基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置及方法。本发明专利技术利用异相芬顿反应以先雾化后冷却的方式对烟气中的NO进行部分氧化，随后烟气进入脱硝塔与脱硝浆液发生氧化还原反应，生成N2、CO2及H2O，实现脱硝。芬顿催化剂以氧化铝颗粒或ZSM

【技术实现步骤摘要】
基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置及方法


[0001]本专利技术属于燃煤锅炉烟气处理
，具体涉及一种基于先雾化后冷却的利用异相芬顿反应结合尿素吸收的脱硝装置及其脱硝方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展和人民生活水平的稳步提高，我国能源及电力的消费和需求量逐年增加。由于我国富煤贫油少气的能源资源特点，我国电力的供应以燃煤火力发电为主，而在燃煤过程中，不可避免地会产生烟尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NO
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)、碳氧化物(CO/CO2)、汞(Hg)等有毒重金属以及挥发性有机物(VOCs)等污染物。燃煤污染物对我国的大气环境和生态环境造成了极其严重的污染和破坏，对人体健康也带来直接或间接的伤害和影响。氮氧化物是继烟尘及二氧化硫之后最主要的大气污染物，是N2O，NO，NO2，NO3，N2O5等一系列氮氧化物的总称。NO
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对人体及动植物都有较大的危害，能够形成酸雨和酸雾，破坏生态环境，还能与挥发性有机物结合形成光化学烟雾，破坏臭氧层，并造成全球变暖。近三十年来，我国氮氧化物的排放总量随着火电机组装机容量的增长而逐年急剧地增加，已远远超出环境的承受能力。随着环境污染的日益严重和人们环保意识的日益增强，燃煤电厂的NO
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排放要求也日益严格。根据环保部大气污染物排放标准(GB13223
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2011),现有燃煤锅炉NOx排放限值为100mg/m3。根据发改委、环保部和国家能源局联合发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014年r/>‑
2020年)》，明确新建燃煤机组NOx排放浓度不高于50mg/m3。NO
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的排放控制是我国经济社会发展中一个十分突出的问题，也是学术领域普遍关注的热点问题。
[0003]燃煤电厂NOx排放控制主要有两种途径,即燃烧过程中和烟气后处理技术。燃烧过程中处理技术是指通过改进燃烧器的设计、改变燃烧的条件来降低NO
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排放量。常见的燃烧过程中处理技术包括低空气过剩燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环、浓淡偏差燃烧等。这些燃烧过程中处理技术总体上仅能降低30
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50％左右的NO
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排放,难以满足现行日益严格的排放标准。因此，在火电厂实际工程中，必须安装烟气后处理技术，以达到排放标准。目前，烟气脱硝的主流方法有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、氧化吸收法等方法。目前SNCR技术的脱硝效率仅为50
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70％，往往难以满足日益严格的排放要求。选择性催化还原(SCR)是欧美日本等发达国家广泛采用的脱硝技术。SCR技术脱硝效率高，运行稳定，存在的问题是，催化剂的失活、还原性物质(如氨水等)泄露造成的二次污染，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、运行和投资费用非常昂贵。同时大部分氧化法氧化剂价格昂贵，难以制备，废液难以有效回收等缺点。因此，迫切需要开发一种低成本、易操作、高效率且低污染的烟气脱硝技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对目前低温烟气脱硝技术难以同时实现低成本和高效率的特点，提供一种利用异相芬顿反应结合尿素吸收的脱硝装置及其脱硝方法，该方法适合于低
温烟气(150
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170℃)，脱除效率较高，可达90％以上，且成本较为低廉，设备简单，易于操作，无需再热，无二次污染。
[0005]本专利技术的工作原理为：通过异相芬顿反应，采用先雾化后冷却的方式，利用过氧化氢被催化剂表面的金属离子催化分解出强氧化剂OH自由基，将烟气中的部分NO氧化成NO2，随后烟气中的NOx与含尿素的脱硝液发生氧化还原反应，生成N2、CO2及H2O，从而达到脱硝的目的。
[0006]本专利技术利用异相芬顿反应结合尿素吸收的脱硝装置，包括异相芬顿反应塔、过氧化氢储存罐、脱硝塔、浆液储存罐和尾部烟道。
[0007]所述的异相芬顿反应塔塔体内部从上至下分为雾化区和催化区；雾化区上部设有烟气入口，该口通过增压引风机连接烟道，用于将低温烟气引入塔内；雾化区顶部设有带有雾化功能的第一喷淋装置，带有雾化功能的喷淋装置的液体进口与过氧化氢储存罐的出口；催化区内设有催化剂；催化区底部设有烟气出口，与脱硝塔的烟气入口相连；
[0008]作为优选，异相芬顿反应塔还包括位于催化区四周的冷却装置，该冷却装置采用冷却水循环实现降温冷却。
[0009]所述的过氧化氢储存罐内装有过氧化氢溶液，质量含量为10
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35％，优选为35％；过氧化氢储存罐上开设有给料口。
