本發(fā)明涉及一種用于鍋爐煙氣同時(shí)脫硫脫硝裝置，具體涉及一種利用氧化反應(yīng)進(jìn)行鍋爐煙氣脫硫脫硝的裝置，屬于工業(yè)廢氣處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃煤鍋爐煙氣中含有大量的大氣污染物，主要為so2、nox。其中，so2和nox不僅對(duì)人體、植物，尤其是農(nóng)作物以及經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)生損害作用，還可以形成酸雨、光學(xué)煙霧和霧霾等，并可破壞臭氧層等。預(yù)計(jì)到2020年和2030年，我國(guó)nox排放量將分別達(dá)到2900和4000萬(wàn)噸。2011年我國(guó)修訂了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb13223－2011）；2012年國(guó)務(wù)院及相關(guān)部門又出臺(tái)了《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》、《環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》、《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》等?；痣娖髽I(yè)面臨的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)，排放標(biāo)準(zhǔn)要求現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組自2012年1月1日起nox排放將執(zhí)行100mg/m3的濃度限值。同時(shí)，2012年全國(guó)環(huán)境污染治理投資為8253.6億元，占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的1.59%，占社會(huì)固定資產(chǎn)投資的2.20%，比上年增加37.0%?？梢?jiàn)，nox控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)和大氣污染物治理已成為目前及未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的重要課題之一。
目前我國(guó)工業(yè)上應(yīng)用最多的是濕式石灰石-石膏法和mgo法脫硫。石灰-石膏法脫硫雖然工業(yè)運(yùn)用已很成熟，脫硫效率高，對(duì)減輕煙氣中so2的污染起到了一定作用，但亦有如下不足：
1）存在廢水后處理問(wèn)題，操作復(fù)雜，設(shè)備龐大，能耗大，成本高，且洗滌后煙氣溫度低，不利于凈化煙氣的排放，脫硫率最高95%，很難達(dá)到日益嚴(yán)厲的排放要求，如要達(dá)到99%以上的脫硫率必須雙塔串聯(lián)，造成巨大的投資和運(yùn)行成本；
2）每處理1噸so2約要排放約0.7噸co2，如全部采用該法脫硫，我國(guó)每年要新增排放co2上億噸，遠(yuǎn)超過(guò)自然光合作用和海水吸收的能力，根據(jù)《巴黎協(xié)定》和未來(lái)的碳關(guān)稅和碳金融，中國(guó)將又產(chǎn)生約4600億元的co2減排技術(shù)市場(chǎng)；
3）該技術(shù)的高水耗也對(duì)我國(guó)廣大中西部缺水地區(qū)的技術(shù)推廣和應(yīng)用造成很大的困難，而這些地區(qū)又是我國(guó)燃煤電廠最多的區(qū)域；
4）該法每脫除1噸so2約要排放2.7噸石膏，副產(chǎn)石膏由于質(zhì)地松散，其性能無(wú)法與礦產(chǎn)石膏相比，導(dǎo)致脫硫石膏被拋棄處理，占用了大量的土地，且脫硫石膏長(zhǎng)期堆放會(huì)釋放有毒物質(zhì)，造成二次污染，后處理費(fèi)用極大；
5）中國(guó)是硫和硫酸、硫銨需求大國(guó)，但煙氣中寶貴的硫資源沒(méi)有被資源化和產(chǎn)品化利用；
6）無(wú)法進(jìn)行脫硝，需重新設(shè)計(jì)和安裝脫硝設(shè)備，導(dǎo)致占地面積大、工藝復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高。
