本發(fā)明涉及煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種用于煙氣脫硝的臭氧反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

氮氧化物(nox)通常是由固定污染源，如工業(yè)鍋爐、燃?xì)鉁u輪、燃煤電廠等產(chǎn)生，是當(dāng)今最重要的大氣污染物之一。其不僅導(dǎo)致溫室，還促使臭氧（o3）大量轉(zhuǎn)化為氧氣（o2），從而破壞臭氧層?；诔粞醯难趸撓踔饕抢贸粞醯膹?qiáng)氧化性進(jìn)行氧化脫硝，將不可溶的低價(jià)態(tài)氮氧化物氧化為可溶的高價(jià)態(tài)氮氧化物，然后在洗滌塔內(nèi)將氮氧化物吸收，達(dá)到脫除的目的。

但是，被氧化后的氮氧化物主要的以no2和n2o5兩種價(jià)態(tài)存在。臭氧氧化no反應(yīng)生成no2所需的活化能遠(yuǎn)低于氧化no2形成n2o5所需要的活化能，所以采用單點(diǎn)投加的方式，在臭氧投加量不足的情況下，投加的臭氧與煙氣中nox混合效果不好，不易生產(chǎn)n2o5，或者生成的時(shí)間較早導(dǎo)致進(jìn)入洗滌塔前生成的n2o5又分解的狀況，而過(guò)量投加臭氧又造成了臭氧的浪費(fèi)使用，導(dǎo)致臭氧利用率低、消耗量大。且在洗滌塔中被吸收的過(guò)程中，no2與水反應(yīng)屬于中速反應(yīng)，n2o5與水的反應(yīng)屬于快速反應(yīng)并比no2提高百倍，因此，作為氧化脫硝工藝核心部件的臭氧反應(yīng)裝置，能否有效控制n2o5的生成時(shí)間和生成量，是影響脫硝效果好壞的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種煙氣脫硝用臭氧反應(yīng)裝置，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效實(shí)現(xiàn)分時(shí)、分區(qū)氧化氮氧化物(nox)，有利于控制n2o5的生成時(shí)間和生成量，進(jìn)而有利于提高臭氧的利用率、降低了nox處理成本。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種煙氣脫硝用臭氧反應(yīng)裝置，包括第一反應(yīng)腔、第二反應(yīng)腔、第一臭氧噴射裝置、第二臭氧噴射裝置。所述第一反應(yīng)腔設(shè)有第一進(jìn)氣口，所述第二反應(yīng)腔設(shè)有與所述第一反應(yīng)腔連通用的第二進(jìn)氣口以及與外部洗滌塔連通用的出氣口。所述第一臭氧噴射裝置、第二臭氧噴射裝置分別用于將臭氧噴射至第一反應(yīng)腔、第二反應(yīng)腔。

進(jìn)一步的，所述臭氧反應(yīng)裝置包括外筒以及位于所述外筒內(nèi)部的內(nèi)筒，所述外筒、內(nèi)筒之間形成有一端封閉的第一反應(yīng)腔，所述內(nèi)筒形成有第二反應(yīng)腔。

進(jìn)一步的，所述第二進(jìn)氣口為所述內(nèi)筒上環(huán)繞均布的多排布?xì)飧駯拧?/p>

進(jìn)一步的，所述內(nèi)筒包括依次設(shè)置的第一圓臺(tái)段、圓柱段、第二圓臺(tái)段，第二臭氧噴射裝置設(shè)于所述第一圓臺(tái)段，所述布?xì)飧駯盼挥谒鰣A柱段，所述第二圓臺(tái)段的底端形成所述出氣口。

進(jìn)一步的，所述第二圓臺(tái)段的母線與軸線的夾角為50°-60°。

進(jìn)一步的，所述第一臭氧噴射裝置包括第一母管以及連通于所述第一母管的多個(gè)第一噴射管，所述第一噴射管上設(shè)有第一噴嘴。

進(jìn)一步的，多個(gè)所述第一噴嘴環(huán)形均布并垂直于所述第一進(jìn)氣口。

進(jìn)一步的，所述第二臭氧噴射裝置包括第二母管以及連通于所述第二母管的多個(gè)第二噴射管。

進(jìn)一步的，多個(gè)所述第二噴射管環(huán)形均布并垂直于所述第二進(jìn)氣口。

進(jìn)一步的，所述臭氧反應(yīng)裝置還包括設(shè)于所述第一進(jìn)氣口與所述第一臭氧噴射裝置之間的旋流板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：

