目前煙氣脫硝技術可分為干法和濕法兩大類,其中干法脫硝中的選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)技術是市場應用廣(約占60%煙氣脫硝市場)、技術成熟的脫硝技術,其原理是向煙氣中噴氨或尿素等含有NH?3自由基的還原劑,在高溫下直接(或催化劑的協(xié)同下)與煙氣中的NOx發(fā)生氧化還原反應,把NOx還原成氮氣和水。但該技術也有其巨大的局限性,由于化學反應需要在高溫下進行,而對于中小型鍋爐以及工業(yè)鍋爐來說,排煙溫度遠不能達到化學反應所需要的高溫,因此低溫煙氣脫硝技術就成為市場的必須。
低溫煙氣脫硝技術以低溫氧化技術(LoTOx)簡單有效,由于煙氣中的氮氧化物主要組成是NO(占95%),NO難溶于水,而高價態(tài)的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和HNO3,溶解能力大大提高,很容易通過堿液噴淋等手段將其從煙氣中脫出。將煙氣中的NO轉化為高價態(tài),需引入較強的氧化劑,在眾多氧化劑中,臭氧是環(huán)保清潔的強氧化劑,在高效轉化NO至高價態(tài)的過程中不遺留任何二次污染物,另外不同于?OH、?HO2 等,工作環(huán)境惡劣,自由基存活時間非常短,能耗較高,O3的生存周期相對較長,將少量氧氣或空氣電離后產生O3,然后送入煙氣中,可顯著降低能耗。
臭氧具有僅次于氟的強氧化性,完全有能力將煙氣惡劣環(huán)境中的NO氧化成高價態(tài),提高煙氣中氮氧化物的水溶性,從而通過濕法洗脫。其中主要包括以下反應:
NO+O3→NO2+O2 (1)
NO2+O3→NO3+O2 (2)
NO2+NO2→N2O4 (3)
N2O4+O3→N2O5 (4)
NO3+NO2→N2O5 (5)
3NO2+H2O→2HNO3+NO (6)
N2O5+ H2O→2HNO3 (7)
利用臭氧發(fā)生器制備臭氧,通過布氣裝置把臭氧氣體均布到煙氣管道截面,在管道中設置煙氣混合器,使臭氧與含NOX的煙氣在煙氣管道中充分混合并發(fā)生氧化反應。將煙氣中的NOX氧化為容易吸收的NO2和N2O5。再利用氨法脫硫洗滌塔,對NO2和N2O5進行吸收反應,生成硝酸氨與亞硝酸氨。最后再與硫酸鹽一起富集、濃縮、干燥后,作為氮肥加以利用臭氧將NO氧化為高價態(tài)的氮氧化物后,需要進一步地吸收。常見的吸收液有Ca(OH)2、NaOH 等堿液。不同的吸收劑產生的脫除效果會有一定的差異。例如有人在利用水吸收尾氣時,NO的脫除效率可達到86.27%,這是利用氣體在水中的溶解度進行吸收,也有試驗利用吸收液將高價氮氧化物還原成為N2 后直接排入大氣中。
采用臭氧脫硝技術可得到較高的NOX脫除率,典型的脫除范圍為70%~90%,甚至可達到95%,并且可在不同的NOX濃度和NO、NO2的比例下保持高效率;因為未與NOX反應的O3會在洗滌器內被除去,所以不存在類似SCR中O3的泄漏問題;除以上優(yōu)點外,該技術應用中 SO2和CO的存在不影響NOX的去除,而臭氧脫硝也不影響其他污染物控制技術。我公司將LoTOx技術與自己研發(fā)的臭氧發(fā)生系統(tǒng)結合形成一體化的脫硫脫硝系統(tǒng),用于石油精煉廠中加熱器、鍋爐等的廢氣治理。經(jīng)氧化后生成的N2O5通過洗滌器很容易與煙氣中水分發(fā)生反應生成HNO3,然后再同洗滌劑生成鹽類,最后通過洗滌清理排出系統(tǒng)外。具體的化學反應如下:
N2O5+H2O→2HNO3 (9)
HNO3+NaOH→NaNO3+H2O (10)
臭氧脫硝系統(tǒng)可使NOx排放減少到10μg/g以下,可滿足嚴格的減排要求。并且不會使SO2轉化為SO3,此外,煙氣中的顆粒物和硫化物對臭氧消耗或 NOX脫除效率的影響并不明顯,該系統(tǒng)不僅可以高效去除氮氧化物,而且對二氧化硫和粉塵等顆粒物也有明顯的去除效果。同時它不存在堵塞、氨泄漏等問題。
迪克臭氧脫硝技術比傳統(tǒng)煙氣脫硫脫硝工藝更適應環(huán)保日益嚴格的要求,而且設備投資低、占地面積小、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點;
