的顶部第一入口进入的烟气中的氮氧化物(以NO为主)进行氧化反应，反应后生成可溶于水的高价氮氧化物(以NO2为主)，并在脱硝反应器下部与喷入的还原剂反应，生成H2O、CO2和N2。本实用新型应用于钢铁行业烧结、球团烟气及锅炉、焦化、玻璃窑炉、陶瓷等装置的末端烟气治理，能使烟气达到90％以上的脱硝率，不产生二次污染，本实用新型运营成本低廉，效率高且使用便捷，改造难度低且施工周期短，可在烟气温度较低的情况下实现脱硝，是选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、氧化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，强氧化剂生产装置为臭氧发生器。

进一步，脱硝反应器内设有上下布置的强氧化剂分布装置和还原剂喷射装置，所述强氧化剂分布装置的入口与所述脱硝反应器的顶部第一入口连接并连通,所述强氧化剂分布装置的出口与所述还原剂喷射装置的入口连接并连通,所述还原剂喷射装置的出口与所述脱硝反应器的底部出口连接并连通；脱硝反应器的上端第二入口与强氧化剂分布装置的氧化剂入口连接并连通；脱硝反应器的下端第三入口与还原剂喷射装置的还原剂入口连接并连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：强氧化剂分布装置和还原剂喷射装置上下布置，保证烟气从脱硝反应器顶部进入的烟气先与强氧化剂发生氧化反应，反应之后与还原剂发生还原反应，实现高效脱硝的目的。

进一步，强氧化剂分布装置内设有氧化剂输送管道、若干个氧化剂支管和若干个氧化剂喷头，氧化剂输送管道的一端为强氧化剂分布装置的氧化剂入口，另一端与若干个氧化剂支管连接并连通；氧化剂喷头设置在氧化剂支管上。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置若干个氧化剂支管和若干个氧化剂喷头可以提高强氧化剂与烟气的接触面积，提高氧化效率。

进一步，若干个氧化剂支管平行设置，若干个氧化剂喷头均匀分布在氧化剂支管上且朝向相同。

采用上述进一步方案的有益效果是：平行设置氧化剂支管和均匀布置氧化剂喷头极大的提高了强氧化剂氧化反应的效率、反应时间及强氧化剂的利用率，减少了强氧化剂的消耗量。

进一步，氧化剂喷头呈锥形；氧化剂支管垂直于所述强氧化剂分布装置的入口与出口的连线。

进一步，还原剂喷射装置内设有还原剂输送管道、若干个还原剂支管和若干个还原剂喷头，还原剂输送管道的一端为还原剂喷射装置的还原剂入口，另一端与若干个还原剂支管连接并连通；还原剂喷头设置在还原剂支管上。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置若干个还原剂支管和若干个还原剂喷头可以提高还原剂与烟气的接触面积，提高还原效率。

进一步，若干个还原剂支管平行设置，若干个还原剂喷头均匀分布在氧化剂支管上且朝向相同。

采用上述进一步方案的有益效果是：平行设置还原剂支管和均匀布置还原剂喷头极大的提高了还原剂还原反应的效率、反应时间及还原剂的利用率，减少了强还原剂的消耗量，使得还原剂与高价的氮氧化物充分接触反应，最终达到脱硝的目的。

进一步，还原剂喷头呈锥形；还原剂支管平行于还原剂喷射装置的入口与出口的连线。

进一步，强氧化剂生产装置与脱硝反应器的连接管路上设有阀门。

附图说明

图1为本实用新型示意图；

图2为本实用新型中脱硝反应器内氧化还原示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、烟气产生装置，2、除尘器，3、脱硝反应器，31、强氧化剂分布装置，311、氧化剂输送管道，312、氧化剂支管，313、氧化剂喷头，32、还原剂喷射装置，321、还原剂输送管道，322、还原剂支管，323、还原剂喷头，4、强氧化剂生产装置，5、还原剂储罐，6、烟囱。

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。

如图1和2所示，一种低温烟气氧化还原脱硝系统，包括烟气产生装置1、除尘器2、脱硝反应器3、强氧化剂生产装置4、还原剂储罐5和烟囱6，烟气产生装置1的出烟口通过烟道与除尘器2的进口连接并连通，除尘器2的出口通过烟道与脱硝反应器3的顶部第一入口连接并连通，脱硝反应器3的底部出口与烟囱6的入口连接并连通；强氧化剂生产装置4的出口与脱硝反应器3的上端第二入口连接并连通；还原剂储罐5的出口与脱硝反应器3的下端第三入口连接并连通入口。

优选的，强氧化剂生产装置4为臭氧发生器，还原剂储罐5内的还原剂为CO(NH2)2。

强氧化剂生产装置4用于生产制备强氧化剂，制备的强氧化剂通过管道输送至脱硝反应器3内，与从脱硝反应器3的顶部第一入口进入的烟气中的氮氧化物(以NO为主)进行氧化反应，反应后生成可溶于水的高价氮氧化物(以NO2为主)，并在脱硝反应器3下部与喷入的还原剂反应，生成H2O、CO2和N2。

烧结烟气的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，后能与还原剂反应生成H2O、CO2和N2，通过在50-200℃区间内的烟道里加入强氧化剂，强氧化剂和NO的摩尔比为0.6-1.0，反应时间至少为0.5秒，可将NO氧化为高价态氮氧化物(以NO2为主)，后与喷入的还原剂反应，生产成H2O、CO2和N2。烟气中的SO2和CO在该温度区间内很难被氧化成SO3、CO2，因此不会消耗掉用于氧化NO的臭氧。

