一種高效鏈條爐臭氧氧化脫硫脫硝一體化工藝系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高效鏈條爐臭氧氧化脫硫脫硝一體化工藝系統(tǒng)，可應(yīng)用于含氮氧化物及硫氧化物的煙氣治理工藝，進(jìn)行NOx及SOx的高效一體化聯(lián)合脫除。
【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐燃燒煤粉進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的同時(shí)會(huì)向環(huán)境排放大量污染物，據(jù)統(tǒng)計(jì)大氣NOx排放中的67 %來自燃煤，氮氧化物(NOx)的排放是導(dǎo)致酸雨、光化學(xué)煙霧等一系列嚴(yán)重污染問題的主要原因之一，因此對(duì)電廠燃煤鍋爐進(jìn)行NOx控制處理非常有必要。
[0003]鍋爐煙氣中95%以上的NOx為Ν0，Ν0不溶于水，而高價(jià)態(tài)的N02、N03、N205與水反應(yīng)生成HNO3,其溶解能力大大提高，從而通過改變NOx形態(tài)來實(shí)現(xiàn)脫硝在理論上可行的。美國Argonne國家實(shí)驗(yàn)室利用氯酸和氯酸鈉將NO轉(zhuǎn)換為NO2形態(tài)、HgO轉(zhuǎn)化為可溶性的Hg2+，然后通過堿液進(jìn)行吸收，可以同時(shí)脫除N0、S02、Hg，但氯酸與氯酸鹽腐蝕性強(qiáng)，不可降解，容易造成廢液二次污染。P0WERSPAN公司開發(fā)的EC0(electro-catalytic oxidat1n)技術(shù)，通過等離子體放電，高能量的脈沖電暈產(chǎn)生0H、0、03等自由基有效氧化單質(zhì)汞、NO，結(jié)合堿液吸收和濕式電除塵同時(shí)對(duì)S02、N0x、Hg、PM、HCl進(jìn)行有效控制。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，已大量應(yīng)用于醫(yī)藥和水處理方面，進(jìn)行高效殺菌除臭降解有機(jī)物。臭氧發(fā)生器針對(duì)局部空氣或氧氣放電，放電均勾、電耗低、效率高。Cannon與BOC公司對(duì)于臭氧氧化過程進(jìn)行了部分研究，結(jié)果表明通過臭氧氧化能將90 %以上的NO氧化為高價(jià)氮氧化物并吸收。
[0004]國內(nèi)，浙江大學(xué)熱能研究所長期以來一直開展利用臭氧同時(shí)脫硫脫硝的機(jī)理研究，其中王智化教授研究表明NOx的氧化是逐級(jí)進(jìn)行的，首先NO氧化生成NO2，當(dāng)O3過量后生成NO3和少量N2O5,在η(03):η(Ν0)〈1的情況下主要產(chǎn)物為N02、N03，N205只有在O3過量條件下才會(huì)產(chǎn)生，在多層栓塞流反應(yīng)器中進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果吻合良好，進(jìn)一步驗(yàn)證了本反應(yīng)機(jī)理的正確性。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)在100 0C和200 0C條件下，溫度變化對(duì)于O3與NO之間的氧化反應(yīng)影響很小，當(dāng)n (O3): η (NO) = 1.0時(shí)，分別達(dá)到了 89.2%和85.0%的氧化效率。姜樹棟博士的研究利用臭氧和活性分子實(shí)現(xiàn)多種污染物協(xié)同脫除的相關(guān)問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和機(jī)理研究，主要研究內(nèi)容包括可溶性NOx的濕法脫除，煙氣整體催化氧化污染物研究及與臭氧氧化對(duì)比，若干未知速率和未明機(jī)理反應(yīng)的量子化學(xué)研究，異相催化氧氣產(chǎn)生活性分子氧化NO研究，得出結(jié)論:采用臭氧噴射技術(shù)脫除Ν0Χ，在03/Ν0摩爾比大于I時(shí)，因氣相生成Ν03、N2O5，NOJ兌除急劇上升，可以達(dá)90%以上，同時(shí)液相NO3-濃度上升。
[0005]臭氧氧化吸收法是近年來快速發(fā)展并興起的脫硝技術(shù)，基本技術(shù)路線為:NOx主要以NO(占95%以上)的形式存在，NO特性表現(xiàn)為難溶于水，致使其難以被轉(zhuǎn)化吸收。利用臭氧的強(qiáng)氧化性可以將NO氧化為易溶的N2O5等氣體，再通過后續(xù)的吸收裝置吸收。
[0006]臭氧氧化吸收法工藝過程主要分為兩步:氮氧化物的氧化和氧化產(chǎn)物的吸收。氮氧化物的氧化主要在煙道內(nèi)進(jìn)行，通過噴入的臭氧快速將煙氣中氮氧化物氧化為N2O5;氧化產(chǎn)物的吸收在吸收塔內(nèi)進(jìn)行，一般通過設(shè)備原有脫硫塔，通過噴入之堿性氧化物即可完成氮氧化物的吸收脫除，生成硝酸鹽。
