本發明專利技術涉及一種利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統與方法，屬于工業廢氣凈化環保及能源領域。當前常規的SCR技術仍然存在脫硝效率低、催化劑用量較大等問題。本發明專利技術的系統包括鍋爐、省煤器、脫硝反應器和空預器，鍋爐、省煤器、脫硝反應器和空預器依次連接在煙道上，其結構特點在于：還包括臭氧噴射混合裝置、臭氧發生器、在線監測裝置和噴氨混合裝置，臭氧噴射混合裝置和噴氨混合裝置沿煙氣流動方向依次安裝在位于省煤器和脫硝反應器之間的煙道內，臭氧發生器和臭氧噴射混合裝置連接，在線監測裝置的測點布置在臭氧噴射混合裝置和噴氨混合裝置之間的煙道內。本發明專利技術能有效提高脫硝效率、降低催化劑用量。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統與方法，屬于工業廢氣凈化環保及能源領域。
技術介紹
我國以煤為主的能源結構在相當長時間內不會改變，因此，控制燃煤煙氣NOx排放是我國治理大氣污染的一項重要工作。以NH3 為還原劑的NOx 選擇催化還原（SCR）技術是近年來應用最廣、最有效的燃煤煙氣脫硝技術。然而，當前常規的SCR技術仍然存在脫硝效率有限、催化劑用量較大、對流場均勻性要求較高等限制，因此如何有效提高SCR脫硝裝置的性能，成為當前燃煤煙氣脫硝領域的重要發展方向。由于燃煤煙氣中絕大部分氮氧化物以NO形式存在，當前公認的SCR脫硝反應以NO催化還原反應為主，其化學反應式如下：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O （1）而根據國內外相關研究報道，并經實驗室實驗驗證，當煙氣中存在NO2時，NO2將替代O2，發生“FAST SCR”反應，其化學反應式如下：2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O （2）且上述反應的反應速率較反應（1）要快一個數量級。而當煙氣中的NO2/NO摩爾比大于1時，多余的NO2將發生“NO2 SCR”反應，其化學反應式如下：8NH3+6NO2→7N2+12H2O （3）且上述反應的反應速率要遠低于反應（1）。與此同時，相關實驗研究及工程應用表明通過在煙道中噴射臭氧，可將煙氣中的NO有效氧化為NO2，其化學反應式如下：O3+NO→O2+NO2 （4）且在常規燃煤煙氣煙溫范圍內，通過控制O3噴入量，能夠做到在選擇性氧化NO為NO2的同時，有效的控制其他副反應的發生。與本申請相關的專利，如CN 100354022C——《鍋爐煙氣臭氧氧化脫硝方法》，是通過在煙道內噴入臭氧，將煙氣中的NO氧化成易溶于水的NO2、NO3、N2O5等產物，然后使用堿液水洗鍋爐煙氣，脫除煙氣中的氮氧化物。此方法是屬于先氧化再吸收的方式，但受到氧化效率和能耗的限制，在合理的成本范圍內難以達到較高的脫硝效率。與本申請相關的專利，如CN 205007853 U——《一種改進型SCR 臭氧脫硝裝置》，是將臭氧噴射混合裝置布置在SCR脫硝裝置后，通過將煙氣中的NO氧化為NO2、N2O3、N2O5等產物并在后續脫硫裝置中進行脫除，從而達到提高脫硝效率的目的。其原理是SCR脫硝和臭氧氧化脫硝兩種脫硝方式的疊加，沒有能夠將兩種方式進行有機結合，對于SCR脫硝裝置本身并無提效作用。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對當前常規SCR脫硝技術脫硝效率低、催化劑用量較大、對流場均勻性要求較高等問題，通過將臭氧氧化NO與“FAST SCR”技術有機結合，而提供一種利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統與方法。本專利技術解決上述問題所采用的技術方案是：該利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統包括鍋爐、省煤器、脫硝反應器和空預器，所述鍋爐、省煤器、脫硝反應器和空預器依次連接在煙道上，其結構特點在于：還包括臭氧噴射混合裝置、臭氧發生器、在線監測裝置和噴氨混合裝置，所述臭氧噴射混合裝置和噴氨混合裝置沿煙氣流動方向依次安裝在位于省煤器和脫硝反應器之間的煙道內，所述臭氧發生器和臭氧噴射混合裝置連接，所述在線監測裝置的測點布置在臭氧噴射混合裝置和噴氨混合裝置之間的煙道內。作為優選，本專利技術所述臭氧噴射混合裝置為格柵型噴射裝置。作為優選，本專利技術所述臭氧噴射混合裝置沿煙道的徑向方向排布。作為優選，本專利技術所述噴氨混合裝置沿煙道的徑向方向排布。一種使用所述的系統來利用臭氧進行SCR脫硝提效的方法，其特點在于：所述方法的步驟如下：煙氣流程為煙氣從鍋爐出來后，首先進入省煤器，在省煤器的出口至脫硝反應器入口之間的煙道內，煙氣依次經歷臭氧噴射混合裝置的臭氧噴射氧化NO以及噴氨混合裝置的噴射，然后進入脫硝反應器脫除NOx，再進入空預器，然后進入尾部煙氣處理裝置。作為優選，本專利技術為保證臭氧氧化的效果以及控制能耗水平，所述省煤器2的出口煙溫應控制在250-350℃之間。對于新建鍋爐可通過省煤器的合理設計將煙溫控制在此范圍內，對于現役鍋爐可通過省煤器局部改造實現上述要求，或將本方法作為低負荷脫硝的輔助提效手段。作為優選，本專利技術臭氧噴射氧化NO的臭氧來源為臭氧發生器，臭氧發生器的設計出力為O3/NO的摩爾比值為0.5-1.5。