[发明专利]从废气中去除氮氧化物的方法及喷射装置

说明书

本发明公开了一种从废气中去除氮氧化物的方法及喷射装置，该喷射装置包括一导气管和一喷射端，所述导气管用于输送臭氧，所述喷射端至少配置有一喷射口和一导流件，其中，所述导流件包括间隔件和顶盖，各相邻的间隔件之间形成导流槽。将臭氧经至少一个喷射装置径向地喷射到反应器装置中，所述臭氧与废气混合以氧化废气中的氮氧化物。本发明的方法可以在较低温度且有限的空间内处理各种类型的含氮氧化物的废气，以满足越来越严格的排放法规，投资成本降低，处理效率高。

技术领域

本发明涉及工业废气去除领域，具体涉及一种改进的从废气中去除氮氧化物的方法及喷射装置。

背景技术

各种工业过程产生的废气中通常都包含氮氧化物NO_x(x为氮氧化物中O与N的原子比例)、硫氧化物SO_y(y为硫氧化物中O与S的原子比例)、颗粒、重金属或者其它酸性气体。以工业燃烧过程为例，其产生的烟道气流中的污染物在排放到大气之前需要被去除。烟道气流中的氮氧化物主要由不可溶的且非反应性的一氧化氮(NO)组成。已知可以通过干法或湿法从烟道气流中去除氮氧化物，并且通过干法或湿法洗涤去除硫氧化物。湿法洗涤中，因为一氧化氮NO是难溶于水的气体，因此通过水洗涤可去除的NO可忽略不计。

SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction，选择性非催化还原法技术)和SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原脱硝技术)在解决氮氧化物的排放方面有一定的效果，但也有局限性。SNCR需要借由一种含氨基的还原剂，例如氨(NH₃)或尿素水溶液，在适合脱硝反应的温度区间内喷入还原剂，例如760℃至1090℃，将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水，SNCR的脱硝率一般在20％至50％之间。SCR是一种非常成熟的炉后烟气脱硝技术，大多数使用以TiO₂为载体的催化剂，反应温度区间为315℃至400℃，脱硝效率高，但是不适用于温度较低的废气处理工艺，并且装置的投资和维护成本极高。

现有技术中也发展出了臭氧的低温氧化工艺，是基于氮氧化物与臭氧发生反应形成氮的更高价态氧化物的化学作用。由于氮氧化物(NO_x)的溶解度随着价态更高而显著增加，因此将反应向前运行到形成比NO₂价态更高的氧化物，才能通过湿法洗涤更容易完全去除高价态形式的氮氧化物。如果所有的NO_x都呈一氧化氮(NO)的形式，则将NO转化为N₂O₅所需的臭氧的化学计量是每摩尔的NO需要1.5摩尔的臭氧。如果NO_x都呈NO₂的形式，则需要0.5摩尔臭氧。诸如N₂O₅的较高价态的氧化物及其含氧酸不仅是非常可溶的，而且是高度活泼的，就容易在干式、半干式或湿法洗涤装备中去除它们。

臭氧是不稳定的气体，通常使用气态氧现场按需产生。大多数市售的以纯氧为原料(氧气纯度90％)的臭氧发生器提供8至12重量％的氧气到臭氧的转化。图1显示了基于对不同温度下臭氧的热分解随时间变化的研究，[O₃]/[O₃]₀表示臭氧的测量浓度与初始浓度之比，可以看出温度越高臭氧的分解速度越快。在150℃左右的条件下，臭氧的分解速率不高。因此在典型的烟道气的排放及热交换后的温度下，臭氧的自身分解对O₃与NO_x之间的反应影响不大。150℃条件下，O₃与NO_x之间的反应时间仅需0.01秒左右。