CN110292843A - 多级列管式、分段臭氧脱硝设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多级列管式、分段臭氧脱硝设备，该设备包括臭氧蒸发器以及列管Ⅰ~Ⅳ。列管Ⅰ的一侧下部设有进气口Ⅰ，其另一侧上部设有排气口Ⅰ，该排气口Ⅰ通过管线Ⅰ与臭氧蒸发器相连；管线Ⅰ的末端与列管Ⅱ一侧下部的进气口Ⅱ相通，该列管Ⅱ的另一侧上部设有排气口Ⅱ；排气口Ⅱ通过管线Ⅱ与臭氧蒸发器相连，该管线Ⅱ的末端与列管Ⅲ一侧下部的进气口Ⅲ相通；列管Ⅲ的另一侧上部设有排气口Ⅲ，该排气口Ⅲ通过管线Ⅲ与臭氧蒸发器相连；管线Ⅲ的末端与列管Ⅳ一侧下部的进气口Ⅳ相通，该列管Ⅳ的另一侧上部设有排气口Ⅳ；列管Ⅰ~Ⅳ内均设有连有氢氧化钠溶液储罐的文丘里喷头。同时，本发明还公开了该设备的脱硝方法。本发明运行成本低，脱硝效率高。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤行业烟气净化处理技术领域，尤其涉及多级列管式、分段臭氧脱硝设备及其方法。
背景技术
我国能源消费以煤为主，约有90%二氧化硫、67%氮氧化物、70%烟尘排放量来自煤的燃烧。其中燃煤锅炉等烟气排放污染最为突出，煤燃烧生成的NOx以NO为主（90%以上），其次为NO2，容易造成酸雨等危害，对人的健康也有很大影响，因此必须进行脱硝处理。国内外脱硝的技术和方法很多，但都存在各自的问题和弊端。
臭氧是一种氧化能力仅次于氟的强氧化剂，完全有能力将烟气恶劣环境中的NO氧化成高价态，提高烟气中氮氧化物的水溶性，其中包括以下反应：
NO+O3 → NO2+O2；
NO2+O3 → NO3+O2；
NO2+NO2 → N2O4；
N2O4+O3 → N2O5；
NO3+NO2 → N2O5；
3NO2+H2O → 2HNO3+NO；
N2O5+H2O → 2HNO3。
臭氧将NO氧化为高价态的氮氧化物后，用碱液吸收即可。但是NO与NO2之间存在着动态平衡，会导致选择性脱硝，氨化太大，脱硝效果不能达到理想的状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效提高脱硝率的多级列管式、分段臭氧脱硝设备。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供该多级列管式、分段臭氧脱硝设备的脱硝方法。
为解决上述问题，本发明所述的多级列管式、分段臭氧脱硝设备，其特征在于：该设备包括臭氧蒸发器以及列管Ⅰ、列管Ⅱ、列管Ⅲ和列管Ⅳ；所述列管Ⅰ的一侧下部设有进气口Ⅰ，其另一侧上部设有排气口Ⅰ，该排气口Ⅰ通过管线Ⅰ与所述臭氧蒸发器的底部相连；所述管线Ⅰ的末端与所述列管Ⅱ一侧下部的进气口Ⅱ相通，该列管Ⅱ的另一侧上部设有排气口Ⅱ；所述排气口Ⅱ通过管线Ⅱ与所述臭氧蒸发器的底部相连，该管线Ⅱ的末端与所述列管Ⅲ一侧下部的进气口Ⅲ相通；所述列管Ⅲ的另一侧上部设有排气口Ⅲ，该排气口Ⅲ通过管线Ⅲ与所述臭氧蒸发器的底部相连；所述管线Ⅲ的末端与所述列管Ⅳ一侧下部的进气口Ⅳ相通，该列管Ⅳ的另一侧上部设有排气口Ⅳ；所述列管Ⅰ、列管Ⅱ、列管Ⅲ和列管Ⅳ内均设有带控制开关的文丘里喷头，该文丘里喷头通过管道连有质量浓度为3~7%的氢氧化钠溶液储罐。
如上所述的多级列管式、分段臭氧脱硝设备的脱硝方法，包括以下步骤：
⑴烟气通过进气口Ⅰ进入列管Ⅰ；
⑵开启控制开关，所述列管Ⅰ上的文丘里喷头喷出3~7%的氢氧化钠溶液，吸收烟气中的NO和NO2；此时，所述列管Ⅰ中大部分NOx被吸收，少量没有被吸收的NO和新生成的NO进入列管Ⅱ；
