一種煙氣濕法脫硝方法及裝置與流程

本發(fā)明涉及大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煙氣濕法脫硝方法及裝置。

背景技術(shù)：

煤碳、石油等燃料在燃燒過程中產(chǎn)生大量的NO_x，它不僅會引起酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層空洞、溫室效應(yīng)等危害，同時還會對人體健康造成重大影響。每年NO_x污染造成的經(jīng)濟(jì)損失以及防治所需投入比SO₂高出約33.3％。隨著我國對化石燃料需求的不斷增長，據(jù)預(yù)測，到2020年我國每年將消耗30億噸標(biāo)準(zhǔn)煤和5億噸石油，每年由此將產(chǎn)生3700萬噸NO_x，這相當(dāng)于2004年我國NO_x排放量的1.7倍。

目前在工業(yè)應(yīng)用中較成熟的脫硝技術(shù)為選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)，這兩種方法的工藝和設(shè)備復(fù)雜，成本較高，對高灰煤的適應(yīng)性差，并且對反應(yīng)溫度或催化劑具有一定要求。而其它方法，例如等離子體法、液體吸收法、吸附法、微生物法等技術(shù)，尚不成熟，且成本較高，未能很好的應(yīng)用到工業(yè)中。

隨著人們對環(huán)境保護(hù)的日益重視，不斷尋求切實有效的脫硝方法，各研究機(jī)構(gòu)都加大了對煙氣脫硝的研究。發(fā)明專利《使用亞氯酸鈉減少廢氣流中NO_x含量的方法》(公開號CN 1658952 A)和《用亞氯酸鈉結(jié)合熱NO_x去除法氧化NO_x類物質(zhì)》(公開號CN 1658953 A)公開了兩種利用NaClO₂脫硝的方法，這兩種方法都是先脫除廢氣流中的SO₂，再用NaClO₂脫除NO_x，實現(xiàn)了較好的脫硝效果。這兩種發(fā)明的脫硝機(jī)理實際是利用ClO₂的強(qiáng)氧化性，NaClO₂在酸性環(huán)境會分解為ClO₂，因此要控制溶液的pH值低于6，同時為了實現(xiàn)較好的氧化效果，需要大量的NaClO₂，成本很高，因此限制了此方法的廣泛使用。發(fā)明專利《一種利用紫外光雙重作用的煙氣脫硝方法》(公開號CN 101352646 A)公開了一種利用紫外光輻照O₃或H₂O₂等氧化劑氣流的方法，以提高脫硝效率。該方法通過紫外光和強(qiáng)氧化劑的雙重作用，可以增強(qiáng)脫硝效果，降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)性能；同時該方法對脫硝產(chǎn)生的亞硝酸鹽可以進(jìn)行選擇性的回收，能使產(chǎn)物資源化。然而O₃對人體的危害大，泄露后不易控制，H₂O₂不穩(wěn)定，容易分解，兩種氧化劑都對儲存方式具有很高要求，限制了它在實際中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在的技術(shù)問題，而提供一種紫外輻照強(qiáng)化NaClO₂溶液脫硝的方法及裝置。所述的方法是采用紫外光輻照NaClO₂溶液，使部分NaClO₂分解而產(chǎn)生ClO₂，強(qiáng)化NaClO₂溶液的氧化性，從而經(jīng)濟(jì)高效地脫除煙氣中的NO_x。

本發(fā)明所采用的方法基于以下原理，紫外輻照會使NaClO₂發(fā)生分解，分解后的主要物質(zhì)為ClO₂和O₂，涉及主要反應(yīng)過程如下：

反應(yīng)(1)的產(chǎn)物還會發(fā)生如下反應(yīng)：

O+H₂O→H₂O₂ (4)

H₂O₂+ClO^-→O₂+Cl^-+H₂O (5)

反應(yīng)(2)的產(chǎn)物還會發(fā)生如下反應(yīng)：

OH·+ClO₂^-→ClO₂+OH^- (7)

