臭氧脱硝原理以及臭氧脱硝方案1.docx

臭氧脱硫脱硝知识点一、关于臭氧：臭氧（。3）是氧气（。2）的同素异形体，它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。 分子结构呈三角形，键角为116,其密度是氧气的1.5倍，在水中的溶解度是 氧气的10倍。臭氧是-种强氧化剂，其氧化还原电位仅次于氟。臭氧与亚铁、Mn2+、硫 化物、硫氤化物、氤化物、氯等均发生反应。臭氧制造设备：臭氧发生器：臭氧发生器是用于制取臭氧气体（03）的装置。臭氧易于分 解无法储存，需现场制取现场使用（特殊的情况下可进行短时间的储存），所以 凡是能用到臭氧的场所均需使用臭氧发生器。利用高压电离（或化学、光化学反应），使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧, 是氧的同素异形转变过程;亦可利用电解水法获得。臭氧发生器的分类按臭氧产生的方式划分，臭氧发生器主要有三种：一是 高压放电式，二是紫外线照射式，三是电解式。130KG大型臭氧发生器酸盐，因此烟气净化效率高。（3）不产生二次污染。由于臭氧与N（反应的生成物是02,在烟道中不影响 排放。而且还可以提高SO?的转化效率。（4）可以直接利用脱硫洗涤塔进行洗涤。由于NO,的含量相对SO?来说很小， 基本不需要增加脱硫洗涤塔的负荷。（5）自动化程度高。整套设备全部通过PLC自动控制，不需要专人值守，只 要定期巡查即可。SNCR尿素脱硝设备操作规程一、脱硝原理脱硝通俗的讲就是将用氨水或者尿素溶液雾化后喷到炉膛里，将硝（即 氮氧化合物，主要是一氧化氮、二氧化氮）从烟气中除去，变成对空气无害 的氮气。SNCR脱硝工艺介绍SNCR技术，即选择性非催化还原技术，它是目前主要的烟气脱稍技术之 一。在炉膛8001050C这一狭窄的温度范围内、无催化剂作用下，NH,或尿素 等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx,基本上不与烟气中的（X，作用， 据此发展了 SNCR烟气脱硝技术。在8001250C范围内，NH3或尿素还原NOx 的主要反应为：尿素为还原剂gig*嬴-& t窘驾+a+您圣爵不同还原剂有不同的反应温度范围，此温度范围称为温度窗。当反应温度过 高时，由于氨的分解会使N（）x还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃 逸增加，也会使NOx还原率降低。SNCR工艺技术的关键就在于，还原剂喷入系 统必须尽可能地将还原剂喷入到炉内最有效温度窗区域内，即尽可能的保证所喷 入的还原剂在合适的温度下与烟气进行度好的混合，这样一方面可以提高还原剂 利用率，另外一方面可以控制获得较小的氨逃逸。二、脱硝设备组成本套脱硝设备包括尿素溶液制备系统（搅拌罐、转运泵、储存罐）、脱硝计 量泵站系统（计量泵、压力表、管件阀门、底座、电控箱）、分配模块（压力表、 压缩空气调节阀）、脱硝喷枪（喷嘴、枪杆、保护套管、混合器、快速接头、快 拆卡子等）、管道（尿素溶液管道、压缩空气管道）。三、尿素溶液制备系统尿素溶液作为脱硝还原剂的优点是干净卫生安全。1. 在冬季通常配制成10%的浓度，本项目中搅拌罐的容积为2立方，放4 袋50公斤的尿素即可。在夏季可以配制的浓一些（15-20%）,并相应减 少计量泵的流量。在锅炉负荷比较大的情况下可以配的浓度大一些。2. 