臭氧脱硫脱硝系统的制作方法

本发明属于火力发电设备领域，特别涉及一种臭氧脱硫脱硝系统。

背景技术：

大型燃煤机组因为尾部烟气拥有合适的温度，往往采用scr(selectivecatalyticreduction，选择性催化还原法)脱硝装置。随着环保政策的不断严格，燃煤不确定性等因素，目前火电厂燃煤锅炉脱硝技术，由炉内低氮燃烧、烟气再循环、sncr(selectivenon-catalyticreduction，选择性非催化还原)、scr等技术根据实际情况耦合应用，一般指标达到脱硝出口50mg/nm³。在实际运行中，因煤质原因、运行习惯、设备稳定性等因素，造成nox排放量超标。有的会通过燃烧调整、增加喷氨量来降低nox排放量，但实际应用中并不能有效控制nox排放量。在火电机组进行灵活性改造之后，低负荷运行成为常态化。锅炉低负荷燃烧下因增氧燃烧技术等，造成炉膛出口nox含量增加。低负荷下scr出口nox超标或喷氨成本增加，并不能有效确保nox排放量达标。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种臭氧脱硫脱硝系统，其包括：scr选择性催化还原法脱销装置，与燃煤锅炉连接，用于对来自于燃煤锅炉的烟气采用选择性催化还原法进行脱销处理；湿法洗涤塔，用于将烟气中的氮氧化物和二氧化硫同时转化为溶于水的物质；和臭氧发生装置，用于制造出臭氧，所述臭氧发生器与连通scr脱销装置和所述湿法洗涤塔的烟道连接以向所述烟道内喷射臭氧。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述臭氧脱硫脱硝系统还包括：空气预热器；所述空气预热器设置于所述scr脱销装置与臭氧入口之间的烟道上，用于使进入所述燃煤锅炉的空气和经所述scr脱销装置脱销处理后的烟气发生热交换，所述臭氧入口为所述臭氧发生器与所述scr脱销装置和所述湿法洗涤塔之间的烟道连接形成的入口。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述臭氧发生装置包括：供氧装置，用于提供氧气，和臭氧发生器，用于对由所述供氧装置提供的氧气进行处理，得到臭氧。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述供氧装置包括：过滤器，用于对原料空气进行过滤得到净气；鼓风机，所述鼓风机的进气口与所述过滤器的出气口连通；吸附器，用于对所述净气进行吸附处理得到氧气，具有排气口和与所述鼓风机的出气口连通的入气口，并形成有连通所述入气口和排气口的容纳空间，所述容纳空间内由下至上设置有活性氧化铝层和沸石分子筛，所述活性氧化铝层位于所述入气口的上方，所述沸石分子筛位于所述排气口的下方；和氧气平衡罐，所述氧气平衡罐的进气口与所述吸附器的排气口连通，所述氧气平衡罐的排气口与臭氧发生器连通。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述供氧装置还包括：第一阀门，设置于连通所述鼓风机的出气口与所述吸附器的入气口的管道上；真空泵，用于对所述吸附器进行抽真空；第二阀门，设置于连通所述真空泵的抽吸口与所述吸附器的入气口的管道上；和第三阀门，设置于连通所述吸附器的排气口与所述氧气平衡罐的进气口的管道上。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述臭氧发生器包括：臭氧发生室，用于利用高压放电方法制备臭氧，所述臭氧发生室的进气口与所述供氧装置的排气口连接；和循环水冷却系统，用于为所述臭氧发生室提供冷却水。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述循环水冷却系统包括：清洁水箱，所述清洁水箱的入水口与所述臭氧发生室的热水出口连通；热交换器，所述热交换器的热媒入口与所述清洁水箱的排水口连通；和循环水泵，设置于所述热交换器的热媒出口与所述臭氧发生室的冷却水进口之间的管道上。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述臭氧臭氧脱硫脱硝系统还包括：引风机；所述引风机设置于所述scr脱销装置与臭氧入口之间的烟道上，所述臭氧入口为所述臭氧发生器与所述scr脱销装置和所述湿法洗涤塔之间的烟道连接形成的入口。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述臭氧喷入烟道内的方向与烟气流动方向相反。

在如上所述的臭氧脱硫脱硝系统中，优选地，所述供氧装置还包括：压缩机，与所述氧气平衡罐连接，用于对由所述氧气平衡罐输出的样气进行升压；和增压缓冲罐，连接于所述压缩机和臭氧发生器连接，所述增压缓冲罐的容积小于所述氧气平衡罐的容积。

本发明实施例带来的有益效果如下：

通过在scr脱销装置之后布置臭氧进入烟道，在臭氧的作用下，将烟气中no氧化到高价态的氮氧化合物，然后在湿法洗涤塔内将氮氧化合物和二氧化硫同时吸收转化为溶于水的物质，从而达到脱硫脱硝的目的，满足国家超净排放要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例提供的一种臭氧脱硫脱硝系统的结构示意图。

