臭氧脫硝系統(tǒng)工藝流程
臭氧脫硝系統(tǒng)工藝流程
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臭氧脫硝系統(tǒng)工藝流程
一、工藝說明
1. 工藝原理
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。
其主要反應(yīng)式為：
NO+O3=NO2+O2
2NO2+O3=N2O5+O2
2NO2+2NH3+H2O=NH4NO2+NH4NO3
N2O5+2NH3+H2O =2NH4NO3
二、 主要設(shè)備說明
1. 臭氧發(fā)生器
根據(jù)煙氣中NOX的含量，計算所需要的臭氧設(shè)備約為2臺25kg/h的臭氧發(fā)生器，兩用一備，配置氣源控制系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)及配套齊全的自動控制(PLC)、檢測儀器等。
至于采用何種氣源(空氣或氧氣)的臭氧發(fā)生器系統(tǒng)，根據(jù)項目現(xiàn)場情況經(jīng)與業(yè)主協(xié)商后確定。
1.1 臭氧制備工藝及流程(氧氣源工藝)
業(yè)主提供的氧氣管道氣通過設(shè)置的一級減壓穩(wěn)壓裝置處理后，經(jīng)過氧氣過濾器進(jìn)行過濾，并通過露點儀檢測進(jìn)氣露點，通過流量計計量進(jìn)氣量，并與PLC站聯(lián)動。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，每個設(shè)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(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(jìn)水管路設(shè)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(guān)等，當(dāng)冷卻水溫度超過設(shè)定值或者流量低于設(shè)定值時報警。本系統(tǒng)設(shè)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(chǎn)能有所降低，可通過調(diào)整運行條件達(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(shè)計取樣口，并設(shè)置臭氧濃度在線檢測儀。
臭氧設(shè)備放置點設(shè)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(biāo)檢測儀將報警。臭氧設(shè)備放置點設(shè)置臭氧泄漏報警儀(具備現(xiàn)場聲光報警)，用于檢測臭氧設(shè)備放置點是否有臭氧泄漏，當(dāng)檢測到臭氧濃度超標(biāo)時報警。
如果確定了是其它氣源的臭氧系統(tǒng)，再提供流程。 1.2 臭氧發(fā)生器技術(shù)參數(shù) 1.2.1 臭氧產(chǎn)量及濃度
1.2.2電氣性能
1.2.3氧氣用量
1.2.4公共工程
2. 臭氧布?xì)庋b置與煙氣混合器
為了使臭氧與煙氣中的NOX充分混合,從臭氧發(fā)生器出來的臭氧氣體通過環(huán)形煙氣布?xì)庋b置，均勻的通入需治理的煙氣風(fēng)管截面中，然后再通過煙氣混合器使煙氣產(chǎn)生揣流，保證臭氧與煙氣中的NOX能夠充分接觸而發(fā)生反應(yīng)。由于臭氧與NOX的反應(yīng)非常快速，基本不會受到SO2的影響，因此不需要額外增加設(shè)備，只需要在煙氣管道中進(jìn)行即可。布?xì)庋b置與煙氣混合器的總壓損不超過300Pa。
3.洗滌裝置
采用堿液洗滌塔對生成的NO2進(jìn)行吸收治理，如果與煙氣脫硫同時進(jìn)行，可以利用濕法脫硫塔，同時進(jìn)行NOX和SO2的吸收治理。建議堿液采用氨水，最終生成產(chǎn)物為NH4NO2和NH4NO3。
三、工藝特點
?、?反應(yīng)時間短，速度快。臭氧與NOX反應(yīng)速度極快，只需要很短的時間，即可將NOX氧化成高價態(tài)的NO2和N2O5。因此不需要特別的反應(yīng)設(shè)備，只需要在煙氣管道中混合，即可進(jìn)行。
?、?吸收完全，凈化效率高。由于NO2與N2O5都是易溶于水的物質(zhì)，在堿性環(huán)境下，只需要很小的噴淋量，即可徹底吸收煙氣中的NOX，轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝
2. 臭氧布?xì)庋b置與煙氣混合器
為了使臭氧與煙氣中的NOX充分混合,從臭氧發(fā)生器出來的臭氧氣體通過環(huán)形煙氣布?xì)庋b置，均勻的通入需治理的煙氣風(fēng)管截面中，然后再通過煙氣混合器使煙氣產(chǎn)生揣流，保證臭氧與煙氣中的NOX能夠充分接觸而發(fā)生反應(yīng)。由于臭氧與NOX的反應(yīng)非?？焖?，基本不會受到SO2的影響，因此不需要額外增加設(shè)備，只需要在煙氣管道中進(jìn)行即可。布?xì)庋b置與煙氣混合器的總壓損不超過300Pa。
3.洗滌裝置
采用堿液洗滌塔對生成的NO2進(jìn)行吸收治理，如果與煙氣脫硫同時進(jìn)行，可以利用濕法脫硫塔，同時進(jìn)行NOX和SO2的吸收治理。建議堿液采用氨水，最終生成產(chǎn)物為NH4NO2和NH4NO3。
