一種新型液相氧化吸收脫硝方法及系統技術方案

本發明專利技術屬于煙氣處理及大氣污染物防治技術領域，公開了一種新型液相氧化吸收脫硝方法及系統。海水經隔膜電解技術改性分別生成強氧化性液流和堿性液流。強氧化性液流先與部分煙氣高度相溶混合形成微納米氣泡溶液，再經霧化噴淋形成氧化性氣霧，與另一部分煙氣逆向接觸發生氧化反應；堿性液流直接通入堿式吸收塔經霧化噴淋形成堿性氣霧，與氧化后的煙氣逆向接觸發生中和反應，實現煙氣脫硝。本發明專利技術成本低、脫硝效率高、適應性良好，可應用于沿海地區火電廠及船舶尾氣的脫硝處理。

Novel liquid phase oxidation absorption denitration method and system

The invention belongs to the technical field of flue gas treatment and air pollutant prevention, and discloses a novel liquid phase oxidation absorption denitration method and a system thereof. The seawater was modified by membrane electrolysis technique to produce strong oxidizing liquid flow and alkaline liquid flow respectively. Strong oxidizing liquid first and part of the flue gas mixed to form a high degree of compatibility of micro nano bubble solution, followed by spray forming oxidizing aerosol, and the other part of the flue gas reverse contact oxidation; alkaline liquid directly enters the absorption tower and spray formed by basic alkaline aerosol, reverse contact with flue gas after oxidation neutralization the reaction of flue gas denitration. The invention has the advantages of low cost, high denitration efficiency and good adaptability, and can be applied to the denitration treatment of the thermal power plant and the tail gas of the ships in the coastal area.

