煙氣臭氧氧化脫硝工藝方案

A臭氧脫硝原理解析：

　　目前煙氣脫硝技術(shù)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(shù)是市場(chǎng)應(yīng)用廣（約占60%煙氣脫硝市場(chǎng)）、技術(shù)成熟的脫硝技術(shù)，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(yīng)，把NOx還原成氮?dú)夂退?。但該技術(shù)也有其巨大的局限性，由于化學(xué)反應(yīng)需要在高溫下進(jìn)行，而對(duì)于中小型鍋爐以及工業(yè)鍋爐來說，排煙溫度遠(yuǎn)不能達(dá)到化學(xué)反應(yīng)所需要的高溫，因此低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)就成為市場(chǎng)的必須。

　　低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)以低溫氧化技術(shù)（LoTOx）簡(jiǎn)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(jià)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(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài)，需引入較強(qiáng)的氧化劑，在眾多氧化劑中，臭氧是環(huán)保清潔的強(qiáng)氧化劑，在高效轉(zhuǎn)化NO至高價(jià)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(shí)間非常短，能耗較高，O3的生存周期相對(duì)較長(zhǎng)，將少量氧氣或空氣電離后產(chǎn)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(qiáng)氧化性，完全有能力將煙氣惡劣環(huán)境中的NO氧化成高價(jià)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(yīng)：

　　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?xì)庋b置把臭氧氣體均布到煙氣管道截面，在管道中設(shè)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(yīng)。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(duì)NO2和N2O5進(jìn)行吸收反應(yīng)，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(jià)態(tài)的氮氧化物后，需要進(jìn)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(chǎn)生的脫除效果會(huì)有一定的差異。例如有人在利用水吸收尾氣時(shí)，NO的脫除效率可達(dá)到86.27%，這是利用氣體在水中的溶解度進(jìn)行吸收，也有試驗(yàn)利用吸收液將高價(jià)氮氧化物還原成為N2 后直接排入大氣中。

工藝流程圖

　　采用臭氧脫硝技術(shù)可得到較高的NOX脫除率，典型的脫除范圍為70%～90%，甚至可達(dá)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?yàn)槲磁cNOX反應(yīng)的O3會(huì)在洗滌器內(nèi)被除去，所以不存在類似SCR中O3的泄漏問題；除以上優(yōu)點(diǎn)外，該技術(shù)應(yīng)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(shù)。我公司將LoTOx技術(shù)與自己研發(fā)的臭氧發(fā)生系統(tǒng)結(jié)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(yīng)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(xué)反應(yīng)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(yán)格的減排要求。并且不會(huì)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3，此外，煙氣中的顆粒物和硫化物對(duì)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(duì)二氧化硫和粉塵等顆粒物也有明顯的去除效果。同時(shí)它不存在堵塞、氨泄漏等問題。

迪克臭氧脫硝優(yōu)勢(shì)

　　迪克臭氧脫硝技術(shù)比傳統(tǒng)煙氣脫硫脫硝工藝更適應(yīng)環(huán)保日益嚴(yán)格的要求，而且設(shè)備投資低、占地面積小、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；

　　以臭氧替代其它氧化試劑，通過特殊工藝控制脫硝反應(yīng)過程，使堿液吸收反應(yīng)的產(chǎn)物以固體形式存在，實(shí)現(xiàn)了氣態(tài)污染物（氮氧化物）的固化處理，不產(chǎn)生二次污染；

　　采用臭氧的高級(jí)氧化技術(shù)不僅對(duì)NOX具有良好的脫除效果，而且對(duì)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(jìn)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(guó)內(nèi)現(xiàn)有較為成熟的濕法脫硫工藝并加以改進(jìn)，使脫硫脫硝同時(shí)進(jìn)行。

　　目前，該技術(shù)開始在國(guó)內(nèi)石化行業(yè)和燃煤鍋爐進(jìn)行應(yīng)用。其脫硝效率一般大于85%，可達(dá)90%以 上;NO排放濃度可達(dá)20mg/m3以下;100萬m3/h工程投資大致為50萬左右; 