反應(yīng)(3)所生成的(ClO₂^-)*為長期存在亞氯酸鹽離子中的三重態(tài)，它會與其它的ClO₂^-發(fā)生反應(yīng)：

(ClO₂^-)*+ClO₂^-→ClO₂+ClO^-+O^- (8)

以上各反應(yīng)過程組成紫外輻照NaClO₂的總反應(yīng)過程：

NaClO₂分解后產(chǎn)生的ClO₂和O₂，連同溶液中剩余的NaClO₂，會將NO氧化為NO₂并吸收部分NO₂為HNO₃，反應(yīng)方程式如下：

NaClO₂→Na⁺+ClO₂^- (10)

2NO+ClO₂^-→2NO₂+Cl^- (11)

NO+ClO₂^-→2NO₂+ClO^- (12)

4NO₂+ClO₂^-+4OH^-→4NO₃^-+Cl^-+2H₂O (13)

4NO+3ClO₂^-+2H₂O→4HNO₃+3Cl^- (14)

5NO+3ClO₂+4H₂O→5HNO₃+Cl^- (15)

4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃ (16)

為了提高NaClO₂溶液的脫硝效率，基于以上原理，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種煙氣濕法脫硝方法，其特征在于具有如下步驟：

S1、溶液處理：將溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液與海水或淡水或自來水混合，混合后的NaClO₂溶液被泵入到管路中，管路中安裝有波長范圍為100nm-400nm的紫外燈，所述紫外燈對流經(jīng)的NaClO₂溶液進(jìn)行紫外輻照預(yù)處理；

S2、脫硝處理：經(jīng)紫外輻照預(yù)處理后的NaClO₂溶液被泵入到噴淋塔內(nèi)，對來自鍋爐或柴油機(jī)的廢氣進(jìn)行脫硝處理，使脫硝后煙氣中NO_x的含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)；

S3、廢液處理：脫硝后的廢液被泵入分離裝置，將廢液中的污泥分離出來并排入到污泥柜，廢液中的水溶液被排掉或者與溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液以及海水或淡水或自來水混合、循環(huán)使用。

所述紫外燈的波長峰值為185nm、254nm、313nm和365nm中的一種。

脫硝后的煙氣被氣體監(jiān)測裝置連續(xù)監(jiān)測，根據(jù)煙氣中NO_x的濃度含量，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液的加入量和泵入到噴淋塔的經(jīng)紫外輻照預(yù)處理后的NaClO₂溶液的噴淋量。

本發(fā)明還公開了一種煙氣濕法脫硝裝置，其特征在于：包括加藥柜、混合柜、紫外燈、噴淋塔、分離裝置、污泥柜、氣體監(jiān)測裝置和計量泵，

所述加藥柜通過所述計量泵與所述混合柜相連，

所述混合柜通過泵Ⅰ、管路與所述噴淋塔相連，所述管路中設(shè)有所述紫外燈，所述噴淋塔通過泵Ⅱ與所述分離裝置相連，所述分離裝置的排泥口與所述污泥柜相連，所述分離裝置還設(shè)有排水口，所述混合柜還設(shè)有泵Ⅲ，所述噴淋塔的排氣孔設(shè)有所述氣體監(jiān)測裝置，