【技術實現步驟摘要】
一種新型液相氧化吸收脫硝方法及系統
本專利技術屬于煙氣處理及大氣污染物防治
，具體涉及一種新型液相氧化吸收脫硝方法及系統。
技術介紹
隨著工業化進程的發展，日益增長的燃煤電廠、柴油機等排放出的氮氧化物（NOx）是引發酸雨、導致臭氧層破壞、造成霧霾等環境問題的主要污染物之一。它經大氣循環遷移轉化，會在陸地、海洋和淡水生態系統產生沉積，嚴重影響生態環境，甚至對人類健康構成威脅。因此，我國從“十二五”規劃開始，環保部就將NOx納入了大氣污染物總量控制指標，對NOx排放量的控制也日益嚴格。目前，對NOx的排放控制主要從改善燃料、燃燒過程中處理及燃燒后處理三方面展開。從改善燃料考慮，采用高品質燃料必然會導致成本增加，而使用替代燃料目前在設備技術上還存在缺陷。從燃燒過程中處理考慮，低氮燃燒技術一直是應用最廣泛、經濟實用的措施，它一定程度上能抑制和減少NOx的生成，但整體脫硝率在30%~50%左右，不能滿足對NOx排放濃度的控制要求。從燃燒后處理考慮，建立煙氣脫硝設施能夠達到NOx排放要求，是目前首選的減排策略，因此開發一種高效、低成本的煙氣脫硝系統是控制NOx排放的重要研究方向。世界各國研究開發出的煙氣脫硝技術從處理工藝上可分為干法脫硝與濕法脫硝兩類。干法脫硝技術中以選擇性催化還原（SCR）技術為代表，指把已生成的NOx直接還原為N2的過程，該技術工藝成熟，利用率高，可以處理煙氣中80%～95%的NOx，已應用于各種陸地設施的煙氣脫硝領域，但存在投資高、催化劑失活、氨泄露風險等問題。與SCR相比，濕法洗滌技術一直以來具有投資與運行費用低、設備構造簡單等優點，并且已在煙氣脫硫上得到了廣泛應用。但由于燃燒系統排放煙氣中的NOx，95%以上以NO的形態存在，NO難溶于水，傳統的濕法洗滌技術并不適用。因此，需要先將NO氧化為水溶性好的NO2，再經吸收液洗滌才能有效去除，其中，將NO氧化為NO2成為該技術的關鍵。用于氧化NO的氧化劑大致可分為氣相氧化劑和液相氧化劑兩類。氣相氧化劑主要有O3、ClO2等，例如，專利CN101485957公開了一種臭氧氧化結合雙塔洗滌對煙氣同時脫硫脫硝的方法，該方法先通過堿液吸收煙氣中的SO2，再利用臭氧發生器生成O3將煙氣中的NO氧化，最后再經堿液除去，O3雖然具有很強的氧化性，可以達到較好的脫硝效果，但由于其制備費用較高、設備復雜、耗資大，因此該應用還未得到推廣。液相氧化劑主要有NaClO、NaClO2、HClO3、H2O2等，例如，專利CN202860378U介紹了一種煙氣強制氧化脫硫脫硝一體化工藝，將NaClO與NaClO2兩種混合物溶液作為氧化液，對煙氣噴淋氧化煙氣中的NO，再經堿液吸收脫除，該方法雖然可以一定程度實現煙氣脫硝，但在NaClO與NaClO2的成本與儲存方面依然存在局限性。總體而言，與氣相氧化相比，液相氧化所需設備簡單，與傳統設備適應性強，投資成本低，在實際應用中具有更加廣闊的前景。為解決液相氧化劑的成本和儲存問題，專利CN104043327A介紹了一種電催化脫硫脫硝方法，該方法以海水為原料，經電催化技術對其改性，生成主要成分為NaClO的活性水，利用此活性水對尾氣噴淋進行脫硫脫硝。該方法采用海水作為原料降低了成本，同時為液相氧化劑提供了在線生產。但由于活性水中NaClO的氧化性不足以高效氧化尾氣中水溶性差的NO，因此脫硝率大大受限。另外，此方法后續未考慮尾氣的中和吸收，生成的NO2不完全吸收可能會造成尾氣的二次污染。
技術實現思路
本專利技術旨在解決上述問題，提供一種新型液相氧化吸收脫硝方法及系統，能夠使氧化劑與煙氣高度相溶混合，增加氣液接觸面積，進而推動氣液傳質效率增加，有效去除煙氣中的氮氧化物；氧化后續增加尾氣吸收過程，避免NO2不完全吸收造成的二次污染。本專利技術的方法和系統是采用以下技術方案來實現的：一種新型液相氧化吸收脫硝方法，其特征在于包括以下過程：A1海水改性過程：海水經隔膜電解技術改性生成強氧化性液流和堿性液流；A2氣液混合過程：部分煙氣與A1中所述的強氧化性液流高度相溶混合，形成均勻的微納米氣泡溶液；A3氧化過程：A2中所述的微納米氣泡溶液經霧化生成氧化性氣霧，與另一部分煙氣逆向接觸反應，將煙氣中水溶性差的NO氧化，生成初次凈化煙氣；A4中和過程：A1中所述的堿性液流經霧化形成堿性氣霧，與A3中所述的初次凈化煙氣逆向接觸反應，將煙氣中的酸性氣體中和吸收，生成二次凈化煙氣，實現煙氣脫硝。進一步的，所述的強氧化性液流的氧化性成分主要存在形態為HClO。HClO/Cl￣(1.698V)氧化還原電對的電極電勢高于ClO￣/Cl￣(0.841V)，因此HClO的氧化性也強于ClO￣。進一步的，所述的堿性液流的堿性成分主要存在形態為NaOH。一種新型液相氧化吸收脫硝系統，其特征在于它主要包含：煙氣除塵裝置2、微納米氣液混合裝置3、氧化洗滌塔4、堿式吸收塔5、過濾裝置6、隔膜電解反應裝置7、氧化液儲槽8和堿性液儲槽9，其中，煙氣除塵裝置2、氧化洗滌塔4、堿式吸收塔5通過氣體管線依次連接，所述的煙氣除塵裝置2與氧化洗滌塔4之間通過支路連接微納米氣液混合裝置3，隔膜電解反應裝置7前置連有過濾裝置6，后置通過液體管線分為兩路，一路依次連接微納米氣液混合裝置3、氧化洗滌塔4、氧化液儲槽8，另一路依次連接堿式吸收塔5、堿性液儲槽9，所述的氧化液儲槽8、堿性液儲槽9分別回連微納米氣液混合裝置3、堿式吸收塔5。進一步的，所述的微納米氣液混合裝置3能夠使氣相與液相高度相溶混合，形成均勻的微納米氣泡，氣泡平均粒徑在500納米（nm）~5微米（μm）之間。進一步的，所述的氧化洗滌塔4、堿式吸收塔5內都安裝有霧化噴嘴11和固體填料12，用于增大氣液接觸面積。進一步的，所述的過濾裝置6可以是一級或多級過濾處理的串聯，過濾精度可以達到10微米（μm）及以下，用于去除海水中的砂石顆粒和較大的微生物。進一步的，所述的隔膜電解反應裝置7可以是單個隔膜電解槽或兩個及以上的集成。更進一步的，所述的隔膜電解槽主要由陰極腔和陽極腔組成，所述的陰極腔和陽極腔之間由陽離子交換膜隔開。進一步的，所述的氧化液儲槽8、堿性液儲槽9均開設有液體排放口10，用于氧化性廢液和堿性廢液的排出。本裝置的工作原理為：天然海水經過濾裝置預處理后，可以去除海水中的砂石顆粒和較大的微生物，之后輸送到隔膜電解反應器改性，改性后陽極腔產生強氧化性液流，陰極腔產生堿性液流，氧化性液流通入微納米氣液混合裝置，堿性液流經提升輸送到堿式吸收塔中。煙氣經煙氣除塵裝置去除煙氣中的固體顆粒物，之后分為兩部分，一部分煙氣通過管線進入氧化洗滌塔，隨氣流逐步上升；另一部分通過管線進入微納米氣液混合裝置，與微納米氣液混合裝置中的氧化性液流相溶混合，形成均勻的微納米氣泡溶液，再通過管線送入氧化洗滌塔經霧化生成氧化性氣霧，與氧化洗滌塔內上升的煙氣逆向接觸反應，將煙氣中的NO氧化為NO2，生成初次凈化煙氣。初次凈化煙氣由氧化洗滌塔頂排出經氣體管道進入堿式吸收塔并隨氣流逐漸上升，與堿式吸收塔中經霧化生成的堿性氣霧逆向接觸反應，將煙氣中的NO2進一步脫除，生成二次凈化煙氣，二次凈化煙氣經堿式吸收塔頂部排出。反應后的氧化液與堿性液分別從氧化洗滌塔、堿式吸收塔底部排本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型液相氧化吸收脫硝方法，其特征在于包括以下過程：A