[0007]臭氧氧化脫硝主要技術(shù)特點(diǎn)在于煙氣特性適應(yīng)性強(qiáng)，能針對(duì)高含塵煙氣進(jìn)行脫除;脫硝效率最高可達(dá)95%，可根據(jù)業(yè)主需求調(diào)整脫硝效率。
[0008]從以上分析可以看出，高效鏈條爐臭氧氧化脫硫脫硝一體化工藝系統(tǒng)是非常有發(fā)展應(yīng)用潛力的新技術(shù)，具有良好的應(yīng)用前景。在環(huán)保要求日益提高的形勢(shì)下，該工藝系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:設(shè)計(jì)并研制了新型高效鏈條爐臭氧氧化脫硫脫硝一體化工藝系統(tǒng)，通過控制臭氧及氧化鎂的噴入量以及噴入位置，臭氧及氧化鎂的噴入量按照完全脫除煙氣中含有的污染物所需當(dāng)量的0.6?1.5倍噴入。噴入位置:在爐膛出口至脫硫塔入口之間，在滿足反應(yīng)所需的最短停留時(shí)間的前提下，選擇最佳溫度窗口噴入。進(jìn)行煙氣污染物聯(lián)合脫除，最終實(shí)現(xiàn)煙氣的達(dá)標(biāo)排放，達(dá)到節(jié)能減排的目的。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:
[0011]—種高效鏈條爐臭氧氧化脫硫脫硝一體化工藝系統(tǒng)，其特征在于，包括一用于制備氧氣的空氣源制氧系統(tǒng)，一通過管道與所述空氣源制氧系統(tǒng)連接的氧氣緩沖罐，以及一將所述氧氣緩沖罐內(nèi)的氧氣轉(zhuǎn)換為臭氧的臭氧發(fā)生系統(tǒng);所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)將臭氧通入吸收塔系統(tǒng)內(nèi)用于吸收氮氧化物。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，還包括臭氧噴射系統(tǒng)，設(shè)置于所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)以及吸收塔系統(tǒng)之間，用于將所述臭氧射入鍋爐適合位置煙道內(nèi)。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)通過管道連接有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用于臭氧發(fā)生系統(tǒng)的冷卻以保障臭氧發(fā)生系統(tǒng)的溫度低于30°C。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述空氣源制氧系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)，與鼓風(fēng)機(jī)連接的空氣過濾器，原料空氣經(jīng)空氣過濾器去除空氣中機(jī)械雜質(zhì)，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)壓縮后，從吸附器下部進(jìn)料口進(jìn)入吸附器，空氣中的氮?dú)?、二氧化碳等組分被吸附，氧氣產(chǎn)品從吸附器頂部流出。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生器、臭氧電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述臭氧發(fā)生器內(nèi)設(shè)置有臭氧發(fā)生室，其中臭氧發(fā)生室內(nèi)部分氧氣通過中頻高壓放電變成臭氧，臭氧經(jīng)溫度、壓力、流量監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)后由臭氧出氣口產(chǎn)出。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述臭氧發(fā)生器的進(jìn)氣管道上設(shè)計(jì)了安全閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過設(shè)計(jì)值后開啟，以保證系統(tǒng)工作安全;所述臭氧發(fā)生室上還設(shè)有臭氧取氣口，通過在臭氧發(fā)生器配備的臭氧濃度檢測(cè)儀在線監(jiān)控臭氧發(fā)生器的出氣濃度。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包含循環(huán)冷卻塔，冷去循環(huán)栗，臭氧發(fā)生器配套板式換熱器，臭氧發(fā)生器內(nèi)部換熱部件，所述臭氧發(fā)生器配套板式換熱器，臭氧發(fā)生器內(nèi)部換熱部件及相關(guān)管道構(gòu)成閉式循環(huán)系統(tǒng)，其介質(zhì)為除渣、除氧后軟化純水;循環(huán)冷卻塔，冷卻循環(huán)栗，臭氧發(fā)生器配套板式換熱器共同組成開式外循環(huán)系統(tǒng)，用于冷卻閉式循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)水。