[发明专利]一种高效链条炉臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效链条炉臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺系统，可应用于含氮氧化物 及硫氧化物的烟气治理工艺，进行NO_x及SO_x的高效一体化联合脱除。

背景技术

锅炉燃烧煤粉进行能量转换的同时会向环境排放大量污染物，据统计大气NO_x排放中的 67％来自燃煤，氮氧化物(NO_x)的排放是导致酸雨、光化学烟雾等一系列严重污染问题的 主要原因之一，因此对电厂燃煤锅炉进行NO_x控制处理非常有必要。

锅炉烟气中95％以上的NO_x为NO，NO不溶于水，而高价态的NO₂、NO₃、N₂O₅与水 反应生成HNO₃，其溶解能力大大提高，从而通过改变NO_x形态来实现脱硝在理论上可行 的。美国Argonne国家实验室利用氯酸和氯酸钠将NO转换为NO₂形态、HgO转化为可溶 性的Hg²⁺，然后通过碱液进行吸收，可以同时脱除NO、SO₂、Hg，但氯酸与氯酸盐腐蚀性 强，不可降解，容易造成废液二次污染。POWERSPAN公司开发的ECO(electro-catalytic oxidation)技术，通过等离子体放电，高能量的脉冲电晕产生OH、O、O₃等自由基有效氧 化单质汞、NO，结合碱液吸收和湿式电除尘同时对SO₂、NO_x、Hg、PM、HCl进行有效控 制。臭氧作为一种强氧化剂，已大量应用于医药和水处理方面，进行高效杀菌除臭降解有 机物。臭氧发生器针对局部空气或氧气放电，放电均匀、电耗低、效率高。Cannon与BOC 公司对于臭氧氧化过程进行了部分研究，结果表明通过臭氧氧化能将90％以上的NO氧化 为高价氮氧化物并吸收。

国内，浙江大学热能研究所长期以来一直开展利用臭氧同时脱硫脱硝的机理研究，其 中王智化教授研究表明NO_x的氧化是逐级进行的，首先NO氧化生成NO₂，当O₃过量后生 成NO₃和少量N₂O₅，在n(O₃)∶n(NO)<1的情况下主要产物为NO₂、NO₃，N₂O₅只有在O₃过量条件下才会产生，在多层栓塞流反应器中进行的试验结果与模拟结果吻合良好，进一 步验证了本反应机理的正确性。研究同时发现在100℃和200℃条件下，温度变化对于O₃与NO之间的氧化反应影响很小，当n(O₃)∶n(NO)＝1.0时，分别达到了89.2％和85.0％的 氧化效率。姜树栋博士的研究利用臭氧和活性分子实现多种污染物协同脱除的相关问题进 行了实验和机理研究，主要研究内容包括可溶性NO_x的湿法脱除，烟气整体催化氧化污染 物研究及与臭氧氧化对比，若干未知速率和未明机理反应的量子化学研究，异相催化氧气 产生活性分子氧化NO研究，得出结论：采用臭氧喷射技术脱除NO_x，在O₃/NO摩尔比大 于1时，因气相生成NO₃、N₂O₅，NO_x脱除急剧上升，可以达90％以上，同时液相NO₃^-浓 度上升。

臭氧氧化吸收法是近年来快速发展并兴起的脱硝技术，基本技术路线为：NO_x主要以 NO(占95％以上)的形式存在，NO特性表现为难溶于水，致使其难以被转化吸收。利用臭 氧的强氧化性可以将NO氧化为易溶的N₂O₅等气体，再通过后续的吸收装置吸收。

臭氧氧化吸收法工艺过程主要分为两步：氮氧化物的氧化和氧化产物的吸收。氮氧化 物的氧化主要在烟道内进行，通过喷入的臭氧快速将烟气中氮氧化物氧化为N₂O₅；氧化产 物的吸收在吸收塔内进行，一般通过设备原有脱硫塔，通过喷入之碱性氧化物即可完成氮 氧化物的吸收脱除，生成硝酸盐。