[发明专利]一种多相催化氧化的低温脱硝工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明专利涉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 的低温脱硝工艺，属于废气治理领域。

背景技术

氮氧化物NOx是化学工业、国防工业、电力工业以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，以满足环境 保护的要求，具有现实的环境、经济和社会意义。

在现有的末端烟气脱硝技术中，主要是以还原法进行脱硝，将废气中的NOx在催化 剂存在的条件下还原为N₂，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。

选择性非催化还原法SNCR是一种不使用催化剂，在850~1100℃温度范围内，在炉 内喷洒氨或者尿素，将NOx还原为N₂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。

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N₂和H₂O，而不是被O₂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法催化反应温度大多要求 在350℃以上，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。

在现有还原法脱硝技术中，均是在高温条件下进行的，其烟气的温度在800°C以 上，才能取得良好的脱硝效果。但是，对于低温烟气，SNCR和SCR均不能取得良好的效果。

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

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 温脱硝工艺及其设备。

本发明提供的多相催化氧化的低温脱硝工艺，集成了O₃、H₂O₂、UV和水力空化作用， 使氧化剂与氧化方式产生协同作用，从而产生大量的羟基自由基来实现氧化效果。

在进行湿法喷淋的过程中，通过O₃/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：

O₃+H₂O₂+hv→O₂+H₂O

3O₃+OH^—→2OH·+4O₂

H₂O₂+hv→2OH·

2O₃+H₂O₂→2OH·+3O₂

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 产生羟基自由基。因此，本专利中采用的氧化剂与氧化方式是协同反应的，相互促进其羟基 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·OH，因而取得了更好的氧化效果。