煙氣脫硝裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煙氣脫硝裝置和方法，尤其是一種脫除煙氣中的氮氧化物的裝置 和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑒于氮氧化物（NOx)對(duì)大氣環(huán)境的不利影響以及對(duì)人們身體健康帶來(lái)的損害，國(guó) 家環(huán)保部將控制燃煤鍋爐、工業(yè)窯爐、鋼鐵燒結(jié)球團(tuán)設(shè)備排放列為繼煙氣除塵、脫硫 之后的第三項(xiàng)污染重點(diǎn)治理工作。相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，由之前的400mg/Nm3(-般地 區(qū)）、200mg/Nm3(重點(diǎn)地區(qū)）提高到了 200mg/Nm3、100mg/Nm3。
[0003] 目前，主流脫硝技術(shù)是選擇性催化還原脫硝技術(shù)（SCR)或選擇性非催化還原脫硝 技術(shù)（SNCR)。SCR法脫硝效率高，二次污染小，但設(shè)備投資費(fèi)用大，需要用到催化劑，然而催 化劑的使用壽命約為24000小時(shí)，由于活性損失，到期需要更換，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高；而SNCR 法投資和運(yùn)行費(fèi)用較少，但脫硝效率比較低。上述二種脫硝技術(shù)的脫除效率能達(dá)到目前國(guó) 家制定的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是其工藝復(fù)雜，控制條件苛刻，投資、運(yùn)行費(fèi)用昂貴，占地面積大，不 適宜于改造項(xiàng)目。在排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的情況下，企業(yè)在脫硝上的支出費(fèi)用日益加大，脫硝 工作面臨兩難的處境：可選技術(shù)少；能應(yīng)用到實(shí)際工程上的脫硝技術(shù)運(yùn)行成本、建設(shè)成本 都較高。因此，研宄開(kāi)發(fā)效率高、經(jīng)濟(jì)性好的脫硝工藝成為環(huán)保行業(yè)的重點(diǎn)工作和發(fā)展方 向。
[0004] 研宄新型高效、低投資、低成本的脫硝技術(shù)是目前環(huán)保行業(yè)的主要研宄方向。利用 氧化劑結(jié)合濕法吸收煙氣脫硝技術(shù)是一種新型的脫硝技術(shù)，該方法利用強(qiáng)制氧化的原理將 煙氣中溶解度較小的NO氧化成勵(lì)2或N 205等高價(jià)態(tài)的氮氧化物（NO x)，然后再用水或堿性 物質(zhì)吸收。氧化劑結(jié)合濕法吸收煙氣脫硝技術(shù)可充分利用原有脫硫系統(tǒng)，具有改造成本低、 周期短、占地小、工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] CN1768902A公開(kāi)了 一種單獨(dú)利用O3作為氧化劑的煙氣脫硝方法，采用0 3作為氧 化劑噴入到煙道中，將鍋爐煙氣中的NO氧化成易溶于水的勵(lì)2或N2O5，然后使用水或堿液 洗滌煙氣，脫除煙氣中的NOx。這種氧化脫硝的方法雖能達(dá)到脫除NOx的目的，但0 3在超過(guò) 130°C的煙溫環(huán)境且含塵量在50~200mg/Nm3范圍內(nèi)時(shí)，極易產(chǎn)生分解、吸附塵物質(zhì)而失去 活性；且單獨(dú)采用O3氧化脫硝時(shí)，雖然氧化效率較高，但0 3耗量大，產(chǎn)生0 3所耗費(fèi)的電量更 是驚人，每產(chǎn)生Ikg O3需要消耗電量12kwh。若使用現(xiàn)有技術(shù)下的臭氧發(fā)生器來(lái)進(jìn)行03脫 硝，運(yùn)行成本過(guò)高。
[0006] CN102327735A公開(kāi)了一種利用H2O2作為氧化劑的煙氣脫硝方法。此方法將價(jià)格 低廉的H2O2注入煙道內(nèi)，氧化N0,然后在吸收塔內(nèi)洗滌煙氣達(dá)到脫除NO x的目的。雖然這種 方法投資和運(yùn)行成本較低，但H2O2不穩(wěn)定，在120°C以上，尤其是在140°C及以上會(huì)發(fā)生無(wú)效 分解（強(qiáng)烈分解成H2O和O2，失去氧化NOx的能力），且粉塵會(huì)使H 202本身及其在一定條件 下激發(fā)形成的活性物質(zhì)羥基自由基· OH和· O2H瞬時(shí)聚集失去活性，煙道中煙氣溫度恰好 在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，且含塵量較高，大幅降低了 H2O2的氧化性能，致使脫硝效率最高不超過(guò) 70 %。CN103463978A在CN102327735A的基礎(chǔ)上增加了 H2O2催化分解裝置，使H 202分解產(chǎn) 生· 0H，但此種方法塔外使用設(shè)備多且復(fù)雜，占地面積大，增加了投資、運(yùn)行成本。