⑶臭氧蒸发器中的臭氧经管线Ⅰ进入所述列管Ⅱ，臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经所述列管Ⅱ上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收，没有被吸收的NO及和又新生成的NO进入列管Ⅲ；
⑷所述臭氧蒸发器中的臭氧经管线Ⅱ进入所述列管Ⅲ，臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经所述列管Ⅲ上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收，没有被吸收的NO及和又新生成的NO进入列管Ⅳ；
⑸所述臭氧蒸发器中的臭氧经管线Ⅲ进入所述列管Ⅳ，臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经所述列管Ⅳ上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收直到NOx被全部吸收完，最后脱硝后的烟气经排气口Ⅳ排出。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在臭氧脱硝的技术工艺中加入多级列管，烟气经过多级列管后和臭氧相遇，NO被氧化成NO2，随后被喷淋的碱液吸收。在一级列管中因各种因素没有被氧化和新生成的NO继续进入二级列管，和臭氧发生器发出的臭氧继续反应，NO被氧化成NO2后被吸收；经过二级列管还未被氧化的NO和又生成的NO继续进入三级、四级列管，以同样的原理被去除。同时，当采用多段脱硝效果更加明显，脱硝率可达99%以上，甚至可根据企业需求达到更高。
2、现有技术中典型的臭氧脱硝率为70%~90%，而本发明多级列管式臭氧脱硝率可达99%，甚至更高，精准地提高了脱硝率。
3、本发明中烟气中的二氧化硫和一氧化碳的存在不影响NOx的去除，也不影响其他污染物的控制。
4、本发明不用对燃煤锅炉及其他附属设施进行改造，可直接应用于烟气治理。
5、本发明运行成本低，只有臭氧发生器本身的功耗和制取臭氧的氧气，再无其他要求。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中：1—进气口Ⅰ；2—臭氧蒸发器；3—列管Ⅰ；4—列管Ⅱ；5—列管Ⅲ；6—列管Ⅳ；7—文丘里喷头；8—管线Ⅰ；9—管线Ⅱ；10—管线Ⅲ；11—排气口Ⅳ。
具体实施方式
如图1所示，多级列管式、分段臭氧脱硝设备，该设备包括臭氧蒸发器11以及列管Ⅰ3、列管Ⅱ4、列管Ⅲ5和列管Ⅳ6。
列管Ⅰ3的一侧下部设有进气口Ⅰ1，其另一侧上部设有排气口Ⅰ，该排气口Ⅰ通过管线Ⅰ8与臭氧蒸发器2的底部相连；管线Ⅰ8的末端与列管Ⅱ4一侧下部的进气口Ⅱ相通，该列管Ⅱ4的另一侧上部设有排气口Ⅱ；排气口Ⅱ通过管线Ⅱ9与臭氧蒸发器2的底部相连，该管线Ⅱ9的末端与列管Ⅲ5一侧下部的进气口Ⅲ相通；列管Ⅲ5的另一侧上部设有排气口Ⅲ，该排气口Ⅲ通过管线Ⅲ10与臭氧蒸发器2的底部相连；管线Ⅲ10的末端与列管Ⅳ6一侧下部的进气口Ⅳ相通，该列管Ⅳ6的另一侧上部设有排气口Ⅳ11；列管Ⅰ3、列管Ⅱ4、列管Ⅲ5和列管Ⅳ6内均设有带控制开关的文丘里喷头7，该文丘里喷头7通过管道连有质量浓度为3~7%的氢氧化钠溶液储罐。
该多级列管式、分段臭氧脱硝设备的脱硝方法，包括以下步骤：
⑴烟气通过进气口Ⅰ1进入列管Ⅰ3。
⑵开启控制开关，列管Ⅰ3上的文丘里喷头喷出3~7%的氢氧化钠溶液，吸收烟气中的NO和NO2；此时，列管Ⅰ3中大部分NOx被吸收。由于NO和NO2之间存在动态平衡，少量没有被吸收的NO和新生成的NO进入列管Ⅱ4。
⑶臭氧蒸发器2中的臭氧经管线Ⅰ8进入列管Ⅱ4，臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经列管Ⅱ4上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收。由于NO和NO2之间存在动态平衡，没有被吸收的NO及和又新生成的NO进入列管Ⅲ5。
