一种烟气氮氧化物氧化装置的制作方法

本实用新型属于烟气污染物脱除技术领域，具体涉及一种烟气氮氧化物氧化装置。

背景技术：

燃煤产生的烟气中含有大量的氮氧化物nox，是造成大气污染的主要成因之一。目前，烟气中的nox主要通过scr选择性催化还原法进行脱除，该方法通过在催化剂的作用下，nox被加入烟道气的nh3还原成无害的n2，进而脱除。scr脱硝技术虽然目前已相当成熟，但依旧存在诸多问题。例如催化剂只在特定温度区间具备较高活性，当电厂运行负荷调整时，烟气温度的变化会严重影响scr脱硝效率。另外，scr脱硝存在氨逃逸、催化剂固废等二次污染问题，而且脱硝催化剂的老化和损耗也很快，造成运行成本居高不下。除了scr选择性还原法外，也有湿法脱硝技术，但都需要先将nox中难溶的no气体氧化成可溶的no2酸性气体，然后通过碱性液体吸收脱除。常见的no前置氧化法有臭氧法、双氧水法、催化氧化法、电催化氧化法等。

其中，臭氧氧化法是通过向烟气中混入少量臭氧气体，与no反应生成no2，便于采用碱液进行湿法吸收收脱除。研究表明，o3和no的摩尔比例为1的时候，效果最佳，氧化效率可实现99％以上。臭氧氧化法的主要缺陷在于臭氧易于分解无法储存，需要现场制取。臭氧一般通过高压放电使氧气电离制取，因此臭氧发生器电耗较高，单位电耗大约为10kwh/kg。按照no浓度为500mg/nm³的烟气，600mw机组需配备1.6t/h的臭氧发生器，功率为16mw。另外，制取1kg的臭氧需要大约10kg的液氧，因此600mw机组需消耗16t/h的液氧。电耗和液氧的消耗使得臭氧氧化的运行成本较高，目前还无法大规模的推广应用。

技术实现要素：

为了解决了现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种烟气氮氧化物氧化装置，将物理吸附与臭氧氧化结合，通过大幅度降低臭氧的消耗，实现氧化运行成本降低50％-80％以上。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种烟气氮氧化物氧化装置，包括氧化塔、臭氧发生器；氧化塔上开设氧化介质入口，氧化塔的固定床设置物理吸附层，氧化介质入口高于物理吸附层的顶端；臭氧发生器的氧化介质出口连通氧化塔的氧化介质入口，氧化塔的烟气入口连通烟气输出管道，氧化塔的烟气出口通过烟道连通烟囱。

物理吸附层的出口处还设置有气体喷射装置，气体喷射装置包括若干气体喷射口，所述喷射口覆盖氧化塔的横截面，喷射口连通氧化塔上的氧化介质入口，气体喷射口的方向朝下。

物理吸附层采用蜂窝块状装填，物理吸附层采用zsm-5型分子筛。

烟气输出管道上设置有引风机的烟气出口连通氧化塔的烟气入口。

引风机的烟气出口设置有流量计以及no监测传感器。

臭氧发生器的出口管道上设置有阀门。

氧化塔出口烟气流向烟囱的路径上设置喷淋装置；所述喷淋装置连通有用于向其中输入碱液或水管道。

所述喷淋装置的下方设置有碱液吸收装置以及盐液收集池。

所述喷淋装置采用湿式吸收塔，氧化塔的烟气出口连通湿式吸收塔的烟气入口；湿式吸收塔的上部开设吸收液入口，湿式吸收塔的底部设置排液口。

所述排液口连通盐液收集池，湿式吸收塔的底部排液口设置有阀门。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

结合物理吸附富集氧化和臭氧氧化的优缺点，在入口烟气氮氧化物较高的区域采用物理吸附富集氧化，在不消耗外加氧化剂和能耗的情况下将氮氧化物中的一部分no氧化成no2。当no浓度降低到一定程度，物理吸附富集的方法难以氧化的情况下，采用臭氧进行深度氧化，从而达到氮氧化物中难以湿法吸收脱除的no氧化成易于吸收的no2；采用本实用新型装置可在少量臭氧消耗的情况下，实现no的高氧化率。

进一步的，引风机为烟气提供进入氧化塔的动力，能有效克服烟气在氧化塔和湿式吸收塔中的阻力压降。

进一步的，氧化塔出口烟气流向烟囱的路径上设置喷淋装置；所述喷淋装置连通有用于向其中输入碱液或水管道，烟气经过所述喷淋装置后，no2转化为稀酸、硝酸盐或亚硝酸盐，有效降低氮氧化物的排放。

附图说明

附图1为本实用新型装置示意图。

说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

具体实施方式

为清楚说明本实用新型，下面结合实施例及附图，对本实用新型进行进一步详细说明。本领域技术人员了解，下述内容不是对本实用新型保护范围的限制，任何在本实用新型基础上做出的改进和变化，都在本实用新型的保护范围之内。

如图1所示，一种烟气氮氧化物氧化装置，包括氧化塔2、臭氧发生器3；氧化塔2上开设氧化介质入口，氧化塔2的固定床设置物理吸附层，氧化介质入口高于物理吸附层的顶端；臭氧发生器3的氧化介质出口连通氧化塔2的氧化介质入口，氧化塔2的烟气入口连通烟气输出管道，氧化塔2的烟气出口通过烟道连通烟囱；

氧化塔2的固定床中物理吸附层的出口处还设置有气体喷射装置，气体喷射装置包括若干气体喷射口，所述喷射口覆盖氧化塔2的横截面，喷射口连通氧化塔2上的氧化介质入口，气体喷射口的方向朝下；烟气输出管道上设置有引风机1的烟气出口连通氧化塔2的烟气入口。