脱硝反应器3内设有上下布置的强氧化剂分布装置31和还原剂喷射装置32，所述强氧化剂分布装置31的入口与所述脱硝反应器3的顶部第一入口连接并连通,所述强氧化剂分布装置31的出口与所述还原剂喷射装置32的入口连接并连通,所述还原剂喷射装置32的出口与所述脱硝反应器3的底部出口连接并连通；脱硝反应器3的上端第二入口与强氧化剂分布装置31的氧化剂入口连接并连通；脱硝反应器3的下端第三入口与还原剂喷射装置32的还原剂入口连接并连通。

强氧化剂分布装置31和还原剂喷射装置32上下布置，保证烟气从脱硝反应器3顶部进入的烟气先与强氧化剂发生氧化反应，反应之后与还原剂发生还原反应，实现高效脱硝的目的。

强氧化剂分布装置31内设有氧化剂输送管道311、若干个氧化剂支管312和若干个氧化剂喷头313，氧化剂输送管道311的一端为强氧化剂分布装置31的氧化剂入口，另一端与若干个氧化剂支管312连接并连通；氧化剂喷头313设置在氧化剂支管312上。优选的，氧化剂喷头313呈锥形；氧化剂支管312垂直于强氧化剂分布装置31的入口与出口的连线脱硝反应器3。

若干个氧化剂支管312平行设置，若干个氧化剂喷头313均匀分布在氧化剂支管312上且朝向相同。

设置若干个氧化剂支管312和若干个氧化剂喷头313可以提高强氧化剂与烟气的接触面积，提高氧化效率。平行设置氧化剂支管312和均匀布置氧化剂喷头313极大的提高了强氧化剂氧化反应的效率、反应时间及强氧化剂的利用率，减少了强氧化剂的消耗量。

还原剂喷射装置32内设有还原剂输送管道321、若干个还原剂支管322和若干个还原剂喷头323，还原剂输送管道321的一端为还原剂喷射装置32的还原剂入口，另一端与若干个还原剂支管322连接并连通；还原剂喷头323设置在还原剂支管322上。优选的，还原剂喷头323呈锥形；还原剂支管322平行于还原剂喷射装置32的入口与出口的连线脱硝反应器3。

若干个还原剂支管322平行设置，若干个还原剂喷头323均匀分布在氧化剂支管312上且朝向相同。

设置若干个还原剂支管322和若干个还原剂喷头323可以提高还原剂与烟气的接触面积，提高还原效率。平行设置还原剂支管322和均匀布置还原剂喷头323极大的提高了还原剂还原反应的效率、反应时间及还原剂的利用率，减少了强还原剂的消耗量，使得还原剂与高价的氮氧化物充分接触反应，最终达到脱硝的目的。

强氧化剂生产装置4与脱硝反应器3的连接管路上设有阀门。

具体的,进行脱硝操作时，其中，强氧化剂喷入量的摩尔数为一氧化氮摩尔数的0.8倍，氧化反应时间为0.5秒，还原剂的喷入量的摩尔数为氧化后的NOx摩尔比为0.7，反应时间至少为0.2秒，在本实施例中，除尘器2出口的烟道内烧结烟气运行参数如表1所示。

表1 360m²烧结机装置运行烟气参数表

该项目的烟气量在1400000Nm3/h，烟气温度130-160℃时，在通过强氧化剂均布装置加入强氧化剂10min后测量，至60min后结束，在该过程中出口NOx浓度保持在60-80mg/Nm³,低于其排放标准限值。其测试结果如表2所示：

表2 360m²烧结机装置低温氧化还原脱硝运行烟气参数表1

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，在另一些具体实施例中，通过PLC自动控制系统提高其强氧化剂和还原剂的通入量，10min后测量，至60min后结束，其测试结果如表3所示：

表3 360m²烧结机装置低温氧化还原脱硝运行烟气参数表2

经过计算，提高强氧化剂通入量后，其出口NOx浓度保持在30～40mg/Nm³,脱硝效率平均在85％以上，完全可以满足越来越严格的NO x环保排放要求，但考虑其经济性，控制其强氧化剂和还原剂通入量使其脱硝效率达到70％是该项目当前最佳的方式。

本实施例的工作过程是：烟气产生装置1产生的烟气通过烟道进入除尘器2，经除尘器2除尘之后进入脱硝反应器3，先与强氧化剂分布装置31喷出的强氧化剂发生氧化反应，生成可溶于水的高价氮氧化物，然后进入脱硝反应器3下部与还原剂喷射装置32喷出的还原剂反应生成H2O、CO2和N2，从而实现低温脱硝的目的，净化后的烟气通过烟囱6排放。

本实施例的有益效果是：喷入的强氧化剂可以在50-200℃的低温烟气段将烟气中的氮氧化物(以NO为主)进行氧化反应，反应后生成可溶于水的高价氮氧化物(以NO2为主)，并在脱硝反应器3下部与喷入的还原剂反应，生成H2O、CO2和N2。氧化剂喷头313均布极大的提高了强氧化剂氧化反应的效率、反应时间及强氧化剂的利用率，减少了强氧化剂的消耗量。还原剂喷射装置32使得还原剂与高价的氮氧化物充分接触反应，最终达到脱硝的目的，本实用新型运营成本低廉，效率高且使用便捷，改造难度低且施工周期短，可在烟气温度较低的情况下实现脱硝，是选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、氧化法以及其他技术所不能比拟的。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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。