CN110935302A - 一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***及方法，所述***包括设置在直烟道内的烟气混合器、空气喷射格栅和臭氧喷射格栅，以及设置在直烟道外的烟气流量测试装置、烟气温度测试装置、入口NOx在线分析仪、臭氧电磁阀、臭氧发生器、动态控制***、臭氧流量计、压缩空气入口管、空气电磁阀、空气流量计和出口NOx在线分析仪；在保证NOx氧化程度的前提下，通过控制不同区域内不同的臭氧/NOx摩尔比，实现臭氧浓淡不均分布，形成NO的完全氧化区域和不氧化区域，实现烟气中需脱除的NOx氧化成N2O5而被吸收，而达标排放的NOx以NO的形态排出，尽量减少烟气中的NO2含量，减少臭氧的消耗量。

Description

一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***及方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硝领域，具体为一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***及方法。
背景技术
目前臭氧氧化NOx脱硝广泛应用于钢铁、焦化等行业燃煤锅炉烟气脱硝工艺，按照臭氧氧化产物总体的技术路线分为两种，一种是将烟气中的NO全部氧化成N2O5，再通过后续的湿法工艺进行吸收脱除，另外一种是将烟气中NO全部氧化成NO2，在通过湿法或者半干法进行脱除。由于氮氧化物N2O5的湿法吸收效率很高，所以NO被臭氧过量氧化的技术方案被广泛采用，但是在工程应用过程中为达标排放，臭氧喷射均过量，导致脱硝后的烟气中剩余的氮氧化物主要是NO2，这样产生的问题是一方面是这部分本来满足环保指标排放的NO依然被臭氧氧化成NO2，导致臭氧的浪费；另一方面，NO2的氧化性强于NO，对人体和环境的危害更大。目前臭氧过量氧化的问题在脱硝工程中普遍存在。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***及方法，结构简单，设计合理，控制可靠，避免了臭氧氧化浪费和烟气出口氮氧化物毒性更高的污染问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***，包括设置在直烟道内的烟气混合器、空气喷射格栅和臭氧喷射格栅，以及设置在直烟道外的烟气流量测试装置、烟气温度测试装置、入口NOx在线分析仪、臭氧电磁阀、臭氧发生器、动态控制***、臭氧流量计、压缩空气入口管、空气电磁阀、空气流量计和出口NOx在线分析仪；
烟气混合器、烟气流量测试装置的测点、烟气温度测试装置的测点和入口NOx在线分析仪的测点沿着烟气流动方向依次布置在直烟道内；
臭氧发生器的出口管路依次连接臭氧电磁阀、臭氧流量计和臭氧喷射格栅，压缩空气入口管依次连接空气电磁阀、空气流量计和空气喷射格栅，臭氧喷射格栅和空气喷射格栅并排布置在入口NOx在线分析仪的测点后的直烟道内，出口NOx在线分析仪的测点布置在臭氧喷射格栅后至少m的直烟道内；
动态控制***的输入端分别与烟气流量测试装置、烟气温度测试装置、入口NOx在线分析仪、臭氧流量计、空气流量计和出口NOx在线分析仪输出端连接；动态控制***的输出端分别与臭氧发生器、臭氧电磁阀和空气电磁阀的输入端连接。
优选的，入口NOx在线分析仪设置若干采用网格法布置的测点，所有测点布置在同一直烟道断面处，一个测点分别单独配对连接入口NOx在线分析仪通道。
优选的，出口NOx在线分析仪设置若干采用网格法布置的测点，所有测点布置在同一直烟道断面处，一个测点分别单独配对连接出口NOx在线分析仪通道。
进一步，入口NOx在线分析仪的测点和出口NOx在线分析仪的测点的布置位置一一对应，在烟道横截面上的布置位置相同，且数量和间距相同。
优选的，臭氧喷射格栅包括竖直成列设置的多列格栅，每列格栅设置一个单独的气体入口，每个气体入口管路依次分别连接单独的臭氧流量计和臭氧电磁阀。
进一步，臭氧喷射格栅每列和一列空气喷射格栅并排且等间距竖直布置在直烟道内，空气喷射格栅与烟道侧壁相邻设置。
一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制方法，基于上述所述的***，包括如下步骤，
动态控制***通过烟气流量测试装置的流量数据、烟气温度测试装置的温度数据、入口NOx在线分析仪的NOx浓度数据的均值和出口预设的NOx排放限值数据，计算出需氧化的NOx总量，按照臭氧与需氧化NOx摩尔比1～3计算所需臭氧喷射量；
动态控制***根据臭氧的喷射量控制臭氧发生器的制备功率，调节不同臭氧电磁阀的开度，初始状态下保持喷射臭氧格栅各列喷射流量相等，