mgo法脫硫效率高，沒(méi)有結(jié)垢等工藝技術(shù)問(wèn)題，但至今尚沒(méi)有在200mw燃煤電站鍋爐上使用過(guò)。
氨（水）法脫硫技術(shù)：相對(duì)于石灰－石膏的鈣基脫硫工藝和mgo脫硫工藝來(lái)說(shuō)，氨的堿性強(qiáng)于鈣基和鎂基吸收劑。氨吸收煙氣中so2是氣-液或氣-氣反應(yīng)，反應(yīng)速度快、完全，吸收劑利用率高，可以達(dá)到很高的脫硫效率。煙氣脫硫技術(shù)不產(chǎn)生任何二次污染，既沒(méi)有廢水，也沒(méi)有新的廢氣，更沒(méi)有廢渣，氨的脫硫副產(chǎn)品硫酸銨是一種常用的化肥，因而可留在產(chǎn)品內(nèi)，以氮肥的形式提供使用，因而產(chǎn)品實(shí)用價(jià)值較高，副產(chǎn)品的銷售收入能大幅度降低運(yùn)行成本。系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)備體積小。缺點(diǎn)是：當(dāng)煙氣溫度高、煙氣中含塵量高時(shí)，氨易揮發(fā)，操作控制困難，氨水吸收劑的消耗量較大，同時(shí)由于煙氣中的so2沒(méi)有“富集濃縮”，得到的硫銨溶液很稀，過(guò)程需“通氧氣氧化”，吸收和結(jié)晶需要很大的能耗。
同樣，目前燃煤電廠成熟應(yīng)用的煙氣脫硝技術(shù)主要有scr選擇性催化劑還原法、sncr選擇性非催化還原法、電子束照射法和同時(shí)脫硫脫硝法。scr選擇性催化還原法目前已成為世界上應(yīng)用最多且最為成熟的一種煙氣脫硝技術(shù)。scr選擇性催化還原法是指在催化劑的作用下，以nh3作為還原劑，“有選擇性”地與煙氣中的nox反應(yīng)并生成無(wú)毒、無(wú)污染的n2和h2o。該方法最早由engelhard公司發(fā)現(xiàn)，該公司于1957年就申請(qǐng)了相關(guān)專利。而后日本在其政府環(huán)保政策的壓力下，成功實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)今被廣泛使用的v2o5/tio2催化劑，并分別在1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業(yè)運(yùn)用。但是傳統(tǒng)scr仍然存在如下缺點(diǎn)：(1)催化劑長(zhǎng)期受到粉塵的磨損和堿/堿土金屬的侵蝕容易出現(xiàn)中毒現(xiàn)象；(2)催化劑的高反應(yīng)溫度需要在省煤器和空氣預(yù)熱器之間預(yù)留較大的催化裝置布置空間；(3)傳統(tǒng)scr催化法存在必然的熱量損失，造成能源浪費(fèi)；(4)由于scr技術(shù)消耗nh3，液氨的存儲(chǔ)、泄露、運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題造成運(yùn)行費(fèi)用高、設(shè)備投資大缺點(diǎn)。
與scr不同，選擇性催化氧化法sco主要是把煙氣中的no在富氧條件下轉(zhuǎn)化為no2，并結(jié)合濕法脫硫工藝?yán)冒彼課o2后生成高附加值的硝酸銨。與一般的高溫scr技術(shù)相比具有能耗低、系統(tǒng)布置方便、催化劑使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，極具有工業(yè)應(yīng)用前景，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外煙氣脫硝技術(shù)研究的熱點(diǎn)。目前，選擇性催化氧化法sco的催化劑研究主要集中在碳材料、分子篩和金屬氧化物。其中，活性半焦是以煤炭為原料制備的一種多孔碳材料，以其來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、易于再生等優(yōu)勢(shì)成為最具前景的脫硝催化劑。李春虎等人在此領(lǐng)域已申請(qǐng)多項(xiàng)中國(guó)專利，如《一種成型半焦so2和no吸附催化劑及其制備方法》（申請(qǐng)?zhí)?00810139810.x），《一種用于低溫催化氧化的半焦煙氣脫硝劑的制備方法》（申請(qǐng)?zhí)?01010204883.x）等。并指導(dǎo)完成數(shù)篇研究生論文，如《活性半焦用于煙氣脫硫脫硝的研究》（碩士畢業(yè)論文，2009年），《活性半焦低溫催化氧化脫除煙氣中no的研究》（博士畢業(yè)論文，2010年），《磷鎢酸改性碳材料提高煙氣氧化脫硝抗水性能研究》（碩士畢業(yè)論文，2013年）。同時(shí)，李春虎提出將價(jià)廉易得的活化半焦催化氧化脫硝技術(shù)與電廠超潔凈煙氣養(yǎng)殖微藻技術(shù)聯(lián)合，有效利用廢氣廢熱，可生產(chǎn)出高附加值的含氮化肥和生物柴油。但活性半焦用于煙氣氧化脫硝過(guò)程中由于no和h2o的競(jìng)爭(zhēng)吸附易造成催化劑的“水中毒”現(xiàn)象，使脫硝活性明顯下降。
