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工业废气净化

COA脱硝

时间: 2023-12-15 浏览次数：1059

——————————————— ◆ COA脱硝 ◆ ———————————————

>>脱硝概况

脱硝，指的是除去烟气中的NOx，NOx主要是NO（95%）和NO2（5%）组成。

NO：一氧化氮为氮氧化合物，化学式，相对分子质量30.01，氮的化合价为+2。是一种无色无味气体难溶于水的有毒气体。由于一氧化氮带有自由基，这使它的化学性质非常活泼。当它与氧气反应后，可形成具有腐蚀性的气体——二氧化氮（NO2）。

2NO + O2 = 2NO2

NO2：高温下棕红色有毒气体，易溶于水。二氧化氮可与水反应生成硝酸。

3NO2+H2O==2HNO3+NO

NO和NO2毒性很大，NOx能由呼吸侵入人体肺部，有强烈的刺激与腐蚀作用，引起肺炎、肺气肿、支气管炎等疾病；

NOx能和碳氢化合物生成光化学烟雾，NO2是引起酸雨的原因之一；

NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量的增加；

>>工艺介绍

液态氧化法脱硝工艺，是在没有催化剂存在条件下，在30℃～150℃的温度范围内，利用氧化剂将烟气中的NO氧化为NO2、 N2O3、N2O5 ，然后利用脱硫碱液再对NO2、 N2O3、N2O5进行溶解、反应吸收的一种脱硝方法。该方法首先将低温脱硝剂喷入出口烟道内适合的温度区域，低温条件下，与烟气中的氮氧化物进行氧化反应吸收。该法以烟道为反应器，投资相对较低，施工期短。

>>氧化方法

为了提高氧化度，气体在进行吸收前可以经过充分氧化。氧化的方法主要有干法氧化和湿法氧化两种，干法氧化主要是用气体进行氧化，一般用臭氧进行氧化。湿法氧化一般用氧化剂进行氧化，如高锰酸钾、双氧水、重铬酸钾、次氯酸钠等溶液。与干法氧化相比，湿法氧化有很多优点，例如气液相直接接触，其传热和传质效率要比干法氧化高的多，NO的氧化速度较快，所以湿法氧化速度大于干法氧化速度。

>>主要反应

氧化阶段（氧化剂以NaClO为例）

NaClO+NO→NO2+NaCl

吸收阶段（吸收以NaOH为例）

①4NO2+ 2H2O+O2→4HNO3

②NaOH+ HNO3→NaNO3+ H2O

>>效率影响因素

（一）NaClO浓度

NO的氧化率和NOx的去除率均随着NaClO浓度的增加呈现明显的上升趋势。

（二）烟气中NO浓度

在一定范围内，随着烟气中的NO浓度升高，在氧化吸收过程中可以增加气液传质的推动力从而使得氧化反应效率提高。

（三）氧化剂温度

随着吸收液的温度升高，NO的氧化率有明显的增大，但是当吸收液温度过高时，NO的氧化率有所降低；

由于温度上升会导致NaClO逐渐分解：

3ClO－→ClO2－+2Cl－

2ClO－→2Cl－+O2

（四）气相流量

气相流量的改变直接影响停留时间，气体流速慢，则气相与液相接触更充分，更有利于NO的氧化吸收。

（五）氧化剂初始PH值

NaClO溶液的氧化性很大程度上受pH的影响，溶液酸性越强，则氧化性越强

氧化剂的pH5～6最有利于NOx脱除

———————————————◆ 流程介绍 ◆———————————————

脱硝剂自外部运输车送至本装置，利用卸料泵将脱硝剂输送至储罐内。由储罐下方管道经配比泵输送至配比罐，低温脱硝剂溶液：稀释水=1：4或更高比例，然后经中转泵输送至就地缓存罐，再经脱硝剂输送泵输送至分配集箱通过阀门调节后经过流量计到达脱硝剂喷射系统最后经喷枪均匀喷射至烟道内和烟气产生反应。

第一步：烟气收集后从氧化塔下部进入并自下而上运动，遇到喷淋系统喷出的强氧化剂，填料层的陶瓷填料球增大气液的接触面积使得烟气中NOx被氧化成高价态易溶于水的NxOx；净化后的气体再经过顶层的除雾器除雾后进入下一道工序；

