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氨水——臭氧组合高效脱硫脱硝

创建时间:2018-12-24 15:14
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一、AC—GTSX技术脱硫脱硝的基本原理

㈠、A—GTS高效脱硫、低倍脱硝原理

1、氨水吸收二氧化硫、三氧化硫

在气相反应完成后,剩余的氨溶于水中,利用循环泵经雾化喷嘴喷入烟气中,吸收烟气中SO2 和SO3 而形成铵盐,具体反应如下:

SO2 + H2O-→H2SO3                                     

H2SO3+ NH3-(NH4)2SO3                                

(NH4)2SO3+NOx-(NH4)2SO4+N2                           SO2+H2O+2NH3+1/2O2-NH42SO4                      

2(NH4)2SO3+SO3+H2O-(NH4)2SO4+2NH4HSO3              

4NH3+2NO2+O2→6H2O+3N2                                

NH4HSO3 + NH4OH →(NH4) 2SO3 + H2O                   

2、脱硫、脱硝剂能在循环系统中反复再生。

(NH4) 2SO3 + SO2 + H2O → 2NH4HSO3                     

2NO + 4NH4HSO3 →N2 + 2(NH4)2SO4 + 2H2SO3              

H2SO3+ NH3-(NH4)2SO3                                

(NH4) 2SO3 + SO2 + H2O → 2NH4HSO3                     

2NO + 4NH4HSO3 →N2 + 2(NH4)2SO4 + 2H2SO3              

将这样的脱硝剂经高度雾化后喷入烟气中,又一次吸收烟气中的NOx、SO2,并将已经失去脱硝、脱硫能力的硫酸铵带入水中,使水中硫酸铵溶液的浓度不断升高。

3、A—GTS脱硫除尘一体化系统还具有脱碳功能

当废气中含有O2 CO 时 ,还会发生如下反应;

NH4OH + CO2 →NH4HCO3                                 

2(NH4)2SO3 + O2 →2(NH4)2SO4                               

2NH4HSO3 + O2 →2NH4HSO4                               

4.对硫化氢的吸收

烟气中有H2S 存在时,氨水吸收H2S ,将其还原成单质S;反应如下:

NH4OH + H2S →NH4HS + H2O                             

经催化氧化,氨水再生,并得单质硫。

2NH4H2S + O2 →2NH4OH + 2S                             

5  对氮氧化物的转化

氨水、NH4HSO3和烟气中的NOx 发生反应生成氮气:

2NO + 4NH4HSO3 →N2 +2(NH4)2SO4 +2H2SO3                

4NH3 + 4NO + O2 →6H2O + 4N2                             

4NH3 + 2NO2 + O2 →6H2O + 3N2                            

㈡、C—GTX高效脱硝原理

1、臭氧的氧化特性

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。

      名称

项目

臭氧

过氧化氢

高锰酸钾

二氧化氯

分子式

F2

O3

H2O2

KMnO4

ClO2

Cl2

O2

标准电极电位

(mv)

2.87

2.07

1.78

1.67

1.50

1.36

1.23


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。臭氧脱硝的原理在于臭氧可以将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物。

2、臭氧的化学反应机理

臭氧的详细化学反应机理比较复杂。在实际运用中,可根据低温条件下臭氧与NO的关键反应进行调试。低温条件下,O3NO之间的关键反应如下:

NO+O3→NO2+O2                                    

NO2+O3→NO3+O2                                    

NO3+NO2→N2O5                                     

NO+O+M→NO2+M                                  

NO2+O→NO3                                        

3 臭氧同时脱硫脱硝研究概况

据浙江大学王智化等对采用臭氧氧化技术同时脱硫脱

硝进行的试验结果表明,在典型烟气温度下,臭氧对NO的氧化效率可达84%以上,结合尾部湿法洗涤,脱硫率近100%,脱硝效率也在O3/NO摩尔比为0.9时达到86.27%,NO和Hg0的脱除率与O3的注入量有关,当O3加入量为200ppm时,NO的脱除效率可达到85%,此工艺对NO和SO2的脱除率最高可分别达到97%和100%。

