CN106853328A - 一种用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，在利用双氧水进行低温烟气脱硫脱硝的过程中，双氧水以气态方式进料。本发明的装置，包括双氧水储罐、进料泵、烟道和吸收塔，其特征在于：双氧水经液态双氧水直接受热汽化进料装置、热载气在双氧水中鼓泡进料装置、热载气携带双氧水蒸汽进料装置或者热载气携带雾化后的双氧水进料装置处理后，转化为气态形式并通入烟道中，利用气态双氧水及其含有的羟基自由基进行脱硫脱硝反应。本发明的方法及装置，将以往的“液-气”混合反应变为“气-气”混合反应，与液态双氧水相比，双氧水汽化过程中能分解产生更多的羟基自由基，提高了双氧水的利用率和NO x 的脱除率，同时还降低了双氧水的使用量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法及装置，更具体的说，尤其涉及一种利用气化的双氧水含有更多的羟基自由基来实现烟气的脱硫脱硝的双氧水高效利用方法及装置。
背景技术
近年来，我国大面积地区经常出现严重的雾霾天气，已经严重影响经济社会发展和人民群众的生命健康。究其原因，电厂、焦化厂、烧结机、炉窑和各类中小型锅炉燃煤排放的氮氧化物是形成雾霾天气的重要原因之一，因此控制及消除氮氧化物和硫氧化物的排放是紧迫的现实需求。
当前，锅炉烟气脱硫脱硝普遍采用湿法烟气脱硫（WFGD）和选择性催化还原脱硝（SCR）技术，湿法烟气脱硫方法对硫氧化物的脱除效率较高，但是脱硫副产物硫酸钙的价值低，而且可能带来二次污染问题，选择性催化还原脱硝技术则要求温度在300-400℃。目前对焦化厂、烧结机、炉窑和中小型锅炉的低温（<300℃）烟气中氮氧化物和硫氧化物的一体化排放控制技术正处于中试示范阶段，其中采用双氧水的高级氧化吸收法是适合的技术之一。
CN102327735公开了一种使用双氧水的烟气同时脱硫脱硝的系统和方法。其脱硫脱硝方法是在170℃左右的烟气管道中喷入液态双氧水，利用液态双氧水的氧化作用将NO x 和SO2分别氧化为硝酸和硫酸，是液态双氧水与气态反应物的液气反应。但是液态双氧水与气态反应物的混合不均匀，并且需要500℃左右的高温才能与NO x 和SO2等气态反应物有效反应，因此该专利的双氧水利用效率很低。
CN103463978报道了一种基于液态双氧水催化氧化烟气同时脱硫脱硝的装置及方法，该发明使用液态双氧水催化分解装置，将液态双氧水分解产生羟基自由基，利用羟基自由基的强氧化性脱除烟气中的NO x 和SO2。该方法中双氧水以液态形式喷入催化剂，喷入的大量液态双氧水与烟气混合不均匀，双氧水利用率较低，进而导致烟气中的NO x 脱除率低。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法及装置。
本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，在利用双氧水进行低温烟气脱硫脱硝的过程中，双氧水以气态方式进料。
本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，所述双氧水的气态进料方式采用液态双氧水直接受热汽化进料、热载气在双氧水中鼓泡进料、热载气携带双氧水蒸汽进料或者热载气携带雾化后的双氧水进料。
本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，在采用液态双氧水直接受热汽化进料的方式下：双氧水的汽化温度为60～130℃，汽化量与烟气中NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5~2，烟气温度为80～150℃；
在采用热载气在双氧水中鼓泡进料的方式下：双氧水的进料量与烟气中NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5~2，载气流量与双氧水进料量的质量比为0.5～1.5，烟气温度为80～150℃；