以臭氧替代其它氧化試劑,通過特殊工藝控制脫硝反應過程,使堿液吸收反應的產物以固體形式存在,實現(xiàn)了氣態(tài)污染物(氮氧化物)的固化處理,不產生二次污染;
采用臭氧的高級氧化技術不僅對NOX具有良好的脫除效果,而且對煙氣中的其他有害污染物,比如重金屬汞也有一定的去除能力;
在低溫下進行氧化吸收等脫硝過程,有利于鍋爐的能源回收利用,降低工程施工難度。利用國內現(xiàn)有較為成熟的濕法脫硫工藝并加以改進,使脫硫脫硝同時進行。
目前,該技術開始在國內石化行業(yè)和燃煤鍋爐進行應用。其脫硝效率一般大于85%,可達90%以 上;NO排放濃度可達20mg/m3以下;100萬m3/h工程投資大致為50萬左右;
運行成本一般低于16元(每公斤NOx)。該技術成熟、穩(wěn)定,運行簡單,脫硝效率高,且可以運用于溫度較低的煙氣脫硝中,以及燃煤電站鍋爐煙氣深度脫硝。
是“十一五”、“十二五”以來,在國家相關科技計劃的資助下,迪克裝備抓住機遇,在臭氧發(fā)生器放電結構和放電介質的設計研究、大功率變頻諧振電源與臭氧發(fā)生器的參數(shù)研究、整體結構和放電管模塊化結構的圖紙設計研究、冷卻系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)的研究設計以及臭氧發(fā)生系統(tǒng)的分析等方面取得重要進展,大幅提高了大型臭氧發(fā)生器的制造水平,使裝置具有高效率、低能耗、體積小、壽命長、運行穩(wěn)定、價格低等顯著優(yōu)點。
各種燃煤工業(yè)鍋爐,爐窯,石化,煉油,鋼鐵,冶金行業(yè)的煙氣脫硫脫硝,以煤、焦炭、褐煤為燃料的公用工程鍋爐;以燃氣、煤、重油為燃料的工業(yè)鍋爐;鉛、鐵礦、鋅/銅,玻璃、水泥加工、生產的各種爐窯;用于處理生物廢料,輪胎及其他工業(yè)廢料的燃燒爐;來自于酸洗和化工過程的酸性氣流;催化裂化尾氣;各種市政及工業(yè)垃圾焚化爐等
氧氣源工藝流程及控制
業(yè)主提供的氧氣管道氣通過設置的一級減壓穩(wěn)壓裝置處理后,經(jīng)過氧氣過濾器進行過濾,并通過露點儀檢測進氣露點,通過流量計計量進氣量,并與PLC站聯(lián)動。每套系統(tǒng)的進氣管路上設置安全閥用于泄壓保護系統(tǒng)。
在臭氧發(fā)生室內的高頻高壓電場內,部分氧氣轉換成臭氧,產品氣體為臭氧化氣體,經(jīng)溫度、壓力監(jiān)測后、經(jīng)出氣調節(jié)閥后由臭氧出氣口排出。臭氧發(fā)生室出氣管路上設有臭氧取氣口,并裝有電磁閥,每個設備的取氣管分別通過各自的發(fā)生臭氧濃度儀檢測臭氧出氣濃度。
臭氧發(fā)生器設置1套封閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng),通過板式換熱器換熱,為臭氧發(fā)生器提供冷卻水。并配置一臺冷卻循環(huán)水泵,冷卻循環(huán)水泵受PLC自動控制系統(tǒng)監(jiān)控。冷卻水進水管路設置壓力傳感器,用于檢測并反饋到PLC自動控制系統(tǒng),冷卻水出水有溫度變送器、流量開關等,當冷卻水溫度超過設定值或者流量低于設定值時報警。本系統(tǒng)設計按外循環(huán)冷卻水入口溫度33℃,如水溫超過33℃時,系統(tǒng)能連續(xù)穩(wěn)定工作,但產能有所降低,可通過調整運行條件達到要求的臭氧產量。內循環(huán)水建議采用蒸餾水。
臭氧發(fā)生器設置檢修時剩余臭氧的吹掃系統(tǒng)和冷卻水低點排空。臭氧出氣管路上設計取樣口,并設置臭氧濃度在線檢測儀。
臭氧設備放置點設計安裝氧氣泄漏報警儀(具備現(xiàn)場聲光報警),周圍環(huán)境中檢測到氧氣濃度超標檢測儀將報警。臭氧設備放置點設置臭氧泄漏報警儀(具備現(xiàn)場聲光報警),用于檢測臭氧設備放置點是否有臭氧泄漏,當檢測到臭氧濃度超標時報警。
2019年公司新開發(fā)臭氧與CEMS煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動控制系統(tǒng),實現(xiàn)了脫硝過程中臭氧產量調節(jié)與NOX的濃度產量全自動控制。受到客戶廣泛的好評。
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