工作狀態(tài)下，所述氣體監(jiān)測裝置在線連續(xù)監(jiān)測所述排氣孔排出的煙氣中NO_x的含量，從而控制所述計量泵和所述泵Ⅰ的流量大小。

所述排水口通過泵Ⅳ與所述混合柜相連。

所述紫外燈具有一根或多根燈管，所述噴淋塔中的噴淋裝置具有一級或多級噴淋層，所述分離裝置為水力旋流器，所述泵Ⅰ、所述泵Ⅱ和所述泵Ⅲ均為離心泵。

所述泵Ⅳ為離心泵。

所述的一種煙氣濕法脫硝裝置的工作原理為溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液通過計量泵從加藥柜進(jìn)入到混合柜，同時泵Ⅲ向混合柜中補(bǔ)海水或淡水或自來水，混合后的溶液在泵Ⅰ的作用下進(jìn)入到管路中。管路中安裝有波長范圍為100nm-400nm(主要包括波長峰值為185nm或254nm或313nm或365nm)的紫外燈連續(xù)對流經(jīng)的溶液進(jìn)行輻照，在紫外輻照的作用下，NaClO₂分解為氧化性很強(qiáng)的ClO₂，隨溶液一起噴入到噴淋塔內(nèi)，氧化吸收煙氣中的NO_x。脫硝后的廢液進(jìn)入到分離裝置，將廢液中的污泥分離出來并排放到污泥柜，廢液中的水溶液被排掉或者重新回到混合柜循環(huán)使用，隨著溶液的消耗，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％-40％的NaClO₂和海水或淡水或自來水不斷補(bǔ)充到混合柜中。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、與NaClO₂及其他氧化技術(shù)相比，采用紫外輻照NaClO₂溶液，使NaClO₂分解為氧化性更強(qiáng)的ClO₂，可以提高脫硝效率，減少NaClO₂用量，降低成本；

2、溶液的脫硝效果受pH值影響較小，可以在較廣泛的pH值范圍內(nèi)實現(xiàn)較好的脫硝效果；

3、本發(fā)明采用在管路中安裝紫外反應(yīng)器(紫外燈)的方式，紫外反應(yīng)器由紫外燈管組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、方便安裝、易于操作，降低了初始投資；

4、洗滌后的廢液經(jīng)過處理后可以排到外界，也可以循環(huán)使用，適用于不同場合，有利于現(xiàn)有設(shè)備的改造。

基于上述理由本發(fā)明可在大氣污染控制技術(shù)等領(lǐng)域廣泛推廣。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明的實施例2中一種煙氣濕法脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的實施例3中一種煙氣濕法脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1

一種煙氣濕法脫硝方法，具有如下步驟：

S1、溶液處理：將溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液與海水或淡水或自來水混合，混合后的NaClO₂溶液被泵入到管路中，管路中安裝有波長范圍為100nm-400nm的紫外燈，所述紫外燈對流經(jīng)的NaClO₂溶液進(jìn)行紫外輻照預(yù)處理；

S2、脫硝處理：經(jīng)紫外輻照預(yù)處理后的NaClO₂溶液被泵入到噴淋塔內(nèi)，對來自鍋爐或柴油機(jī)的廢氣進(jìn)行脫硝處理，使脫硝后煙氣中NO_x的含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)；

S3、廢液處理：脫硝后的廢液被泵入分離裝置，將廢液中的污泥分離出來并排入到污泥柜，廢液中的水溶液被排掉或者與溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液以及海水或淡水或自來水混合、循環(huán)使用。

所述紫外燈的波長峰值為185nm、254nm、313nm和365nm中的一種。

脫硝后的煙氣被氣體監(jiān)測裝置連續(xù)監(jiān)測，根據(jù)煙氣中NO_x的濃度含量，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液的加入量和泵入到噴淋塔的經(jīng)紫外輻照預(yù)處理后的NaClO₂溶液的噴淋量。

實施例2

如圖1所示，一種煙氣濕法脫硝裝置，包括加藥柜1、混合柜2、紫外燈3、噴淋塔4、分離裝置、污泥柜6、氣體監(jiān)測裝置11和計量泵7，

所述加藥柜1通過所述計量泵7與所述混合柜2相連，

所述混合柜2通過泵Ⅰ8、管路與所述噴淋塔4相連，所述管路中設(shè)有所述紫外燈3，所述噴淋塔4通過泵Ⅱ9與所述分離裝置相連，所述分離裝置的排泥口與所述污泥柜6相連，所述分離裝置還設(shè)有排水口，所述混合柜2還設(shè)有泵Ⅲ10，所述噴淋塔4的排氣孔設(shè)有所述氣體監(jiān)測裝置11，