本發(fā)明煙氣脫硝用臭氧反應(yīng)裝置在實(shí)現(xiàn)分段噴射臭氧的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了分時(shí)、分區(qū)氧化nox。當(dāng)通過(guò)第一進(jìn)氣口的煙氣流量一定時(shí)，可根據(jù)第一臭氧噴射裝置的臭氧噴射流量以及第一反應(yīng)腔的大小、第二進(jìn)氣口（即第一反應(yīng)腔內(nèi)煙氣的排氣口）的大小來(lái)控制第一反應(yīng)腔內(nèi)的煙氣流速以及氧化反應(yīng)時(shí)間，利用臭氧氧化no反應(yīng)生成no2所需的活化能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氧化no2生成n2o5所需要的活化能的特性，達(dá)到第一反應(yīng)腔內(nèi)主要發(fā)生no+o3=no2+o2的一級(jí)氧化反應(yīng)，不僅避免了n2o5過(guò)早的過(guò)量生成還能避免臭氧的無(wú)效消耗。當(dāng)?shù)诙粞鯂娚溲b置在向第二反應(yīng)腔噴射臭氧形成高速射流時(shí)，造成第二反應(yīng)腔內(nèi)負(fù)壓，第一反應(yīng)腔內(nèi)的煙氣通過(guò)第二進(jìn)氣口被不斷地粘連和裹挾至第二反應(yīng)腔內(nèi)，并形成漩渦不斷卷吸周圍煙氣，卷吸與摻混的結(jié)果使得射流截面不斷擴(kuò)大，流速不斷降低，流量沿程增加，以達(dá)到第二反應(yīng)腔內(nèi)煙氣與新噴射的臭氧較好地混合的目的，利用第一反應(yīng)腔內(nèi)生成的no2從而發(fā)生主要反應(yīng)為2no2+o3=n2o5+o2的二級(jí)氧化反應(yīng)。而生成的n2o5也因第二臭氧噴射裝置形成的高速射流被及時(shí)的輸送至外部的洗滌塔內(nèi)，及時(shí)有效的輸送也較好地避免了生成的n2o5又分解的狀況產(chǎn)生，最終，被過(guò)氧化的氮氧化物被快速的噴淋吸收去除。

結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例煙氣脫硝用臭氧反應(yīng)裝置的側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例煙氣脫硝用臭氧反應(yīng)裝置的主視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本實(shí)施例提出了一種煙氣脫硝用臭氧反應(yīng)裝置，其包括有兩個(gè)反應(yīng)腔：第一反應(yīng)腔、第二反應(yīng)腔；以及兩個(gè)臭氧噴射裝置：第一臭氧噴射裝置10、第二臭氧噴射裝置20，如圖1、圖2所示。第一臭氧噴射裝置10用于將臭氧噴射至第一反應(yīng)腔，第二臭氧噴射裝置20用于將臭氧噴射至第二反應(yīng)腔。其中，第一反應(yīng)腔、第二反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小并不唯一，二者的排布方式也可以根據(jù)場(chǎng)地具體加工制造，例如呈直線或曲線依次排布、呈設(shè)定夾角排布或者套裝排布。特別的，本實(shí)施例在第一反應(yīng)腔上設(shè)置了用于外部煙氣通過(guò)的第一進(jìn)氣口31，在第二反應(yīng)腔設(shè)置了與第一反應(yīng)腔連通用的第二進(jìn)氣口（即用于作為第一反應(yīng)腔內(nèi)煙氣的排氣口）以及與外部洗滌塔連通用的出氣口。

當(dāng)將外部需要凈化的煙氣由第一進(jìn)氣口31輸送至第一反應(yīng)腔內(nèi)后，第一臭氧噴射裝置10通過(guò)向第一反應(yīng)腔內(nèi)噴射臭氧發(fā)生一級(jí)氧化反應(yīng)，在一級(jí)氧化反應(yīng)中以下幾種情況：

no+o3=no2+o2(a)

no2+o3=no3+o2(b)

no2+no=no3+o2(c)

no2+no3=n2o5(d)