在采用热载气携带双氧水蒸汽进料的方式下：双氧水的进料量与烟气中NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5~2，载气流量与双氧水进料量的质量比为0.5～1.5，载气与双氧水蒸汽进行充分混合，烟气温度为80～150℃；
在采用热载气携带雾化后的双氧水进料的方式下：采用喷淋头喷淋双氧水，双氧水的喷淋量与烟气中NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5~2，载气流量与双氧水的进料量的质量比为0.5～1.5，烟气温度为80～150℃。
本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，所述载气为空气或惰性气体。
本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法的装置，包括双氧水储罐、进料泵、烟道和吸收塔，进料泵用于将双氧水储罐中的双氧水抽出，待净化的烟气由烟道的底部进入，烟道的顶部经管道与吸收塔相通，吸收塔利用氨水或氢氧化钠碱液对进入的硫酸和硝酸进行吸收；其特征在于：所述进料泵抽出的双氧水经液态双氧水直接受热汽化进料装置、热载气在双氧水中鼓泡进料装置、热载气携带双氧水蒸汽进料装置或者热载气携带雾化后的双氧水进料装置处理后，转化为气态形式并通入烟道中，利用气态双氧水及其含有的羟基自由基进行脱硫脱硝反应。
本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法的装置，所述的液态双氧水直接受热汽化进料装置由汽化器组成，进料泵经管道将液态双氧水输入汽化器中，汽化器将液体双氧水转化为气态双氧水，转化后的气态双氧水经管道通入烟道中；
所述热载气在双氧水中鼓泡进料装置由载气罐、进气泵、预热器和鼓泡室组成，载气罐中存储的载气为空气或惰性气体，进气泵将载气罐中的载气抽至预热器中，载气在预热器中加热后通入鼓泡室中；加热后的载气在鼓泡室中与液态双氧水混合，并携带气态的双氧水进入烟道中；
所述热载气携带双氧水蒸汽进料装置由载气罐、进气泵、预热器、汽化器和混合室组成，进料泵抽出的液态双氧水经汽化器进行汽化，汽化后的双氧水通入混合室中；进气泵将载气罐中的气体抽至预热器中进行加热，加热后的载气通入混合室中，并携带气态的双氧水进入烟道中；
所述载气携带雾化后的双氧水进料装置由载气罐、进气泵、预热器和混合室组成，混合室中设置有与进料泵的出水管相通的喷头，以便将进料泵抽至混合室中的液态双氧水雾化；进气泵将载气罐中的气体抽至预热器中进行加热，加热后的载气通入混合室中，并携带雾化后的气态双氧水进入烟道中，进行脱硫脱硝反应。
本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法的装置，汽化器中双氧水的汽化温度为60～130℃，预热器的预热温度为80～150℃，烟道中通入的烟气温度为80～150℃。
本发明的有益效果是：本发明的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法及装置，通过将液态的双氧水气化后通入烟道中，使含有羟基自由基的气态双氧水与烟气混合，来实现脱硫脱硝反应，将以往的液态双氧水与烟气的“液-气”混合反应变为“气-气”混合反应，与液态双氧水相比，双氧水汽化过程中能分解产生更多的羟基自由基，提高了双氧水的利用率和NO x 的脱除率，同时还显著降低了双氧水的使用量，有益效果显著，适于应用推广。
附图说明
图1为本发明的第一种实施例的结构示意图；
图2为本发明的第二种实施例的结构示意图；
图3为本发明的第三种实施例的结构示意图；
图4为本发明的第四种实施例的结构示意图。
图中：1双氧水储罐，2进料泵，3汽化器，4烟道，5吸收塔，6载气罐，7进气泵，8预热器，9鼓泡室，10混合室，11喷头。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例
1