[0010]作为优选，过氧化氢储存罐内部设有加热装置，用于给过氧化氢预热，更利于汽化。
[0011]所述的催化剂为氧化铝颗粒或ZSM
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5分子筛作为载体，表面负载有金属氧化物，负载量为10
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30％；优选金属氧化物为Fe2O3、CeO2中的一种或两种。更为优选金属氧化物为Fe2O3、CeO2；Fe2O3和CeO2负载比例为1：1。
[0012]作为优选，催化剂的制备工艺如下：采用去离子水将75.75g硝酸铁九水合物Fe(NO3)3
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9H2O和150g条形ZSM
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5分子筛或氧化铝颗粒制成浸渍液，充分混合，然后置于75℃水浴中，不断搅拌直至水分蒸发完全；最后将蒸干后的样品在450℃
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550℃烘箱中烘烤12h，得到Fe2O3负载量为10％的催化剂。催化剂结构为条状或颗粒状。
[0013]所述的脱硝塔塔体内部从下至上分为喷淋区和除雾区；除雾区顶部设置与尾部烟道连通的净化气体出口，该净化气体出口下方设置有除雾器；喷淋区的顶部设有第二喷淋装置，底部开设有循环出口；烟气入口设置喷淋区的中部位置；
[0014]所述的浆液储存罐的循环进液口与脱硝塔的循环出口连接，出液口通过循环泵与第二喷淋装置的进液口连接；
[0015]所述浆液储存罐内设有脱硝浆液，脱硝浆液由还原剂、缓冲剂按一定配比混合组成，其中还原剂为尿素，质量含量为1
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20％，优选为5
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15％；缓冲剂包括醇胺类有机物、二甲基亚砜；醇胺类有机物为二乙醇胺、三乙醇胺等中的一种或多种，质量含量为0.01
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1％；二甲基亚砜质量含量为0.01
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2％。
[0016]作为优选，雾化区占异相芬顿反应塔塔体高度的50％
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70％，其余为催化区。
[0017]作为优选，异相芬顿反应塔的烟气出口通过引风机与脱硝塔烟气入口连接。
[0018]作为优选，雾化区温度为100
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175℃，催化区温度为50
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100℃。
[0019]本专利技术的另一个目的是提供一种利用异相芬顿反应结合尿素吸收的脱硝装置的脱硝方法具体如下：
[0020]步骤一、将低温含硝烟气(15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置，适用于低温烟气脱硝，其特征在于包括异相芬顿反应塔、过氧化氢储存罐、脱硝塔、浆液储存罐和尾部烟道；所述的异相芬顿反应塔塔体内部从上至下分为雾化区和催化区；雾化区上部设有烟气入口；雾化区顶部设有带有雾化功能的第一喷淋装置，带有雾化功能的喷淋装置的液体进口与过氧化氢储存罐的出口；催化区内设有催化剂；催化区底部设有烟气出口，与脱硝塔的烟气入口相连；雾化区温度为100
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175℃，催化区温度为50
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100℃；所述的脱硝塔塔体内部从下至上分为喷淋区和除雾区；除雾区顶部设置与尾部烟道连通的净化气体出口，该净化气体出口下方设置有除雾器；喷淋区的顶部设有第二喷淋装置，底部开设有循环出口；烟气入口设置喷淋区的中部位置；所述的浆液储存罐的循环进液口与脱硝塔的循环出口连接，出液口通过循环泵与第二喷淋装置的进液口连接；所述浆液储存罐内设有脱硝浆液。2.如权利要求1所述的基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置，其特征在于异相芬顿反应塔还包括位于催化区四周的冷却装置。3.如权利要求1所述的基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置，其特征在于所述的过氧化氢储存罐内装有过氧化氢溶液，质量含量为10
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35％。4.如权利要求1所述的基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置，其特征在于过氧化氢储存罐内部设有加热装置，用于给过氧化氢预热，更利于汽化。5.如权利要求1所述的基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置，其特征在于所述的催化剂为氧化铝颗粒或ZSM
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5分子筛作为载体，表面负载有金属氧化物，负载量为10
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30％。6.如权利要求5所述的基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置，其特征在于催化剂的金属氧化物为Fe2O3、CeO2中的一种或两种。7.如权利要求1所述的基于先雾化后冷却的异相芬顿反应脱硝装置，其特征在于脱硝浆液由还原剂、缓冲剂按一定配比混合组成，其中还原剂为尿...

【专利技术属性】
技术研发人员：温正城，廖德政，李源，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：