尿素可以采用农用尿素颗粒，选择标准含氮量的优质尿素为好。3. 尿素非常容易吸水受潮板结，所以储存的时候要放在木托上并保持干燥 通风。4. 尿素溶颗粒在溶解时大量吸热，所以在配制尿素溶液时尽量使用热水或 者通入蒸汽，以免尿素溶液在低温的情况下结晶堵塞管路或者喷枪。5. 配制尿素溶液要采用软化水或者除盐水，防止结品结垢堵塞喷嘴。6. 要经常查看搅拌罐和储存罐的液位，及时配制，防止转运泵、计量泵无 水运转。7. 尿素转运泵在抽完搅拌罐的溶液后，要在搅拌罐里加适量清水继续抽到 储存罐里，目的是清洗一下转运泵，防止尿素在泵的机封里结晶。8. 转运泵不出水的原因主要是泵内有空气，需要打开放气孔，让溶液充满 泵即可。9. 过滤器要经常打开清洗一下过滤网。尿素颗粒有杂质，尿素袋子里的合 格证纸片和编织袋塑料皮、密封线要注意取出，防止堵塞过滤器。四、脱硝计量系统脱硝计量系统是SNCR脱植设备的核心主要设备，它主要功能是精确计 量尿素溶液的流量。1. 本模块计量主要通过电动调节阀进行调节，然后通过电磁流量计计量。2. 尿素溶液输送加压泵为满足扬程需要为管路系统提供压力，压力通常设 定为0. 4-0. 5MPa,如果压力过高可以调整PI流阀来泄压问流。在压力调 整不正确时管路会出现震动异响，通过调节阀可以消除这种现象。3. 当输送加压泵压力低或者启动无压力时要检查储罐时候缺水或者检查泵 站管路前的过滤器是否堵塞。（旋开Y型过滤器的盖子查看并冲洗过滤 网）平时要检查管路是否有胞冒滴漏现象，及时紧固螺纹，防止尿素溶液渗 出结晶白花花的。4. 本模块设置2台输送加压泵，为1用1备，在某台泵出现故障时，切换 到备用泵。五、脱硝分配模块1、分配模块主要是为脱硝喷枪提供尿素溶液和压缩空气，调整和保持均匀 的流量和压力。2、每组分配模块分为尿素溶液和压缩空气两部分，并分别设置总开关（一 级调整压力和流量），尿素溶液分配组还包括针形调节阀和不锈钢压力表； 压缩空气分配组设置了压缩空气调节阀（自带压力表）。针型阀和压缩空气 调节属于二级调节。3、尿素溶液的压力通常调节到0. 4-0. 5MPa,压缩空气的压力通常调节到 0. 4-0. 5MPao每炉的每组分配模块要保持相同的压力。如果出现压力异常要 检查各阀门或喷枪是否堵塞。4、分配模块的接头均为快速接头，要定期检查是否松动滴水跑气，及时拧 紧。六、脱硝喷枪脱硝喷枪为SNCR脱硝的核心部件。一切围绕喷枪，一切为了喷枪。1、喷枪为双流体喷枪，压缩空气进口在枪尾枪屁股，尿素溶液进口在垂直 枪杆的方向。平时务必保证尿素溶液的进口垂直向上（这样才能保证喷 嘴喷出的扇形雾是水平方向）2、喷枪的喷嘴材质为310S,耐高温耐摩擦，喷嘴通常距离炉墙2-5厘米， 安装时切记不能缩在炉墙里或者结焦里，也不能伸入炉膛太长。3、喷枪为了固定和保护枪杆喷嘴，设置了保护套管，保护套管上有保护气 的开关球阀，平时可以开较小的压缩空气来保持套管畅通（起到冷却作 用并防止结焦堵塞抽不出喷枪）4、喷枪上有一个定位螺丝，是用来确定喷枪插入的深度，要保持拧紧状态, 不可随意松动。5、喷枪为易拆卸快速卡箍。为了保持喷雾扇形水平方向，要调整好尿素进 口垂直向上后及时旋紧卡箍。6、喷枪在不用时要及时松开快查街头，打开卡箍，取出喷枪。防止喷枪在 炉膛里干烧。7、尿素溶液压力超出设定压力时要取出喷枪，检查喷嘴和混合器的尿素溶 液进口是否堵塞，并用针清理杂质脏物。8、喷枪要每周至少一次取出检查雾化情况，观察是否有结焦、损坏、堵塞 等现象影响雾化的效果。