一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统，包括设有第一进气口和第一出气口的前置喷淋吸收塔，还包括：活性分子反应器，用于将所述第一出气口输出的废气与臭氧混合；后置喷淋吸收塔，设有与所述活性分子反应器的出气口连接的第二进气口以及输出已处理废气的排气口；引风机，提供废气从前置喷淋吸收塔、活性分子反应器以及后置喷淋吸收塔通过的动力；本发明专利技术的脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统和方法，采用先吸收，后氧化，再吸收的思路，大大的降低了投资和运行成本，而且实现了吸收液的再利用，无污染物排放，具有节能环保的优点。

A system and method for removing ultra-high concentration NOx in arc wind tunnel

The invention discloses a system for removing ultra-high concentration NO_x from an arc wind tunnel, including a pre-spray absorption tower with a first inlet and a first outlet, and an active molecular reactor for mixing the waste gas from the first outlet with ozone, and a post-spray absorption tower for reacting with the active molecule. The second air inlet connected with the outlet of the device and the exhaust outlet for outputting the treated waste gas; the induced draft fan provides the power for the exhaust gas to pass through the pre-sprinkler absorption tower, the active molecular reactor and the post-sprinkler absorption tower; the system and method for removing the ultra-high concentration NO_x in the arc wind tunnel adopt the absorption first, then oxidation, and then oxidation. The idea of absorption greatly reduces the investment and operation costs, and achieves the reuse of absorption liquor, no pollutant discharge, with the advantages of energy saving and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统及方法
本专利技术涉及污染物脱除
，特别涉及一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统及方法。
技术介绍
电弧风洞是导弹、卫星和宇宙飞船等高超声速飞行器研制的核心试验设备，作为防热试验的主力设备之一，为国防建设做出巨大贡献，但在其试验过程中，会产生红棕色气体，主要成分为高浓度的氮氧化物(NOx)。实测发现，当某电弧风洞以300g/s的气量进行高焓值试验时，废气中NOx的浓度高达60000ppm。排放到大气中的氮氧化物不仅对人们的身体健康，而且还有我们生存的自然环境都有着巨大的危害：(1)氮氧化物是人们身体健康的冷血杀手，高浓度的NOx对人体、设备、环境均会造成一定程度的危害。对人体的损害主要体现在呼吸道上，中国《工业企业设计卫生标准》规定居住区大气中二氧化氮最高一次容许浓度为0.15mg/m3(0.073ppm)。人体在0.5ppm的NOx下长期接触，会引起人体呼吸道症状，导致肺胶原纤维变性，局部肺泡壁增厚；随着NOx浓度的升高，人体会逐渐表现为咽部不适、干咳、呼吸异常、肺水肿、呼吸窘迫综合征、血液缺氧而引起中枢神经麻痹，甚至当NOx浓度＞200ppm时极有可能致人死亡。(2)氮氧化物是生态环境的慢性毒药，NOx对环境的污染主要表现在形成酸雨、光化学烟雾及破坏臭氧平衡上，其中酸雨又会造成设备腐蚀、植物死亡等。当前现有的NOx废气处理技术按照燃烧过程不同可分为：燃烧前控制技术、燃烧中控制技术和燃烧后控制技术。考虑到电弧风洞的参数要求，根据其工作原理、工作要求，电弧加热器所产生的NOx的控制只能通过燃烧后控制技术入手。现有的燃烧后NOx控制技术主要有吸收法、固体吸附法、催化氧化法、催化还原法。吸收法是利用NOx从气相传递到液相的相际过程实现NOx的脱除，主要适用于中小工业企业低流量、低浓度的NOx废气，其处理电弧风洞超高浓度NOx废气时存在净化效率不高、会消耗大量吸收剂、吸收液需进行后续处理等问题。固体吸附法是利用废气中一种或几种组分被浓集于固体表面实现NOx脱除的方法，主要应用于小型燃煤电厂、工业炉的低流量、低温、低浓度的NOx烟气，在处理电弧风洞超高浓度NOx废气时存在设备体积大、投资及运行成本较高、吸收后仍需后续处理、存在二次污染的可能性等问题。催化氧化法是在催化剂作用下将NO部分氧化成NO2，再利用吸收剂吸收脱除NOx的方法，主要应用于热电厂、工业炉的低温、低流量、中低浓度烟气，其净化效率较高，但投资及运行成本很高、需进行后续处理。催化还原法是在一定的温度和催化剂作用下将NOx还原为N2脱除NOx的方法，当前被广泛应用于燃煤电厂的大流量、低NOx浓度、300～350℃的烟气的NOx脱除，由于催化剂要求较高的温度窗口，在处理电弧风洞常温的废气时，需要将废气加热到300℃以上，需建设投资很大的加热设备，且运行能耗较高，此外电弧风洞超高浓度的NOx会导致催化剂中毒，活性失效。综上所述，到目前为止，常规的NOx脱除技术虽然原理上能实现电弧风洞超高浓度NOx的脱除，但存在投资、运行成本高，脱除后的产物可能依然对环境有害的弊端，所以并不适合应用于处理电弧风洞超高浓度NOx废气。