本实用新型优选的实施例，气体喷射装置采用气体分布器，气体喷射装置的喷气方向朝下。

气体喷射装置的高度可调，气体喷射装置入口与氧化介质入口通过金属软管连接。

引风机1的烟气出口设置有流量计以及no监测传感器。

臭氧发生器3的出口管道上设置有阀门；氧化塔2出口烟气流向烟囱的路径上设置喷淋装置；所述喷淋装置连通有用于向其中输入碱液或水管道；所述喷淋装置的下方设置有碱液吸收装置以及盐液收集池。

本实用新型的一个优选实施例，喷淋装置采用湿式吸收塔4，氧化塔2的烟气出口连通湿式吸收塔4的烟气入口；湿式吸收塔4的上部开设吸收液入口，湿式吸收塔4的底部设置排液口；排液口连通盐液收集池，湿式吸收塔4的底部排液口设置有阀门。

物理吸附氧化的优点是运行成本低，除了克服活性炭吸附层的阻力需要少量电耗外，基本没有其它运行成本。

氧化塔2用于氧化烟气中的no，固定床采用活性炭或其它物理吸附剂，颗粒装填或蜂窝块状装填，固定床上端设置臭氧喷射口；臭氧发生器3用于向氧化塔3提供no末端氧化用的o3；湿式吸收塔4用于吸收no2，吸收液采用氨水、naoh溶液或石灰石浆液，湿式吸收塔4中设置碱液吸收装置。

本实用新型所述装置设置在烟气除尘和脱硫之后；脱硫后的烟气经引风机1引入氧化塔2，no在氧化塔2内的吸附床上富集，一部分no被烟气中的氧气部分氧化成no2；同时，氧气在臭氧发生器3的作用下转化成o3，并输入氧化塔2吸附床的上端，将剩余的no进一步氧化成no2，o3和剩余no的摩尔比例为1:1，氧化塔2出口烟气中的氮氧化物主要以no2的形式输出，输送至湿式吸收塔4进行吸收，吸收液采用水或碱液，相应地将no2转化为稀酸或硝酸盐/亚硝酸盐溶液排出。

采用臭氧氧化率高，而且臭氧的消耗量只与no的总量有关，跟浓度几乎没有关系；因此，通过降低入口no的浓度，减少烟气中no的含量，可以实现臭氧氧化运行成本成比例降低；例如，通过配置低氮燃烧器，将入口烟气nox中no的含量由500mg/nm³降低至200mg/nm³，那么，600mw机组只需配0.64t/h的臭氧发生器，运行成本能降低60％。

物理吸附氧化氧化率不高，随着烟气中no浓度的降低和no2浓度的升高，氧化速率会急剧下降并最终在no和no2之间形成平衡。例如，椰壳活性炭能富集氧化70-80％的no，煤质活性炭能富集氧化40-50％的no，zsm-5型分子筛能氧化50-60％左右的no。

本实用新型在物理吸附层出口增加臭氧喷射装置，通过在烟气中加入化学摩尔当量的臭氧，使剩余的no全部氧化为no2；具体的：将烟气中的no在吸附剂表面富集，在局部形成较高的浓度，从而极大地加快no的氧化速度，根据气体反应动力学，no的氧化速率与no的浓度有如下关系：

其中，k为反应速率常数，与温度有关；[no2]、[no]和[o2]为气体体积浓度，单位为mol/l。

实施例1：以600mw机组为例，烟气量为200万标方，烟气中no的含量为500mg/nm³；烟气在除尘和脱硫后，进入氧化塔2，氧化塔2内填充zsm-5疏水型分子筛，为减少烟气的阻力损失，并防止脱硫后的少量粉尘对分子筛产生堵塞，分子筛制成蜂窝块状；zsm-5疏水型分子筛在脱硫后湿烟气的条件下对no的吸附氧化率为50％，吸附床吸附氧化后的烟气中剩余no的浓度为250mg/nm³，臭氧发生器3的臭氧产率为0.8t/h，功率为8mw，液氧消耗量为8t/h，no最终氧化率为99％，氧化塔2出口烟气中no含量为5mg/nm³，经过湿式吸收塔4吸收no2后，净烟气中nox含量为5mg/nm³。

实施例2：以配置低氮燃烧器的600mw机组为例，烟气量为200万标方，烟气中no的含量为200mg/nm³。

工艺流程与实施例1相同，氧化塔2吸附床吸附氧化后的烟气中no含量为100mg/nm³；臭氧发生器3的臭氧产率为0.32t/h，功率为3.2mw，液氧消耗量为3.2t/h，no最终氧化率为99％，湿式吸收塔4排出的净烟气中nox含量为5mg/nm³。

对比实施例：对比实施例采用传统no臭氧氧化装置，烟气参数与实施例1中的相同；为实现99％的no氧化，臭氧发生器3的臭氧产率为1.6t/h，功率为16mw，液氧消耗量为16t/h，经湿式吸收塔吸收no2后的净烟气中nox含量为5mg/nm³。

表1采用本实用新型装置的实施例1、2和对比实施例的消耗指标对比

注：臭氧生产电耗取10kwh/kg，液氧制臭氧产率取10％。

由以上可知，使用本实用新型所述no氧化装置可降低臭氧消耗50％，进而降低运行电耗和液氧消耗量各50％；在配置低氮燃烧器的基础上使用本实用新型装置，可将每mw装机当量烟气的臭氧消耗量由2.67kg/h降至0.53kg/h，臭氧发生器厂用电率由2.67％降至0.53％；运行成本下降显著，具备良好的推广应用前景。