4 臭氧同时脱硫脱硝的主要影响因素。

4.1 摩尔比

摩尔比(O3/NO)是指O3NO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O3/NO的升高直线上升。目前已有的研究中,在0.9≤O3/NO<1的情况下,脱硝率可达到85%以上,有的甚至几乎达到100%;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O3不能100%与NO进行反应。

4.2 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。所有试验都表明,臭氧所处的环境温度越高分解越快,温度越低分解越慢。在150℃的低温条件下,臭氧的分解率相对较低。在25℃时臭氧的分解率只有0.5%,臭氧的半衰期可达15秒。

4.3 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,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。反应时间1秒足矣。据华北电力大学环境学院马双忱等人的技术文献证实:在1~10000秒之间,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NO的脱除率。

5、 臭氧氧化技术的工程应用

C—GTX是一种低温氧化技术,将氧/臭氧混合气注入再生器烟道,将NOX氧化成高价态且易溶于水的NO2N2O5,然后通过氨水洗涤并使其与氨水反应生成硝酸盐,或与水反应还原氮气。

主要的反应如下:

NO+O3→NO2+O2                                   

2NO2+O3→N2O5+O2                                 

N2O5+H2O→2HNO3                                 

4NH3 + 2NO2 + O2 →6H2O + 3N2                      

4NO2+ 4NH3•H2O+O2 →4NH4NO3 + 2H2O              

二、 AC-GTsx系统工艺流程

1、 AC—GTSX系统工艺流程图

 

2、AC—GTSX工艺流程技术说明

(参阅《AC-GTsx系统工艺流程图》)本氨水-臭氧AC-GTsx系统设立在引风机出风口与烟囱进风口之间。电除尘后的烟气经引风机被送入AC—GTSXAC-GTsx塔的进风口,烟气在AC-GTsx塔内由下而上首先进入氨水喷淋脱硫净化区,经氨水(脱硫剂)多层循环喷淋后,90%以上的硫化有毒气体和NO2气体在此净化区将被脱除。同时还会有10%左右的NO气体也会被脱除掉,这主要是由于脱硫液在循环脱硫时会产生一部分NH4HSO3。这种化合物能溶于水中,在循环喷淋过程中,虽然失去了对SO2的吸附能力,但对NO却有很强的吸附作用,它吸附NO后生成(NH4)2SO4H2SO3,还原氮气。在喷淋净化塔内烟气经过基本脱硫、脱尘和部分脱硝后继续向上进入脱硝净化区。在这一区段内,烟气中的NO被O3快速氧化成易溶于水的NO2N2O3N2O5等高价态氮氧化物。受喷淋液的氨水作用发生化学反应生成NH4NO3和水;或受喷淋液中的水的作用生成水,还原氮气。烟气经脱硝后进入除雾区,经除雾器除去烟气中大于μm的雾粒,使烟气中的水分含量达到%以下,经除雾脱水后的洁净烟气直接进入烟囱,排入大气。因AC-GTsx生成的硫酸胺和硝酸胺会因密度大而沉于AC-GTsx塔的底部,为防止塔底结垢设置搅拌泵进行搅拌,当塔底的硫酸胺和硝酸胺溶液浓度达到一定数值时,自动控制系统将会启动硫酸胺溶液排出泵将硫酸胺和硝酸胺溶液及时排出,直到AC-GTsx塔底部循环液中的硫酸胺浓度接近或达到最小控制值时,自动控制系统就会及时将硫酸胺溶液排出泵停机。自动控制系统还具有使工艺水箱中的水面、AC-GTsx塔中的循环液面始终保持一个相对稳定的高度,还能根据SO2NO的在线检测信息自动调节循环液中的氨水浓度,始终保持AC-GTsx系统出口烟气的SO2、NO浓度低于环保部门提出的控制指标。

 

广东荣昇环保科技有限公司

 

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