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氧化法脱硝
 

氧化法脱硝技术简介

 
 
 
 

     氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性,将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的。该脱硝系统在不同的NOx等污染物浓度和比例下,可以同时高效率脱除烟气中的NOx、二氧化硫和颗粒物等污染物,同时还不影响其他污染物控制技术,是传统脱硝技术的一个高效补充或替代技术。

 

 
 

氧化法脱硝技术工作原理

 
 
 
 
   
       氧化脱硝技术的基本原理为臭氧氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性,将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的。我公司在臭氧同时脱硫脱硝过程中 NO的氧化机理进行了研究,对臭氧在烟道的投放、布气方式、气相混合方式,温度控制影响、粉尘影响等做了全面的模拟实验,总结并构建出 O3与  NOX之间详细的化学反应机理,该机理比较复杂。在实际试验中,可根据低温条件下臭氧与 NO的关键反应进行研究。低温条件下,O3与 NO之间的关键氧化反应如下:
        NO+O3→NO2+O2                                (1)
        NO2+O3→NO3+O2                              (2)
        NO3+NO2→N2O5                                 (3)
        NO+O+M→NO2+M                              (4)
        NO2+O→NO3                                        (5)
脱硝吸收主要反应原理如下:
       NO+NO2+H2O→2H++2NO2-              (6)
       2NO2+H2O→2H++NO2-+NO3-           (7)
       N2O5+H2O→2H++2NO3-                    (8)
       NO3-+NO→NO2-+NO2                        (9)
       2H++CO32-→H2O+CO2                       (10)
       H++OH-→H2O                                      (11)
       与气相中的其他化学物质如 CO,SOx等相比,NOx可以很快地被臭氧氧化,这就使得NOx的臭氧氧化具有很高的选择性。因为气相中的 NOx被转化成溶于水溶液的离子化合物,这就使得氧化反应更加完全,从而不可逆地脱除NOx,而不产生二次污染。经过氧化反应,加入的臭氧被反应所消耗,过量的臭氧可以在喷淋塔中分解。除了 NOx之外,一些重金属,如汞及其他重金属污染物也同时被臭氧所氧化。烟气中高浓度的粉尘或固体颗粒物不会影响到NOx的脱除效率。
 

氧化法脱硝系统组成

 
 
 
 
氧化法脱硝系统主要包括臭氧发生系统、氧气源系统、臭氧注入系统和自动控制系统。
1臭氧发生器系统
       臭氧系统集成由臭氧发生系统,控制系统、冷却水系统、检测仪器仪表等组成。在臭氧发生室内的高频高压电场内,通过微间隙介质阻挡放电技术,将部分氧气(纯度≥99%)转换成臭氧,产品气体为臭氧化气体,通过出气调节阀后的臭氧管道出气口排出。
臭氧发生系统的主要设备包括有:
1)臭氧发生器臭氧产率为15kg/h
2)氧气泄漏报警仪1台
3)臭氧分布器
4)储氧罐: 容积为30m3,立式罐。
       臭氧发生室出气管路上设有臭氧取气口,装有取样阀,通过臭氧浓度仪检测臭氧出气浓度。臭氧发生器氧气进气压力为0.095Mpa,现场应使进气压力、流量稳定,以保证稳定的臭氧产量。
为保证气源满足臭氧发生器进气要求,在进气管道上安装氧气过滤器(过滤精度≤0.01μ)对进气进一步净化;在进气管道上同时安装有压力传感器与温度传感器在线检测及就地显示氧气压力和温度,配置压力开关及安全阀,当臭氧发生器压力过高时,自动泄压,必要时切断气源,保证臭氧发生器安全生产;同时进气管路设置压力表,用于就地显示进气压力。在出气管道上安装臭氧调节阀,自动调节臭氧浓度及产量,使臭氧发生器的产量满足实际需求。
臭氧发生工艺原理
       臭氧发生器的核心采用了先进的介质阻挡双间隙放电技术,原料气流经过绝缘介质与高压电极之间以及绝缘介质层和臭氧发生器罐体接地极之间的狭小间隙,两个环状间隙之间的高压电场双面放电,将通过的氧气转换为臭氧,臭氧产生效率高。工业上一般采用电晕放电法制取,其原理如图所示:
 臭氧发生原理图
        臭氧发生器最重要的部分是臭氧放电管,设备采用高质量的耐臭氧腐蚀的 316L不锈钢材料,PTFE(聚四氟乙烯)制造,提高了系统的长期可靠运行。放电管数量在设计时留有 10%的余量,可抵消不可预见放电管污染带来的效率降低。臭氧发生器安装的形式为水平安装,可以直接将臭氧发生器放在基础上,方便安装和检修。臭氧发生器出厂前已将管道、阀门、仪表和电缆安装好,并且全套系统在工厂完成全部技术指标测试。臭氧发生器设计运行方式为 24小时连续运转。
2氧气源系统


 
       冷却水系统本系统冷却水采用冷却塔和循环水泵,循环量不小于40m³/h。
3 臭氧注入系统
       在进入吸收塔之前的烟气管道上,设置混合反应器;将烟气注入混合器反应器内使烟气和臭氧充分混合,低价态NOx在极短的反应时间内被氧化为高价态的氮氧化物。
4自动控制系统
自控制功能、原理及其配置简介
       1)系统控制方式:由主控室负责集中监控,具备手动/自动控制和调节功能,手自调节无扰切换;所有监控参数均可通过口令进入监视或设置,最大化方便用户操作。
       2)监控系统功能:在屏幕中可完成系统集中监视和控制,报警、急停、数据及趋势归档等。
       3)监控界面功能:按需点按设备或参数弹出相关控制画面,弹出画面可按需放大缩小。
       4)监控画面组成:包含主界面/公共系统界面/系统工艺流程/参数设置一揽表界面/常用参数 /初始参数/历史趋势/报警联锁/故障查询/数据统计/控制统计/设备控制/设备调节等等。
       5)系统权限:可按用户权限要求定制,分配不同权限口令,用户管理员可修改设定原有权限口令,满足安全管理要求。
 

