臭氧法脱硝技术方案.docx

1、臭氧法脱硝技术方案xxxx有限公司2 x 35t链条炉 臭氧脱硝改造项目技术规范书一、项目概况： 3 臭氧脱硝技术要求 3 3本项目脱硝方案 4、项目概况:Xxx公司现有2台35t/h链条炉，无锡华光锅炉厂产品，2011年建成投产，锅炉现配套布袋除尘器，2套双碱法脱硫，未配套脱硝系统。原始 NOx排放浓度约 300mg/Nm。锅炉及烟气污染物排放情况如下表:序号参数名称单位数值备注1锅炉型号t/h35链条炉2锅炉数量台23运行时间h/年40004锅炉出口烟气量(单台)m3/h1000005出口排烟温度C 1606原烟气NOX浓度mg/Nm3400现有锅炉未配套脱硝设施，为满足当前超低排放标准要

2、求，需对现有环保设 施进行脱硝改造。根据现场环保设施运行情况结合类似项目经验， 本次超低排放 采用臭氧氧化法脱硝工艺。2.1 项目建设的规模项目建设规模为2X 35t/h链条锅炉脱硝工程。2.2 脱硝系统总技术要求(1)脱硝工艺要做到技术成熟、设备运行可靠；(2)根据工程的实际情况尽量减少脱硝装置的建设投资;(3)脱硝装置应布置合理；(4)脱硝剂要有稳定可靠的来源;(5)脱硝工艺氧化剂、水和能源等消耗少，尽量减少运行费用;2.3设计依据序号名称2X 35t/h链条锅炉1烟温C)1602烟气量(工况，m/h)1000003NO原始浓度(mg/Nrl)4004NOx排放浓度(mg/Nrl)100三

3、、本项目脱硝方案3.1脱硝技术浅析一、 NO的生成机理燃煤过程中会产生氮氧化物，主要有一氧化氮与二氧化氮，这两种统称做氮氧 化物(NOx),燃煤过程中NOx的生成与排放量和煤燃烧的方式,尤其是温度与过量 空气量等条件相关。燃煤过程中形成氮氧化物的途径主要有三个：热力型氮氧化 物、快速型氮氧化物、燃料型氮氧化物以上三种类型的 NOx他们各自的生成量 与煤的温度有关，在电厂机组中燃料型氮氧化物是最多的，占到氮氧化物总量的 60唸U 80%,热力型氮氧化物其次，快速型氮氧化物最少。二、 脱硝方法选择当前控制氮氧化物排放的方法可以分为三种，第一种是低氮氧化物燃烧技术 这种方法主要是通过技术手段，来抑制

4、或者还原在燃烧过程中产生的氮氧化物 ，来降低氮氧化物的排放；第二种是炉膛喷射脱硝方法；第三种是烟气净化方法。烟 气净化方法包括干法脱氮技术和湿法脱氮技术。下面将对他们分别进行介绍。 ：1、低氮燃烧技术由氮氧化物形成的条件可以知道，对氮氧化物的形成起决定性作用的为燃烧 区域温度和过量空气系数。所以，低氮氧化物燃烧技术是通过对燃烧区域的温度 与空气量进行控制，达到阻止氮氧化物生成从而降低排放的目的。低氮氧化物燃烧技术要求，在降低氮氧化物的同时，确保锅炉燃烧稳定，而且飞灰中的含碳量不 得超标。目前经常用到的低氮氧化物燃烧技术主要有以下几种： 燃烧优化、空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环技

5、术、低 NOx 燃烧器2、 炉膛喷射脱销技术这种方法是在炉膛上喷射某些物质，让它在一定的温度下还原已经生成的氮 氧化物，以此来降低氮氧化物的排放量。这一过程包含喷水、喷氨和喷二次燃料 等。但是喷水与喷二次燃料的方法,尚存在着如何将NO氧化为N02和解决非选择 性反应的问题，因此,目前还不成熟。3、 选择性催化还原法SCR选择性催化还原法(SCR)指通过使用催化剂，添加还原剂，还原剂分解成还原 性气体如NH和NOx,在催化作用下发生氧化还原反应,使NOx转化为氮气和水。在这三种烟气脱确工艺中,SCR工艺的脱硝效和工艺成熟度最高。我国现在 已建成或拟建的烟气脱硝工程中大多采用 SCR工艺。该技术的

