一种利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝的脱硝系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝的脱硝系统，包括喷淋塔、臭氧供给系统、可溶性碱液供给系统，喷淋塔中设置喷淋器，脱硝系统还包括臭氧和可溶性碱液的混合器，臭氧进气管和可溶性碱液进液管分别连接混合器，臭氧供给系统通过进气管将臭氧输送混合器，可溶性碱液供给系统通过进液管将可溶性碱液输送进混合器，混合器再连接喷淋器，臭氧和可溶性碱液在混合器中混合后，通过喷淋器的喷嘴对向喷向烟气。本发明专利技术克服了技术偏见，有意想不到的技术效果、巨大的经济效益和社会效益。

A denitration system using ozone and spray tower for flue gas denitration

【技术实现步骤摘要】
一种利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝的脱硝系统
本专利技术涉及烟气脱硝
，尤其涉及一种利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝的脱硝系统。
技术介绍
燃煤发电、钢厂炼钢以及其他以煤、石油为热源的工艺是环境中氮氧化物增高的主要来源之一。为减少对环境的影响，各厂家采取了诸多方法来降低燃烧尾气（本专利技术所述“烟气”）中氮氧化物的排放，即对烟气进行脱硝处理。现有烟气脱硝技术主要有两大类，一是催化还原法，第二类是氧化法。相对于催化还原法，氧化法理论上具有工艺简单、成本低等优点，因而成为目前烟气脱硝领域探究与研发的方向。臭氧作为一种强氧化剂，生产简单、又是一种清洁氧化剂，自然成为氧化法中选择的对象。现有技术披露了诸多用臭氧进行烟气脱硝的技术方案。如CN109210955A、CN109224820A、CN109173662A、CN108404616A、CN109675421A、CN109621662A等均披露了使用臭氧来进行烟气脱硝。但是，现有技术也同时指出了用臭氧进行脱硝还存在诸多技术难题，如CN109621662A中披露，O3虽然是一种常见的强氧化剂，但是O3的直接性氧化反应具有较高的选择性且反应速率较慢，其利用率也不高。CN108905555A披露，O3很不稳定，在常温下慢慢分解，且在200℃时迅速分解。更为关键的是，烟气的实际状况，如较高的温度（约为为100--300℃）、较低的压力（约为千帕级，甚至为负压）、一氧化氮的低浓度（约为几十--500mg/m3）、较快的流速（约为1--10m/s）等会大大影响臭氧的存在状态及其对NO的氧化效果。实际工艺中，臭氧氧化法之所以未能加以大范围的推广应用，就是因为其效果不佳。为提高氧化效果，现有技术中通常采用加大臭氧的投放量，而这又会导致成本增高，无法推广应用。
技术实现思路
为解决臭氧在烟气中易分解、氧化效果低的技术问题，本专利技术提供一种利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝的脱硝系统，其内容为：一种利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝的脱硝系统，包括喷淋塔、臭氧供给系统、可溶性碱液供给系统，喷淋塔中设置喷淋器，其特征在于，脱硝系统还包括臭氧和可溶性碱液的混合器，臭氧进气管和可溶性碱液进液管分别连接混合器，臭氧供给系统通过进气管将臭氧输送混合器，可溶性碱液供给系统通过进液管将可溶性碱液输送进混合器，混合器再连接喷淋器，臭氧和可溶性碱液在混合器中混合后，通过喷淋器的喷嘴对向喷向烟气。优选地，其中在喷淋塔中设置两组或两组以上混合器和喷淋器。优选地，其中混合器为连接喷嘴的一段接管。优选地，其中在喷淋器的上方还设置另外一个或者一个以上喷淋器，该喷淋器的喷嘴直接连接可溶性碱液的进液管，喷嘴只喷出可溶性碱液。优选地，其中喷淋塔的塔壳为一段烟道。优选地，其中混合器设置在紧靠喷嘴的部位。结合现有技术，对上述
技术实现思路