第二步：氧化后的烟气经烟道进入吸收塔中自下而上运动，遇到喷淋系统喷出的碱洗液滴，填料层的pp球增大气液的接触面积使得NxOx彻底被碱液吸收净化，净化后的气体再经过顶层的除雾器除雾后经风机管道达标排放。

>>液态氧化法脱硝工艺特点

对烟气温度要求不高，在30—150℃之间，均可对氮氧化物进行氧化。

设备相对简单，工程造价低，运行维护简单，占地面积小，可与其他脱硝脱硫技术联合使用。

腐蚀性强，对设备耐腐蚀性要求高。

——————————————— ◆ 适用工况 ◆ ———————————————

>>液态氧化法脱硝

①反应温度：30～150 ℃

②转化效率在50~60%之间。

③系统适用于没有高温烟气的烟气治理，比如砖瓦行业等。

④对比SCR工艺，脱硝效率相对较低，适用于Nox含量较低的烟气治理。

⑤无论氧化剂为气相还是液相，氧化过程中的氧化剂消耗量较大，因此运行成本高，不适用于大风量的烟气治理。

——————————————— ◆ 系统组成 ◆ ———————————————

>>系统组成

脱硝剂存储、配比系统

脱硝剂输送系统

脱硝剂喷射系统

吸收系统

控制系统

>>脱硝剂存储、配比系统

包括存储罐、配比罐、缓存罐、脱硝剂卸料泵、配比泵、输送泵、管道、调节阀门等设备；

>>脱硝剂输送系统

包括低温脱硝剂溶液输送泵、管道、调节阀门等设备；

>>脱硝剂喷射系统

包括计量分配、喷枪、阀门、管道、仪表等设备；

>>脱硝反应器

液态氧化法脱硝可以在脱硫塔入口前烟道内进行，但烟道要达到一定长度（8—10米），以保证烟气和脱硝剂的反应时间。为了能够达到更高效率，可单独设立一座脱硝塔，使烟气和脱硝剂混合更加充分，反应更加完全。

>>吸收塔

一般利用现有的炉后脱硫喷淋吸收塔，如果没有脱硫喷淋吸收塔应考虑新建吸收塔。

>>流程简介

（1）经过收集管路收集后的恶臭气体被抽风系统送进预处理系统，臭气与填充式涤气净化塔内的除臭液充分接触，气液两相间的传质是在填料表面的液体与气体间的相界面上进行，空气中或水中的恶臭粒子被水分子被膜所包围着，此时的脱臭必须先破坏水分子被膜，再将其中的恶臭粒子加以捕捉。
（2）经捕捉后的废气进入深度净化系统，当活性炭吸附器接近饱和时，用热气流对活性炭吸附器进行解吸脱附，将有机物从活性炭上脱附下来。在脱附过程中，有机废气已被浓缩,浓度较原来提高几十倍，达2000ppm以上，浓缩废气送到催化分解装置，最后被成为CO2与H2O。深度净化后通过风机烟囱达标排放。

——————————————— ◆ 工艺优点 ◆ ———————————————

（1）对NOx反应选择性高、速度快，无需对烟气加热

（2）N2O5很容易通过碱液吸收

（3）烟气中高浓度的粉尘或固体颗粒物不会影响到NOx的脱除效率。

（4）根据烟气NOx浓度，灵活调节脱硝剂用量。

（5）氧化脱硝可使客户可以最大限度地回收燃烧烟气的热量。回收热量的价值可以抵消一部分的操作费用，同时热量回收提高了燃料的利用率、减少燃料消耗、减少了排放。

（6）传统的脱硝工艺，如选择性催化还原工艺（SCR）和选择性非催化还原工艺等，必须在特定的温度范围内操作。氧化脱硝不需要输入额外的热量，并确保了能在不同NOx 源和不同排放标准下稳定操作的安全可靠性和高效性。通过工艺设计优化并灵活应用，氧化脱硝可以通过在线检测尾气源的化学组成和流量并保持操作性能的连贯性及一致性。因此，可以大大降低操作费用、改善操作性能、延长操作周期并减少燃烧设备的损耗。

（7）吸收完全，净化效率高。由于NO2与N2O5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NOX，转化为硝酸盐和亚硝酸盐，因此烟气净化效率高。

（8）可以直接利用脱硫洗涤塔进行洗涤。由于NOx的含量相对SO2来说很小，基本不需要增加脱硫洗涤塔的负荷。

（9）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。

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