　　運(yùn)行成本一般低于16元(每公斤NOx)。該技術(shù)成熟、穩(wěn)定，運(yùn)行簡(jiǎn)單，脫硝效率高，且可以運(yùn)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(guó)家相關(guān)科技計(jì)劃的資助下，迪克裝備抓住機(jī)遇，在臭氧發(fā)生器放電結(jié)構(gòu)和放電介質(zhì)的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)和放電管模塊化結(jié)構(gòu)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)研究、冷卻系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)以及臭氧發(fā)生系統(tǒng)的分析等方面取得重要進(jìn)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(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定、價(jià)格低等顯著優(yōu)點(diǎn)。

B脫硝應(yīng)用：

　　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?xì)?、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(chǎn)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

C:迪克臭氧脫硝的控制解析：

 氧氣源工藝流程及控制

　　業(yè)主提供的氧氣管道氣通過設(shè)置的一級(jí)減壓穩(wěn)壓裝置處理后，經(jīng)過氧氣過濾器進(jìn)行過濾，并通過露點(diǎn)儀檢測(cè)進(jìn)氣露點(diǎn)，通過流量計(jì)計(jì)量進(jìn)氣量，并與PLC站聯(lián)動(dòng)。每套系統(tǒng)的進(jìn)氣管路上設(shè)置安全閥用于泄壓保護(hù)系統(tǒng)。 

　　在臭氧發(fā)生室內(nèi)的高頻高壓電場(chǎng)內(nèi)，部分氧氣轉(zhuǎn)換成臭氧，產(chǎn)品氣體為臭氧化氣體，經(jīng)溫度、壓力監(jiān)測(cè)后、經(jīng)出氣調(diào)節(jié)閥后由臭氧出氣口排出。臭氧發(fā)生室出氣管路上設(shè)有臭氧取氣口，并裝有電磁閥，每個(gè)設(shè)備的取氣管分別通過各自的發(fā)生臭氧濃度儀檢測(cè)臭氧出氣濃度。 

　　臭氧發(fā)生器設(shè)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(tái)冷卻循環(huán)水泵，冷卻循環(huán)水泵受PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控。冷卻水進(jìn)水管路設(shè)置壓力傳感器，用于檢測(cè)并反饋到PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，冷卻水出水有溫度變送器、流量開關(guān)等，當(dāng)冷卻水溫度超過設(shè)定值或者流量低于設(shè)定值時(shí)報(bào)警。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)按外循環(huán)冷卻水入口溫度33℃，如水溫超過33℃時(shí)，系統(tǒng)能連續(xù)穩(wěn)定工作，但產(chǎn)能有所降低，可通過調(diào)整運(yùn)行條件達(dá)到要求的臭氧產(chǎn)量。內(nèi)循環(huán)水建議采用蒸餾水。 

　　臭氧發(fā)生器設(shè)置檢修時(shí)剩余臭氧的吹掃系統(tǒng)和冷卻水低點(diǎn)排空。臭氧出氣管路上設(shè)計(jì)取樣口，并設(shè)置臭氧濃度在線檢測(cè)儀。 

　　臭氧設(shè)備放置點(diǎn)設(shè)計(jì)安裝氧氣泄漏報(bào)警儀（具備現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警），周圍環(huán)境中檢測(cè)到氧氣濃度超標(biāo)檢測(cè)儀將報(bào)警。臭氧設(shè)備放置點(diǎn)設(shè)置臭氧泄漏報(bào)警儀（具備現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警），用于檢測(cè)臭氧設(shè)備放置點(diǎn)是否有臭氧泄漏，當(dāng)檢測(cè)到臭氧濃度超標(biāo)時(shí)報(bào)警。 

　　2019年公司新開發(fā)臭氧與CEMS煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了脫硝過程中臭氧產(chǎn)量調(diào)節(jié)與NOX的濃度產(chǎn)量全自動(dòng)控制。受到客戶廣泛的好評(píng)。