一种新型液相氧化吸收脱硝方法及系统技术方案

本发明专利技术属于烟气处理及大气污染物防治技术领域，公开了一种新型液相氧化吸收脱硝方法及系统。海水经隔膜电解技术改性分别生成强氧化性液流和碱性液流。强氧化性液流先与部分烟气高度相溶混合形成微纳米气泡溶液，再经雾化喷淋形成氧化性气雾，与另一部分烟气逆向接触发生氧化反应；碱性液流直接通入碱式吸收塔经雾化喷淋形成碱性气雾，与氧化后的烟气逆向接触发生中和反应，实现烟气脱硝。本发明专利技术成本低、脱硝效率高、适应性良好，可应用于沿海地区火电厂及船舶尾气的脱硝处理。

Novel liquid phase oxidation absorption denitration method and system

The invention belongs to the technical field of flue gas treatment and air pollutant prevention, and discloses a novel liquid phase oxidation absorption denitration method and a system thereof. The seawater was modified by membrane electrolysis technique to produce strong oxidizing liquid flow and alkaline liquid flow respectively. Strong oxidizing liquid first and part of the flue gas mixed to form a high degree of compatibility of micro nano bubble solution, followed by spray forming oxidizing aerosol, and the other part of the flue gas reverse contact oxidation; alkaline liquid directly enters the absorption tower and spray formed by basic alkaline aerosol, reverse contact with flue gas after oxidation neutralization the reaction of flue gas denitration. The invention has the advantages of low cost, high denitration efficiency and good adaptability, and can be applied to the denitration treatment of the thermal power plant and the tail gas of the ships in the coastal area.

