一种多相催化氧化的低温脱硝工艺及其设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利设及一种利用多相催化氧化技术去除废气中的氮氧化物，是一种新型 的低溫脱硝工艺，属于废气治理领域。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物NOx是化学工业、国防工业、电力工业W及锅炉和内燃机等排放气体中有 毒物质之一。近年来，对于大气污染中的硫污染，各行各业的研究对已经相当多，故脱硫技 术已经相当成熟，但与此同时，脱硝技术却未得到应有的重视和开发。随着氮氧化物污染的 加剧及危害性的显现，脱硝问题已迫在眉睫。因此积极研究开发烟气脱硝技术，W满足环境 保护的要求，具有现实的环境、经济和社会意义。
[0003] 在现有的末端烟气脱硝技术中，主要是W还原法进行脱硝，将废气中的NOx在催化 剂存在的条件下还原为的，进而达到脱硝的目标。主要技术措施有:选择性非催化还原法 (SNCR)技术、选择性催化还原法(SCR)，SNCR/SCR联合脱硝技术。
[0004] 选择性非催化还原法SNCR是一种不使用催化剂，在850~1100°C溫度范围内，在炉 内喷洒氨或者尿素，将NOx还原为化的方法。一般来说，SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达 25%~40%，对小型机组可达80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低氮燃烧技术的 补充处理手段。
[000引选择性催化还原法(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术，最早由日本于20世纪60~ 70年代后期完成商业运行，是利用还原剂(NH3、尿素)在金属催化剂作用下，选择性地与NOx 反应生成化和也0，而不是被化氧化，故称为"选择性"。世界上流行的SCR工艺主要分为氨法 SCR和尿素法SCR两种。SCR技术虽然脱硝效率较高，因 NOx浓度高、催化剂昂贵，黏性飞灰易 堵、存在氨泄漏隐患等因素，限制了其推广和应用。此外，由于SCR法催化反应溫度大多要求 在350°CW上，为满足反应条件，未经过除尘脱硫的尾气直接参与催化反应会导致催化剂的 寿命缩短，造成了较高的脱硝成本。
[0006] 在现有还原法脱硝技术中，均是在高溫条件下进行的，其烟气的溫度在800° CW 上，才能取得良好的脱硝效果。但是，对于低溫烟气，SNCR和SCR均不能取得良好的效果。
[0007] 因此，目前已有研究者采用氧化的技术进行湿法脱硝。在现有氧化脱硝工艺中，主 要是采用臭氧氧化，将烟气中低价的氮氧化物氧化为高价的氮氧化物，然后将高价的氮氧 化物经湿法喷淋进行脱除。但是此种技术中，低价氮氧化物被氧化的程度和速率是该技术 成败的关键。而臭氧的氧化能力和氧化速率有限，不能够快速、高效的将低价氮氧化物氧化 为高价氮氧化物，转化效率低，最终导致脱硝效率低。
【发明内容】
[0008] 针对现有还原技术与氧化技术的缺点，本发明专利公开了一种多相催化氧化的低 溫脱硝工艺及其设备。
[0009] 本发明提供的多相催化氧化的低溫脱硝工艺，集成了化、也〇2、UV和水力空化作用， 使氧化剂与氧化方式产生协同作用，从而产生大量的径基自由基来实现氧化效果。
[0010] 在进行湿法喷淋的过程中，通过化/H2O2/UV/水力空化技术的集成与叠加，会产生 了大量-OH自由基，主要反应为： 〇3+也 〇2+hv^〇2+也 0 303+0!Γ一 20H· +4〇2 也〇2+hv一20Η · 2〇3+也02^20H · +3化 水力空化的过程中，水的流速发生了巨大的变化，激发出很大的能量，能够产生和促进 产生径基自由基。因此，本专利中采用的氧化剂与氧化方式是协同反应的，相互促进其径基 自由基的产生，起到了一加一大于2的效果，产生了比原来单独氧化剂、单独氧化方式叠加 还要多的· 0H，因而取得了更好的氧化效果。
