[发明专利]一种制备二氧化氯并将其用于烟气脱硝的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，特别涉及一种制备二氧化氯并将其用于烟气脱硝的装置和方法。

背景技术

为防止锅炉内燃烧后产生过多的NOx污染环境，需要对烟气进行脱硝处理。根据脱硝原理不同可分为还原脱硝和氧化脱硝。

其中还原脱硝包括选择性非催化还原脱硝法（SNCR）和选择性催化还原脱硝法（SCR）。所述的非选择性还原脱硝法（SNCR）是一种不使用催化剂，在850～1100℃温度范围内还原NOx的方法，最常使用的药品为氨和尿素；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；其工程造价低、布置简易、占地面积小，适合老厂改造，新厂可以根据锅炉设计配合使用；但SNCR工艺要求的温度窗口小，如喷氨不合理会损坏锅炉及后续设备，同时SNCR脱硝存在效率低等问题。所述的选择性催化还原法（SCR）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”还原；世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种，此两种方法都是利用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N₂和水，还原剂为NH₃；在SCR中使用的催化剂大多以TiO₂为载体，以V₂O₅或V₂O₅-WO₃或V₂O₅-MoO₃为活性成分，应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂（345℃～590℃）、中温催化剂（260℃～380℃）和低温催化剂（80℃～300℃），不同的催化剂适宜的反应温度不同；如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏；如果反应温度过高，NH₃容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化；国内外SCR系统大多采用高温，反应温度区间为315℃～400℃；该法脱硝效率高，价格相对低廉，广泛应用在国内外工程中，成为电站烟气脱硝的主流技术；但SCR工艺目前主要应用在电厂等大的锅炉机组上，锅炉工况稳定，而工业锅炉由于锅炉负荷较小，工况不稳定，容易造成SCR催化剂堵塞、中毒、失活等问题，处理不及时将大大影响脱硝效率，使烟气不能达标排放，甚至影响整个SCR系统的稳定运行。

目前的氧化脱硝得到应用的方法主要是臭氧氧化法脱硝。主要是利用臭氧的强氧化性，将烟气中的低价态氮氧化物氧化为高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的。但由于目前臭氧产生设备产生臭氧的效率低，使其应用得到限制，仅适用于小流量烟气的脱硝治理。

早在1811年，美国科学家H.Davery利用KClO₃水溶液和盐酸反应，首次合成并收集了二氧化氯气体。由于二氧化氯空气中的体积浓度超过10％便有爆炸性，具有与氯气相似的刺激气体，有窒息性臭味。限制了其推广应用。直到20世纪30年代，ClO₂才得以安全且经济地规模生产，开始了工业化的广泛应用。1944年，二氧化氯首次作为消毒剂用于处理美国纽约州尼加拉大瀑布城的饮用水，之后迅速推广到全世界。中国应用二氧化氯消毒技术始于八十年代。1987年，广东省卫生监督部门批准其可以用于食品消毒、保鲜及食品设备、用具消毒。1990年上海卫生管理部门批准其可以用于水处理、食品加工以及水产养殖、除臭等。我国卫生部也在2000年前明确提出，逐步用二氧化氯替代氯气进行饮用水的消毒。由于高浓度二氧化氯危险性大，运输困难，只能现场制备，现场使用。但成功其应用仅限于在水处理相关领域，但是目前所使用的二氧化氯生产设备由于转化率低，反应速度慢，不适应烟气的波动，限制其成功应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种制备二氧化氯并将其用于烟气脱硝的装置和方法，目的是迅速、高效地制备出二氧化氯，并将其直接用于烟气脱硝，为烟气后续处理打下良好基础。