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述臭氧噴射系統(tǒng)包括臭氧流量分配系統(tǒng)，流量控制監(jiān)測(cè)裝置和噴射部件，所述噴射部件出口壓力約為0.095MPa。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述吸收塔系統(tǒng)內(nèi)還噴射有氧化鎂，所述臭氧及氧化鎂的噴入量按照完全脫除煙氣中含有的污染物所需當(dāng)量的0.6?1.5倍噴入。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0021](I)本發(fā)明的臭氧氧化法脫硝工藝系統(tǒng)，該系統(tǒng)的最佳反應(yīng)溫度區(qū)間為<250°C，無低溫限制，相對(duì)于SNCR工藝850°C以上溫度需求和SCR工藝300?400°C溫度窗口而言，適用范圍廣。
[0022](2)臭氧氧化法脫硝技術(shù)脫硝效率高，并且能夠根據(jù)需求調(diào)整脫硝效率，適應(yīng)范圍廣。該工藝改造工作量小，僅與SNCR相當(dāng)，相比與SCR工藝，無需對(duì)鍋爐煙道進(jìn)行較大改動(dòng)，不會(huì)影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，施工周期短，無液氨及氨水設(shè)備，所需要的原料僅為空氣和水，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成影響。
[0023](3)該一體化聯(lián)合脫硫脫硝系統(tǒng)流動(dòng)阻力小，混合效率高。系統(tǒng)阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SCR系統(tǒng)阻力，系統(tǒng)低流阻不但能夠保證臭氧順利噴入煙道，同時(shí)可降低能耗;高效混合，保證臭氧與煙氣良好混合，充分反應(yīng)，提高脫硝效率的同時(shí)具有很高的臭氧利用率。
[0024](4)采用氧化鎂法脫硫工藝，滿足較高脫硫效率的同時(shí)，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物Mg2SO4循環(huán)回收利用，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，整個(gè)脫硫工藝無廢棄物排放，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
[0025](5)該一體化脫硫脫硝協(xié)同脫除系統(tǒng)中，臭氧氧化法脫硝工藝和氧化鎂法脫硫工藝共用一臺(tái)吸收塔，該吸收塔內(nèi)能夠同時(shí)進(jìn)行脫硫脫硝單塔一體化協(xié)同脫除，不需要額外建塔，因此具有投資成本低、脫除效率高的優(yōu)點(diǎn)。。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合工藝系統(tǒng)圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0028]參照?qǐng)D1，一種高效鏈條爐臭氧氧化脫硫脫硝一體化工藝系統(tǒng)，其特征在于，包括一用于制備氧氣的空氣源制氧系統(tǒng)，一通過管道與所述空氣源制氧系統(tǒng)連接的氧氣緩沖罐，以及一將所述氧氣緩沖罐內(nèi)的氧氣轉(zhuǎn)換為臭氧的臭氧發(fā)生系統(tǒng);所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)將臭氧通入吸收塔系統(tǒng)內(nèi)用于吸收氮氧化物，該系統(tǒng)內(nèi)還包括臭氧噴射系統(tǒng)，設(shè)置于所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)以及吸收塔系統(tǒng)之間，用于將所述臭氧射入鍋爐適合位置煙道內(nèi)。
[0029]另外所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)通過管道連接有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用于臭氧發(fā)生系統(tǒng)的冷卻以保障臭氧發(fā)生系統(tǒng)的溫度低于30°C。
[0030]下面針對(duì)上述各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)一步詳細(xì)介紹:
[0031]1、空氣源制氧系統(tǒng)
[0032]本專利采用空氣源制氧系統(tǒng)，采用表壓吸附法(VPSA)制取氧氣?？筛鶕?jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)制取的氧氣濃度及流量。
[0033]