其中，图中的附图标记说明如下：

1-燃煤锅炉、2-scr脱销装置、3-湿法洗涤塔、4供氧装置、5臭氧发生器、51臭氧发生室、521清洁水箱、522热交换器、523循环水泵、6引风机、7-plc、8投加控制器、9臭氧入口、10多点逆流式布气装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

烟气中nox的主要组成是no(体积浓度占95％)，no难溶于水，反应活性较差。而臭氧作为一种强氧化剂，可以容易的将no氧化成高价态的no2、n2o3、n2o5等，且溶于水生成hno2和hno3，溶解能力大大进步，从而可与后期的so2同时被吸收，达到同时脱硫脱硝的目的。臭氧作为一种清洁的强氧化剂，可以快速有效地将no氧化到高价态的氮氧化物。然后在洗涤塔内将氮氧化物和二氧化硫同时吸收转化为溶于水的物质，达到脱除的目的。臭氧对no的氧化效率可达84％以上，结合尾部湿法洗涤，脱硫率接近100％。

对臭氧同时脱硫脱硝过程中nox的氧化机理进行了研究，该机理比较复杂。在实际应用中，可根据低温条件下臭氧与no的关键反应进行研究。

低温条件下，o3与no之间的关键反应如下：

no+o3→no2+o2(1)

no2+o3→no3+o2(2)

no3+no2→n2o5(3)

同时o3也在自发地进行着分解反应，生成o2，温度越高分解速度越快，因此实际上是上述几种反应的相互竞争过程。一般scr出口nox浓度满足低于70mg/nm³，最后再采用臭氧脱硝工艺将nox浓度从70mg/nm³消减至40mg/nm³，确保烟囱排放的nox低于50mg/nm³，满足国家超净排放要求。

基于上述原理，参见图1，本发明提供了一种臭氧脱硫脱硝系统，该系统尤其适用于燃煤电厂330mw及以上机组，由该机组的燃煤锅炉排出的烟气温度稍高。臭氧脱硫脱硝系统包括：scr脱销装置2、湿法洗涤塔3和臭氧发生装置。scr脱销装置2用于对来自于燃煤锅炉1的烟气采用选择性催化还原法进行脱销处理，其与燃煤锅炉1的省煤器连接。臭氧发生装置用于制造出臭氧并使臭氧与经scr脱销装置2处理后的烟气进行反应，设置于尾部烟道上，尾部烟道为连通scr脱销装置2和湿法洗涤塔3的烟道。湿法洗涤塔3用于将烟气中的氮氧化物和二氧化硫同时转化为溶于水的物质。烟气由湿法洗涤塔3的底部进入，经湿法洗涤塔3清洁后的烟气由其顶部直接排出或排至烟囱，然后由烟囱排放至大气中。为了降低燃煤锅炉烟气中氮氧化合物含量，燃煤锅炉设置有低氮燃烧器，用于实现燃煤锅炉来的低氮燃烧。

通过在scr脱销装置2之后布置臭氧进入烟道，在臭氧的作用下，将烟气中no氧化到高价态的氮氧化合物，然后在湿法洗涤塔3内将氮氧化合物和二氧化硫同时吸收转化为溶于水的物质，从而达到高效脱硫脱硝的目的，满足国家超净排放要求：通常对于燃煤电厂330mw机组，scr脱销装置2出口nox含量范围为50mg/nm3～100mg/nm3，在配置本系统后，可确保烟囱或湿法洗涤塔3排放的nox低于50mg/nm³。

为了充分利用烟气热量以及降低臭氧所处理烟气的温度，本还包括：空气预热器，其用于使进入燃煤锅炉1的空气和经scr脱销装置2脱销处理后的烟气发生热交换。具体地，空气预热器设置于scr脱销装置2与臭氧入口9之间的烟道上，空气预热器的烟气进口与scr脱销装置2的出气口连接，空气预热器的烟气出口与烟道连接，空气预热器的空气出口与燃煤锅炉1的送风口连通，空气预热器的空气进口用于接收空气。臭氧入口9为臭氧发生装置与scr脱销装置2和湿法洗涤塔3之间的烟道连接形成的入口。

具体地，臭氧发生装置包括：供氧装置4和臭氧发生器。供氧装置4用于提供氧气。臭氧发生器用于对由供氧装置4提供的氧气进行处理以得到臭氧。为了使得供氧装置4结构简单，所占空间小，供氧装置4包括：过滤器、鼓风机、吸附器和氧气平衡罐。过滤器用于将原料空气中的粉尘过滤掉以得到净气。鼓风机用于提供动力，将原料空气吸入过滤器内，并对由过滤器输出的净气进行增压，如增压至0.3～0.5barg，其设置于过滤器和吸附器之间的管路上。吸附器用于对净气进行吸附处理得到氧气，其形成有容纳空间，在吸附器的顶部和底部分别开有连通容纳空间的排气口和入气口，容纳空间内由上至下依次设置有沸石分子筛和活性氧化铝层，沸石分子筛位于排气口的下方，用于吸附净气中的氮气，活性氧化铝层位于入气口的上方，用于吸附净气中的水分、二氧化碳。氧气平衡罐用于容纳吸附器排出的氧气，其进气口与吸附器的排气口连通。