6、反应温度为30040C其反应如下：4NH+4NO+0=4N+6H0 4NH+6N0=5I2+6H0 (2)2NH+N0+N0=2N+3H0 (3)8NH+6NQ=7N+12H0 (4)其中上述反应式中以第一个化学反应方程式为主要反应 ，这是因为在烟气中95%NO是以NO的形式存在。SCF工艺脱硝率通常可以达75%以上,可使出口烟气 中排放的NOx浓度降到接近100mg/m。还原剂的选择一般有氨水、液氨和尿素 3 种。SCRT艺的催化剂一般为金属氧化物，最为常见有VO5、MnO等.4、 选择性非催化还原法选择性非催化还原法(SNCR指在不用催化剂的情况下，把还原剂喷进炉膛， 还原剂受热分解成NH

7、,与NOx反应生成2和HO,其反应温度为8001200 C。反应公式为：NH3为还原剂：4NH 3+4NO+O 4N+6HO (5)尿素为还原剂：2N0+C0F(NH 2)2+1/2022N+CO+2HO SNCR工艺的脱硝率主要受到温度、NH/NOx摩尔比、停留时间和锅炉尺寸等 因素影响，对于大型电厂最多只能达到 40%勺去除率。SNCR工艺的最佳温度为8501100C。最佳NH/NOX摩尔比为1:2。当工艺的停留时间设置成为Is时，达 到最大的脱硝率82%（3）联合工艺联合工艺（SNCR-SCF有两个反应区（2-4）。第一个为SNCR反应区,第二个为 SCF反应区。NOx先进入SNCR工艺

8、进行一部分的去除,然后NOx伴随着第一反应 区的逃逸氨进入SCR工艺进行进一步的去除。主要反应公式参考 SNCRf SCR工 艺的反应公式见式（1）、。由于第一步在SNCRE艺中预先去除部分NOx, 在SCR工艺进口 NOx浓度减小,对催化剂的依赖下降。相对于SCR工艺,联合工艺 有效减少了投资与运行费用，相对于单独的SNCRT艺提高了脱硝率。联合工艺最初是在日本进行实验运行研宄。运行结果表明 ，运用联合工艺,NOx的去除率较单独SNCRt升20流右，氨逃逸降低了 4倍多.图2- 4 SCR/SNCR联合法工艺图(5)臭氧脱硝技术烟气中NOx的主要组成是N0(占95% , NO难溶于水，而高价

9、态的NC2、 NO等可溶于水生成HNO和HNO,溶解能力大大提高，从而可与后期的 S02同 时吸收，达到同时脱硫脱硝的目的。臭氧作为一种清洁的强氧化剂，可以快速有效地将NO氧化到高价态。电子 束法和脉冲电晕法虽然能够产生强氧化剂物质，如 OH HQ等，但工作环境恶劣，自由基存活时间非常短，能耗较高。 Q的生存周期相对较长，将少量氧气 或空气电离后产生O3,然后送入烟气中，可显著降低能耗。1、臭氧脱硝机理臭氧的氧化能力极强，从下表可知，臭氧的氧化还原电位仅次于氟，比过氧 化氢、高锰酸钾等都高。此外，臭氧的反应产物是氧气，所以它是一种高效清洁 的强氧化剂。欽化还原电位比较表低温条件下，O与NO之间

10、的关键反应如下：NO+S NO+Q (1)NO+ONO+Q (2)NO+NSNQ (3)NO+O+MNO+M (4)NO+S NO (5)臭氧脱硝主要是利用臭氧的强氧化性将 NO氧化为高价态氮氧化物，然后在 洗涤塔内将氮氧化物吸收转化为溶于水的物质， 达到脱除的目的。在典型烟气温 度下，臭氧对NO的氧化效率可达85%上，结合尾部湿法洗涤，脱硝效率也在O/NO摩尔比为0.9时达到86.27%。以下为臭氧脱硝工艺流程图沉疵油图2-5臭氧氧化湿法脱硝工艺流程图2、影响因素利用臭氧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，这些因素对脱硝效率都有不同程度的影响。摩尔比摩尔比（Q

11、/NO）是指O3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。NO的氧化率随O/NO的升高直线上升。目前已有的研究中， 在0.9 O3/NO NQ(5)脱硝吸收主要反应原理如下：+ -NO+NOHS 2H+2NO(6)2NO+HX 2H+NO+NO(7)1 + -NQ+HO 2H+2NO(8)NO-+NO NO-+NO(9)2H+CO fH2O+CO(10)H+OFHH2O (11)与气相中的其他化学物质如 CO, SOx等相比，NOx可以很快地被臭氧氧化， 这就使得NOx的臭氧氧化具有很高的选择性。因为气相中的 NOx被转化成溶于 水溶液的离子化合物，这就使得氧化反应更加完