【技术实现步骤摘要】
一种新型液相氧化吸收脱硝方法及系统
本专利技术属于烟气处理及大气污染物防治
，具体涉及一种新型液相氧化吸收脱硝方法及系统。
技术介绍
随着工业化进程的发展，日益增长的燃煤电厂、柴油机等排放出的氮氧化物（NOx）是引发酸雨、导致臭氧层破坏、造成雾霾等环境问题的主要污染物之一。它经大气循环迁移转化，会在陆地、海洋和淡水生态系统产生沉积，严重影响生态环境，甚至对人类健康构成威胁。因此，我国从“十二五”规划开始，环保部就将NOx纳入了大气污染物总量控制指标，对NOx排放量的控制也日益严格。目前，对NOx的排放控制主要从改善燃料、燃烧过程中处理及燃烧后处理三方面展开。从改善燃料考虑，采用高品质燃料必然会导致成本增加，而使用替代燃料目前在设备技术上还存在缺陷。从燃烧过程中处理考虑，低氮燃烧技术一直是应用最广泛、经济实用的措施，它一定程度上能抑制和减少NOx的生成，但整体脱硝率在30%~50%左右，不能满足对NOx排放浓度的控制要求。从燃烧后处理考虑，建立烟气脱硝设施能够达到NOx排放要求，是目前首选的减排策略，因此开发一种高效、低成本的烟气脱硝系统是控制NOx排放的重要研究方向。世界各国研究开发出的烟气脱硝技术从处理工艺上可分为干法脱硝与湿法脱硝两类。干法脱硝技术中以选择性催化还原（SCR）技术为代表，指把已生成的NOx直接还原为N2的过程，该技术工艺成熟，利用率高，可以处理烟气中80%～95%的NOx，已应用于各种陆地设施的烟气脱硝领域，但存在投资高、催化剂失活、氨泄露风险等问题。与SCR相比，湿法洗涤技术一直以来具有投资与运行费用低、设备构造简单等优点，并且已在烟气脱硫上得到了广泛应用。但由于燃烧系统排放烟气中的NOx，95%以上以NO的形态存在，NO难溶于水，传统的湿法洗涤技术并不适用。因此，需要先将NO氧化为水溶性好的NO2，再经吸收液洗涤才能有效去除，其中，将NO氧化为NO2成为该技术的关键。用于氧化NO的氧化剂大致可分为气相氧化剂和液相氧化剂两类。气相氧化剂主要有O3、ClO2等，例如，专利CN101485957公开了一种臭氧氧化结合双塔洗涤对烟气同时脱硫脱硝的方法，该方法先通过碱液吸收烟气中的SO2，再利用臭氧发生器生成O3将烟气中的NO氧化，最后再经碱液除去，O3虽然具有很强的氧化性，可以达到较好的脱硝效果，但由于其制备费用较高、设备复杂、耗资大，因此该应用还未得到推广。液相氧化剂主要有NaClO、NaClO2、HClO3、H2O2等，例如，专利CN202860378U介绍了一种烟气强制氧化脱硫脱硝一体化工艺，将NaClO与NaClO2两种混合物溶液作为氧化液，对烟气喷淋氧化烟气中的NO，再经碱液吸收脱除，该方法虽然可以一定程度实现烟气脱硝，但在NaClO与NaClO2的成本与储存方面依然存在局限性。总体而言，与气相氧化相比，液相氧化所需设备简单，与传统设备适应性强，投资成本低，在实际应用中具有更加广阔的前景。为解决液相氧化剂的成本和储存问题，专利CN104043327A介绍了一种电催化脱硫脱硝方法，该方法以海水为原料，经电催化技术对其改性，生成主要成分为NaClO的活性水，利用此活性水对尾气喷淋进行脱硫脱硝。该方法采用海水作为原料降低了成本，同时为液相氧化剂提供了在线生产。但由于活性水中NaClO的氧化性不足以高效氧化尾气中水溶性差的NO，因此脱硝率大大受限。另外，此方法后续未考虑尾气的中和吸收，生成的NO2不完全吸收可能会造成尾气的二次污染。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供一种新型液相氧化吸收脱硝方法及系统，能够使氧化剂与烟气高度相溶混合，增加气液接触面积，进而推动气液传质效率增加，有效去除烟气中的氮氧化物；氧化后续增加尾气吸收过程，避免NO2不完全吸收造成的二次污染。本专利技术的方法和系统是采用以下技术方案来实现的：一种新型液相氧化吸收脱硝方法，其特征在于包括以下过程：A1海水改性过程：海水经隔膜电解技术改性生成强氧化性液流和碱性液流；A2气液混合过程：部分烟气与A1中所述的强氧化性液流高度相溶混合，形成均匀的微纳米气泡溶液；A3氧化过程：A2中所述的微纳米气泡溶液经雾化生成氧化性气雾，与另一部分烟气逆向接触反应，将烟气中水溶性差的NO氧化，生成初次净化烟气；A4中和过程：A1中所述的碱性液流经雾化形成碱性气雾，与A3中所述的初次净化烟气逆向接触反应，将烟气中的酸性气体中和吸收，生成二次净化烟气，实现烟气脱硝。进一步的，所述的强氧化性液流的氧化性成分主要存在形态为HClO。HClO/Cl‾(1.698V)氧化还原电对的电极电势高于ClO‾/Cl‾(0.841V)，因此HClO的氧化性也强于ClO‾。进一步的，所述的碱性液流的碱性成分主要存在形态为NaOH。一种新型液相氧化吸收脱硝系统，其特征在于它主要包含：烟气除尘装置2、微纳米气液混合装置3、氧化洗涤塔4、碱式吸收塔5、过滤装置6、隔膜电解反应装置7、氧化液储槽8和碱性液储槽9，其中，烟气除尘装置2、氧化洗涤塔4、碱式吸收塔5通过气体管线依次连接，所述的烟气除尘装置2与氧化洗涤塔4之间通过支路连接微纳米气液混合装置3，隔膜电解反应装置7前置连有过滤装置6，后置通过液体管线分为两路，一路依次连接微纳米气液混合装置3、氧化洗涤塔4、氧化液储槽8，另一路依次连接碱式吸收塔5、碱性液储槽9，所述的氧化液储槽8、碱性液储槽9分别回连微纳米气液混合装置3、碱式吸收塔5。进一步的，所述的微纳米气液混合装置3能够使气相与液相高度相溶混合，形成均匀的微纳米气泡，气泡平均粒径在500纳米（nm）~5微米（μm）之间。进一步的，所述的氧化洗涤塔4、碱式吸收塔5内都安装有雾化喷嘴11和固体填料12，用于增大气液接触面积。进一步的，所述的过滤装置6可以是一级或多级过滤处理的串联，过滤精度可以达到10微米（μm）及以下，用于去除海水中的砂石颗粒和较大的微生物。进一步的，所述的隔膜电解反应装置7可以是单个隔膜电解槽或两个及以上的集成。更进一步的，所述的隔膜电解槽主要由阴极腔和阳极腔组成，所述的阴极腔和阳极腔之间由阳离子交换膜隔开。进一步的，所述的氧化液储槽8、碱性液储槽9均开设有液体排放口10，用于氧化性废液和碱性废液的排出。本装置的工作原理为：天然海水经过滤装置预处理后，可以去除海水中的砂石颗粒和较大的微生物，之后输送到隔膜电解反应器改性，改性后阳极腔产生强氧化性液流，阴极腔产生碱性液流，氧化性液流通入微纳米气液混合装置，碱性液流经提升输送到碱式吸收塔中。烟气经烟气除尘装置去除烟气中的固体颗粒物，之后分为两部分，一部分烟气通过管线进入氧化洗涤塔，随气流逐步上升；另一部分通过管线进入微纳米气液混合装置，与微纳米气液混合装置中的氧化性液流相溶混合，形成均匀的微纳米气泡溶液，再通过管线送入氧化洗涤塔经雾化生成氧化性气雾，与氧化洗涤塔内上升的烟气逆向接触反应，将烟气中的NO氧化为NO2，生成初次净化烟气。初次净化烟气由氧化洗涤塔顶排出经气体管道进入碱式吸收塔并随气流逐渐上升，与碱式吸收塔中经雾化生成的碱性气雾逆向接触反应，将烟气中的NO2进一步脱除，生成二次净化烟气，二次净化烟气经碱式吸收塔顶部排出。反应后的氧化液与碱性液分别从氧化洗涤塔、碱式吸收塔底部排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型液相氧化吸收脱硝方法，其特征在于包括以下过程：A

