一种利用臭氧和旋流盘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旋流盘塔进行烟气脱硝的脱硝系统，包括旋流盘塔、臭氧供给系统、可溶性碱液供给系统，旋流盘塔内设置有旋流盘，臭氧供给系统通过进气管将臭氧输送进旋流盘塔，可溶性碱液供给系统通过进液管将可溶性碱液输送进旋流盘塔，臭氧进气管的出气口位置设置在旋流盘的下部且靠近旋流盘，可溶性碱液进液管的出液口位于旋流盘的上部，可溶性碱液从出液口流到旋流盘上，臭氧与烟气从旋流盘叶片的缝隙旋流上升并与可溶性碱液相遇，在旋流盘的上面形成气液旋流层，烟气、臭氧和可溶性碱液在气液旋流层中进行反应及传质。本发明专利技术将臭氧、旋流盘塔应用于烟气脱硝，成本低且高效，具有较大经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种利用臭氧和旋流盘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旋流盘塔进行烟气脱硝系统。
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
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种利用臭氧和旋流盘塔进行烟气脱硝的脱硝系统，其内容为：一种利用臭氧和旋流盘塔进行烟气脱硝的脱硝系统，包括旋流盘塔、臭氧供给系统、可溶性碱液供给系统，旋流盘塔内设置有旋流盘，臭氧供给系统通过进气管将臭氧输送进旋流盘塔，可溶性碱液供给系统通过进液管将可溶性碱液输送进旋流盘塔，烟气进口在旋流盘下方位置，其特征在于，臭氧进气管的出气口位置设置在旋流盘的下部且靠近旋流盘，可溶性碱液进液管的出液口位于旋流盘的上部，可溶性碱液从出液口流到旋流盘上，臭氧与烟气从旋流盘叶片的缝隙旋流上升并与可溶性碱液相遇，在旋流盘的上面形成气液旋流层，烟气、臭氧和可溶性碱液在气液旋流层中进行反应及传质，然后气液分离，气体继续上升并从烟气出口出旋流盘塔，液体从旋流盘的外围较宽缝隙处流到下方的碱液槽中。优选地，其中臭氧进气管的出气口排出臭氧的流向朝向旋流盘。优选地，其中臭氧进气管出气口连接臭氧分布器。优选地，其中臭氧分布器贴近旋流盘，将臭氧直接释放到旋流盘的叶片缝隙中。优选地，其中臭氧分布器为带有小孔的螺旋盘管。优选地，其中可溶性碱液的出口位置位于旋流盘中心的上方。优选地，其中旋流盘的中心为实心圆盘。优选地，其中可溶性碱液供给系统连接旋流盘塔的碱液槽，碱液槽中的液体可循环流到旋流盘上。结合现有技术，对上述
技术实现思路
阐述如下：（一）本专利技术理论基础1、与现有技术不同，臭氧不是先氧化烟气中的NO，而是直接进入可溶性碱液。现有技术中，涉及臭氧脱硝的方法通常是：先将臭氧通入至烟气，臭氧在烟气中氧化NO，形成高价态氮氧化物；然后烟气再进入吸收系统中，由碱液中来吸收氧化产物。如CN109210955A、CN109224820A、CN109173662A、CN108404616A、CN109675421A、CN109621662A等均是采取了这样的技术手段。但是本专利技术中，臭氧是直接进入可溶性碱液，这是本专利技术与现有技术的区别点之一。如本专利技术的一个区别技术特征就是，臭氧进气管的出气口位置设置在旋流盘的下部且靠近旋流盘；在一个优选方案中又进一步要求，臭氧的流向朝向旋流盘；在另一个优选方案中要求，臭氧分布器贴近旋流盘，将臭氧直接释放到旋流盘的叶片缝隙中。系统如此设置的目的在于确保臭氧不在烟气中发生分解，也不在烟气中对NO进行氧化，而是先进入碱性溶液中进行催化分解。本专利技术采取这样技术手段的原因是：（1）申请人认为，NO在向NO2转化时存在一平衡关系。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被氧化的比例很小。对比例对此做了实验验证。O3+NO→NO2+O2①NO2→O+NO②O+O→O2③根据平衡关系，如果烟气中的NO的浓度较低（一般不超过300mg/m3），烟气中的NO即使被氧化成为高价态的NO2，依据上述公式①和②，最终也会转化回到NO。