具體數值應根據具體項目參數經理論分析與試驗驗證確定。作為優選，本專利技術臭氧噴射氧化NO的臭氧噴射裝置采用格柵型噴射裝置，以保證臭氧能夠在極短的時間內與煙氣均勻混合并與煙氣中的NO充分反應。作為優選，本專利技術臭氧噴射氧化NO應根據在線監測裝置的在線NOx監測結果來控制臭氧發生器的臭氧噴入量，以確保經過臭氧噴射混合裝置后的煙氣中NO2/NO的摩爾比值小于等于1，以確保“FAST SCR”的充分進行，同時避免發生“NO2 SCR”反應。作為優選，本專利技術所述方法中的化學反應以如下三個反應為主：O3+NO→O2+NO2；2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O；4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點和效果：提出將臭氧氧化NO與“FAST SCR”反應相結合，有效提高當前常規SCR脫硝技術的性能，從而提高燃煤煙氣達標排放的穩定性與可靠性，對于保護環境具有重要意義。采用本專利技術的技術方案，對于臭氧氧化效率的要求明顯降低，從而有效降低能耗，同時可將當前SCR技術對應的反應速率提高一個數量級，從而有效提高脫硝效率、降低催化劑用量以及對流場的要求，且不會造成環境的二次污染，對新建鍋爐或現役鍋爐均具有適用性，因此具有良好的環保、經濟效益與廣泛的應用前景。附圖說明圖1是本專利技術實施例中利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統的結構示意圖。圖中：1為鍋爐，2為省煤器，3為臭氧噴射混合裝置，4為臭氧發生器，5為在線監測裝置，6為噴氨混合裝置，7為脫硝反應器，8為空預器。具體實施方式下面結合附圖并通過實施例對本專利技術作進一步的詳細說明，以下實施例是對本專利技術的解釋而本專利技術并不局限于以下實施例。實施例。參見圖1，本實施例中利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統包括鍋爐1、省煤器2、臭氧噴射混合裝置3、臭氧發生器4、在線監測裝置5、噴氨混合裝置6、脫硝反應器7和空預器8。脫硝反應器7是指SCR脫硝反應器。本實施例中的鍋爐1、省煤器2、脫硝反應器7和空預器8依次連接在煙道上，臭氧噴射混合裝置3和噴氨混合裝置6沿煙氣流動方向依次安裝在位于省煤器2和脫硝反應器7之間的煙道內，臭氧發生器4和臭氧噴射混合裝置3連接，在線監測裝置5的測點布置在臭氧噴射混合裝置3和噴氨混合裝置6之間的煙道內。本實施例中的臭氧噴射混合裝置3優選為格柵型噴射裝置。臭氧噴射混合裝置3通常沿煙道的徑向方向排布。噴氨混合裝置6通常沿煙道的徑向方向排布。本實施例中利用臭氧進行SCR脫硝提效的方法的步驟如下：煙氣從鍋爐1出來后，首先進入省煤器2降溫至250-350℃，然后經過煙道中的臭氧噴射混合裝置3，臭氧發生器4產生的臭氧噴入煙道內與煙氣快速混合并與煙氣中的N本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統，包括鍋爐、省煤器、脫硝反應器和空預器，所述鍋爐、省煤器、脫硝反應器和空預器依次連接在煙道上，其特征在于：還包括臭氧噴射混合裝置、臭氧發生器、在線監測裝置和噴氨混合裝置，所述臭氧噴射混合裝置和噴氨混合裝置沿煙氣流動方向依次安裝在位于省煤器和脫硝反應器之間的煙道內，所述臭氧發生器和臭氧噴射混合裝置連接，所述在線監測裝置的測點布置在臭氧噴射混合裝置和噴氨混合裝置之間的煙道內。
【技術特征摘要】
1.一種利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統，包括鍋爐、省煤器、脫硝反應器和空預器，所述鍋爐、省煤器、脫硝反應器和空預器依次連接在煙道上，其特征在于：還包括臭氧噴射混合裝置、臭氧發生器、在線監測裝置和噴氨混合裝置，所述臭氧噴射混合裝置和噴氨混合裝置沿煙氣流動方向依次安裝在位于省煤器和脫硝反應器之間的煙道內，所述臭氧發生器和臭氧噴射混合裝置連接，所述在線監測裝置的測點布置在臭氧噴射混合裝置和噴氨混合裝置之間的煙道內。2.根據權利要求1所述的利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統，其特征在于：所述臭氧噴射混合裝置為格柵型噴射裝置。3.根據權利要求1所述的利用臭氧進行SCR脫硝提效的系統，其特征在于：所述臭氧噴射混合裝置沿煙道的徑向方向排布。4.一種使用如權利要求1～3任一權利要求所述的系統來利用臭氧進行SCR脫硝提效的方法，其特征在于：所述方法的步驟如下：煙氣流程為煙氣從鍋爐出來后，首先進入省煤器，在省煤器的出口至脫硝反應器入口之間的煙道內，煙氣依次經歷臭氧噴射混合裝置的臭氧噴射氧化NO以及噴氨混合裝置的噴射，然后進入脫硝反應器脫除NOx，再進入空預器，然后進入尾部煙氣處理裝置。5.根據權利要求4所述的利用臭...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱躍，張楊，馮前偉，江建平，魏宏鴿，王豐吉，
申請(專利權)人：華電電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：浙江;33
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