供氧装置4还包括：压缩机和增压缓冲罐，压缩机用于对来自于氧气平衡罐的氧气进行升压，如升压至0.2mpa，其进气口与氧气平衡罐的出气口连通。增压缓冲罐的容积小于氧气平衡罐的容积，如氧气平衡罐的容积为25m³，增压缓冲罐的容积为5m³，增压缓冲罐的进气口与氧气平衡罐的出气口连通，增压缓冲罐的出气口与臭氧发生器的进气口连通，如此可以减少氧气所占空间。使用时，可以增设一个减压阀，设置在增压缓冲罐与臭氧发生器之间的管路上。

当吸附器运行一段时间后，其中的沸石分子筛和活性氧化铝层的吸附程度会达到饱和状态，为了提高两者的重复利用率，供氧装置4还包括：第一阀门、真空泵、第二阀门和第三阀门。第一阀门设置于连通鼓风机与吸附器的管道上，用于控制该管道的开启或关闭。第二阀门设置于连通真空泵的抽吸口与吸附器入气口的管道上，用于控制该管道的开启或关闭。第三阀门设置于连通吸附器与氧气平衡罐的管道上。正常工况下，第一阀门、第三阀门均开启，第二阀门关闭。当吸附器运行一段时间后，第二阀门开启，第一阀门、第三阀门均关闭，然后利用真空泵对吸附器进行抽真空，此时与净气的流动方向或吸附方向相反，真空度可达0.65-0.75barg，已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它气体组分被抽出并排至大气，沸石分子筛和活性氧化铝层得到再生。

具体地，臭氧发生器包括：臭氧发生室51和循环水冷却系统。臭氧发生室51为基于高压放电方法制备臭氧的发生室，其进气口与供氧装置4的排气口连接，产品气臭氧由臭氧发生室51的出气口排出，该出气口与烟道连接。循环水冷却系统用于为臭氧发生室51提供冷却水以吸收制备臭氧时产生的大量热量，其包括：清洁水箱521、热交换器522和循环水泵523。清洁水箱521用于对由臭氧发生室51输出的热水进行清洁。热交换器522用于接收清洁后的水，并将其作为热源，用冷却水对其进行冷却，然后将冷却后的水经循环水泵523输出至臭氧发生室51。具体地，热交换器522的热媒入口与清洁水箱521的排水口连通，热交换器522的热媒出口与循环水泵523的吸水口连通，循环水泵523的输水口与臭氧发生室51的冷却水进口连通，臭氧发生室51的热水出口与清洁水箱521的入水口连通，热交换器522的冷媒可以为冷却水。热交换器522优选为板式换热器。

若臭氧发生室51内的热量得不到及时排出，则会影响到臭氧发生室51的臭氧制造效率，因此，循环水冷却系统还包括流量开关和温度变送器，均设置于连通循环水泵523的输水口与臭氧发生室51的冷却水进口的冷却水出水管路上，用于对冷却水流量和冷却水温度进行监测。为了便于操作人员及时掌握热量状况，循环水冷却系统还包括：输入端与流量开关和温度变送器连接的控制器、以及与控制器输出端连接的报警器。当冷却水流量不足以及温度超过设定值时，控制器控制报警器报警。报警器可以为声音报警器、灯光报警器。控制器可以为单片机，如51单片机，还可以为其他类型的单片机。

为了确保臭氧发生器的工作安全，在臭氧发生器的进气管路(即连通供氧装置4的排气口与臭氧发生室51的进气口的管路)上设置安全阀，当压力超过设计值后开启以泄压。在臭氧发生器的出气管路(即连通臭氧发生室的出气口与烟道的管路)上设置臭氧浓度检测仪，通过在该管路上的臭氧取气口取气，检测臭氧出气浓度。为了提高安全性，在臭氧发生器周围设置臭氧泄漏报警仪，当臭氧泄露超标时，臭氧泄露仪根据检测信号来决定输出报警、并启动排气风扇或将臭氧发生室停机。

为了便于引导烟气流动，本系统还包括：引风机6，其设置于scr脱销装置2与臭氧入口9之间的烟道上。臭氧喷入烟道内的方向与烟气流动方向相反，即逆流式喷入，如此可以实现臭氧与烟气的充分混合。应用时，在烟道内设置多点逆流式布气装置10，该装置由输气管路组成，在输气管路上设置有多个气孔，在气孔上安装有喷嘴，喷嘴的朝向为迎着烟气的流动方向。为了方便混合。

为了提高本系统的自动化和远程控制功能，本系统还包括plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)7，与前述第一阀门、第二阀门和第三阀门连接，用于控制各阀门的开启或关闭。该plc7还可以作为循环水冷却系统的控制器，与流量开关和温度变送器连接以接收监测信号，并控制报警器报警。在连通臭氧入口9与臭氧发生器的管路上设置有投加控制器8，用于控制臭氧气体的投放量，其与plc7连接。应用时，投加控制器8可以为流量阀门。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。