臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及環(huán)境工程廢氣治理領(lǐng)域，特別涉及臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]火電廠、垃圾焚燒廠、水泥廠在燃燒工藝過程中，由于氮的氧化而生成的NOx氣體，具有刺激人體呼吸系統(tǒng)、損害動植物、破壞臭氧層、引起溫室效應、酸雨和光化學反應的特點，其中以NO居多，且其極難溶于水，增大了廢氣治理的難度。
[0003]目前，煙氣脫硝的主要技術(shù)有:選擇性催化還原技術(shù)(SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)、選擇性非催化還原技術(shù)聯(lián)合選擇性催化還原技術(shù)(SNCR/ SCR)、等離子脫硝技術(shù)、濕法煙氣脫硝技術(shù)等。
[0004]選擇性催化還原技術(shù)(SCR)的技術(shù)原理是在含有NOx的尾氣中噴入氨，尿素或者其它含氮化合物，使其中的NOx還原成N2和水，該過程的溫度范圍是在315—400°C內(nèi)，且需要催化劑。該處理技術(shù)脫硝效率高，可達90%以上;但該技術(shù)建于鍋爐省煤器以后，占地面積較大，且對催化劑的消耗量大，投資成本和運行成本較高。
[0005]選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)的技術(shù)原理是在含有NOx的尾氣中噴入氨，尿素或者其它含氮化合物，使其中的NOx還原成N2和水，還原反應在較高的溫度范圍(870—1100°C)內(nèi)進行，不需要催化劑。該法不需要催化劑，工程費用大大降低;布置于鍋爐本體上，不需要占地面積。但該技術(shù)氨的利用率不高，為了還原NOx常使用過量的氨，容易形成氨逃逸、造成設備腐蝕并污染環(huán)境，形成溫室氣體N20;運行過程控制不當還會影響熱煤炭的燃燒，從而造成更多的CO排放。
[0006]選擇性催化還原技術(shù)聯(lián)合選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR/SCR)具有兩個反應區(qū)，首先將氨，尿素或者其它含氮化合物的還原劑噴入第一個反應區(qū)，在高溫下，還原劑與煙氣中的NOx發(fā)生非催化還原反應;然后再將未完全反應的還原劑進入第二個反應區(qū)，進一步脫氮，節(jié)省了設置在煙道里的氨噴射系統(tǒng)，并減少了催化劑的用量;但該技術(shù)運行過程控制復雜，在大型工業(yè)中的運用較少。
[0007]等離子脫硝技術(shù)是利用高能電子將60—100°C煙氣中的分子激活，電子裂解，生成大量離子、自由基和電子等活性粒子，將煙氣中的NOx氧化，同時與噴入的氨反應生成硝酸銨，工藝簡單，副產(chǎn)物可作為化肥銷售，但耗電量大，電極壽命短，價格昂貴。
[0008]濕法煙氣脫硝技術(shù)包括二氧化氯氧化技術(shù)、過氧化氫氧化技術(shù)、高錳酸鉀氧化技術(shù)、臭氧氧化脫硝技術(shù)等。二氧化氯氧化技術(shù)是采用NaC102/NaC10氧化NO，然后再采用NaOH吸收殘余的酸性氣體，脫硝效率高，但溶劑消耗量大、成本昂貴;過氧化氫氧化技術(shù)采用過氧化氫氧化NO，進而采用堿性溶液吸收，同樣存在溶劑消耗量大，成本昂貴的問題;高錳酸鉀氧化技術(shù)采用堿性高錳酸鉀溶液吸收NOx的方法，脫硝效率高，吸收液中KOH的含量對NOx的脫除有重要影響，KOH降低太快就會制約高錳酸鉀的強氧化能力，減弱了高錳酸鉀氧化NOx的能力，從而導致廢氣的處理效果降低。
[0009]臭氧氧化脫硝技術(shù)的技術(shù)原理是采用強氧化劑臭氧將NO快速氧化為N02，然后再采用吸收劑將NO2轉(zhuǎn)化為硝酸鹽類物質(zhì)，是脫硝行業(yè)最具前景的技術(shù)方法;在臭氧量充足的情況下，臭氧能夠?qū)O完全氧化為NO2;然而臭氧的生成成本高，小氣量的臭氧難以在大氣量的煙氣當中快速分散均勻，造成臭氧利用效率低，導致脫硝效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]基于現(xiàn)有的臭氧氧化脫硝技術(shù)存在的臭氧利用率低的難題，本實用新型提供了能夠大大增加臭氧利用率的臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，臭氧利用率高，也解決了現(xiàn)有技術(shù)投資、運行成本高的難題。