光催化是利用h2o和o2在光催化劑表面生成活性自由基，其強(qiáng)氧化性可迅速將so2和no氧化成易溶于水的so3和no2，尤其是在紫外（uv）燈的作用下，其在納米光催化劑表面產(chǎn)生的超氧自由基、羥基自由基、超聲波、活性紫外體和臭氧量更是普通紫外燈下光催化劑的幾十倍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煙氣處理效果好的基于紫外燈和納米光催化劑與h2o2氧化協(xié)同作用的鍋爐煙氣同時(shí)脫硫脫硝裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案為：
一種鍋爐煙氣同時(shí)脫硫脫硝裝置，其特征在于包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的脫硫脫硝塔體以及外部的雙氧水儲(chǔ)槽，所述塔體內(nèi)自上而下依次設(shè)有噴淋管、紫外燈、規(guī)整納米光催化劑板和篩板組成的脫硫脫硝模塊；所述噴淋管通過(guò)雙氧水循環(huán)泵連接到所述雙氧水儲(chǔ)槽；所述塔體的底部側(cè)面設(shè)有煙氣入口，塔體的底端垂直設(shè)有液封罐；鍋爐煙氣由煙氣入口進(jìn)入塔體并在塔體中由下往上運(yùn)動(dòng)，在脫硫脫硝模塊作用下，通過(guò)紫外放電釋放分子自由基與光催化產(chǎn)生超氧自由基、臭氧和羥基自由基將煙氣中的so2和no氧化成易溶于水的so3和no2，并通過(guò)噴淋管由上往下噴淋不同濃度的雙氧水，將so3和no2分別氧化并吸收為硫酸和硝酸后脫除，當(dāng)采用高濃度雙氧水（質(zhì)量百分濃度為5-30%）時(shí)，一個(gè)塔就可同時(shí)將so2和no完全氧化成易溶于水的so3和no2，但當(dāng)采用低濃度雙氧水（質(zhì)量百分濃度為0-5%）時(shí)，則第一個(gè)塔內(nèi)，so2完全氧化成易溶于水的so3，只有少量no被氧化成no2，而第二個(gè)塔內(nèi)，no完全氧化成易溶于水的no2；光催化雙氧水氧化反應(yīng)后的液體經(jīng)過(guò)篩板后進(jìn)入液封罐內(nèi)并最終匯至儲(chǔ)槽中，而經(jīng)過(guò)處理后的潔凈煙氣通過(guò)塔體頂端的煙氣出口排出。
進(jìn)一步的，所述脫硫模塊為一組或者多組，此時(shí)除第一組之外的第二組或者第n組噴淋管通過(guò)液體循環(huán)泵與所述液封罐連接，吸取其中的液體進(jìn)行噴淋。
進(jìn)一步的，所述塔底液封罐內(nèi)還設(shè)有ph計(jì)、液位計(jì)和酸濃度測(cè)定儀。
進(jìn)一步的，所述液封罐內(nèi)還設(shè)有紫外燈，用于進(jìn)一步凈化噴淋液中沒(méi)有被氧化的亞硫酸根和亞硝酸根。
進(jìn)一步的，所述塔體內(nèi)噴淋管的上方還設(shè)有除沫器，用于對(duì)處理后的煙氣進(jìn)行除沫，使?jié)崈魺煔忭槙惩ㄟ^(guò)出氣口。
進(jìn)一步的，所述紫外燈，其主體為石英燈管，所述石英燈管上對(duì)稱設(shè)有高高斯密度的磁鐵，所述石英燈管內(nèi)外還涂覆有光激發(fā)涂層，其該激發(fā)涂層位于磁鐵周圍。
進(jìn)一步的，所述的激發(fā)涂層為納米tio2與稀土發(fā)光體。