12、全，从而不可逆地脱除 NOx而不产生二次污染。经过氧化反应，加入的臭氧被反应所消耗，过量的臭氧可以在 喷淋塔中分解。除了 NOx之外，一些重金属，如汞及其他重金属污染物也同时 被臭氧所氧化。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。3.2.2.2工艺特点(1)深度脱硝，脱硝效率咼，可达到 80%以上。(2)不使用催化剂，无催化剂中毒、反应器堵塞等问题，特别适用于催化剂颗粒物多的低温烟气脱硝工程（3） 维护费用低，不存在催化剂定期更换等问题。（4） 占地面积小，模块化设备可根据现场条件灵活布置322.3工艺流程说明将臭氧注入混合反应装置内，使臭氧与烟气充分混合，将烟气中不溶于水

13、的NO氧化成易溶于水的高价态氮氧化物，包括 NO, NQ, NQ,极短的时间内完成反应。然后进入吸收塔，喷淋碱性溶液将烟气中被氧化的氮氧化物吸收，确保NOx排放浓度在150mg/Nm以下。工艺流程见图3-1。3、脱硝塔系统；4、自动控制系统等四个子系统。3.2.3 主要技术要求3.3.3.1臭氧发生器系统臭氧系统集成由臭氧发生系统，控制系统、冷却水系统、检测仪器仪表等组 成。在臭氧发生室内的高频高压电场内， 通过微间隙介质阻挡放电技术，将部分氧气（纯度99%转换成臭氧，产品气体为臭氧化气体，通过出气调节阀后的 臭氧管道出气口排出。臭氧发生系统的主要设备包括有：1 ）臭氧发生器臭氧产率为15kg

14、/h2） 氧气泄漏报警仪1台3） 臭氧分布器34） 储氧罐：容积为30m，立式罐。臭氧发生室出气管路上设有臭氧取气口，装有取样阀，通过臭氧浓度仪检测臭氧出气浓度。臭氧发生器氧气进气压力为 0.095Mpa,现场应使进气压力、流量稳定，以保证稳定的臭氧产量。为保证气源满足臭氧发生器进气要求，在进气管道上安装氧气过滤器（过滤 精度w 0.01卩）对进气进一步净化；在进气管道上同时安装有压力传感器与温度 传感器在线检测及就地显示氧气压力和温度，配置压力开关及安全阀，当臭氧发 生器压力过高时，自动泄压，必要时切断气源，保证臭氧发生器安全生产；同时 进气管路设置压力表，用于就地显示进气压力。在出气管道上

15、安装臭氧调节阀， 自动调节臭氧浓度及产量，使臭氧发生器的产量满足实际需求。323.1臭氧发生工艺原理臭氧发生器的核心采用了先进的介质阻挡双间隙放电技术，原料气流经过绝 缘介质与高压电极之间以及绝缘介质层和臭氧发生器罐体接地极之间的狭小间 隙，两个环状间隙之间的高压电场双面放电，将通过的氧气转换为臭氧，臭氧产 生效率高。工业上一般采用电晕放电法制取，其原理如图 3-2所示：电场中翼n前理成O a氧曲予 氧臥子和載分子牺音 鼻氧井子图3-2臭氧发生原理图臭氧发生器最重要的部分是臭氧放电管，设备采用高质量的耐臭氧腐蚀的316L不锈钢材料，PTFE（聚四氟乙烯）制造，提高了系统的长期可靠运行。放 电管

16、数量在设计时留有10%的余量，可抵消不可预见放电管污染带来的效率降低。 臭氧发生器安装的形式为水平安装， 可以直接将臭氧发生器放在基础上，方便安 装和检修。臭氧发生器出厂前已将管道、阀门、仪表和电缆安装好，并且全套系 统在工厂完成全部技术指标测试。臭氧发生器设计运行方式为24小时连续运转323.2氧气源系统（见参数说明）冷却水系统本系统冷却水采用冷却塔和循环水泵，循环量不小于 40m3/h。3.2.3.3 臭氧注入系统在进入吸收塔之前的烟气管道上，设置混合反应器；将烟气注入混合器反应 器内使烟气和臭氧充分混合，低价态 NO在极短的反应时间内被氧化为高价态的 氮氧化物。3.2.4自动控制系统3.