如图1所示，给出了本发明的第一种实施例的结构示意图，其由双氧水储罐1、浆料泵2、汽化器3、烟道4、吸收塔5组成，所示的双氧水储罐1中存储有液态的双氧水，进料泵2将双氧水储罐1中的双氧水抽至汽化器3中。液态的双氧水在汽化器3中进行汽化，转化为气态的双氧水，汽化器3的汽化温度为60～130℃，汽化器3形成了液态双氧水直接受热汽化进料装置。汽化后的双氧水被通入烟道4中，气态的双氧水含有较多的羟基自由基，进入气道中参与脱离脱硝反应，可显著提高NO x 、SO2的脱除率，同时还降低了双氧水的使用量。脱硫脱硝反应生成的硝酸和硫酸随烟气进入吸收塔，烟气中的硫酸和硝酸被氨水、氢氧化钠或其他碱液吸收，有效降低了烟气对环境造成污染。
实施例
2
如图2所示，给出了本发明的第二种实施例的结构示意图，其由双氧水储罐1、进料泵2、鼓泡室9、载气罐6、进气泵7、预热器8、鼓泡室9、烟道4和吸收塔5组成，载气罐6、进气泵7、预热器8和鼓泡室9形成了热载气在双氧水中鼓泡进料装置。进料泵2将双氧水储罐1中的液态双氧水抽至鼓泡室9中，载气罐6中存储的载气为空气或惰性气体，进气泵7将载气罐6中的载气抽至预热器8中进行加热，加热温度为80～150℃，加热后的载气通入鼓泡室9中。载气进入鼓泡室9后，携带气态的双氧水进入烟道4中，气态的双氧水含有较多的羟基自由基，进入气道中参与脱离脱硝反应。
实施例
3
如图3所示，给出了本发明的第三种实施例的结构示意图，与实施例2相比，本实施例中采用由载气罐6、进气泵7、预热器8、汽化器3和混合室10组成的热载气携带双氧水蒸汽进料装置，来替代实施例2中的热载气在双氧水中鼓泡进料装置，除此之外，其余的结构均相同。该实施例中，进料泵2将双氧水储罐1中的液态双氧水抽至汽化器3中，汽化生成气态的双氧水，气态的双氧水通入混合室10中。进气泵7将载气罐6中的载气抽至预热器8中进行加热，加热后的载气通入混合室10中，并携带气态的双氧水进入烟道4中。气态的双氧水含有较多的羟基自由基，进入气道中参与脱离脱硝反应。
实施例
4
如图4所示，给出了本发明的第四种实施例的结构示意图，与实施例2相比，本实施例中采用由载气罐6、进气泵7、预热器8、混合室10组成的载气携带雾化后的双氧水进料装置，来替代实施例2中的热载气在双氧水中鼓泡进料装置，除此之外，其余的结构均相同。该实施例中，混合室10中设置有与出水管相通的喷头11，进料泵2将双氧水储罐1中的液态双氧水抽至混合室10中，在喷头的作用下实现对液态双氧水的雾化。进气泵7将载气罐6中的载气抽至预热器8中进行加热，加热后的载气通入混合室10中，并携带雾化的双氧水进入烟道4中。气态的双氧水含有较多的羟基自由基，进入气道中参与脱离脱硝反应。
实验分析，脱硫脱硝实验分别在上述四种装置上进行，实验时，烟气中SO2和NO x 浓度的检测采用英国产凯恩9206烟气分析仪进行，SO2和NO x 脱除率的计算方法：
SO2或NO x 的脱除率=（SO2和NO x 进口浓度- SO2和NO x 出口浓度）/SO2和NO x 进口浓度。
风机从焦炉烟囱旁引出约5000 m3/h、温度为80-150℃的焦化烟气。根据检测， NO x 进口浓度为800-1000 mg/m3，SO2进口浓度为500-900 mg/m3，双氧水与NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5-2.0，载气流量与双氧水进料量的质量比为0.5~1.5。最后烟气进入吸收塔，烟气中的硫酸和硝酸被氨水或氢氧化钠等碱液吸收。
经分析、计算，实施例1中SO2脱除率为90%，NO x 脱除率为35%～90%；实施例1中SO2脱除率为90%，NO x 脱除率为40%～90%；实施例1中SO2脱除率为95%，NO x 脱除率为45%～90%；实施例1中SO2脱除率为98%，NO x 脱除率为50%～90%，由此可见，采用本发明双氧水气化后的脱硫脱硝方法和装置，均可达到良好的脱硫脱硝效果。
Claims (7)
1.一种用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，其特征在于：在利用双氧水进行低温烟气脱硫脱硝的过程中，双氧水以气态方式进料。