这也是现有臭氧脱硝技术中臭氧高投入量、并且氧化效果也不高的原因。（2）臭氧遇到可溶性碱液会发生分解：《臭氧水稳定性研究》与《不同缓冲液对臭氧分解影响》等资料均指出，碱性溶液会导致臭氧快速发生分解；有实验指出，溶液的pH越大，臭氧分解越快。当pH值达到9时，臭氧在水中的半衰期不到1分钟，pH值超过12时，臭氧的分解几乎是瞬时的。在碱性环境下，臭氧会快速发生催化分解，分解历程为：O3+OH-→O2+HO2-④HO2-→OH-+O⑤O+O→O2⑥对于本专利技术来说，大部分的臭氧会直接进入旋流盘的缝隙并与旋流盘上的可溶性碱液接触，臭氧与可溶性碱液接触后会发生分解，但臭氧的分解不但不会降低O3对NO的氧化作用，反而还会强化其氧化效果，这是因为：臭氧的分解物中有氧化性更强的游离单原子O产生（参见公式⑤），单原子O的氧化性强于O3，更易于、更有能力将NO氧化。O+NO→NO2⑦并且，因为在可溶性碱液中，存在液体的隔离作用，臭氧分解产生的单原子O和O之间很难结合为O2，公式⑥发生的概率降低，这样释放的大量单原子O就会按照公式⑦对NO进行氧化，烟气中的氮氧化物就会从低价态NO向高价态的NO2转化。从而臭氧在碱性条件下分解，可以更好的来氧化NO，这与现有技术中的技术思路完全不同。在一个优选方案中，臭氧喷出的方向与烟气的方向是一致的，可快速进入气液旋流层，无需与烟气进行均匀混合，与现有技术的技术手段不同。另外，臭氧与烟气顺向，还可减少气阻，降低能量损耗；在另一个优选方案中，要求均臭氧直接喷入旋流盘叶片缝隙，目的也在于此。当然，也有部分臭氧在碱性环境下可能直接氧化NO：O3+NO→NO2+O2⑧但是相比较而言，O3对NO的氧化性要弱于O，因而，将臭氧直接通入到碱液环境中，经催化分解来氧化NO，会得到更好的氧化效果。2、在气液旋流层中，NO氧化后会立即被可溶性碱液吸收。相对于现有技术，本专利技术的创造性还在于，在碱液环境中，NO被氧化后立即被吸收。如前所述，O原子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用臭氧和旋流盘塔进行烟气脱硝的脱硝系统，包括旋流盘塔、臭氧供给系统、可溶性碱液供给系统，旋流盘塔内设置有旋流盘，臭氧供给系统通过进气管将臭氧输送进旋流盘塔，可溶性碱液供给系统通过进液管将可溶性碱液输送进旋流盘塔，烟气进口在旋流盘下方位置，其特征在于，臭氧进气管的出气口位置设置在旋流盘的下部且靠近旋流盘，可溶性碱液进液管的出液口位于旋流盘的上部，可溶性碱液从出液口流到旋流盘上，臭氧与烟气从旋流盘叶片的缝隙旋流上升并与可溶性碱液相遇，在旋流盘的上面形成气液旋流层，烟气、臭氧和可溶性碱液在气液旋流层中进行反应及传质，然后气液分离，气体继续上升并从烟气出口出旋流盘塔，液体从旋流盘的外围较宽缝隙处流到下方的碱液槽中。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用臭氧和旋流盘塔进行烟气脱硝的脱硝系统，包括旋流盘塔、臭氧供给系统、可溶性碱液供给系统，旋流盘塔内设置有旋流盘，臭氧供给系统通过进气管将臭氧输送进旋流盘塔，可溶性碱液供给系统通过进液管将可溶性碱液输送进旋流盘塔，烟气进口在旋流盘下方位置，其特征在于，臭氧进气管的出气口位置设置在旋流盘的下部且靠近旋流盘，可溶性碱液进液管的出液口位于旋流盘的上部，可溶性碱液从出液口流到旋流盘上，臭氧与烟气从旋流盘叶片的缝隙旋流上升并与可溶性碱液相遇，在旋流盘的上面形成气液旋流层，烟气、臭氧和可溶性碱液在气液旋流层中进行反应及传质，然后气液分离，气体继续上升并从烟气出口出旋流盘塔，液体从旋流盘的外围较宽缝隙处流到下方的碱液槽中。


2.根据权利要求1所述的利用臭氧和旋流盘塔进行烟气脱硝的脱硝系统，其中臭氧进气管的出气口排出臭氧的流向朝向旋流盘。


3.根据...

【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：新型
国别省市：山东;37