CN207856647U - 一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置，包括沿烟气方向依次设置的烟气进气口、主抽风机、烟气通道、吸收塔、吸收塔烟气入口、烟气出气口，所述烟气通道上连接有臭氧氧化***，臭氧氧化***向烟气通道***出臭氧净化烟气。本实用新型可以将烟气中绝大多数污染物氧化，不受烟气中存在的颗粒物影响，无需催化剂，可达到95％以上的脱硫脱硝效率，并实现多种污染物达标排放，还可与目前国内外广泛应用的湿法烟气脱硫工艺配套，改造简便，不影响正常生产。

Description

一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置

技术领域

本实用新型涉及燃煤锅炉烟气处理技术，尤其涉及一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置。

背景技术

燃料燃烧过程释放出的大量污染物(如SO₂、NOx、重金属、二噁英、VOCs、PM等)是环境日益恶化的主要原因，而燃烧后烟气的净化是控制污染排放的有效途径之一。针对烟气脱硫脱硝，目前国内外燃煤电厂广泛使用NH3选择性催化还原(NH3-SCR)脱硝和湿法烟气脱硫(WFGD)的技术组合。选择性催化还原技术脱硝效率高，运行稳定，但仍存在催化剂的失洁、还原性物质(如氨水等)泄露造成的二次污染，以及高灰布置情况下烟气中较高的粉尘颗粒容易引起催化剂的磨损、堵塞等问题。同时，继火电行业全面实施超低排放改造之后，各类工业炉窑将成为我国最主要的大气污染排放源，但各类工业炉窑烟气温度较低而且波动范围大，污染物浓度波动幅度大且成分复杂，易造成催化剂中毒，采用湿法烟气脱硫装置脱硫和选择性催化脱硝的技术组合虽具有较高的脱硫脱硝效率，但不适用于钢铁烧结和部分工业锅炉等炉窑烟气的处理。并且，各类工业炉窑单独引入脱硫脱硝技术往往会引起***庞杂、占地面积大、投资运行费用高等问题，甚至一些老机组甚至存在布置困难等问题。

因此，我国急需一种适用范围广、脱硫脱硝一体化、甚至可同步去除多种污染物的烟气多污染物净化装置，能够低成本、高效率的同时脱硫脱硝并且可以实现产物资源化利用。

实用新型内容

本实用新型目的是针对目前各种烟气脱硫脱硝技术功能单一、投资大、运行费用高、副产物价值低的缺点，提供一种结合臭氧的强氧化性和脱硫塔的强吸收能力，并采用新型高效湿式电除尘器进行最终的深度处理，实现多项污染物(如SO₂、NOx、重金属、二噁英、VOCs、PM等)的同步净化的一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置。

钢铁厂烧结过程中的NOx主要来源于烧结过程中燃料(点火燃料和烧结燃料)的燃烧，通常NOx的浓度约300mg/Nm³左右。燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和NO₂，统称为NOx。烧结带实验表明废气中氮氧化物的主要成分是NO。在通常NOx中NO占95％以上，NO₂小于5％。

等离子体臭氧脱硝技术利用活性基团的高级氧化作用，其中主要成分臭氧作为一种强氧化剂，可以容易的将NO氧化为NO₂、NO₃、N₂O₅等高价态易于被吸收的化合物。然后在后段的脱硫塔被吸收下来，达到脱除目的。

(1)活性基团的产生。脱硝活性基团的产生来源于高压气体放电原理，气体介质在高电压作用下，使气体介质发生电离。其中主要成分为臭氧。当以空气为气源时，等离子体发生器离解空气中的O₂、N₂、H₂O等分子，产生等离子体自由基：O₂、N₂、H₂O→OH、O、N、HO₂、O₃、e。当以氧气为气源时，等离子体发生器离解O₂分子，产生等离子体自由基：O₃、O₂、O、e等活性自由基。臭氧等离子体发生器活性自由基包括O₃、O₂、O、OH等，其中主要活性物质以O₃为主，设计参数定量按O₃计。

(2)NO的氧化。活性基团O₃、O、OH、HO₂、N、e等与NO反应：

NO+O₃→NO₂+O₂

NO₂+O₃→NO₃+O₂

NO₂+NO₃→N₂O₅

NO+NO₃→2NO₂

NO+O+M→NO₂+M

NO+OH→HNO₂

NO₂+OH→HNO₃

NO+N*→N₂+O

NO+N₂*→N₂O+N。

烟气中NOx的主要组成是NO，NO难溶于水，而高价态的NO₂、N₂O₅等可溶于水生成HNO₂和HNO₃，被溶解吸收能力大大提高。该机理与校核数据结果一致。

与其他化学物质如CO、SO₂等相比，NO可以很快地被臭氧氧化，因此臭氧氧化对NO具有很高的选择性。氧化后的NOx被转化成溶于水溶液的离子化合物，使得氧化反应更加完全，不可逆地脱除了NOx而不产生二次污染。