在噴射過(guò)程中臭氧形成的高速射流以及第一反應(yīng)腔內(nèi)空間的限制使得臭氧自身與煙氣充分混合，當(dāng)通過(guò)第一進(jìn)氣口31的煙氣流量一定時(shí)，可根據(jù)第一反應(yīng)腔的大小、第二進(jìn)氣口的大小以及第一臭氧噴射裝置10的臭氧噴射流量來(lái)控制第一反應(yīng)腔內(nèi)的煙氣流速以及反應(yīng)時(shí)間，以確保第一反應(yīng)腔內(nèi)臭氧量適量，并利用臭氧氧化no反應(yīng)生成no2所需的活化能較低的特性，發(fā)生主要反應(yīng)為no+o3=no2+o2（a）的一級(jí)氧化反應(yīng)，不僅臭氧得到有效利用而且充分消耗掉了煙氣中不穩(wěn)定的no，生成大量相對(duì)穩(wěn)定的no2，防止過(guò)量生成的n2o5在通過(guò)第二反應(yīng)腔的出氣口前已發(fā)生分解，從而導(dǎo)致脫硝效果差的問(wèn)題。

第二臭氧噴射裝置20在向第二反應(yīng)腔噴射臭氧時(shí)，形成的高速射流造成第二反應(yīng)腔內(nèi)負(fù)壓，因而可以不斷地將第一反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)后的煙氣（含有大量no2）,粘連和裹挾至高速射流中，卷吸與摻混的結(jié)果使得射流截面不斷擴(kuò)大，流速不斷降低，流量沿程增加，從而較好地將新噴射的臭氧與煙氣充分地混合，在充分混合的情況下實(shí)現(xiàn)煙氣和臭氧的二級(jí)氧化反應(yīng)，由于在第一反應(yīng)腔內(nèi)已經(jīng)充分消耗掉了煙氣中的no，因此，在二級(jí)氧化反應(yīng)中反應(yīng)有以下幾種情況：

no2+o3=no3+o2(b)

no2+no3=n2o5(d)

2no2+o3=n2o5+o2(e)

由于第一反應(yīng)腔內(nèi)生成了大量的no2.其與第二臭氧噴射裝置20噴射的臭氧充分混合，因而使得二級(jí)氧化反應(yīng)中的主要反應(yīng)為2no2+o3=n2o5+o2(e)，新噴射的臭氧不僅消耗掉了大量no2,而且還生成了大量易與水發(fā)生反應(yīng)、易被噴淋去除的n2o5，具體的生成的n2o5在射流的帶動(dòng)下通過(guò)出氣口被及時(shí)的輸送至外部洗滌塔內(nèi)，從而被快速的噴淋吸收去除。

具體的，為了簡(jiǎn)化臭氧反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)，方便其與不同場(chǎng)地之間的適配，本實(shí)施例臭氧反應(yīng)裝置包括外筒30以及位于外筒30內(nèi)部的內(nèi)筒40，并利用外筒30、內(nèi)筒40之間的間隙形成第一反應(yīng)腔，第一反應(yīng)腔的一端封閉，其另一端敞口形成第一進(jìn)氣口31，利用內(nèi)筒40的內(nèi)部空間形成第二反應(yīng)腔。為了煙氣與臭氧之間更好地混合，防止第一反應(yīng)腔內(nèi)出現(xiàn)堆積的煙氣，進(jìn)一步設(shè)計(jì)外筒30、內(nèi)筒40均為回轉(zhuǎn)形結(jié)構(gòu)，且二者同軸設(shè)置。為了第一反應(yīng)腔內(nèi)的煙氣能夠均勻進(jìn)入第二反應(yīng)腔，特別將第二進(jìn)氣口設(shè)計(jì)為內(nèi)筒40上環(huán)繞均布的多排布?xì)飧駯?21，本實(shí)施例中單個(gè)布?xì)飧駯?21的寬度為20mm，并具體設(shè)計(jì)布?xì)飧駯?21的壓損為100pa左右。