[0011]為解決上述問題，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0012]臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，包括鍋爐、熱交換器、臭氧發(fā)生器、風機、混合反應器、吸收塔;所述的鍋爐內(nèi)的煙氣通過所述的熱交換器輸送至所述的混合反應器，所述的臭氧發(fā)生器通過所述的風機后連接至所述的混合反應器，所述的混合反應器連接至所述的吸收塔。
[0013]優(yōu)選的，所述的引風機引入新鮮空氣，氣體流量是臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧的幾十倍甚至上百倍以上。
[0014]優(yōu)選的，所述的熱交換器設置有煙氣入口、煙氣出口和熱量出口。
[0015]優(yōu)選的，所述的混合反應器內(nèi)設置有多個氧化劑輸送口。
[0016]優(yōu)選的，所述的吸收塔內(nèi)采用的吸收劑可以是水溶液，也可以是氫氧化物溶液、還可以是碳酸鹽溶液。
[0017]臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，其實現(xiàn)步驟:
[0018](I)鍋爐內(nèi)的煙氣通過熱交換器降低溫度后，輸送至混合反應器，熱量回收至鍋爐內(nèi)燃燒；
[0019](2)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧與風機引入的新鮮空氣混合后，通過多個氧化劑輸送口輸送至混合反應器；
[0020](3)高價態(tài)的氮氧化合物輸送至吸收塔，在吸收劑為水溶液、氫氧化物或碳酸鹽溶液的吸收作用下，達到脫硝的目的。
[0021]優(yōu)選的，上述步驟(2)臭氧與新鮮空氣混合后，高濃度的臭氧均勻分散至新鮮空氣中，臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中的氮氧化合物，避免了臭氧與煙氣反應時兩者數(shù)量級相差過大而反應不充分;另一方面，常溫下混合有新鮮空氣的臭氧與高溫下的鍋爐煙氣混合后，溫度將降低，溫度越低臭氧的半衰期越長，確保了臭氧有足夠長的時間將煙氣中的低價態(tài)氮氧化合物氧化為高價態(tài)的氮氧化合物。
[0022]本實用新型的技術(shù)原理是:鍋爐內(nèi)出來的高溫、含氮氧化合物的煙氣，首先通過熱交換器交換熱量，一方面可以降低煙氣溫度，另一方面可以回收煙氣中的溫度;臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧與空氣混合后增大了臭氧的氣量，臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中的氮氧化合物，減小了煙氣量與的臭氧氣量比例，提高了臭氧的利用率，從而增加了低價態(tài)氮氧化合物轉(zhuǎn)換為高價態(tài)氮氧化合物的轉(zhuǎn)換率;吸收塔內(nèi)吸收劑能夠吸收高價態(tài)的氮氧化合物，達到脫硝的目的，脫硝后的煙氣達標排放。
[0023]本實用新型的有益效果是:一、脫硝裝置中設置了風機，可有效將新風與臭氧稀釋完全，臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中的氮氧化合物，提高了臭氧與煙氣中NO的反應率，極大提高了吸收塔的稀釋速率;二、混合反應塔內(nèi)設置多級氧化劑出口，最大可能地提供了臭氧與NO反應的空間。三、本實用新型具有臭氧利用率高、投資運行費用省、脫硝效率高的特點。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中，1-鍋爐，2-熱交換器，3-臭氧發(fā)生器，4-風機，5-混合反應器，6_吸收塔。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0027]如圖1所示，本實用新型包括鍋爐1、熱交換器2、臭氧發(fā)生器3、風機4、混合反應器