⑷臭氧蒸发器2中的臭氧经管线Ⅱ9进入列管Ⅲ5，臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经列管Ⅲ5上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收。由于NO和NO2之间存在动态平衡，没有被吸收的NO及和又新生成的NO进入列管Ⅳ6。
⑸臭氧蒸发器2中的臭氧经管线Ⅲ10进入列管Ⅳ6，臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经列管Ⅳ6上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收直到NOx被全部吸收完，最后脱硝后的烟气经排气口Ⅳ11排出。
本发明采用了四级列管，还可以根据烟气总量和浓度增加列管的组数，以达到脱硝目的。
Claims (2)
1.多级列管式、分段臭氧脱硝设备，其特征在于：该设备包括臭氧蒸发器（2）以及列管Ⅰ（3）、列管Ⅱ（4）、列管Ⅲ（5）和列管Ⅳ（6）；所述列管Ⅰ（3）的一侧下部设有进气口Ⅰ（1），其另一侧上部设有排气口Ⅰ，该排气口Ⅰ通过管线Ⅰ（8）与所述臭氧蒸发器（2）的底部相连；所述管线Ⅰ（8）的末端与所述列管Ⅱ（4）一侧下部的进气口Ⅱ相通，该列管Ⅱ（4）的另一侧上部设有排气口Ⅱ；所述排气口Ⅱ通过管线Ⅱ（9）与所述臭氧蒸发器（2）的底部相连，该管线Ⅱ（9）的末端与所述列管Ⅲ（5）一侧下部的进气口Ⅲ相通；所述列管Ⅲ（5）的另一侧上部设有排气口Ⅲ，该排气口Ⅲ通过管线Ⅲ（10）与所述臭氧蒸发器（2）的底部相连；所述管线Ⅲ（10）的末端与所述列管Ⅳ（6）一侧下部的进气口Ⅳ相通，该列管Ⅳ（6）的另一侧上部设有排气口Ⅳ（11）；所述列管Ⅰ（3）、列管Ⅱ（4）、列管Ⅲ（5）和列管Ⅳ（6）内均设有带控制开关的文丘里喷头（7），该文丘里喷头（7）通过管道连有质量浓度为3~7%的氢氧化钠溶液储罐。
2.如权利要求1所述的多级列管式、分段臭氧脱硝设备的脱硝方法，包括以下步骤：
⑴烟气通过进气口Ⅰ（1）进入列管Ⅰ（3）；
⑵开启控制开关，所述列管Ⅰ（3）上的文丘里喷头喷出3~7%的氢氧化钠溶液，吸收烟气中的NO和NO2；此时，所述列管Ⅰ（3）中大部分NOx被吸收，少量没有被吸收的NO和新生成的NO进入列管Ⅱ（4）；
⑶臭氧蒸发器（2）中的臭氧经管线Ⅰ（8）进入所述列管Ⅱ（4），臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经所述列管Ⅱ（4）上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收，没有被吸收的NO及和又新生成的NO进入列管Ⅲ（5）；
⑷所述臭氧蒸发器（2）中的臭氧经管线Ⅱ（9）进入所述列管Ⅲ（5），臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经所述列管Ⅲ（5）上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收，没有被吸收的NO及和又新生成的NO进入列管Ⅳ（6）；
⑸所述臭氧蒸发器（2）中的臭氧经管线Ⅲ（10）进入所述列管Ⅳ（6），臭氧和NO 发生氧化反应生产NO2，经所述列管Ⅳ（6）上的文丘里喷头中的喷出3~7%的氢氧化钠溶液吸收直到NOx被全部吸收完，最后脱硝后的烟气经排气口Ⅳ（11）排出。
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