此外，為了方便對(duì)第二臭氧噴射裝置20的固定安裝，如圖1所示，內(nèi)筒40包括依次設(shè)置的第一圓臺(tái)段41、圓柱段42、第二圓臺(tái)段43，具體設(shè)計(jì)圓柱段42直徑為1500mm,圓柱段42與外筒30之間的距離為750mm。其中，第二臭氧噴射裝置20安裝于第一圓臺(tái)段41，布?xì)飧駯?21設(shè)置在圓柱段42并鄰近第一圓臺(tái)段41，為了對(duì)煙氣起到導(dǎo)流的效果，還可在圓柱段42中的布?xì)飧駯?21上設(shè)置導(dǎo)流板，當(dāng)導(dǎo)流板與內(nèi)筒40的徑向截面呈60°-70°范圍內(nèi)的夾角時(shí)均具有較好地導(dǎo)流效果。為了提高反應(yīng)后煙氣的輸出率，擴(kuò)大出氣口的截面，特別設(shè)計(jì)第二圓臺(tái)段43的底端形成所述出氣口，第二圓臺(tái)段43的母線與軸線的夾角優(yōu)選在50°-60°范圍內(nèi)設(shè)計(jì)，呈喇叭口擴(kuò)張式的第二圓臺(tái)段43便于最終生成的n2o5被及時(shí)的輸送至洗滌塔內(nèi)。

此外，為了使得外部煙氣與第一臭氧噴射裝置10噴射的臭氧更好地混合，本實(shí)施例中在第一進(jìn)氣口31與第一臭氧噴射裝置10之間還設(shè)置了旋流板50，其中，旋流板中旋流片與第一進(jìn)氣口31的進(jìn)氣方向之間的夾角優(yōu)選在40°-50°范圍內(nèi)，壓損設(shè)定為260pa左右，旋流板的設(shè)置使得使煙氣在同樣大小的第一反應(yīng)腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)次數(shù)增加、通過(guò)的路徑增長(zhǎng)、氣相紊動(dòng)劇烈，煙氣與臭氧在時(shí)間和空間上得到充分的混合，有利于一級(jí)氧化反應(yīng)的發(fā)生。

同樣為了第一反應(yīng)腔內(nèi)煙氣與臭氧更好地混合，在第一臭氧噴射裝置10的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，如圖2所示，其具體包括第一母管11以及連通于第一母管11的多個(gè)第一噴射管12，并在每個(gè)第一噴射管12上設(shè)有第一噴嘴13，多個(gè)第一噴嘴13的同時(shí)噴射明顯利于臭氧與煙氣的混合，更為具體的，第一母管11呈環(huán)形并環(huán)繞在外筒30的側(cè)壁上，多個(gè)第一噴嘴13環(huán)形均布并垂直于第一進(jìn)氣口31，第一噴嘴13與第一進(jìn)氣口31垂直的設(shè)定，更進(jìn)一步增加了噴射的臭氧與煙氣的接觸面積，提高混合效率，當(dāng)然在其他實(shí)施例中還可在每個(gè)第一噴嘴13上裝配小型的擾流片。

而為了第二反應(yīng)腔內(nèi)煙氣與臭氧更好地混合，在第二臭氧噴射裝置20的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，其包括第二母管21以及連通于第二母管21的多個(gè)第二噴射管22，第二母管21呈環(huán)形并環(huán)繞在內(nèi)筒40上的第一圓臺(tái)段41的側(cè)壁上，多個(gè)第二噴射管22環(huán)形均布并垂直于第二進(jìn)氣口（在本發(fā)明的其他實(shí)施例中若第二噴射管22上設(shè)有第二噴嘴時(shí)則第二噴嘴垂直于第二進(jìn)氣口），由于第二進(jìn)氣口具體為環(huán)繞均布的多排布?xì)飧駯?21，因此，多個(gè)第二噴射管22沿內(nèi)筒40的軸向由第一圓臺(tái)段41向圓柱段42延伸。

基于氧化反應(yīng)生成no2和n2o5的活化能不同,參考上述的一級(jí)氧化反應(yīng)、二級(jí)氧化反應(yīng)可見(jiàn)，本實(shí)施例臭氧反應(yīng)裝置有效實(shí)現(xiàn)了分時(shí)、分區(qū)進(jìn)行氧化氮氧化物(nox)，既可以合理利用臭氧、防止過(guò)量消耗臭氧，還能控制n2o5的生成時(shí)間，防止其過(guò)早生成而又出現(xiàn)分解現(xiàn)象，由于no2與吸收液（例如，水）的反應(yīng)相比n2o5較為緩慢，因此n2o5的適時(shí)生成可以有效提高nox的去除率，進(jìn)而降低了nox處理成本。

以上，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。