动态控制***根据出口NOx在线分析仪不同网格区域的NOx浓度数值，以出口NOx在线分析仪中NOx数值为零做调控目标，调整臭氧喷射格栅对应列上臭氧电磁阀的开度；
当出现NOx浓度数值时，调大与之对应列的臭氧电磁阀开度；当NOx浓度为零时，调小与之对应列的臭氧电磁阀开度；
动态控制***控制空气喷射格栅的空气电磁阀开度，保持空气流量计的流量始终是相邻臭氧喷射格栅流量的2～10倍。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***及方法，在保证NOx氧化程度的前提下，通过控制不同区域内不同的臭氧/NOx摩尔比，实现臭氧浓淡不均分布，形成NO的完全氧化区域和不氧化区域，实现烟气中需脱除的NOx氧化成N2O5而被吸收，而达标排放的NOx以NO的形态排出，尽量减少烟气中的NO2含量，减少臭氧的消耗量，有效降低烟气出口排放NO2的含量，降低环境污染，解决了臭氧氧化浪费问题和烟气出口氮氧化物毒性更高的污染问题。
附图说明
图1为本发明所述***的结构示意图；
图2为本发明所述直烟道断面的布置图；
图3为本发明所述烟道内入口和出口NOx测点布置图；
其中，1为烟气混合器、2为烟气流量测试装置、3为烟气温度测试装置、4为入口NOx在线分析仪、5为臭氧电磁阀、6为臭氧发生器、7为动态控制***、8为臭氧流量计、9为压缩空气入口管、10为空气电磁阀、11为空气流量计、12为空气喷射格栅、13为臭氧喷射格栅、14为出口NOx在线分析仪。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明所述的一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***，包括烟气混合器1、烟气流量测试装置2、烟气温度测试装置3、入口NOx在线分析仪4、臭氧电磁阀5、臭氧发生器6、动态控制***7、臭氧流量计8、压缩空气入口管9、空气电磁阀10、空气流量计11、空气喷射格栅12、臭氧喷射格栅13和出口NOx在线分析仪14。
沿着烟气流动方向依次在直烟道内布置烟气混合器1、烟气流量测试装置2、烟气温度测试装置3和入口NOx在线分析仪4的测点，臭氧发生器6的出口管路依次连接臭氧电磁阀5、臭氧流量计8和臭氧喷射格栅13的入口，压缩空气入口管9依次连接空气电磁阀10、空气流量计11和空气喷射格栅12，臭氧喷射格栅13和空气喷射格栅12并排布置在入口NOx在线分析仪4的测点后的直烟道内，出口NOx在线分析仪14的测点布置在臭氧喷射格栅13后5m的直烟道内；
动态控制***7的输入端分别与烟气流量测试装置2、烟气温度测试装置3、入口NOx在线分析仪4、臭氧流量计8、空气流量计11和出口NOx在线分析仪14输出端连接；动态控制***7的输出端分别与臭氧发生器6、臭氧电磁阀5和空气电磁阀10的输入端连接。
入口NOx在线分析仪4的测点采用网格法的布置方式，布置在同一烟道断面处，一个测点分别单独配对NOx在线分析仪通道。
出口NOx在线分析仪14的测点采用网格法的布置方式，布置在同一烟道断面处，一个测点分别单独配对NOx在线分析仪通道。
入口NOx在线分析仪4测点和出口NOx在线分析仪14测点的布置位置一一对应，在烟道横截面上的布置位置相同，且数量和间距相同。
臭氧喷射格栅13包括成列设置的多列格栅，每列格栅设置一个单独的气体入口，每个气体入口管路依次分别连接单独的臭氧流量计8和臭氧电磁阀5。
如图2所示，臭氧喷射格栅13每列和一列空气喷射格栅12并排且等间距竖直布置在直烟道内，空气喷射格栅12与烟道侧壁相邻设置。
本发明公开了一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制方法，动态控制***7通过烟气流量测试装置2的流量数据、烟气温度测试装置3的温度数据、入口NOx在线分析仪4的NOx浓度数据的均值和出口预设的NOx排放限值数据，计算出需氧化的NOx总量，按照臭氧与需氧化NOx摩尔比1～3计算所需臭氧喷射量；计算NOx总量时，NOx总量＝烟气量Q*(入口浓度-出口浓度)，Q根据实际温度折算到标况下得到。
动态控制***7根据臭氧的喷射量控制臭氧发生器6的制备功率，调节不同臭氧电磁阀5的开度，初始状态下保持喷射臭氧格栅13各列喷射流量相等，动态控制***7根据出口NOx在线分析仪14不同网格区域的NOx浓度数值，当出现NOx浓度数值时调大与之对应的臭氧电磁阀5开度，当NOx浓度为零时调小与之对应的臭氧电磁阀5开度，如图2和图3所示，每列格栅对应一列相应的测点；最终实现臭氧喷射格栅13后相对应的出口NOx在线分析仪14中NOx数值为零，形成NO的完全氧化区域；动态控制***7控制空气电磁阀10开度，保持空气流量计11的流量始终是相邻臭氧喷射格栅流量的2～10倍，形成NO的不氧化区域。通过流场动态控制实现烟道内臭氧分布不均，使得达标排放的NOx主要以NO的形态释放，尽量减少烟气中的NO2。