(3)吸收。被氧化后生成的NO₂、N₂O₃、N₂O₅等高价态氮氧化物被水吸收生成硝酸铵HNO₃，对于氨法脱硫，在吸收浆液中生成NH₄NO₃。对于钙法脱硫，在吸收浆液中生成硝酸钙Ca(NO₃)₂。经过氧化反应，臭氧被反应所消耗，残余过量的臭氧可以在喷淋塔中分解。除了NOx之外，一些重金属如汞及其他重金属污染物也同时被臭氧所氧化。烟气中粉尘或固体颗粒物不会影响NOx的脱除效率，不产生二次污染。与脱硫产物相比，脱硝吸收产物数量很少，不会对脱硫灰渣产物的物性产生影响。

为实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案如下。

一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置，包括沿烟气方向依次设置的烟气进气口、主抽风机、烟气通道、吸收塔烟气入口、吸收塔、烟气出气口，所述烟气通道上连接有臭氧氧化***，臭氧氧化***向烟气通道***出臭氧净化烟气。NO、Hg0等被氧化成易溶被碱液吸收的NO₂、NO₃、N₂O₅和Hg²⁺；Pb、Cr、As等重金属被氧化为高价态并与灰分形成高价络合物；二噁英被臭氧通入烟气中产生的NO₃、O₃等强氧化性粒子氧化降解，该反应在吸收塔中仍持续进行；VOCs被氧化分解为CO₂、H₂O或易被碱液吸收的小分子化合物；而后经臭氧氧化的烟气进入液相吸收***进行净化吸收。所述臭氧氧化***包括依次连接的氧气供给源、臭氧发生器和臭氧投加均布器。所述臭氧反应器所产生的O₃和活性自由基经臭氧投加均布器注入烟道中，使臭氧与烟气快速均匀混合。所述烟气通道内位于所述主抽风机和所述臭氧氧化***之间设置有一氧化氮浓度检测器，所述臭氧氧化***可根据一氧化氮浓度检测器所检测的一氧化氮控制臭氧溶度，O₃/NO的摩尔比为0.25-2.5，使得NO能够得到充分氧化，残余过量的臭氧最终在脱硫塔中分解。

作为优选，所述臭氧投加均布器内部设置有合成树脂涂层，涂层厚度为20-30mm。臭氧危险，容易发生闪爆，臭氧投加均布器表面设置合成树脂涂层后，更加安全有效。

作为优选，所述吸收塔自下而上设置有浆液氧化区、浆液喷淋层和除雾层，所述吸收塔烟气入口设置于浆液氧化区和浆液喷淋层之间的所述吸收塔上。经臭氧氧化的烟气变成高价氧化物，可以被浆液吸收，从而实现气相氧化协同吸收。

作为优选，还包括托盘，所述托盘设置于所述吸收塔烟气入口内，所述托盘材质选用2507双相不锈钢。所述托盘能改善气流均布，增大气液接触面积，提高吸收效率，消除脱硝黄烟。

作为优选，所述浆液喷淋层为4层，喷淋方向与烟气运动方向相反，每层喷淋流量为1600-6000m³/h。浆液喷淋***流量变大，直接提高了液气比，进而提高脱硫效率。