【技術特征摘要】
1.一種新型液相氧化吸收脫硝方法，其特征在于包括以下過程：A1海水改性過程：海水經隔膜電解技術改性處理生成強氧化性液流和堿性液流；A2氣液混合過程：部分煙氣與A1中所述的強氧化性液流高度相溶混合，形成均勻的微納米氣泡溶液；A3氧化過程：A2中所述的微納米氣泡溶液經霧化生成氧化性氣霧，與另一部分煙氣逆向接觸反應，將煙氣中水溶性差的NO氧化，生成初次凈化煙氣；A4中和過程：A1中所述的堿性液流經霧化形成堿性氣霧，與A3中所述的初次凈化煙氣逆向接觸反應，將煙氣中的酸性氣體中和吸收，生成二次凈化煙氣，實現煙氣脫硝。2.根據權利要求1所述的一種新型液相氧化吸收脫硝方法，其特征在于：所述的強氧化性液流的氧化性成分主要存在形態為次氯酸，所述的堿性液流的堿性成分主要存在形態為氫氧化鈉。3.根據權利要求1或2所述的一種新型液相氧化吸收脫硝方法，所述的強氧化性液流有效氯濃度為0.5~2.0g/L，所述的堿性液流pH為11~13。4.一種新型液相氧化吸收脫硝系統，其特征在于它主要包含：煙氣除塵裝置（2）、微納米氣液混合裝置（3）、氧化洗滌塔（4）、堿式吸收塔（5）、過濾裝置（6）、隔膜電解反應裝置（7）、氧化液儲槽（8）和堿性液儲槽（9），其中，煙氣除塵裝置（2）、氧化洗滌塔（4）、堿式吸收塔（5）通過氣體管線依次連接，所述的煙氣除塵裝置（2）與氧化洗滌塔（4）之間通過支路連接微納米氣液混合裝置（3），隔膜電解反應裝置（7）前置連有過濾裝置（6），后置通過液體管線分為兩路，一路依次連接微納米...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭煜銘，張歡，鐘鷺斌，
申請(專利權)人：中國科學院城市環境研究所，
類型：發明
國別省市：福建,35