氧化法脱硝技术特点

 
 
 
 

   (1)深度脱硝,脱硝效率高,可达到80%以上。
   (2)不使用催化剂,无催化剂中毒、反应器堵塞等问题,特别适用于催化剂颗粒物多的低温烟气脱硝工程。
   (3)维护费用低,不存在催化剂定期更换等问题。
   (4)占地面积小,模块化设备可根据现场条件灵活布置。
 

氧化法脱硝技术影响因素

 
 
 
 

利用氧化法脱硝的影响因素主要有摩尔比、 反应温度、 反应时间、 吸收液性质等,这些因素对脱硝效率都有不同程度的影响。
(1) 摩尔比
       摩尔比(O3/NO)是指 O3与 NO 之间摩尔数的比值,它反映了臭氧量相对于一氧化氮量的高低。NO 的氧化率随 O3/NO 的升高直线上升。目前已有的研究中,在 0.9≤O3/NO<1的情况下,脱硝率可达到85%以上,有的甚至几乎达到100%。根据式(1)可见,O3与 NO 完全反应的摩尔比理论值为1,但在实际中,由于其他物质的干扰,可发生一系列其他反应,如式(2) ~(5) ,使得 O3不能100%与 NO 进行反应。
(2) 温度
       由于臭氧的生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低, 所以考察臭氧对温度的敏感性具有重要意义。在对臭氧的热分解特性的研究中得出在150℃的低温条件下,臭氧的分解率不高,只有0.5%,但随着温度增加到250℃甚至更高时,臭氧分解速度明显加快。
(3) 反应时间
       臭氧在烟气中的停留时间只要能够保证氧化反应的完成即可,反应时间在1~10s 之间对反应器出口的 NO 摩尔数没有什么影响,而且增加停留时间并不能增大 NO 的脱除率。这主要是因为关键反应的反应平衡在很短时间内即可达到不需要较长的臭氧停留时间。
(4) 吸收液性质
       利用臭氧将 NO 氧化为高价态的氮氧化物后,需要进一步地吸收。常见的吸收液有Ca(OH)2、NaOH 等碱液。不同的吸收剂产生的脱除效果会有一定的差异。在利用水吸收尾气时, NO 和 SO2的脱除效率分别达到86.27%和100%。 这是利用气体在水中的溶解度进行吸收。
在现有脱硝技术中,其中广泛应用的是选择性催化还原法(SCR) ,脱除效率达90%以上。随着国家对火电厂污染物排放的要求越来越严格, 同时脱硫脱硝已成为烟气污染物控制技术的发展趋势。目前国内外广泛使用的是湿式烟气脱硫和 NH3选择催化还原技术脱硝的组合。该技术的脱硫脱硝效率虽然高,但是投资和运行成本昂贵。其他的脱硝技术还包括等离子体法、催化法、吸附法等,但只有少数进入生产应用。随着环保要求的日益严格,传统的烟气脱硝工艺将不能满足严格的减排要求,此外,传统工艺还存在设备投资高、占地面积大、系统复杂等缺点。因此开发工艺简单、 可靠的脱硫脱硝工艺具有重要意义。采用臭氧的高级氧化技术不仅对 NOX 具有良好的脱除效果,而且对烟气中的其他有害污染物,比如重金属汞也有一定的去除能力。
其主要反应式为:
         NO+O3=NO2+O2
         2NO2+O3=N2O5+O2
         4NO2+2MO+H2O=M(NO22+ M(NO32
         N2O5+ MO +H2O = M(NO32
 

氧化法脱硝技术适用领域

 
 
 
 
   
氧化法脱硝可应用于:
      1·以煤、焦炭、褐煤为燃料的公用工程锅炉;
      2·以燃气、煤、重油为燃料的工业锅炉;
      3·铅、铁矿、锌/铜,玻璃、水泥加工、生产的各种炉窑;
      4·用于处理生物废料,轮胎及其他工业废料的燃烧炉;
      5·来自于酸洗和化工过程的酸性气流;
      6·催化裂化尾气;各种市政及工业垃圾焚化炉等。
 

氧化法脱硝设备工艺图

 
 
 
 

 

氧化法脱硝技术案例

 
 
 
 



 

保蓝服务承诺

 
 
 
 

  ● 按客户要求完成工程任务,保证工程质量;
  ● 经本公司设计和提供的废气处理装置,经本设施处理后保证达到地方标准和国标排放标准;
  ● 主体设备保修,终生提供技术服务,设备在运转过程中出现问题及时答复,24小时内安排专业人员赴现场服务;
  ● 保修期满,我司对设备保养、维修仅收取一定成本费。与用户建立长期联系和技术交流,以最新的技术服务于用户,免费提供技术咨询和服务;
  ● 废气处理系统调试期间,并负责培训技术人员。包括日常操作管理、设备操作规程、常见故障检修、设备定期保养等;
  ● 定期组织客户回访工作,了解系统运行状况,认真处理客户反馈的意见,做好工程技术咨询工作。

 

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