技术实现思路
本专利技术提供了一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统，具有投资及运行成本低、无后续次生污染、系统结构简单等优点。一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统，包括设有第一进气口和第一出气口的前置喷淋吸收塔，还包括：活性分子反应器，用于将所述第一出气口输出的废气与臭氧混合；后置喷淋吸收塔，设有与所述活性分子反应器的出气口连接的第二进气口以及输出已处理废气的排气口；引风机，提供废气从前置喷淋吸收塔、活性分子反应器以及后置喷淋吸收塔通过的动力。本专利技术的脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统通过设置前置喷淋吸收塔，电弧风洞试验产生的废气中NOx浓度最高可达60000ppm甚至更高，经过前置喷淋吸收塔的碱液喷淋吸收后NOx浓度大大降低，碱液对NOx的吸收效率明显下降，且NO不溶于水，然后再通过活性分子反应器利用臭氧氧化NOx生成易被碱液吸收的高价氮氧化物，使废气达到国家排放标准。在所述第一进气口的管路上安装有废气入口滤网，流量计和气体成分测量仪，用来过滤废气中的杂质颗粒以及用来测量废气的流量和气体浓度。在碱液母管上安装pH计，监测碱液pH，喷淋的碱液pH小于等于8时，排出吸收液，补充新的碱液。本专利技术首先用前置喷淋吸收塔对超高浓度NOx废气进行初步吸收，然后用臭氧把低浓度的NOx快速氧化成易被碱液吸收的高价氮氧化物，再用碱液对高价氮氧化物进行吸收，有效减少喷淋吸收塔以及臭氧发生器的投资规模，大大降低了投资成本。为了使NO2与碱液有充足的反应时间，同时使NO向NO2转化，前置喷淋吸收塔分为两个塔，保证了喷淋吸收塔的高度和大小，塔太高造价和安装成本上升，塔的直径过大会造成塔内废气流速的不均匀，优选的，所述前置喷淋吸收塔设有两级。所述前置喷淋吸收塔或/和后置喷淋吸收塔的塔体内部通过多孔板分隔成上下层，上层布置多层喷嘴，下层设有对应的进气口。为了提高喷淋吸收效率，同时使喷淋吸收塔内废气流速均匀，在喷淋吸收塔内安装多孔板。多孔板安装在喷淋吸收塔废气入口上方，废气经过多孔板向上流动，喷淋的碱液经过多孔板向下流到塔底，二者流动方向相反，增加了扰动，有利于废气的吸收。优选的，所述引风机安装在所述第一出气口上。引风机安装在前置喷淋吸收塔的出口，使前置喷淋吸收塔内为负压，防止了超高浓度NOx废气的泄漏。优选的，还包括连接前置喷淋吸收塔和后置喷淋吸收塔底部的母管，所述母管通过增压泵实现循环喷淋。并且喷淋吸收塔排出碱液母管上安装有pH计，监测碱液的pH值。本专利技术的喷淋吸收塔(包括前置和后置)设有多层喷嘴，例如设置五层，并且多层喷嘴分成多组分别控制，例如分成两组，对应的，增压泵分为两台，一台为喷淋吸收塔的上三层喷嘴提供碱液，另一台为喷淋吸收塔的下两层喷嘴提供碱液。从而可以根据废气浓度和流量调整喷嘴工作的数量，降低能耗。本专利技术在前置喷淋吸收塔的入口安装流量计和气体成分测量仪，控制喷嘴的投运层数；在活性分子反应器入口安装气体成分测量仪，控制臭氧的生成量；在后置喷淋吸收塔的出口安装气体成分测量仪，监控废气排放是否达标。一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的方法，包括以下步骤：(1)超高浓度的NOx废气进入前置喷淋吸收塔；超高浓度的NOx被喷淋的碱液吸收，同时促进NO向NO2的转化，废气中NO浓度降低；(2)经过步骤(1)碱液吸收的废气在引风机的作用下进入活性分子反应器，废气中的NOx与臭氧发生反应生成易被碱液吸收的高价氮氧化物；(3)高价氮氧化物进入后置喷淋吸收塔被碱液吸收，NOx浓度达到国家排放标准。为了提高脱除效率，优选的，步骤(1)中，废气在前置喷淋吸收塔内停留时间大于30s。进一步优选的，废气在前置喷淋吸收塔内停留时间大于45s。从而使NO2与碱液有充足的反应时间，同时使NO向NO2转化。电弧风洞以高焓值运行时，废气中NOx浓度最高可达60000ppm，且NO占比超过80％，直接采用臭氧氧化投资成本太高，在步骤(2)中，超高浓度的NOx废气经过碱液喷淋吸收后NOx浓度大大降低，减小了臭氧发生器的投资规模。与燃煤锅炉烟气不同，电弧风洞废气中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统，包括设有第一进气口和第一出气口的前置喷淋吸收塔，其特征在于，还包括：活性分子反应器，用于将所述第一出气口输出的废气与臭氧混合；后置喷淋吸收塔，设有与所述活性分子反应器的出气口连接的第二进气口以及输出已处理废气的排气口；引风机，提供废气从前置喷淋吸收塔、活性分子反应器以及后置喷淋吸收塔通过的动力。

【技术特征摘要】
1.一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统，包括设有第一进气口和第一出气口的前置喷淋吸收塔，其特征在于，还包括：活性分子反应器，用于将所述第一出气口输出的废气与臭氧混合；后置喷淋吸收塔，设有与所述活性分子反应器的出气口连接的第二进气口以及输出已处理废气的排气口；引风机，提供废气从前置喷淋吸收塔、活性分子反应器以及后置喷淋吸收塔通过的动力。2.如权利要求1所述的脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统，其特征在于，所述前置喷淋吸收塔设有两级。3.如权利要求1所述的脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统，其特征在于，所述前置喷淋吸收塔或/和后置喷淋吸收塔的塔体内部通过多孔板分隔成上下层，上层布置多层喷嘴，下层设有对应的进气口。4.如权利要求1所述的脱除电弧风洞超高浓度NOx的系统，其特征在于，所述引风机安装在所述第一出气口上。5.一种脱除电弧风洞超高浓度NOx的方法，其特征在于，使用如权利要求1～4任一所述的权利要求，包括以下步骤：(1)超高浓度的NOx废气进入前置喷淋吸收塔；(2)经过步...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永刚，王智化，薛志亮，邵嘉铭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33