本發(fā)明涉及環(huán)境工程廢氣治理領(lǐng)域，特別涉及臭氧氧化聯(lián)合裂解激發(fā)煙氣脫硫脫硝一體化裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和生活水平的日益提高，社會(huì)公眾對(duì)環(huán)境的要求和關(guān)注越來(lái)越高。2010年以來(lái)，大中型城市群的霧霾天氣出現(xiàn)得更加頻繁，更加嚴(yán)重，霧霾出現(xiàn)的范圍更大。近年來(lái)國(guó)家出臺(tái)了嚴(yán)格的污染物排放限值。2011年國(guó)家環(huán)保部修訂了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb13223-2011），要求2014年7月1日起，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值。2013年9月國(guó)務(wù)院印發(fā)了“大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃”，提出了2017年地級(jí)及以上城市可吸入顆粒物濃度的控制指標(biāo)。2014年3月，國(guó)家環(huán)保部提出了在2014年底前北京、天津、河北地區(qū)火電機(jī)組要達(dá)到gb13223-2011規(guī)定的特別排放限值（粉塵不超過(guò)20mg/m3、二氧化硫不超過(guò)50mg/m3、氮氧化物不超過(guò)100mg/m3）的要求。
硫、硝及工業(yè)粉塵是環(huán)境污染的主要貢獻(xiàn)者。煙氣脫硫脫硝一體化治理技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外競(jìng)相研制和開發(fā)的新型煙氣凈化工藝，它的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于單獨(dú)脫硫和單獨(dú)脫氮技術(shù)，因此，是一種更有發(fā)展前途和推廣價(jià)值的新一代煙氣凈化技術(shù)，在同時(shí)脫硫脫硝的研究進(jìn)程中，脫硝存在的難點(diǎn)較大。
我國(guó)的電廠、鋼鐵廠、水泥、化工、城市鍋爐等的脫硝基本上采用國(guó)外的scr和sncr兩種技術(shù)，這兩種技術(shù)的特點(diǎn)是用一個(gè)污染物治理另一個(gè)污染物，沒有達(dá)到真正治理污染的目的，同時(shí)運(yùn)行成本很高。scr技術(shù)脫硝效率高無(wú)副產(chǎn)物、不形成二次污染、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、便于維護(hù)和操作等，但易出現(xiàn)催化劑中毒活性下降、堵塞設(shè)備、投資與運(yùn)行費(fèi)用較高。sncr無(wú)需采用催化反應(yīng)器，投資小，但nox的脫除率不高，氨消耗量大，運(yùn)行費(fèi)用高，對(duì)反應(yīng)所處的溫度范圍敏感。
近期開發(fā)的臭氧氧化煙氣脫硝技術(shù)，用強(qiáng)氧化劑臭氧把氣相中no氧化成易于吸收的no2，再用氫氧化鈣吸收后，生成硝酸鈣溶液，飽和后經(jīng)除雜、蒸發(fā)、結(jié)晶，提純處理后產(chǎn)生硝酸鈣。脫除率70-95%。廢氣排放可以達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于氣相污染物轉(zhuǎn)移到液相，廢水治理成本仍然昂貴，使得其推廣和應(yīng)用受到很大限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有的同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)存在的產(chǎn)生高濃度含氮的廢水、對(duì)溫度的要求高、費(fèi)用高的難題，現(xiàn)提出臭氧氧化聯(lián)合裂解激發(fā)煙氣脫硫脫硝一體化裝置及方法，投資運(yùn)行費(fèi)用省、脫硫脫硝效率高、溫度的控制容易、無(wú)二次污染。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下：
臭氧氧化聯(lián)合裂解激發(fā)煙氣脫硫脫硝一體化裝置，主要包括臭氧源，氧化反應(yīng)器，裂解激發(fā)裝置，洗滌塔，污水處理裝置。所述的臭氧源連接至所述的氧化反應(yīng)器，所述的氧化反應(yīng)器連接至所述的裂解激發(fā)裝置，所述的裂解激發(fā)裝置連接至所述的洗滌塔，所述的污水處理裝置循環(huán)洗滌塔內(nèi)循環(huán)水。
優(yōu)選的，所述的裂解激發(fā)裝置可以是低溫等離子體裂解裝置，還可以是光裂解激發(fā)裝置。
優(yōu)選的，所述的洗滌塔可以是naoh洗滌塔，還可以是ca(oh)2洗滌塔。
優(yōu)選的，所述的污水處理裝置可以是尿素還原裝置，還可以是生物處理裝置，也可以連接至其他污水處理裝置處理。
臭氧氧化聯(lián)合裂解激發(fā)煙氣脫硫脫硝一體化方法，其實(shí)現(xiàn)方案如下：
（1）臭氧源產(chǎn)生臭氧；
（2）煙氣與臭氧一起輸送至氧化反應(yīng)器；
（3）經(jīng)由氧化反應(yīng)器后的no、no2與煙氣一起輸送至裂解激發(fā)裝置；
（4）經(jīng)由裂解激發(fā)裝置激發(fā)后的煙氣進(jìn)入洗滌塔脫硫脫硝；
（5）洗滌塔產(chǎn)生的廢水經(jīng)由污水處理裝置處理后循環(huán)回流至洗滌塔；
（6）潔凈氣體外排。
優(yōu)選的，上述步驟（2）氧化反應(yīng)器內(nèi)在臭氧的強(qiáng)氧化作用下，約一半的no氧化為no2。