17、2.4.1控制范围及要求本系统控制为锅炉烟气脱硝而设计。控制范围主要涉及包括以下内容：组合 氧化吸收的控制系统及监测仪表系统。系统具有全自动控制及多级安全保护的功 能，可以根据出口烟气中NO）浓度与烟气分析仪（氧含量、二氧化硫、氮氧化物、 颗粒物、风压、风速、风量）的参数，通过调节臭氧注入量来保证出口烟气 NOx浓度达标，同时充分考虑现场和操作检修工作的实际情况，使得运行更可靠、更 安全、更容易检修。3.2.4.2 自控制功能、原理及其配置简介1） 系统控制方式：由主控室负责集中监控，具备手动/自动控制和调节功能，手 自调节无扰切换；所有监控参数均可通过口令进入监视或设置， 最大化方便用户 操

18、作。2） 监控系统功能：在屏幕中可完成系统集中监视和控制，报警、急停、数据及 趋势归档等。3） 监控界面功能：按需点按设备或参数弹出相关控制画面，弹出画面可按需放大缩小。4） 监控画面组成：包含主界面/公共系统界面/系统工艺流程/参数设置一揽表 界面/常用参数/初始参数/历史趋势/报警联锁/故障查询/数据统计/控制统计/设备控制/设备调节等等。5） 系统权限：可按用户权限要求定制，分配不同权限口令，用户管理员可修改 设定原有权限口令，满足安全管理要求。6）控制系统维护：在控制系统中可实现故障自检功能，提示维修人员故障位置, 及其性质，方便用户日常维护。324脱硝系统设备参数表（1） 配套吸收系

19、统参数（2） 臭氧发生器参数表3-2臭氧发生器参数序号名称参数1质量产量15kg/h2臭氧浓度150mg/L(10wt%)3数量1套4出气压力0.095Mpa5臭氧产量调节范围0-100%6单台额定功率105kw7电源380V 5%/3ph/50Hz8气源99%(vol )9冷却水入口温度2535C10压力0.15-0.25MPa11流量40rrVhr (单台)12出口温升3-4C（3）氧气源系统参数表3-3氧气源系统参数序号名称单位数量主要参数1液氧储罐台13m2氧气纯度% 99%3汽化器（带减压阀组）套2200Nm3/h4高级过滤器套20.1 卩 m表3-4氧气性能要求参数序号名称参数要求

20、备注1气量200NnT/h2氧气纯度 99 %3压力O.IMpa减压后压力0.6 Mpa减压前压力4露点w -60 oC5残油含量3w 0.005 mg/m6颗粒w 0.05 m7温度不大于32 oC3.4主要设备清单序号名称规格型号单位数量备注-一-液氧系统1液氧罐有效容积不低于30m3,双层固定真空 粉末绝热储罐（贮槽）。内胆材质米 用不锈钢，外胆材质为 Q235B。表 面防腐涂层采用喷砂除锈、吹扫、喷 涂等工艺，同时采用了双组分快速固 化液体涂料。安装位置符合安监要 求。个12气化器3气化量500m /h,自然通风个23调压装置DN40,调压范围：0-0.25Mpa个14安全阀DN40,

21、阀值 0.8MPa个15压力表Y-100,M20*1.5 螺纹，0 1MPa个16球阀DN40,PN1.6,法兰连接，材质 304个67氧气过滤器DN40,PN1.6,法兰连接个18法兰式球阀材质：304个1 二臭氧系统1臭氧发生器臭氧产率为15kg/h台12稳压阀DN40,调压范围：0-0.25Mpa台13自动调节阀DN40,PN16,法兰连接个14自动开关阀DN40,PN16,法兰连接个15压力变送器量程：0 1MPa, M20*1.5 螺纹，DC24V , 4 20Ma套16温度变送器PT100,量程 0 300 度，M25*2 螺纹，l/L : 150/200 , DC24V , 4

22、20mA个17PLC控制系统满足现场控制要求套18就地温度表0-100 C,带控制箱个19就地压力表Y-100,M20*1.5 螺纹，0 1MPa:个110臭氧浓度检测 仪DC24V , 4 20Ma台111臭氧流量计DN40,法兰连接台112流量开关DN40,法兰连接个113就地压力表Y-100,M20*1.5 螺纹，0 1MPa个114阀门管道系统:套1三冷却水系统1封闭冷却塔直径1000mm，高1.5米，带风扇，玻璃钢材质个12过滤器DN25,螺纹接头个13电磁流量计DN25,法兰接口， 0 5m3/h个14就地温度表0-100 C,带控制箱:个15就地压力表Y-100,M20*1.5 螺纹，0 0.4MPa个16内循环水泵流量 30m3/h，扬程 10m, DN50台27外循环水泵流量 80m3/h，扬程 20m, DN80台28板式换热器600*600P个19膨胀罐个110止回阀DN25r个111蝶阀DN25p个6四臭氧添加系统1露点仪DC24V,4-20mA , -100+20 Ctd台12臭氧泄露报警仪