[0007] 因此，開(kāi)發(fā)一種能夠兼有O3高氧化效率和H2O2價(jià)格低廉兩種優(yōu)點(diǎn)的氧化脫硝工藝 方法和裝置，能夠極大推進(jìn)氧化吸收法脫硝技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)程。
[0008] CN102343212A公開(kāi)了一種H2O2和O3協(xié)同氧化結(jié)合濕法吸收的脫硝工藝：先噴入過(guò) 氧化氫溶液作為氧化劑，再噴入臭氧作為活化劑，氧化低價(jià)氮氧化物成易被吸收的高價(jià)態(tài) 氮氧化物，而后利用脫硫漿液吸收，達(dá)到脫硫脫硝一體化的效果。但該工藝同樣將主氧化劑 H2O2注射到煙道中，煙道處很難提供H2O2氧化的最適宜條件（50~80°C，霧化含水率10 %~ 13%，相對(duì)濕度在30%~40%范圍內(nèi)，此種條件能夠激發(fā)出更多的具有實(shí)質(zhì)性氧化意義的 活性物質(zhì)羥基自由基· OH和· O2H)，且此種方法將O3作為活化劑，未充分利用0 3的強(qiáng)氧化 性的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)同樣將O3注射到煙道，〇 3受到粉塵和溫度的影響發(fā)生無(wú)效分解，致使總脫硝 效率最高只能達(dá)60 %左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了克服現(xiàn)有脫硝技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種借助濕法脫硝裝置結(jié)合臭氧和過(guò) 氧化氫協(xié)同氧化，脫除煙氣中的氮氧化物的裝置和方法。本發(fā)明的裝置和方法尤其適用于 燃煤鍋爐、鋼鐵燒結(jié)機(jī)、球團(tuán)、工業(yè)窯爐等含N0x煙氣的脫硝處理，能夠解決目前煙氣脫硝工 藝運(yùn)行成本高、設(shè)備復(fù)雜、脫硝效率不高的問(wèn)題。
[0010] 本發(fā)明提供一種臭氧和過(guò)氧化氫協(xié)同氧化結(jié)合濕法吸收的煙氣脫硝裝置，包括：
[0011] 煙氣脫硝設(shè)備，其內(nèi)部設(shè)有：
[0012] 臭氧噴霧氧化反應(yīng)層和過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層，用于協(xié)同氧化煙氣中的低價(jià)氮 氧化物，并形成高價(jià)氮氧化物；
[0013] 吸收噴淋區(qū)，用于采用堿性漿液濕法吸收煙氣中的氮氧化物，并形成吸收產(chǎn)物；和
[0014] 漿液存儲(chǔ)區(qū)，用于向吸收噴淋區(qū)供給堿性漿液，并接收來(lái)自吸收噴淋區(qū)的吸收產(chǎn) 物；
[0015] 臭氧供給設(shè)備，用于向臭氧噴霧氧化反應(yīng)層供給臭氧；和
[0016] 過(guò)氧化氫供給設(shè)備，用于向過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層供給過(guò)氧化氫；
[0017] 其中，所述臭氧噴霧氧化反應(yīng)層和過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層均設(shè)置在所述吸收噴 淋區(qū)內(nèi)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的煙氣脫硝裝置，優(yōu)選地，所述吸收噴淋區(qū)包括至少三個(gè)吸收噴淋層， 并且所述至少三個(gè)吸收噴淋層彼此不鄰接，并被所述臭氧噴霧氧化反應(yīng)層和過(guò)氧化氫噴霧 氧化反應(yīng)層間隔開(kāi)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的煙氣脫硝裝置，優(yōu)選地，所述吸收噴淋區(qū)由下至上依次包括第一吸 收噴淋層、第二吸收噴淋層和第三吸收噴淋層；臭氧噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在第一吸收噴淋 層和第二吸收噴淋層之間；過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在第二吸收噴淋層和第三吸收噴 淋層之間。