氧化还原脱硝工艺的制作方法

本发明涉及一种氧化还原脱硝工艺，属于化工领域。

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,并且总会有部分未反应的nox逃离至低温区域，在低温区域选择性催化还原(scr)和选择性非催化还原(sncr)无法发挥作用，因此需要进一步的脱硝工艺来将这部分残留的nox处理掉，以达到排放要求。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种氧化还原脱硝工艺，在低温烟气环境下即可完成脱硝，并且占地面积小，脱硝效率高。

本发明所述的氧化还原脱硝工艺，在烟气中加入氧化剂，氧化剂为naclo2，其工艺为：

氧化工艺

烟气中的no、no2与激活脱硝剂发生反应，生成二氮和高价态氮氧化物：

naclo2+2no＝nacl+2no2；

如果氮氧化物浓度高会发生以下反应：

naclo2+4no＝nacl+2n2o3；

naclo2+4n2o3+o2＝nacl+8no2；

naclo2+4no2＝nacl+2n2o5；

还原工艺：

8nh3+6no2＝7n2+12h2o。

上述的naclo2采用naclo2水溶液，naclo2水溶液具有强氧化性，可将nox氧化并吸收，吸收过程所需的停留时间短，能达到工业应用的实际需求。

上述的氨基是在干法sncr脱硝工艺中未反应的氨基或通过下游补喷的氨基，在适宜的温度中，与低温烟气中经氧化剂氧化成的no2反应，还原为氮气和水，达到排放限值。

氧化还原脱硝工艺是在氧化还原脱硝系统内进行的，氧化还原脱硝系统包括烟道，烟道连通除尘器，除尘器通过风机连通氧化反应器，氧化反应器连通还原反应器，还原反应器连通脱硫塔，氧化反应器连通脱硝剂储槽，还原反应器连通尿素溶液储槽。

脱硝剂储罐通过计量泵连通脱硝剂激活罐，脱硝剂激活罐通过喷淋泵连通位于氧化反应器内的雾化喷嘴。脱硝剂价格较高，计量泵可以精确控制流量，控制成本。脱硝剂在脱硝剂激活罐通过催化剂催化激活后被喷淋泵供入氧化反应器，并通过雾化喷嘴喷淋并与nox氧化反应。

尿素溶液储槽通过输送泵连通还原反应器内的雾化喷嘴，尿素溶液中的氨基还原剂，在适宜的温区将no2转化为氮气和水。

naclo2不仅能够起到脱硝作用，还能起到一定的脱硫作用。

除尘器为布袋除尘器，成本低，效果好。

计量泵及所附属管线均采用316l材质或ppr材质，减少脱硝剂的腐蚀或氧化。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：

本发明所述的氧化还原脱硝工艺，低温烟气脱硝(200℃-60℃)，脱硝效率高，可达到95％以上，脱硝效率可灵活自动调节，节省运行费用，运行阻力小，在现有湿法脱硫基础上增加的阻力＜100pa，设还原系统，无次生污染占地面积小，模块化设备可根据现场条件灵活布置，运行费用较高。

附图说明

图1是本发明实施例示意图。

图中：1、烟道；2、除尘器；3、尿素溶液储槽；4、输送泵；5、引风机；6、氧化反应器；7、还原反应器；8、脱硫塔；9、脱硝剂储槽；10、计量泵；11、脱硝剂激活罐；12、喷淋泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1所示，本发明所述的氧化还原脱硝工艺，在烟气中加入氧化剂，氧化剂为naclo2，其工艺为：

氧化工艺

烟气中的no、no2与激活脱硝剂发生反应，生成二氮和高价态氮氧化物：

naclo2+2no＝nacl+2no2；

如果氮氧化物浓度高会发生以下反应：

naclo2+4no＝nacl+2n2o3；

naclo2+4n2o3+o2＝nacl+8no2；

naclo2+4no2＝nacl+2n2o5；

还原工艺：

8nh3+6no2＝7n2+12h2o。

上述的naclo2采用naclo2水溶液，naclo2水溶液具有强氧化性，可将nox氧化并吸收，吸收过程所需的停留时间短，能达到工业应用的实际需求。

上述的氨基是在干法sncr脱硝工艺中未反应的氨基或通过下游补喷的氨基，在适宜的温度中，与低温烟气中经氧化剂氧化成的no2反应，还原为氮气和水，达到排放限值。

氧化还原脱硝工艺是在氧化还原脱硝系统内进行的，氧化还原脱硝系统包括烟道1，烟道1连通除尘器2，除尘器2通过风机连通氧化反应器6，氧化反应器6连通还原反应器7，还原反应器7连通脱硫塔8，氧化反应器6连通脱硝剂储槽9，还原反应器7连通尿素溶液储槽3。

脱硝剂储罐通过计量泵10连通脱硝剂激活罐11，脱硝剂激活罐11通过喷淋泵12连通位于氧化反应器6内的雾化喷嘴。脱硝剂价格较高，计量泵10可以精确控制流量，控制成本。脱硝剂在脱硝剂激活罐11通过催化剂催化激活后被喷淋泵12供入氧化反应器6，并通过雾化喷嘴喷淋并与nox氧化反应。