阐述如下：（一）本专利技术实验分析及理论分析1、实验情况对比例1（1）与（2）的情况是，臭氧直接通入设置在喷淋塔外部的烟道中的烟气中。并且，喷淋塔中的喷淋器关闭，无碱液喷出。由结果得出，臭氧直接通入烟气，其对烟气中的NO氧化有限，氧化率不超过10%。实施例的情况是，臭氧与可溶性碱液在混合器中混合后通过喷淋器喷淋到通过喷淋塔的烟气中。在实施例中，臭氧对烟气中的NO脱除效果非常明显，达到了80%以上。2、理论分析O3作为是一种强氧化剂，其标准电极电位可高达2.07mv，高于过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等氧化剂。但在对比例1和对比例2中，臭氧对NO的氧化效果却非常有限。出现这种现象的原因，现有技术中已做了不少分析，如CN109621662A中认为，O3的直接性氧化反应具有较高的选择性且反应速率较慢；或者CN108905555A披露，O3很不稳定，在常温下慢慢分解，且在200℃时迅速分解。但该分析难以解释令人满意。申请人认为，臭氧无法氧化烟气中的NO的原因不仅在于臭氧的氧化性，还与NO和NO2的关系、以及烟气的实际状况有关。（1）臭氧直接通入到烟气中，因为烟气的特性，如较高的温度（约为为100--300℃）、较低的压力（约为千帕级，甚至为负压）、一氧化氮的低浓度（约为几十--500mg/m3）、较快的流速（约为1--10m/s）等原因，臭氧会非常迅速发生分解，分解产生的O与O之间相对于O与NO来说更容易先发生反应,从而导致臭氧的有效成分降低，不利于对NO的氧化。O3→O2+OO+O→O2（2）更可能的原因在于：NO和NO2的转化关系。申请人认为，在较高温度、较低压力以及较低NO的浓度下，NO不容易转化为NO2，或者转化后的NO2又立即转变成为了NO。这样，即使烟气中的NO能够被O3氧化，在最终烟气中，NO的量也不会改变多少。对比例1和对比例2是很好的说明。O3+NO→NO2+O2NO2→O+NOO+O→O2实施例中的NO之所以能够被高效脱除的原因在于：（1）臭氧在碱液存在的条件下的分解会强化对NO的氧化，从而有利于脱除。导致臭氧分解的因素很多，其中，最显著的因素是OH-离子和温度。前面所述，当臭氧在烟气中分解时（温度因素），会导致有效氧降低，不利于对NO的氧化。但是，当臭氧在有可溶性碱液存在的情况下分解，则另当别论。方敏等在《臭氧水稳定性研究》中指出，可溶性碱液会起到催化作用，导致O3很快发生分解。对于本专利技术来说，O3在可溶性碱液存在的情况下发生分解，不但不会降低O3对NO的氧化作用，反而还会强化其氧化效果。这是因为：其分解物中有氧化性更强的游离单原子O产生，单原子O更有能力将NO氧化。并且，因为在可溶性碱液中，O与O之间因为液体存在的隔离作用，不会立即结合为O2，这样NO被氧化的可能性就会更大。O3→O2+ONO+O→NO2而且，不同于现有技术的是，烟气中的NO经氧化后，因为此时和可溶性碱液直接接触，氧化后的高价态的氮氧化物会被可溶性碱液立即吸收：3NO2+2OH-→NO3-+NO+H2ONO2+NO+2OH-→2NO2-+H2O因而，臭氧与可溶性碱液先混合，即臭氧先经可溶碱液催化分解，再对烟气中的NO进行氧化脱除，是本专利技术区别于现有技术的特征所在。（2）当然，未经分解的臭氧也可能参与到对烟气中的NO的氧化：O3+NO→NO2+O2但同O的氧化的情况一样，经臭氧氧化时，也和可溶性碱液直接接触，氧化后的高价态的氮氧化物会被可溶性碱液立即吸收：3NO2+2OH-→NO3-+NO+H2ONO2+NO+2OH-→2NO2-+H2O烟气中的NO被氧化的同时即被吸收的技术手段也有别于现有技术。（二）喷淋塔喷淋塔是脱硝系统中实现前述技术思路的场所。除去臭氧输送系统中臭氧分布器的布置位置外，喷淋塔其他结构为既有技术，主要包括：塔壳、喷淋器、液体输送及循环系统、烟气进出口等。喷淋器由一个或者多个喷嘴组成，喷嘴可沿喷淋头横截面均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝的脱硝系统，包括喷淋塔、臭氧供给系统、可溶性碱液供给系统，喷淋塔中设置喷淋器，其特征在于，脱硝系统还包括臭氧和可溶性碱液的混合器，臭氧进气管和可溶性碱液进液管分别连接混合器，臭氧供给系统通过进气管将臭氧输送混合器，可溶性碱液供给系统通过进液管将可溶性碱液输送进混合器，混合器连接喷淋器，臭氧和可溶性碱液在混合器中混合后，通过喷淋器的喷嘴对向喷向烟气。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝的脱硝系统，包括喷淋塔、臭氧供给系统、可溶性碱液供给系统，喷淋塔中设置喷淋器，其特征在于，脱硝系统还包括臭氧和可溶性碱液的混合器，臭氧进气管和可溶性碱液进液管分别连接混合器，臭氧供给系统通过进气管将臭氧输送混合器，可溶性碱液供给系统通过进液管将可溶性碱液输送进混合器，混合器连接喷淋器，臭氧和可溶性碱液在混合器中混合后，通过喷淋器的喷嘴对向喷向烟气。


2.根据权利要求1所述的利用臭氧和喷淋塔进行烟气脱硝脱硝的脱硝系统，其中在喷淋塔中设置两组或两组以上混合器和喷淋器。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，张菡英，赵莉，钤小平，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37