三、工藝特點
⑴ 反應(yīng)時間短，速度快。臭氧與NOX反應(yīng)速度極快，只需要很短的時間，即可將NOX氧化成高價態(tài)的NO2和N2O5。因此不需要特別的反應(yīng)設(shè)備，只需要在煙氣管道中混合，即可進(jìn)行。
⑵ 吸收完全，凈化效率高。由于NO2與N2O5都是易溶于水的物質(zhì)，在堿性環(huán)境下，只需要很小的噴淋量，即可徹底吸收煙氣中的NOX，轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝
酸鹽，因此煙氣凈化效率高。
?、?不產(chǎn)生二次污染。由于臭氧與NOX反應(yīng)的生成物是O2，在煙道中不影響排放。而且還可以提高SO2的轉(zhuǎn)化效率。
?、?可以直接利用脫硫洗滌塔進(jìn)行洗滌。由于NOx的含量相對SO2來說很小，基本不需要增加脫硫洗滌塔的負(fù)荷。
?、?自動化程度高。整套設(shè)備全部通過PLC自動控制，不需要專人值守，只要定期巡查即可。
脫硝技術(shù)
選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)
選擇性非催化還原法是一種不使用催化劑，在 850～1100℃溫度范圍內(nèi)還原NOx的方法。最常使用的藥品為氨和尿素。
一般來說，SNCR脫硝效率對大型燃煤機組可達(dá) 25%～40% ,對小型機組可達(dá) 80%。由于該法受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低氮燃燒技術(shù)的補充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小，適合老廠改造，新廠可以根據(jù)鍋爐設(shè)計配合使用。
選擇性催化還原技術(shù)(SCR)
SCR 是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù), 它是一種爐后脫硝
方法, 最早由日本于 20 世紀(jì) 60~70 年代后期完成商業(yè)運行, 是利用還原劑(NH3, 尿素)在金屬催化劑作用下, 選擇性地與 NOx 反應(yīng)生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故稱為“ 選擇性” 。世界上流行的 SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法 SCR 2種。此 2種方法都是利用氨對NOx的還原功能 ,在催化劑的作用下將 NOx (主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的 N2和水 ,還原劑為 NH3。
在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體，以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3為活性成分，制成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應(yīng)用于煙氣脫硝中的SCR催化劑可分為高溫催化劑(345℃～590℃)、中溫催化劑(260℃～380℃)和低溫催化劑(80℃～300℃)， 不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度不同。如果反應(yīng)溫度偏低，催化劑的活性會降低，導(dǎo)致脫硝效率下降，且如果催化劑持續(xù)在低溫下運行會使催化劑發(fā)生永久性損壞;如果反應(yīng)溫度過高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，還會引起催化劑材料的相變，使催化劑的活性退化。國內(nèi)外SCR系統(tǒng)大多采用高溫，反應(yīng)溫度區(qū)間為315℃～400℃。
優(yōu)點：該法脫硝效率高，價格相對低廉，廣泛應(yīng)用在國內(nèi)外工程中，成為電站煙氣脫硝的主流技術(shù)。
缺點：燃料中含有硫分, 燃燒過程中可生成一定量的SO3。添加催化劑后, 在有氧條件下, SO3 的生成量大幅增加, 并與過量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘性, 可導(dǎo)致尾部煙道設(shè)備損壞。 雖然SO3 的生成量有限, 但其造成的影響不可低估。另外,催化劑中毒現(xiàn)象也不容忽視。
活性炭吸附
配合使用
電子束脫硝(EBA)
EBA是目前國際先進(jìn)的煙氣處理技術(shù)之一，其原理是利用高能電子加速器產(chǎn)生的電子束(500～800 kV)輻照處理煙氣，將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸銨和硝酸銨 。該技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始先后在日本、美國、德國、波蘭等建立中試及工業(yè)示范項目。國內(nèi)首例EBA脫硫脫硝示范工程于1997年8月投入運行，其實際脫硫及脫硝效率分別為86.8%和17.6%，并可回收副產(chǎn)品硫酸銨、硝酸銨。
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