CN108939916A - 一种利用臭氧进行scr高效脱硝的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，包括省煤器、高锰酸钾填料层、在线监测装置、臭氧氧化混合系统、扰流装置、喷氨混合系统、导流叶片、气体整流器、SCR反应器和空气预热器。其结构特点在于：在线监测探头和省煤器之间布置有高锰酸钾填料层，对烟气进行预氧化，使脱硝更加彻底；在线监测装置的探头布置在臭氧氧化系统和省煤器之间，根据NOX的监测量用于精确控制臭氧和氨气喷射量；SCR脱硝系统与臭氧氧化系统有机整合。本发明提供的脱硝系统，工作温度低，材料利用率高，脱硝效率更高，有效的避免了烟气对环境的污染，契合国家节能减排的需要，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于烟气净化技术及能源节越领域，具体涉及一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统。
背景技术
目前，国内外电厂应用最广泛的烟气脱硝技术是选择性催化还原(SCR)工艺。其主要原理是：在催化剂的作用下，使还原剂(一般用氨气与空气混合气体)与锅炉尾部烟气中的氮氧化物充分混合并反应，生成氮气和水，达到脱硝目的。但是传统的SCR依然存在催化剂用量大、脱硝效率难于提高等问题，近年来，臭氧独特的强氧化性将NO氧化为易于脱除的NO2，且副产物为无毒无害的O2，使得臭氧脱硝的方式备受关注。由于烟气中NOx的主要组成是NO（占95%），NO难溶于水，将传统的SCR脱硝技术与臭氧脱硝有机整合，通过控制臭氧喷射量，使得NO和NO2的摩尔比在1左右，此时，传统的SCR脱硝反应4 NH 3 + 4 NO + O2→ 4 N2+ 6 H2O 会转化为反应要求温度更低，且反应速率提高一个数量级的快速SCR反应（FAST-SCR）4 NH3 + 2 NO + 2 NO2→ 4 N2 + 6 H2O，从而可以大大提高脱硝效率和资源利用率，是一个重要的研究方向。
目前，对于结合SCR脱硝技术与臭氧脱硝的研究依然存在欠缺，如中国专利201520758021.X报道的一种改进型SCR臭氧脱硝装置是将臭氧喷射混合装置布置在SCR脱硝装置之后，最终NOX的脱除还是依靠后续脱硫装置，所以没有能够将两种方式进行有机结合，只是简单的叠加；中国专利201620922445.X虽然提出将SCR脱硝技术与臭氧脱硝有机结合的“FAST SCR”反应，但其未考虑臭氧在250℃及以上的高温下会立即分解，不能达到氧化NO的效果，而且监测装置的位置不利于控制臭氧喷射量，会浪费臭氧资源。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于，包括安装在锅炉烟气出口处的省煤器，所述省煤器的下方布置有高锰酸钾填料层，所述高锰酸钾填料层下方安装有在线检测装置，所述在线检测装置下方安装有臭氧氧化混合系统，所述臭氧氧化混合系统包括臭氧发生器、臭氧喷射装置和静态混合器，所述臭氧发生器产生的臭氧经过臭氧喷射装置喷射进入静态混合器中，所述臭氧喷射装置根据NOX的监测结果控制臭氧喷射量并随烟气一同进入静态混合器充分混合反应，所述臭氧氧化混合系统后安装有扰流装置，所述的扰流装置后设置有喷氨混合系统，所述喷氨混合系统包括氨气喷射装置和静态混合器，所述氨气喷射装置根据NOX的监测结果控制氨气喷射量并随烟气一同进入后方的静态混合器，所述喷氨混合系统后依次设置有导流叶片和气体整流器，所述的气体整流器的下方布置有SCR反应器，所述的SCR反应器内置格栅型催化剂载体，所述SCR反应器后设置有空气预热器。
优选地，所述的化学反应主要是指如下三个反应：
O3 + NO→ NO2 + O2 (1)
4 NH 3 + 4 NO + O2→ 4 N2 + 6 H2O (2)
4 NH3 + 2 NO + 2 NO2→ 4 N2 + 6 H2O (3)
优选地，所述省煤器的烟气出口温度控制在100~250℃。
优选地，所述臭氧的喷射量与监测到的NO含量的摩尔比控制在0.5~1.0。
优选地，所述氨气的喷射量与监测到的NOX含量的摩尔比控制在1.0~1.5。
优选地，所述臭氧和氨气的喷射装置采用多角度喷嘴设计。
更详细地，所述SCR反应器选用低温催化剂，优选为锰基低温催化剂和碳基低温催化剂。。
更详细地，上述静态混合器包括管壳、连接法兰、左旋单元片、右旋单元片。
更详细地，所述气体整流器为不锈钢多孔整流器。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，严格控制省煤器出口温度，保证臭氧氧化反应的最佳反应温度，加快反应速率；在线监测探头和省煤器之间布置有高锰酸钾填料层，对烟气进行预氧化，使脱硝更加彻底；在线监测探头布置在臭氧氧化系统和省煤器之间，根据NOX的监测量用于精确控制臭氧和氨气喷射量，提高资源利用率；臭氧氧化混合系统之后安装有扰流装置，有利于混合气体；SCR脱硝系统与臭氧氧化系统有机整合，选用低温催化剂体系，且在催化剂格栅之前布置导流片和气流整合器，进一步加快整个脱硝流程并使得烟气与催化剂接触更均匀，从而提高脱硝效率。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1为本发明一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统的结构示意图。
图中：1、省煤器，2、高锰酸钾填料层，3、在线检测装置，4、臭氧喷射装置，5、臭氧发生器，6、9 静态混合器，7、扰流装置，8、氨气喷射装置，10、导流叶片，11、气体整流器，12、SCR反应器，13、空气预热器。