5、吸收塔6。鍋爐I產(chǎn)生的以NO為主的氮氧化合物煙氣通過熱交換器2輸送至混合反應器5，臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧與風機輸送的新鮮空氣在管道內(nèi)混合后輸送至混合反應器5，煙氣與臭氧在混合反應器5內(nèi)發(fā)生紊合后，輸送至吸收塔6。
[0028]本實施例中，熱交換器2降低煙氣的溫度，收集的熱量回收至鍋爐助燃燒，保證了熱源的回收利用。風機4將外部的新鮮空氣引入管道與臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧均勻混合，使其更容易與煙氣充分混合，同時，混入新鮮空氣后的臭氧流量遠遠高于臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧流量，與高溫煙氣混合后，溫度也遠低于高溫煙氣直接與臭氧反應的溫度，在低溫條件下，臭氧的衰減率也大大降低，從而提高了混合反應器5內(nèi)煙氣中氮氧化合物與臭氧紊合的效率，提高NO轉(zhuǎn)換成高價態(tài)的氮氧化合物的速率;臭氧與空氣協(xié)同氧化的反應式如下:
[0029]2N0+02—2N02
[0030]Ν0+03^Ν02+02
[0031 ]高價態(tài)的氮氧化合物輸送至吸收塔6，被水溶液、氫氧化物或碳酸鹽溶液吸收，達到脫硝的目的。
[0032]以上僅僅是對本實用新型的實施例做了簡單說明，并不是對本實用新型的限制，其可以有很多的變形，任何同專業(yè)的技術(shù)人員依據(jù)本實用新型進行的變形，均認為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，其特征在于，主要裝置包括:鍋爐、熱交換器、臭氧發(fā)生器、風機、混合反應器、吸收塔;所述的鍋爐內(nèi)的煙氣通過所述的熱交換器輸送至所述的混合反應器，所述的臭氧發(fā)生器通過所述的風機后連接至所述的混合反應器，所述的混合反應器連接至所述的吸收塔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，其特征在于，所述的風機流量是臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧的幾十倍以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，其特征在于，所述的熱交換器設置有煙氣入口、煙氣出口和熱量出口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，其特征在于，所述的混合反應器內(nèi)設置有多個氧化劑輸送口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，其特征在于，所述的吸收塔內(nèi)采用的吸收劑可以是水溶液，也可以是氫氧化物溶液、還可以是碳酸鹽溶液。
【專利摘要】本實用新型公開了臭氧與空氣協(xié)同氧化煙氣中氮氧化物的裝置，屬于環(huán)境保護廢氣治理領(lǐng)域。主要包括：鍋爐、熱交換器、臭氧發(fā)生器、風機、混合反應器、吸收塔；鍋爐內(nèi)的煙氣通過熱交換器輸送至混合反應器，臭氧發(fā)生器通過風機后連接至所述的混合反應器，混合反應器連接至吸收塔。其實現(xiàn)方式是鍋爐內(nèi)的煙氣通過熱交換器后降低溫度，然后輸送至混合反應器；同時，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧與新鮮空氣混合后一同輸送至混合反應器；混合反應器內(nèi)在臭氧和空氣的氧化作用下，NO被氧化成NO2，然后輸送至吸收塔，在吸收劑的吸收下，達到脫硝的目的。本實用新型具有臭氧利用率高、投資運行費用省、脫硝效率高的特點。
【IPC分類】B01D53/56, B01D53/76, B01D53/78
【公開號】CN205308112
【申請?zhí)枴緾N201521122309
【發(fā)明人】姚學民, 金國良, 劉娟, 方洲, 徐婷
【申請人】杭州中兵環(huán)保股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月31日