所述紫外燈3具有一根或多根燈管，所述噴淋塔4中的噴淋裝置具有一級或多級噴淋層，所述分離裝置為水力旋流器5，所述泵Ⅰ8、所述泵Ⅱ9和所述泵Ⅲ10均為離心泵。

溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液通過計量泵7從加藥柜1進(jìn)入到混合柜2，同時泵Ⅲ10向混合柜2中補(bǔ)海水或淡水或自來水，混合后的溶液在泵Ⅰ8的作用下進(jìn)入到管路中。管路中安裝有波長范圍為100nm-400nm(主要包括波長峰值為185nm或254nm或313nm或365nm)的紫外燈3連續(xù)對流經(jīng)的溶液進(jìn)行輻照，在紫外輻照的作用下，NaClO₂分解為氧化性很強(qiáng)的ClO₂，隨溶液一起噴入到噴淋塔4內(nèi)，氧化吸收煙氣中的NO_x。脫硝后的廢液進(jìn)入到分離裝置，將廢液中的污泥分離出來并排放到污泥柜6，廢液中的水溶液被排掉，隨著溶液的消耗，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％-40％的NaClO₂和海水或淡水或自來水不斷補(bǔ)充到混合柜2中，所述氣體監(jiān)測裝置11在線連續(xù)監(jiān)測所述排氣孔排出的煙氣中NO_x的含量，從而控制所述計量泵7和所述泵Ⅰ8的流量大小。

實施例3

如圖2所示，一種煙氣濕法脫硝裝置，包括加藥柜1、混合柜2、紫外燈3、噴淋塔4、分離裝置、污泥柜6、氣體監(jiān)測裝置11和計量泵7，

所述加藥柜1通過所述計量泵7與所述混合柜2相連，

所述混合柜2通過泵Ⅰ8、管路與所述噴淋塔4相連，所述管路中設(shè)有所述紫外燈3，所述噴淋塔4通過泵Ⅱ9與所述分離裝置相連，所述分離裝置的排泥口與所述污泥柜6相連，所述分離裝置還設(shè)有排水口，所述混合柜2還設(shè)有泵Ⅲ10，所述噴淋塔4的排氣孔設(shè)有所述氣體監(jiān)測裝置11，

所述排水口通過泵Ⅳ12與所述混合柜2相連。

所述紫外燈3具有一根或多根燈管，所述噴淋塔4中的噴淋裝置具有一級或多級噴淋層，所述分離裝置為水力旋流器5，所述泵Ⅰ8、所述泵Ⅱ9、所述泵Ⅲ10和所述泵Ⅳ12均為離心泵。

溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％的NaClO₂水溶液通過計量泵7從加藥柜1進(jìn)入到混合柜2，同時泵Ⅲ10向混合柜2中補(bǔ)海水或淡水或自來水，混合后的溶液在泵Ⅰ8的作用下進(jìn)入到管路中。管路中安裝有波長范圍為100nm-400nm(主要包括波長峰值為185nm或254nm或313nm或365nm)的紫外燈3連續(xù)對流經(jīng)的溶液進(jìn)行輻照，在紫外輻照的作用下，NaClO₂分解為氧化性很強(qiáng)的ClO₂，隨溶液一起噴入到噴淋塔4內(nèi)，氧化吸收煙氣中的NO_x。脫硝后的廢液進(jìn)入到分離裝置，將廢液中的污泥分離出來并排放到污泥柜6，廢液中的水溶液重新回到混合柜循環(huán)使用，隨著溶液的消耗，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％-40％的NaClO₂和海水或淡水或自來水不斷補(bǔ)充到混合柜2中，所述氣體監(jiān)測裝置11在線連續(xù)監(jiān)測所述排氣孔排出的煙氣中NO_x的含量，從而控制所述計量泵7和所述泵Ⅰ8的流量大小。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。