作为优选，所述浆液氧化区通过管道与脱硫废水处理***连接，利用脱硫***废水处理***一体化处理废水。

作为优选，所述除雾层包括新型高效湿式电除尘器，所述新型高效湿式电除尘器所用材质为导电玻璃钢，总积尘面积为8000-15000m²。

作为优选，所述浆液喷淋层使用的浆液为石灰浆液。

相对于现有技术，本实用新型取得了有益的技术效果：

(1)臭氧可以将烟气中绝大多数污染物氧化，氧化迅速，不受烟气中存在的颗粒物影响，无需催化剂，无反应温度要求，运行成本低；

(2)气相氧化协同吸收烟气多污染物净化技术脱除效率高，可达到95％以上的脱硫脱硝效率，并实现多种污染物达标排放；

(3)臭氧无论是氧化污染物还是自身分解产物都是氧气，不会引起二次污染；

(4)臭氧投加可控，可根据具体工况、烟气中各污染物浓度进行配比调节，在适应各种工况条件的同时，减少不必要的消耗；

(5)可与目前国内外广泛应用的湿法烟气脱硫工艺配套，改造简便，不影响正常生产。

附图说明

图1一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置主体结构示意图。

附图标记：吸收塔1、烟气通道2、臭氧氧化***3、氧气供给源31、臭氧发生器32、臭氧投加均布器33、一氧化氮浓度检测器4、主抽风机5、烟气进气口6、浆液氧化区7、托盘8、浆液喷淋层9、除雾层10、吸收塔烟气入口11、烟气出气口12。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置，如图1所述，包括沿烟气方向依次设置的烟气进气口6、主抽风机5、烟气通道2、吸收塔烟气入口11、吸收塔1、烟气出气口12，烟气通道2上连接有臭氧氧化***，臭氧氧化***包括依次连接的氧气供给源31、臭氧发生器32和臭氧投加均布器33。吸收塔1自下而上设置有浆液氧化区7、浆液喷淋层9和除雾层10，所述吸收塔烟气入口11设置于浆液氧化区7和浆液喷淋层9之间的所述吸收塔1上。通过本装置处理烟气，可以使得烟气现在烟气通道内经过一次氧化处理，然后进入吸收塔内二次处理，充分吸收NO₂、NO₃、N₂O₅等气体氧化物和Hg²⁺；Pb、Cr、As等重金属。

作为优选的实施例，所述烟气通道2内位于所述主抽风机5和所述臭氧氧化***3之间设置有一氧化氮浓度检测器4，所述臭氧氧化***3可根据一氧化氮浓度检测器4所检测的一氧化氮控制臭氧溶度，O₃/NO的摩尔比为0.25-2.5，使得NO能够得到充分氧化，残余过量的臭氧最终在脱硫塔中分解。

作为优选的实施例，还包括托盘8，所述托盘8设置于所述吸收塔烟气入口内，所述托盘8材质选用2507双相不锈钢。所述托盘8能改善气流均布，增大气液接触面积，提高吸收效率，消除脱硝黄烟。

作为优选的实施例，臭氧投加均布器33内部设置有合成树脂涂层，涂层厚度为20-30mm。

作为优选的实施例，所述浆液喷淋层9为4层，喷淋方向与烟气运动方向相反，每层喷淋流量为1600-6000m³/h。

作为优选的实施例，所述浆液氧化区7通过管道与脱硫废水处理***连接，利用脱硫***废水处理***一体化处理废水。

作为优选的实施例，所述除雾层包括新型高效湿式电除尘器，所述新型高效湿式电除尘器所用材质为导电玻璃钢，总积尘面积为8000-15000m²。

作为优选的实施例，所述浆液喷淋层使用的浆液为石灰浆液。

应用实施例

应用本装置处理燃煤电厂的烟气，处理结果如下：二氧化硫排放浓度≤35mg/Nm³，去除效率≥98％；氮氧化物排放浓度≤50mg/Nm³，去除效率≥95％；颗粒物排放浓度≤10mg/Nm³，去除效率≥99％；重金属类去除效率≥90％，例如汞排放浓度≤10g/Nm3；二噁英排放浓度≤0.5ng-TEQ/Nm3，去除效率≥85％；VOC去除效率≥85％。本应用实施例能够有效去除烟气中残留的亚微米级颗粒，保证排放烟气达到环保要求。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种气相氧化协同吸收烟气多污染物净化装置，包括沿烟气方向依次设置的烟气进气口、主抽风机、烟气通道、吸收塔烟气入口、吸收塔、烟气出气口，其特征在于，所述烟气通道上连接有臭氧氧化***，所述臭氧氧化***包括依次连接的氧气供给源、臭氧发生器和臭氧投加均布器，臭氧氧化***向烟气通道***出臭氧净化烟气，所述烟气通道内位于所述主抽风机和所述臭氧氧化***之间设置有一氧化氮浓度检测器，所述臭氧投加均布器内部设置有合成树脂涂层，涂层厚度为20-30mm。

2.一种如权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述吸收塔自下而上设置有浆液氧化区、浆液喷淋层和除雾层，所述吸收塔烟气入口设置于浆液氧化区和浆液喷淋层之间的所述吸收塔上。

3.一种如权利要求2所述的净化装置，其特征在于，还包括托盘，所述托盘设置于所述吸收塔烟气入口内，所述托盘材质选用2507双相不锈钢。

4.一种如权利要求2所述的净化装置，其特征在于，所述浆液喷淋层为4层，喷淋方向与烟气运动方向相反，每层喷淋流量为1600-6000m³/h。

5.一种如权利要求2所述的净化装置，其特征在于，所述浆液氧化区通过管道与脱硫废水处理***连接，利用脱硫***废水处理***一体化处理废水。

6.一种如权利要求2所述的净化装置，其特征在于，所述除雾层包括湿式电除尘器，所述湿式电除尘器所用材质为导电玻璃钢，总积尘面积为8000-15000m²。

7.一种如权利要求2所述的净化装置，其特征在于，所述浆液喷淋层使用的浆液为石灰浆液。