该***及方法能够动态控制不同烟道区域内臭氧的浓度，实现烟道中局部NO氧化为高价态的氮氧化物N2O5，减少NO2的生成，有效降低臭氧的喷射量和减少环境污染。

Claims (7)

1.一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***，其特征在于，包括设置在直烟道内的烟气混合器(1)、空气喷射格栅(12)和臭氧喷射格栅(13)，以及设置在直烟道外的烟气流量测试装置(2)、烟气温度测试装置(3)、入口NOx在线分析仪(4)、臭氧电磁阀(5)、臭氧发生器(6)、动态控制***(7)、臭氧流量计(8)、压缩空气入口管(9)、空气电磁阀(10)、空气流量计(11)和出口NOx在线分析仪(14)；
烟气混合器(1)、烟气流量测试装置(2)的测点、烟气温度测试装置(3)的测点和入口NOx在线分析仪(4)的测点沿着烟气流动方向依次布置在直烟道内；
臭氧发生器(6)的出口管路依次连接臭氧电磁阀(5)、臭氧流量计(8)和臭氧喷射格栅(13)，压缩空气入口管(9)依次连接空气电磁阀(10)、空气流量计(11)和空气喷射格栅(12)，臭氧喷射格栅(13)和空气喷射格栅(12)并排布置在入口NOx在线分析仪(4)的测点后的直烟道内，出口NOx在线分析仪(14)的测点布置在臭氧喷射格栅(13)后至少(5)m的直烟道内；
动态控制***(7)的输入端分别与烟气流量测试装置(2)、烟气温度测试装置(3)、入口NOx在线分析仪(4)、臭氧流量计(8)、空气流量计(11)和出口NOx在线分析仪(14)输出端连接；动态控制***(7)的输出端分别与臭氧发生器(6)、臭氧电磁阀(5)和空气电磁阀(10)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***，其特征在于，入口NOx在线分析仪(4)设置若干采用网格法布置的测点，所有测点布置在同一直烟道断面处，一个测点分别单独配对连接入口NOx在线分析仪(4)通道。
3.根据权利要求1或2所述的一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***，其特征在于，出口NOx在线分析仪(14)设置若干采用网格法布置的测点，所有测点布置在同一直烟道断面处，一个测点分别单独配对连接出口NOx在线分析仪(14)通道。
4.根据权利要求3所述的一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***，其特征在于，入口NOx在线分析仪(4)的测点和出口NOx在线分析仪(14)的测点的布置位置一一对应，在烟道横截面上的布置位置相同，且数量和间距相同。
5.根据权利要求1所述的一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***，其特征在于，臭氧喷射格栅(13)包括竖直成列设置的多列格栅，每列格栅设置一个单独的气体入口，每个气体入口管路依次分别连接单独的臭氧流量计(8)和臭氧电磁阀(5)。
6.根据权利要求5所述的一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制***，其特征在于，臭氧喷射格栅(13)每列和一列空气喷射格栅(12)并排且等间距竖直布置在直烟道内，空气喷射格栅(12)与烟道侧壁相邻设置。
7.一种动态可调的烟道臭氧氧化NOx控制方法，其特征在于，基于权利要求4所述的***，包括如下步骤，
动态控制***(7)通过烟气流量测试装置(2)的流量数据、烟气温度测试装置(3)的温度数据、入口NOx在线分析仪(4)的NOx浓度数据的均值和出口预设的NOx排放限值数据，计算出需氧化的NOx总量，按照臭氧与需氧化NOx摩尔比1～3计算所需臭氧喷射量；
动态控制***(7)根据臭氧的喷射量控制臭氧发生器(6)的制备功率，调节不同臭氧电磁阀(5)的开度，初始状态下保持喷射臭氧格栅(13)各列喷射流量相等，
动态控制***(7)根据出口NOx在线分析仪(14)不同网格区域的NOx浓度数值，以出口NOx在线分析仪(14)中NOx数值为零做调控目标，调整臭氧喷射格栅(13)对应列上臭氧电磁阀(5)的开度；
当出现NOx浓度数值时，调大与之对应列的臭氧电磁阀(5)开度；当NOx浓度为零时，调小与之对应列的臭氧电磁阀(5)开度；
动态控制***(7)控制空气喷射格栅(12)的空气电磁阀(10)开度，保持空气流量计(11)的流量始终是相邻臭氧喷射格栅(13)流量的2～10倍。
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