尿素溶液储槽3通过输送泵4连通还原反应器7内的雾化喷嘴，尿素溶液中的氨基还原剂，在适宜的温区将no2转化为氮气和水。

naclo2不仅能够起到脱硝作用，还能起到一定的脱硫作用。

除尘器2为布袋除尘器2，成本低，效果好。

计量泵10及所附属管线均采用316l材质或ppr材质，减少脱硝剂的腐蚀或氧化。

除尘：

对含湿度较大的烟气通过凝并吸附，除去湿烟气中的微尘与水雾，再通过解吸回收微尘与液滴，其具体技术内容如下：湿法脱硫后含湿量较大的烟气自“兰金涡流微湿电除尘除雾器”底部，加速进入多环导流板位置后，由于导流板的巧妙设计，首先对烟雾化整为零，将烟气分为n等份，每份烟气处理量为每小时40～50立方米，然后使烟气一方面作多次变速变向运动，另一方面沿着相应的环流控制板作旋转上升运动，并带有特设的向心风力，这样含湿度较大的烟气在变速、变向的运动中，不同粒径的液滴与液滴之间、尘粒与尘粒之间、液滴与固粒之间，会互相碰撞，相互凝结，称之为凝并现象。就像滚雪球一样，越滚越大，而使液滴与尘粒变大进入下一级；在多环导向板的上方环卷内设有多层特殊设计制造的吸尘球在多向风力作用下作“公转”运动，而这些吸尘球在公转时，球与球之间会相互摩擦，从而产生自转，由于这些吸尘球的公转与自转，相互摩擦会产生“静电”，特设的吸尘球选用摩擦时极易产生静电的高分子配方树脂组成，对吸附在球面上的酸性小液滴与微尘解吸能力较差，不会因本设备内的风力再从球面带走微尘与微小液滴，更能提高除尘效率，稳定除尘除雾率。当然最主要的是烟气通过凝并作用后冲击各层球的表面，微小的液滴冲击到球的表面时，吸附在球面上形成水膜，随着水膜的增厚形成液滴，液滴在重力作用下流向导流板与微小的雾滴与微尘再凝并，大的水滴在重力作用下落入脱硫塔底，宝贵的水资源进入脱硫塔循环使用。同样，烟气中的微尘冲击球面时也会吸附在球面的液膜上，随着液膜增厚变成水滴，然后在重力的作用下流入塔底而被除去。

⑵设备构成

定位控制板、烟气导向板、环流控制墙板、流速控制盲板、负荷控制环、吸尘球、防波动止水除雾器、自动清洗装置。

⑶设备安装位置

本装置安装在脱硫吸收塔内的顶部(原除雾器位置)；

设备直径与脱硫塔直径相同；

设备总占用高度约750mm(不含支重架高度与清洗水管高度)；

⑷设备特点

①烟气除尘与脱硫实际运行过程很难处于理想状态，在实际运行过程中烟气量、烟气局部流速经常会发生变化，故此本除尘除雾器的各环流卷设计了负荷适应性移位控制环板，使各环流口为倒梯型，切面积为下小上大，这样当烟气量为设定值时，在各环流卷内烟速下大上小，而这些吸尘球是以设定的直径(固定受力面)与比重，必须达到设定烟气流速下，才能使吸尘球悬在空中，从而它会根据烟气的流速自动选定平衡的高度。那么当烟气量变小时，吸尘球所在的空中位置会自动降低，反之，自动升高，因为受力面相同，重力与烟气升力的平衡基本上由烟速来确定，本倒梯型设计可有效控制负荷在30～110％的情况下正常运行，保证吸尘球都可悬在空中公转或自传。

②当烟气量突然发生变化，与含尘量含水量变化较大时，及吸尘球含尘量较多时，一部分球体可能产生跳动，当出现球体跳动时，球面上的液滴会扬出，则会产生二次扬尘与二次雾化，则会使排放烟气浓度与含水浓度升高，甚至有吸尘球飞出本设备，故此在吸尘球流场的上方设置了一层防波动止水除雾器，保证在任何情况下，吸尘球不会飞出设备，也不会被吸尘球除去的水雾与微尘再产生二次雾化与扬尘。

③为适应高浓度情况下的除尘，设备特设了一套清洗装置，可定时和定阻力自动清洗。

④由于本设备脱水除雾能力强，且脱下来的水与烟气有效大的接触面积可再次吸收烟气中的so2与水雾中本身所带的so2一并回到脱硫塔底部，则相应可提高脱硫效率。一般情况下，原脱硫设施排放烟气含so2浓度在200mg/nm³时加装本涡流除雾器后，排放烟气含so2浓度可达150mg/nm³以下，可有效脱去50mg/nm³左右。

⑤本技术设备采用的吸尘球为高分子树脂配方材质。其特性在于：该吸尘球摩擦产生静电后对酸性液体有较强的吸附力，一般塑料材质的吸尘球表面吸附酸性液体后，其外表受到10m/s切向风速时，其表面吸附的酸性液体基本上都会被风力带走，而解吸本吸尘球吸附酸性液体后其外表受到15m/s切向风力时基本不会被风力带走所吸附的液体。

⑸技术优势

①本设备同时高效完成二次除尘、二次脱硫及二次除雾；

②对锅炉负荷的变化与烟气浓度变化适应性强。与机组同步率100％；

③模块化生产现场施工周期短，对改造项目要求的停炉时间短。在原有脱硫塔上增加时无需增高塔体；

④操作管理简单，系统运行稳定可靠；

⑤低投资、低运行费用，投资费用约为湿式电除尘器的80％左右，运行费用约为湿电的5％左右，同样能达到超低排放要求，仅需少量的清洗水，总阻力约为300pa。

实际应用中的除尘效果：

布袋除尘后颗粒物约30mg/m³。安装兰金涡流微湿电除尘除雾器后，出口颗粒物浓度小于10mg/m³，达到工业锅炉烟气超低排放限值，烟气拖尾从视觉上看减少约70％。