图2为本发明一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统的静态混合器6、9的剖面示意图。
图中：61、连接法兰，62、管壳，63、左旋单元片，64、右旋单元片。
图3为本发明一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统的臭氧和氨气喷射装置喷嘴的剖面示意图。
图4为本发明一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统的扰流装置7的内部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“布置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参见图1，一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，包括省煤器1，所述省煤器1用于降低从锅炉出来的烟气温度，以保证臭氧氧化反应的高效率进行，在省煤器1的下方布置有高锰酸钾填料层2，所述高锰酸钾填料层2下方安装有在线检测装置3，所述在线检测装置3下方安装有臭氧氧化混合系统，所述臭氧氧化混合系统包括臭氧喷射装置4、臭氧发生器5和静态混合器6，所述臭氧发生器5产生的臭氧经过臭氧喷射装置4喷射进入静态混合器6中，所述臭氧喷射装置4根据NOX的监测结果控制臭氧喷射量并随烟气一同进入静态混合器6充分混合反应，所述臭氧氧化混合系统后安装有扰流装置7，所述的扰流装置7后设置有喷氨混合系统，所述喷氨混合系统包括氨气喷射装置8和静态混合器9，所述氨气喷射装置8根据NOX的监测结果控制氨气喷射量并随烟气一同进入后方的静态混合器9，随后混合气体依次通过导流叶片10和气体整流器11保证沿烟气管道径向直线流动，所述的气体整流器11的下方布置有SCR反应器12，所述的SCR反应器12 内置格栅型催化剂载体并采用低温催化剂，脱硝之后的混合气体进入空气预热器13。
本发明中，所述的化学反应主要是指下三个反应：
O3 + NO→ NO2 + O2 (1)
4 NH 3 + 4 NO + O2→ 4 N2 + 6 H2O (2)
4 NH3 + 2 NO + 2 NO2→ 4 N2 + 6 H2O (3)
本发明中，上述省煤器的烟气出口温度控制在150℃。
本发明中，上述臭氧的喷射量与监测到的NO含量的摩尔比控制在0.7。
本发明中，上述氨气的喷射量与监测到的NOX含量的摩尔比控制在1.3。
本发明中，上述臭氧喷射装置4和氨气喷射装置8采用多角度喷嘴设计。
本发明中，上述SCR反应器的低温催化剂为锰基低温催化剂。
本发明中，上述静态混合器6包括管壳62、连接法兰61、左旋单元片63、右旋单元片64。
本发明中，上述气体整流器10为不锈钢多孔整流器。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (8)
1.一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于，包括安装在锅炉烟气出口处的省煤器，所述省煤器的下方布置有高锰酸钾填料层，所述高锰酸钾填料层下方安装有在线检测装置，所述在线检测装置下方安装有臭氧氧化混合系统，所述臭氧氧化混合系统包括臭氧发生器、臭氧喷射装置和静态混合器，所述臭氧发生器产生的臭氧经过臭氧喷射装置喷射进入静态混合器中，所述臭氧喷射装置根据NOX的监测结果控制臭氧喷射量并随烟气一同进入静态混合器充分混合反应，所述臭氧氧化混合系统后安装有扰流装置，所述的扰流装置后设置有喷氨混合系统，所述喷氨混合系统包括氨气喷射装置和静态混合器，所述氨气喷射装置根据NOX的监测结果控制氨气喷射量并随烟气一同进入后方的静态混合器，所述喷氨混合系统后依次设置有导流叶片和气体整流器，所述的气体整流器的下方布置有SCR反应器，所述的SCR反应器内置格栅型催化剂载体，所述SCR反应器后设置有空气预热器。
2.根据权利要求1所述的一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于，所述省煤器的烟气出口温度控制在100~240℃。
3.根据权利要求1所述的一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于，所述臭氧的喷射量与监测到的NO含量的摩尔比控制在0.5~1.0。
4.根据权利要求1所述的一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于， 所述氨气的喷射量与监测到的NOX含量的摩尔比控制在1.0~1.5。
5.根据权利要求1所述的一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于，所述臭氧和氨气的喷射装置采用多角度喷嘴设计。
6.根据权利要求1所述的一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于，所述SCR反应器选用低温催化剂，包括锰基低温催化剂和碳基低温催化剂。
7.根据权利要求1所述的一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于，上述静态混合器包括管壳、连接法兰、左旋单元片、右旋单元片。
8.根据权利要求1所述的一种利用臭氧进行SCR高效脱硝的系统，其特征在于，所述气体整流器为不锈钢多孔整流器。
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