一種脫硝裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種脫硝裝置和方法，尤其是一種脫除煙氣中的氮氧化物的裝置和方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟發(fā)展、人口增長和城市化進程的加快，中國NOx排放量保持繼續(xù)增 長的態(tài)勢。鑒于NOx對大氣環(huán)境的不利影響以及對人們身體健康帶來的損害，國家環(huán)境保 護部將控制燃煤鍋爐、鋼鐵燒結(jié)球團設(shè)備NOx的排放列為繼煙氣除塵、脫硫之后的第三項 污染重點治理工作，并且將標準由之前的400mg/Nm3(-般地區(qū)）、200mg/Nm3(重點地區(qū)）提 高到了 200mg/Nm3、100mg/Nm3。這必將對現(xiàn)有脫硝技術(shù)、工藝帶來深遠的影響，研宄、開發(fā)出 效率更尚、經(jīng)濟性更好的脫硝技術(shù)是完成國家大氣治理目標的關(guān)鍵。
[0003] 目前，企業(yè)采用的脫硝技術(shù)主要是選擇性催化還原脫硝技術(shù)SCR或選擇性非催化 還原脫硝技術(shù)SNCR。這兩種脫硝技術(shù)的脫除效率能達到目前國家制定的排放標準，但是其 工藝復(fù)雜，控制條件苛刻，投資、運行費用昂貴，占地面積大，不適宜于改造項目，在排放標 準不斷提高的情況下，企業(yè)在脫硝上的支出費用日益加大，脫硝工作面臨兩難的處境：可選 技術(shù)少；選中的運行成本、建設(shè)成本都太高。
[0004] 所以研宄新型高效、低投資、低運行成本的脫硝技術(shù)是目前脫硝技術(shù)的主要研宄 方向。
[0005] 中國專利申請CN103463978A公開了一種基于過氧化氫（H2O2)催化氧化煙氣同 時脫硫脫硝的裝置及方法。H2O2經(jīng)注射泵噴入H 202催化分解裝置，與催化劑反應(yīng)產(chǎn)生大量 活性物質(zhì)，所述的活性物質(zhì)隨來自鼓風機的旁路氣流吹掃注入煙道中與煙氣中的二氧化硫 (SO2)和氮氧化物（NOx)反應(yīng)生成生成硫酸和硝酸。所述的硫酸和硝酸以及煙氣中殘留的 污染物通入氨法吸收塔最終生成硫酸銨和硝酸銨兩種重要的化肥。其設(shè)置方式均采用在煙 氣進口處注入H2O2的方式，這種注入方式有以下幾方面的缺陷：
[0006] 1、由于H2O2具有不穩(wěn)定性，在120°C以上，尤其是在140°C及以上時會發(fā)生無效分 解（強烈分解成H2O和O2)，失去氧化氮氧化物（NOx)的能力，而大部分煙氣在煙道段（未進 入吸收塔前）的煙氣溫度恰恰在這個溫度范圍之內(nèi)。
[0007] 2、無論是鋼廠的燒結(jié)機煙氣還是燃煤鍋爐煙氣都含有較多的粉塵，H2O2本身及其 在一定條件下激發(fā)形成的活性物質(zhì)羥基自由基遇到粉塵會發(fā)生瞬時聚集使其失去活性，大 幅降低H2O2本應(yīng)很強的氧化性能。
[0008] 3、H202在50~70°C，相對濕度30%左右、霧化含水率在10%~13%、相對濕度在 30%~40%范圍內(nèi)的條件下會激發(fā)出更多的羥基自由基· OH和· O2H，而煙氣進口位置煙 溫過高，一般在120~180°C之間，并且含水量較低，特別是燃煤鍋爐煙氣的含水量比燒結(jié) 機球團等煙氣更低，所以煙氣進口處很難達到最適宜的條件，提供H2O2激發(fā)出更多具有實 質(zhì)性氧化意義的活性物質(zhì)羥基自由基· OH和· 02H。
[0009] 4、塔外使用設(shè)備多且復(fù)雜，占地面積大，增加了初投資及后期的運行維護成本。
[0010] 中國專利申請CN104258701A公開了一種新的脫硝的工藝：脫硝煙氣與脫硝氧化 劑先進行氧化反應(yīng)，采用亞氯酸鈉作為脫硝氧化劑，同樣是在煙氣進入塔內(nèi)之前進行氧化 反應(yīng)，反應(yīng)溫度在120~130°C的煙溫范圍內(nèi)，且塵含量在50~200mg/Nm3范圍內(nèi)，這種工 藝方法仍然存在氧化劑亞氯酸鈉在高溫下產(chǎn)生分解、氧化劑失去活性，造成脫硝效率較低 的問題。而且，亞氯酸鈉與有機物接觸能引起爆炸，在使用中具有一定的局限性。同時，因 為脫硝效率較低，這一工藝技術(shù)滿足現(xiàn)有氮氧化物排放標準較難。亞氯酸鈉價格超過一萬 元每噸，即使達到排放標準，其脫硝成本也非常高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種煙氣脫硝裝置和方法，尤其是一種利 用過氧化氫催化氧化技術(shù)脫除煙氣中的氮氧化物（NOx)的方法和裝置。本發(fā)明的裝置和方 法尤其適用于燃煤鍋爐、鋼鐵燒結(jié)機、球團等含氮氧化物煙氣的處理，能夠解決H2O2發(fā)生無 效分解、氧化效率低、投資運行成本高等問題。
[0012] 本發(fā)明提供一種脫硝裝置，包括：
[0013] 煙氣脫硝設(shè)備，其內(nèi)部設(shè)有：
[0014] 過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層，用以噴出過氧化氫，該過氧化氫與煙氣中的氮氧化物 反應(yīng)生成中間反應(yīng)產(chǎn)物；