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的煙氣脫硝裝置，優(yōu)選地，所述臭氧噴霧氧化反應(yīng)層距離第一吸收噴 淋層0. 5~I. 5m ;所述過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層距離第二吸收噴淋區(qū)0. 8~I. 8m，且距離 第三吸收噴淋層1~2. 2m。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的煙氣脫硝裝置，優(yōu)選地，所述吸收噴淋區(qū)由下至上依次包括第一吸 收噴淋層、第二吸收噴淋層和第三吸收噴淋層；過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在第一吸收 噴淋層和第二吸收噴淋層之間；臭氧噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在第二吸收噴淋層和第三吸收噴 淋層之間。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的煙氣脫硝裝置，優(yōu)選地，所述過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層距離第一吸 收噴淋層0. 5~I. 5m ;所述臭氧噴霧氧化反應(yīng)層距離第二吸收噴淋區(qū)0. 8~I. 8m，且距離 第三吸收噴淋層1~2. 2m。
[0023] 本發(fā)明還提供一種利用上述煙氣脫硝裝置進(jìn)行煙氣脫硝的方法，包括如下步驟：
[0024] 煙氣氧化步驟，在臭氧噴霧氧化反應(yīng)層和過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層中，利用臭氧 和過(guò)氧化氫協(xié)同氧化煙氣中的低價(jià)氮氧化物，并形成高價(jià)氮氧化物；
[0025] 濕法吸收步驟，采用堿性漿液濕法吸收煙氣中的氮氧化物，并形成吸收產(chǎn)物；
[0026] 堿性漿液供給步驟，由漿液存儲(chǔ)區(qū)向吸收噴淋區(qū)供給堿性漿液；
[0027] 臭氧供給步驟，由臭氧供給設(shè)備向臭氧噴霧氧化反應(yīng)層供給臭氧；和
[0028] 過(guò)氧化氫供給步驟，由過(guò)氧化氫供給裝置向過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層供給過(guò)氧化 氫。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選地，在所述煙氣氧化步驟中，臭氧噴霧氧化反應(yīng)層的工藝 條件為：煙氣溫度為50~80°C，塵含量為30~50mg/Nm3,相對(duì)濕度大于30%，煙氣含濕量 為10%~15%;過(guò)氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層的工藝條件為：煙氣溫度為40~70°C，含水率為 10%~13%，相對(duì)濕度為30%~40%。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選地，在所述煙氣氧化步驟中，所述臭氧供給步驟提供的供 給物中的臭氧濃度為2~12wt % ;所述過(guò)氧化氫供給步驟提供的供給物中的過(guò)氧化氫濃度 為 3wt % ~35wt %。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選地，所述堿性漿液供給步驟還包括在所述堿性漿液中加 入過(guò)氧化氫分解催化劑。
[0032] 本發(fā)明的裝置和方法借助濕法脫硝裝置結(jié)合臭氧和過(guò)氧化氫協(xié)同氧化，較傳統(tǒng)臭 氧氧化脫硝工藝可節(jié)省50%以上的臭氧用量，運(yùn)行成本低，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。此外，本發(fā) 明的裝置和方法相比于在煙道處加入臭氧、過(guò)氧化氫的現(xiàn)有脫硝工藝，活性物質(zhì)羥基自由 基的產(chǎn)生量提高了 100%~150%之多，有效提高了氮氧化物的脫除效率。再有，由于本發(fā) 明的裝置和方法無(wú)需對(duì)現(xiàn)有脫硝設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模改造，改造