【技术特征摘要】
1.一种新型液相氧化吸收脱硝方法，其特征在于包括以下过程：A1海水改性过程：海水经隔膜电解技术改性处理生成强氧化性液流和碱性液流；A2气液混合过程：部分烟气与A1中所述的强氧化性液流高度相溶混合，形成均匀的微纳米气泡溶液；A3氧化过程：A2中所述的微纳米气泡溶液经雾化生成氧化性气雾，与另一部分烟气逆向接触反应，将烟气中水溶性差的NO氧化，生成初次净化烟气；A4中和过程：A1中所述的碱性液流经雾化形成碱性气雾，与A3中所述的初次净化烟气逆向接触反应，将烟气中的酸性气体中和吸收，生成二次净化烟气，实现烟气脱硝。2.根据权利要求1所述的一种新型液相氧化吸收脱硝方法，其特征在于：所述的强氧化性液流的氧化性成分主要存在形态为次氯酸，所述的碱性液流的碱性成分主要存在形态为氢氧化钠。3.根据权利要求1或2所述的一种新型液相氧化吸收脱硝方法，所述的强氧化性液流有效氯浓度为0.5~2.0g/L，所述的碱性液流pH为11~13。4.一种新型液相氧化吸收脱硝系统，其特征在于它主要包含：烟气除尘装置（2）、微纳米气液混合装置（3）、氧化洗涤塔（4）、碱式吸收塔（5）、过滤装置（6）、隔膜电解反应装置（7）、氧化液储槽（8）和碱性液储槽（9），其中，烟气除尘装置（2）、氧化洗涤塔（4）、碱式吸收塔（5）通过气体管线依次连接，所述的烟气除尘装置（2）与氧化洗涤塔（4）之间通过支路连接微纳米气液混合装置（3），隔膜电解反应装置（7）前置连有过滤装置（6），后置通过液体管线分为两路，一路依次连接微纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑煜铭，张欢，钟鹭斌，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35