并及时处理。七、脱硝工艺操作流程1、打开总电源开关2、搅拌罐上水，加入尿素，开启搅拌电机3、尿素溶解好并静置1-2小时，确定尿素完全溶解，无颗粒残留。4、启动转运泵，将尿素溶液打入储罐；再配制一搅拌罐，打入储罐。5、压缩空气开关打开，分配模块上的压缩空气开关都打开（注意务必先开 压缩空气）6、确定泵站进口畅通，确定分配模块尿素溶液开关开启，启动输送加压泵。7、观察和调整尿素溶液和压缩空气的压力在设定值。8、确定每只喷枪的雾化效果比较理想时，将喷枪插入炉膛。9、脱硝系统停用时，先关计量泵，将管路里尿素溶液残液用尽，再关闭压 缩空气10、取出喷枪八、日常注意事项1. 每天定时巡检，观察计量泵和分配模块压力情况，如果异常及时排查原 因。2. 每周逐一抽出喷枪检视喷嘴和雾化情况。3. 检查储罐液位，尤其夜班，确认溶液液位时候够用。4. 检查管路是否跑冒滴漏。九、常见故障处理1、转运泵不上水：需要放气2、输送加压泵有震动异响：调整背压阙3、输送加压泵无压力：缺水或者过滤器堵塞4、输送加压泵超压：分配模块阀门或者喷枪尿素溶液进口针孔堵塞5、输送加压泵压力低：检查快速接头是否松掉或者喷枪喷嘴烧坏。6、氮氧化合物超标：检查雾化效果或者加大流量十、结语本脱硝系统简单易学易操作，日常巡检是关键，臭氧浓度臭氧为混合气体其浓度通常按质量比和体积比来表示。质量比是指 单位体积内混合气体中含有多少质量的臭氧，常用单位mg/L. mg/ni3或g/n)3等 表示。体积比是指单位体积内臭氧所占的体积含量或百分比含量，使用百分比表 示如2%、5%、12%等。臭氧浓度是衡量臭氧发生器技术含量和性能的重要指标。 同等的工况条件下臭氧输出浓度越高其品质度就越高。二、臭氧脱硝原理：1.基本原理：臭氧具有仅次于氟的强氧化性，完全有能力将烟气恶劣环境中的NO氧化 成高价态，提高烟气中氮氧化物的水溶性，从而通过湿法洗脱。其中主要包括以 下反应：N0+03 一 NO2+O2 (1)NO2+O3 一 NO3+O2 (2)NO2 + NO2 一 N2O4 (3)N2O4+O3 一 N2O5 (4)NO3+NO2 一 N2O5 (5)3NO2+H2O一2HNO3 + NO (6)N2O54- H2O2HNO3 (7)利用臭氧将NO氧化为高价态的氮氧化物后，需要进一步地吸收。常见的 吸收液有Ca(OH)2、NaOH等碱液。不同的吸收剂产生的脱除效果会有一定的 差异。例如有人在利用水吸收尾气时，NO的脱除效率可达到86.27%,这是利 用气体在水中的溶解度进行吸收，也有试验利用吸收液将高价氮氧化物还原成为 N2后直接排入大气中。采用臭氧脱硝技术可得到较高的NOX脱除率，典型的脱除范围为70%90%,甚至可达到95%,并且可在不同的NOX浓度和NO、NO2的比例下保 持高效率;因为未与NOX反应的03会在洗涤器内被除去，所以不存在类似SCR 中03的泄漏问题；除以上优点外，该技术应用中S02和CO的存在不影响 NOX的去除，而臭氧脱硝也不影响其他污染物控制技术。臭氧氧化脱硝技术的应用，充分的解决了很多锅炉不能在传统工艺上解决的 难题：臭氧氧化脱硝技术不对锅炉及其附属设施进行改造。臭氧脱硝技术在除尘设备风机后和脱硫塔之间投加，并有11.5S的反应时 间，烟气温度在90-250C之间，臭氧脱硝运行成本只有臭氧设备的本身的功耗和制取臭氧的氧气。