2.根据权利要求1所述的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，其特征在于：所述双氧水的气态进料方式采用液态双氧水直接受热汽化进料、热载气在双氧水中鼓泡进料、热载气携带双氧水蒸汽进料或者热载气携带雾化后的双氧水进料。
3.根据权利要求2所述的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，其特征在于：
在采用液态双氧水直接受热汽化进料的方式下：双氧水的汽化温度为60～130℃，汽化量与烟气中NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5~2，烟气温度为80～150℃；
在采用热载气在双氧水中鼓泡进料的方式下：双氧水的进料量与烟气中NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5~2，载气流量与双氧水进料量的质量比为0.5～1.5，烟气温度为80～150℃；
在采用热载气携带双氧水蒸汽进料的方式下：双氧水的进料量与烟气中NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5~2，载气流量与双氧水进料量的质量比为0.5～1.5，载气与双氧水蒸汽进行充分混合，烟气温度为80～150℃；
在采用热载气携带雾化后的双氧水进料的方式下：采用喷淋头喷淋双氧水，双氧水的喷淋量与烟气中NO x 和SO2之和的摩尔比为0.5~2，载气流量与双氧水的进料量的质量比为0.5～1.5，烟气温度为80～150℃。
4.根据权利要求3所述的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法，其特征在于：所述载气为空气或惰性气体。
5.一种基于权利要求1所述的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法的装置，包括双氧水储罐（1）、进料泵（2）、烟道（4）和吸收塔（5），进料泵用于将双氧水储罐中的双氧水抽出，待净化的烟气由烟道的底部进入，烟道的顶部经管道与吸收塔相通，吸收塔利用氨水或氢氧化钠碱液对进入的硫酸和硝酸进行吸收；其特征在于：所述进料泵抽出的双氧水经液态双氧水直接受热汽化进料装置、热载气在双氧水中鼓泡进料装置、热载气携带双氧水蒸汽进料装置或者热载气携带雾化后的双氧水进料装置处理后，转化为气态形式并通入烟道中，利用气态双氧水及其含有的羟基自由基进行脱硫脱硝反应。
6.根据权利要求5所述的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法的装置，其特征在于：
所述的液态双氧水直接受热汽化进料装置由汽化器（3）组成，进料泵（2）经管道将液态双氧水输入汽化器中，汽化器将液体双氧水转化为气态双氧水，转化后的气态双氧水经管道通入烟道（4）中；
所述热载气在双氧水中鼓泡进料装置由载气罐（6）、进气泵（7）、预热器（8）和鼓泡室（9）组成，载气罐中存储的载气为空气或惰性气体，进气泵将载气罐中的载气抽至预热器中，载气在预热器中加热后通入鼓泡室中；加热后的载气在鼓泡室中与液态双氧水混合，并携带气态的双氧水进入烟道中；
所述热载气携带双氧水蒸汽进料装置由载气罐、进气泵、预热器、汽化器和混合室（10）组成，进料泵抽出的液态双氧水经汽化器进行汽化，汽化后的双氧水通入混合室中；进气泵将载气罐中的气体抽至预热器中进行加热，加热后的载气通入混合室中，并携带气态的双氧水进入烟道中；
所述载气携带雾化后的双氧水进料装置由载气罐、进气泵、预热器和混合室组成，混合室中设置有与进料泵的出水管相通的喷头（11），以便将进料泵抽至混合室中的液态双氧水雾化；进气泵将载气罐中的气体抽至预热器中进行加热，加热后的载气通入混合室中，并携带雾化后的气态双氧水进入烟道中，进行脱硫脱硝反应。
7.根据权利要求6所述的用于低温烟气脱硫脱硝的双氧水高效利用方法的装置，其特征在于：汽化器（3）中双氧水的汽化温度为60～130℃，预热器（8）的预热温度为80～150℃，烟道（4）中通入的烟气温度为80～150℃。
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