[0011] 在含有NOx的烟气中，NO是一种不溶于水且不与水发生反应的气体，而且在脱硝烟 气中NO所占的比例可达到80%W上。因此，将NO氧化为高价的氮氧化物是氧化法脱硝的一个 关键。· 0H的氧化还原电位达到了2.80V，可快速将低价的NOx，主要为NO氧化为高价的N02、 化05，N02、N205与喷淋液反应形成溶液，进而将NOx去除，主要发生的反应如下： N化+出 0 一 HN03+N0 N0+0H · 一N02+出0 N化+0H · ^化〇5+出 0 化 〇5+此 0^HN03。
[0012] 本发明提供的多相催化氧化的低溫脱硝装置，包括喷淋塔，喷淋塔顶部设有出气 口，底部设有臭氧发生器和进气口，所述喷淋塔中部设有雾化喷头，雾化喷头通过累连接的 管道与装有碱性喷淋液的储存箱相连，所述管道上设有水力空化器和UV催化灯，对喷淋液 进行紫外催化和水力空化，出化直接加入到喷淋液储存箱内或通过计量累添加到管道中。
[0013] 作为优选地，喷淋塔顶部设有还原性催化填料，主要作用是还原没有完全反应的 臭氧，防止处理过后的废气中臭氧超标。
[0014] 作为优选地，雾化喷头下方设有催化填料。
[0015] 作为优选地，所述喷淋塔底部和顶部均设有波纹板，底部波纹板的上方还设有鲍 尔环，用于均匀气流，增加含Mk废气与喷淋液、氧化剂之间的碰撞，扩大废气与氧化剂的接 触面积，促进氧化反应的进行;具体地，在反应器的底部和顶部设计波纹板，可W均匀气流， 避免在同一平面内的废气流速、浓度会有很大的差距，可W避免造成处理效果不均匀，氧化 剂没有充分利用的现象;在反应器的底部添加鲍尔环，一方面是为了增加废气与气态氧化 剂和液态氧化剂的接触面积，增强氧化剂的氧化效果；另一方面是为了气体与气态、液态氧 化剂的碰撞，W增强反应的速率与反应效果。
[0016] 作为优选地，雾化喷头为多层设置，在喷淋塔的顶部、中间位置均设置雾化喷头， W增强喷淋塔中雾化区对废气的吸收效果。
[0017] 作为优选地，所述催化填料也为多层设置。
[0018] 作为优选地，碱性喷淋液为Na0H、K0H、Mg(0H)2。
[0019] 作为优选地，废气在喷淋塔中的停留时间为3-30S。
[0020] 本发明相对于现有技术的优势：（1)本发明专利集成〇3/出02/UV/水力空化技术，产 生大量的径基自由基，氧化效果大幅度提高。在利用氧化法脱硝的技术中，关键是将不与水 反应且不易溶于水的NO氧化为可与水反应的高价NOx，因此氧化性的强弱决定了脱硝效果 的效率和速率。本发明专利，不仅利用了臭氧与双氧水的氧化性，还利用两者的协同的作用 个，在紫外和水力空化的催化方式的作用下，两者的协同效果会大幅度提高，其产生的.0H 的数量成倍增加，· 0H氧化电位为2.8V，氧化性极强。因此，本发明专利集成化/此02/UV/水 力空化技术，氧化效果极强，可此陕速将脱硝废气中的NO氧化为高价NOx，进而被喷淋液吸 收，脱硝效果大幅度提高。
[0021 ] (2 )在本发明专利中进行五大反应，分别是气一气反应、气一液反应、液液一反应、 气一固反应、气一雾反应，氧化反应充分，氧化效率高。在本发明的反应塔中，主要发生了五 大反应:①气一气反应，废气中NOx与塔内同向流动的气态氧化剂完成气-气氧化反应;② 气-液反应，从下而上的废气中NOx与从上而下、富含氧化剂的喷淋液完成气-液氧化反应； ③液-液反应，废气中的NOx被冷凝或被喷淋形成液相进入溶解反应胆区，与富含氧化剂的 喷淋液完成液-液氧化反应;④气-固反应，废气经过填料区时，有机污染物大都吸附在催化 填料表面而去除，吸附在填料表面的有机物被气、液氧化剂氧化后完成催化填料的再生，形 成了吸附-氧化再生一再吸附良性循环;⑤气-雾反应，喷淋液经顶部雾化反应器雾化后，粒 径与废气接近，迅速与有机物溶合，从而完成气-雾反应。因此，在发明专利的反应塔中，废 气在进入反应器到排气口均在进行氧化反应，相对停留时间长，反应充分，为NOx的充分吸 收提供了充足的条件。
[0022] (3)适合低溫烟气的脱硝处理。在现有还原脱硝技术中，适用于烟气溫度高达 l〇〇〇°C的废气，其还原才有一定的效果，对于低溫废气来说，其脱硝效果几乎没有。本发明 专利恰好针对低溫烟气的脱硝，采用喷淋液喷淋，多种氧化剂氧化的处