在同等脱硝效率的基础上，是SCR静态投资的1/2,动态没有SCR催化 剂在使用过程中的效率在平行运行一段时间后的线性下降；无需考虑原风机、风量、风压不能满足使用要求带来的风机更换、使用后的 风阻、清尘、还原剂、氨水、氨逃逸等使用蒸气和建立氨区、报装等手续。这项技术目前也已经十分成熟，只是因为臭氧的发生费用较高，制约了它的 实际应用。2.臭氧同时脱硫脱硝的主要影响因：利用臭氧同时脱硫脱硝的影响因素主要有摩尔比、反应温度、反应时间、吸 收液性质等，这些因素对脱硝和脱硫效率都有不同程度的影响。2.1摩尔比摩尔比(03/N0)是指03与NO之间摩尔数的比值，它反映了臭氧量相对于 一氧化氮量的高低。N0的氧化率随03/N0的升高直线上升。目前已有的研究中， 在0.9W03/NOV 1的情况下，脱硝率可达到85%以上，有的甚至几乎达到100%。 根据式(1)可见，03与N0完全反应的摩尔比理论值为1,但在实际中，由于 其他物质的干扰，可发生一系列其他反应，如式(2)(5)，使得03不能100% 与N0进行反应。2.2温度由于臭氧的生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低，所以考察臭氧对温度的 敏感性具有重要意义。对臭氧的热分解特性的研究中得出在150C的低温条件 下，臭氧的分解率不高，但随着温度增加到250C甚至更高时，臭氧分解速度明 显加快。出在25C时臭氧的分解率只有0. 5%,当温度高于200C时，分解率显 著增加。这些结果对研究臭氧在烟气中的生存时间及氧化反应时间具有重要意 义。2. 3反应时间臭氧在烟气中的停留时间只要能够保证氧化反应的完成即可，在TSHWAR K. PURI的研究中，反应时间在1104s之间对反应器出口的NO摩尔数没有什么 影响，而且增加停留时间并不能增大N0的脱除率。这主要是因为关键反应的反 应平衡在很短时间内即可达到，不需要较长的臭氧停留时间。2. 4吸收液性质利用臭氧将NO氧化为高价态的氮氧化物后，需要进一步地吸收。常见的 吸收液有Ca(OH)2、NaOH等碱液。不同的吸收剂产生的脱除效果会有一定的差 异。例如王智化等人在利用水吸收尾气时,NO和S02的脱除效率分别达到86. 27% 和100%。这是利用气体在水中的溶解度进行吸收，也有试验利用吸收液将高价 氮氧化物还原成为N2后直接排入大气中，如Young Sun Mok和Heon-Ju Lee采 用Na2S和NaOH溶液作为吸收剂,NOx的去除率高达95%,S02去除率约为100%, 但存在吸收液消耗量大的问题。臭氧脱硝工艺方案一、工艺说明工艺原理利用臭氧发生器制备臭氧，通过布气装置把臭氧气体均布到烟气管道截面， 在管道中设置烟气混合器，使臭氧与含NQ的烟气在烟气管道中充分混合并发生 氧化反应。将烟气中的NO、氧化为容易吸收的N0和N&。再利用氨法脱硫洗涤塔, 对NO?和MOs进行吸收反应，生成硝酸氨与亚硝酸氨。最后再与硫酸盐一起富集、 浓缩、干燥后，作为氮肥加以利用。其主要反应式为：NO+O3=NO2+O22NO2+O3=N2Os+O22NO2+2NH3+H2O = NH4NO2+NH4NO3N2O5+2NH3+H2。=2NH4NO3工艺流程图达树辙3.主要工艺参数设计风量600000in：7h进气NOx浓度800mg/m；i出气NO,浓度87%烟气温度180-260C一6每小时需要处理的NOx的量为：60000X (800-100) X 10 =42kg/h二、主要设备说明1. 臭氧发生器根据烟气中N05勺含量，计算所需要的臭氧设备约为2台25kg/h的臭氧发 生器，两用一备，配置气源控制系统，冷却水系统及配套齐全的自动控制(PLC)、 检测仪器等。