進(jìn)一步的，所述規(guī)整納米光催化劑為納米tio2。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：利用紫外燈與納米規(guī)整光催化劑以及雙氧水組合同時(shí)脫硫脫硝，紫外燈具有三重功能，為光催化劑提供光源，又可電離氣體分子釋放分子自由基和臭氧，h2o2為綠色氧化劑，在紫外燈的作用下，h2o2的氧化速度更快，對(duì)so2和no的氧化更徹底。在多重作用下對(duì)鍋爐煙氣進(jìn)行凈化處理，可快速將煙氣中的so2和no氧化成易溶于水的so3和no2，進(jìn)而副產(chǎn)硫酸和硝酸，可使鍋爐煙氣的脫硫率和脫硝率達(dá)到99%以上。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1.脫硫塔；2.脫硝塔；3-1.脫硫塔紫外燈；3-2.脫硝塔紫外燈；4-1.脫硫塔規(guī)整納米光催化劑板；4-2.脫硝塔規(guī)整納米光催化劑板；5-1.脫硫塔篩板；5-2.脫硝塔篩板；6-1.硫酸儲(chǔ)槽；6-2.硝酸儲(chǔ)槽；7-1.脫硫塔噴淋管；7-2.脫硝塔噴淋管；8-1.脫硫塔除沫器；8-2.脫硫塔除沫器；9-1.脫硫塔液封罐；9-2.脫硝塔液封罐；10-1.脫硫塔煙氣入口；10-2.脫硝塔煙氣入口；11.h2o2儲(chǔ)槽；12-1.脫硫塔雙氧水循環(huán)泵；12-2.脫硝塔雙氧水循環(huán)泵；12-3.脫硫塔液體循環(huán)泵；12-4.脫硝塔液體循環(huán)泵；13-1.脫硫塔煙氣出口；13-2.潔凈煙氣出口；14-1.脫硫塔第二噴淋管；14-2.脫硝塔第二噴淋管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
本實(shí)施例為兩個(gè)塔體串聯(lián)，采用低濃度（2.0wt%）雙氧水，在兩個(gè)塔內(nèi)分別脫硫脫硝，即第一個(gè)塔主要用于脫硫，第二個(gè)塔主要用于脫硝；每個(gè)塔體內(nèi)有兩組脫硫脫硝模塊。
如圖1所示，本發(fā)明包括串聯(lián)的脫硫塔1和脫硝塔2以及外部的雙氧水儲(chǔ)槽11，所述脫硫塔1內(nèi)自上而下依次設(shè)有脫硫塔噴淋管7-1、脫硫塔紫外燈3-1、脫硫塔規(guī)整納米光催化劑板4-1，脫硫塔篩板5-1組成的脫硫模塊，所述脫硫塔噴淋管7-1通過(guò)脫硫塔雙氧水循環(huán)泵12-1連接到所述雙氧水儲(chǔ)槽11，所述脫硫模塊為兩組；所述脫硫塔1的底端垂直設(shè)有脫硫塔液封罐9-1，該液封罐9-1通過(guò)脫硫塔液體循環(huán)泵12-3與脫硫塔第二噴淋管14-1連接，吸取其中的液體進(jìn)行噴淋；所述脫硫塔1的底部一側(cè)設(shè)有脫硫塔煙氣入口10-1，鍋爐煙氣由此進(jìn)入脫硫塔1并在脫硫塔1內(nèi)由下往上運(yùn)動(dòng)，在脫硫模塊的作用下，通過(guò)紫外燈釋放臭氧與光催化產(chǎn)生超氧自由基和羥基自由基將煙氣中的so2氧化為so3（此時(shí)只有少量no被氧化成no2），并通過(guò)脫硫塔噴淋管7-1由上而下的2.0wt%雙氧水噴淋液將其吸收脫除變成硫酸，經(jīng)過(guò)篩板5-1后進(jìn)入液封罐9-1內(nèi)并最終匯至硫酸儲(chǔ)槽6-1中；而經(jīng)過(guò)脫硫處理后的煙氣通過(guò)脫硫塔1頂端的煙氣出口13-1排出后經(jīng)脫硝塔煙氣入口10-2進(jìn)入脫硝塔2；所述脫硝塔2內(nèi)自上而下同樣依次設(shè)有脫硝塔噴淋管7-2、脫硝塔紫外燈3-2、脫硝塔規(guī)整納米光催化劑板4-2，脫硝塔篩板5-2組成的脫硝模塊，所述脫硝塔噴淋管7-2通過(guò)脫硝塔雙氧水循環(huán)泵二12-2連接到所述雙氧水儲(chǔ)槽11，所述脫硝模塊同樣為兩組，所述脫硝塔2的底端垂直設(shè)有脫硝塔液封罐9-2，該液封罐9-2通過(guò)脫硝塔液體循環(huán)泵12-4與脫硝塔第二噴淋管14-2連接，吸取其中的液體進(jìn)行噴淋；自脫硝塔煙氣入口10-2進(jìn)入脫硝塔2的煙氣在脫硫塔2內(nèi)由下往上運(yùn)動(dòng)，在脫硝模塊的作用下，通過(guò)紫外燈釋放臭氧與光催化產(chǎn)生超氧自由基和羥基自由基進(jìn)一步將煙氣中no氧化為no2，并通過(guò)脫硝塔噴淋管7-2由上而下的雙氧水噴淋液將其吸收脫除變成硝酸，經(jīng)過(guò)脫硝塔篩板二5-2后進(jìn)入脫硝塔液封罐9-2內(nèi)并最終匯至硝酸儲(chǔ)槽6-2中；而經(jīng)過(guò)脫硫脫硝處理后的煙氣通過(guò)脫硝塔2頂端的煙氣出口13-2排出。
所述液封罐9-1和9-2內(nèi)還設(shè)有紫外燈，用于進(jìn)一步凈化噴淋液中沒(méi)有被氧化的亞硫酸根和亞硝酸根。
所述脫硫塔和脫硝塔內(nèi)噴淋管的上方還設(shè)有除沫器8-1和8-2，用于對(duì)處理后的氣體進(jìn)行除沫，使?jié)崈魵怏w順暢通過(guò)煙氣出口。
上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在其保護(hù)范圍內(nèi)。