[0015] 噴淋吸收區(qū)，用以噴出堿性漿液，該堿性漿液與煙氣和上述中間反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生反 應(yīng)，以形成吸收產(chǎn)物；
[0016] 漿液存儲區(qū)，用于向噴淋吸收區(qū)供給堿性漿液，并接收來自噴淋吸收區(qū)的吸收產(chǎn) 物；
[0017] 過氧化氫供給設(shè)備，用于向過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層供給過氧化氫；
[0018] 其中，所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在所述噴淋吸收區(qū)內(nèi)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硝裝置，優(yōu)選地，所述噴淋吸收區(qū)包括至少兩層噴淋吸收層， 所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在第一層噴淋吸收層與最后一層噴淋吸收層之間。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硝裝置，優(yōu)選地，所述噴淋吸收區(qū)包括第一層噴淋吸收層、第 二層噴淋吸收層和第三層噴淋吸收層；第一層噴淋吸收層、第二層噴淋吸收層和第三層噴 淋吸收層從下往上設(shè)置；所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置在第一層噴淋吸收層與第二層 噴淋吸收層之間或者設(shè)置在第二層噴淋吸收層與第三層噴淋吸收層之間
[0021] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硝裝置，優(yōu)選地，層間設(shè)置所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層的 相鄰的兩層噴淋吸收層之間的距離為2. 5米~3. 5米。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所述的脫硝裝置，優(yōu)選地，層間未設(shè)置所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層 的相鄰的兩層噴淋吸收層的間距為1. 5米~2. 2米。
[0023] 本發(fā)明還提供一種利用上述脫硝裝置進行脫硝的方法，包括如下步驟：
[0024] 堿性漿液供給步驟:由漿液存儲區(qū)向噴淋吸收區(qū)供給堿性漿液；
[0025] 過氧化氫供給步驟：由過氧化氫供給設(shè)備向過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層供給過氧化 氫；
[0026] 煙氣氧化步驟：過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層噴出的過氧化氫與煙氣中的氮氧化物反 應(yīng)生成中間反應(yīng)產(chǎn)物，所述中間反應(yīng)產(chǎn)物包括硝酸和亞硝酸；
[0027] 濕法吸收步驟：利用噴淋吸收區(qū)噴淋的堿性漿液與煙氣和上述中間反應(yīng)產(chǎn)物反 應(yīng)，以形成吸收產(chǎn)物，并落入漿液存儲區(qū)，其中，所述吸收產(chǎn)物包括硝酸鹽和亞硝酸鹽。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層的工藝條件為：溫度為 50~80°C，含水率為10%~13%、相對濕度為30%~40%。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，其特征在于，所述方法還包括漿液存儲區(qū)加入過 氧化氫分解催化劑的步驟：在漿液存儲區(qū)中加入催化劑以使未激發(fā)反應(yīng)的過氧化氫反應(yīng)分 解成水和氧氣，生成的氧氣將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述催化劑為Μη02。
[0031] 本發(fā)明的裝置和方法，通過對所述過氧化氫噴霧氧化反應(yīng)層設(shè)置位置進行改進， 使過氧化氫產(chǎn)生更多的活性物質(zhì)，相比煙道處的設(shè)置方式活性物質(zhì)產(chǎn)生量提高了 50%~ 60%之多，有效的提尚了氣氧化物的脫除率，NOx脫除率可達到80%以上，同時降低H 202的 注入量，節(jié)約了成本，也避免了 H2O2過量、高溫引發(fā)爆炸的危險。此外，本發(fā)明的裝置和方法 相對于現(xiàn)有技術(shù)，設(shè)備簡化，大大降低了脫硫脫硝前期建設(shè)投資、占地和脫硝運行成本。
【附圖說明】
[0032] 圖1為比較例1的一種現(xiàn)有過氧化氫催化氧化脫硝裝置的示意圖。
[0033] 圖2為比較例2 (基于圖1改進的）的H2O2催化氧化煙氣脫硝裝置的示意圖。
[0034] 圖1和圖2中：11為H2O2儲