至于采用何种气源(空气或氧气)的臭氧发生器系统，根据项目现场情况经 与业主协商后确定。1.1臭氧制备工艺及流程(氧气源工艺)业主提供的氧气管道气通过设置的一级减压稳压装置处理后，经过氧气过滤 器进行过滤，并通过露点仪检测进气露点，通过流量计计量进气量，并与PLC 站联动。每套系统的进气管路上设置安全阀用于泄压保护系统。在臭氧发生室内的高频高压电场内，部分氧气转换成臭氧，产品气体为臭氧 化气体，经温度、压力监测后、经出气调节阀后由臭氧出气口排出。臭氧发生室 出气管路上设有臭氧取气口，并装有电磁阀，每个设备的取气管分别通过各自的 发生臭氧浓度仪检测臭氧出气浓度。臭氧发生器设置1套封闭循环冷却水系统，通过板式换热器换热，为臭氧发 生器提供冷却水。并配置一台冷却循环水泵，冷却循环水泵受PLC自动控制系统 监控。冷却水进水管路设置压力传感器，用于检测并反馈到PLC自动控制系统， 冷却水出水有温度变送器、流量开关等，当冷却水温度超过设定值或者流量低于 设定值时报警。本系统设计按外循环冷却水入口温度曷3C,如水温超过33C时, 系统能连续稳定工作，但产能有所降低，可通过调整运行条件达到要求的臭氧产 量。内循环水建议采用蒸僧水。臭氧发生器设置检修时剩余臭氧的吹扫系统和冷却水低点排空。臭氧出气管 路上设计取样口，并设置臭氧浓度在线检测仪。臭氧设备放置点设计安装氧气泄漏报警仪（具备现场声光报警），周围环 境中检测到氧气浓度超标检测仪将报警。臭氧设备放置点设置臭氧泄漏报警仪 （具备现场声光报警），用于检测臭氧设备放置点是否有臭氧泄漏，当检测到 臭氧浓度超标时报警。如果确定了是其它气源的臭氧系统，再提供流程。1. 2臭氧发生器技术参数臭氧产量及浓度a额定臭氧产量2*25kg/hb最大产量60kg/h （7%wt）c臭氧产量可调节范围4.5-60kg/hd额定臭氧浓度10%wt.e臭氧浓度可调节范围0 - 12%wt.1. 2. 2电气性能a臭氧发生器单位功耗8Kwh/kgO3 （10.2wt%：冷却水温 32C）b臭氧发生器额定功率400kW （10.2wt%；冷却水温 32C）c臭氧发生器电源功率因数0.95氧气用量a单台发生器氧气需求量180Nm3/h（浓度 10.2%wt,产量 50kg/h）公共工程a仪表风消耗3Nm3/hb冷却水消耗125Nm3/h臭氧布气装置与烟气混合器为了使臭氧与烟气中的NOX充分混合，从臭氧发生器出来的臭氧气体通过环 形烟气布气装置，均匀的通入需治理的烟气风管截面中，然后再通过烟气混合器 使烟气产生揣流，保证臭氧与烟气中的NQ能够充分接触而发生反应。由于臭氧 与N（X的反应非常快速，基本不会受到SOz的影响，因此不需要额外增加设备， 只需要在烟气管道中进行即可。布气装置与烟气混合器的总压损不超过300Pao洗涤装置采用碱液洗涤塔对生成的NO,进行吸收治理，如果与烟气脱硫同时进行，可 以利用湿法脱硫塔，同时进行NO,和S（）2的吸收治理。建议碱液采用氨水，最终 生成产物为NHAQ和NH4N03o三、工艺特点（1）反应时间短，速度快。臭氧与NO,反应速度极快，只需要很短的时间， 即可将NO,氧化成高价态的NO：和NAo因此不需要特别的反应设备，只需要在烟 气管道中混合，即可进行。（2）吸收完全，净化效率高。由于NO?与阳。5都是易溶于水的物质，在碱性环 境下，只需要很小的喷淋量，即可彻底吸收烟气中的NO”转化为硝酸盐和亚硝