優(yōu)選的，上述步驟（3）裂解激發(fā)裝置內(nèi)產(chǎn)生大量的oh、o、ho2、o3等高活性自由基，這些高活性自由基能夠激發(fā)幾乎所有分子的內(nèi)能，降低后續(xù)反應(yīng)所需的活化能。
優(yōu)選的，上述步驟（4）采用堿法脫硫脫硝，將no、no2、so2轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽、硝酸鹽，亞硫酸鹽、硫酸鹽。
優(yōu)選的，上述步驟（5）洗滌塔產(chǎn)生的污水經(jīng)由污水處理系統(tǒng)將亞硝酸鹽還原為n2，硫酸鹽生成硫酸鈣沉淀，堿液循環(huán)水回流至洗滌塔循環(huán)利用。
本發(fā)明的技術(shù)原理是：臭氧源產(chǎn)生臭氧，與煙氣一起輸送至氧化反應(yīng)器；利用臭氧極強(qiáng)的氧化性，將煙氣中約一半的no氧化為no2；裂解激發(fā)裝置能夠激發(fā)幾乎所有分子的內(nèi)能；活化后的分子輸送至洗滌塔，能夠?qū)煔庵械膎ox轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽、硝酸鹽；so2轉(zhuǎn)換為亞硫酸鹽、硫酸鹽；產(chǎn)生的廢水輸送至污水處理裝置處理，堿性循環(huán)液回流至洗滌塔循環(huán)利用，潔凈氣體外排。
本發(fā)明的有益效果是：一、綠色環(huán)保：采用半氧化法，利用臭氧的強(qiáng)氧化性將一半的no氧化為no2，無(wú)含氮廢水、無(wú)固體廢物產(chǎn)生，無(wú)氨逃逸現(xiàn)象；二、不使用催化劑：沒有催化劑中毒、堵塞、阻力大、高溫反應(yīng)、危險(xiǎn)固廢等問(wèn)題。三、安全性強(qiáng)：避免使用還原劑氨，沒有液氨引起的中毒、凍傷、爆炸等問(wèn)題。四、脫硫脫硝效率高：能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放。五、自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)即開即停。六、費(fèi)用省：運(yùn)行溫度為0℃到150℃之間，無(wú)需鍋爐改造。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1-煙囪，2-臭氧源，3-風(fēng)機(jī)，4-鍋爐，5-氧化反應(yīng)器，6-裂解激發(fā)裝置，7-洗滌塔，8-污水處理裝置。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖1所示：本發(fā)明包括煙囪1、臭氧源2、風(fēng)機(jī)3、鍋爐4、氧化反應(yīng)器5、裂解激發(fā)裝置6、洗滌塔7、污水處理裝置8；臭氧源2產(chǎn)生的臭氧通過(guò)風(fēng)機(jī)3輸送至氧化反應(yīng)器5，鍋爐4產(chǎn)生的煙氣輸送至氧化反應(yīng)器5，在氧化反應(yīng)器5內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)，約一半的no被氧化成no2，然后通過(guò)裂解激發(fā)裝置6提高煙氣分子的內(nèi)能，活化后的煙氣輸送至洗滌塔7，洗滌液將no、no2轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽、so2轉(zhuǎn)換為硫酸鹽；產(chǎn)生的廢水輸送至污水處理裝置8處理，堿性循環(huán)液回流至洗滌塔7循環(huán)利用，潔凈氣體通過(guò)煙囪1外排。
氧化反應(yīng)器5內(nèi)發(fā)生如下氧化過(guò)程：
2no+o2→2no2
no+o3→no2+o2
該過(guò)程臭氧利用率高，臭氧使用量?jī)H為將全部no轉(zhuǎn)換為no2的一半。
裂解激發(fā)裝置6內(nèi)產(chǎn)生大量的oh、o、ho2、o3等高活性自由基，no、no2在這些高活性自由基的作用下，發(fā)生的反應(yīng)方程式如下：
no+o→no2
no+o3→no2+o2
no+oh→hno2
no2+oh→hno3
該過(guò)程繼續(xù)將部分no轉(zhuǎn)換為no2，使no2:no≧1，并且通過(guò)裂解激發(fā)裝置的激發(fā)，幾乎所有分子的分子內(nèi)能均得以提高，降低了反應(yīng)所需的活化能。
洗滌塔7內(nèi)采用堿噴淋法，將煙氣中的no、no2、so2轉(zhuǎn)換為亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽等，基本反應(yīng)方程式如下：
no+no2+h2o→2hno2
no+no2+naoh+h2o→2nano2+h2o
3no2+h2o→2hno3+no
2no2+2naoh→nano2+nano3+h2o
so2+2naoh→na2so3+h2o。
污水處理裝置8內(nèi)采用尿素溶液作為還原劑時(shí)，主要反應(yīng)方程式如下：
2nano2+co(nh2)2→na2co3+2n2↑+2h2o
na2co3+ca(oh)2→caco3↓+2naoh
na2so4+ca(oh)2→caso4↓+2naoh
na2so3+ca(oh)2→2naoh+caso3↓
尿素溶液將亞硝酸鹽還原為n2，硫酸鹽生成硫酸鈣沉淀，生成的naoh回流至洗滌塔7循環(huán)利用，合理利用資源，既節(jié)省了費(fèi)用，又減少了污染物的排放。
以上僅僅是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做了簡(jiǎn)單說(shuō)明，并不是對(duì)本發(fā)明的限制，其可以有很多的變形，任何同專業(yè)的技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的變形，均認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。