一種基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法，其中，煙氣處理系統(tǒng)包括吸收塔，吸收塔中設(shè)有第一噴淋器和第二噴淋器；第一噴淋器與第一氧化劑儲罐連通，第一噴淋器向煙氣中噴淋用于吸收煙氣中SO2及NO2中的第一氧化劑溶液；第二噴淋器與第二氧化劑儲罐連通，且第二噴淋器下方設(shè)有放電極和集塵極，第二噴淋器向通過放電極和集塵極的煙氣噴淋第二氧化劑溶液，捕集煙氣中的粉塵及重金屬；放電極與集塵極之間加載有高壓電場，用于激發(fā)第二氧化劑溶液形成大量羥基自由基，用于氧化煙氣中的NO形成HNO2和NO2，最終生成N2和CO2。本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，可以有效去除煙氣中的SO2、NOX、粉塵及重金屬顆粒，且無二次污染。
【專利說明】
一種基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煙氣的凈化系統(tǒng)及方法設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟發(fā)展，燃料燃燒后排放的粉塵、S02、N0X、重金屬等污染物已經(jīng)對我國的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大沖擊。近年來霧霾、酸雨、溫室效應(yīng)等問題不斷涌現(xiàn)，普通民眾對環(huán)保的訴求日益高漲。在此背景下，相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域如電力、石化、鋼鐵、煤炭、陶瓷、冶金等陸續(xù)發(fā)布行業(yè)內(nèi)部的污染物排放標準。根據(jù)最新發(fā)布的《GB31571-2015石油化學工業(yè)污染物排放標準》，2015年7月I日起新建企業(yè)顆粒物、SO2、Ν0χ排放指標分別為20、100、150mg/Nm3 ；對于國土開發(fā)密度高，生態(tài)環(huán)境脆弱及易發(fā)生污染的區(qū)域則執(zhí)行更嚴格的要求，為20、50、100mg/Nm30
[0003]目前主流的煙氣處理流程主要為先經(jīng)過選擇性催化還原脫硝，隨后至空氣預熱器調(diào)整溫度，進入干式電除塵裝置去除大部分粉塵顆粒，再經(jīng)過濕法脫硫裝置脫除SO2，濕式電除塵裝置去除PM2.5，最后經(jīng)煙囪排放。整個尾氣處理流程冗長，脫除污染物單一，初始投資和運行費用高。
[0004]為了精簡煙氣處理流程，學術(shù)界對煙氣污染物協(xié)同脫除技術(shù)進行了廣泛研究，但是進展一直相對緩慢，其主要原因就在于NOx中含有90%以上難溶于水的Ν0，Ν0在室溫下的溶解度比SO2低3個數(shù)量級，使其液相吸收的阻力極大。這一特性導致傳統(tǒng)濕法脫硫脫硝技術(shù)普遍存在脫硫效率高，但脫硝效率低的問題，阻礙了其工業(yè)化應(yīng)用。因此，如何將NO快速轉(zhuǎn)化為易溶形態(tài)并固定于吸收液中是解決該問題的關(guān)鍵之一。
[0005]此外，目前常見的脫硫脫硝吸收劑主要為氨水、石灰水、NaOH等堿性溶液。顯然這種方法在吸收S02&N0X后會產(chǎn)生鹽類廢液、廢渣等二次污染物，如何處理這些二次污染物變成一項新的難題。
[0006]申請?zhí)枮?00910262978.4的中國專利公開了一種尿素濕法聯(lián)合脫硫脫硝的方法，該專利的主要技術(shù)方案:在吸收塔燃煤煙氣入口處噴入質(zhì)量百分比濃度50 %雙氧水，將燃煤煙氣中的NO氧化成NO2，提高NOx的氧化度;再利用吸收塔中的尿素水溶液進行同時脫硫脫硝。該專利實際上并未采取有效措施解決NO溶解度低的問題，可以預見NO轉(zhuǎn)化為NO2的效率很低，并不能達到預期目的。
[0007]申請?zhí)枮?01010296492.5的中國專利公開了一種基于光化學高級氧化的同時脫硫脫硝系統(tǒng)，噴淋塔內(nèi)設(shè)有紫外燈管，過氧化氫溶液通過霧化噴嘴噴入噴淋塔內(nèi)經(jīng)紫外光激發(fā)分解，產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基(OH)與煙氣在噴淋塔內(nèi)接觸后發(fā)生氣液吸收反應(yīng)，氧化脫除煙氣中的NOx與S02。在實際應(yīng)用中，紫外線燈處在一個充滿細小霧滴的塔體內(nèi)，光線實際的穿透深度極低，為了保證紫外線的激發(fā)和穿透，該專利設(shè)計了非常復雜的紫外線燈布置方案，導致供電及防護系統(tǒng)復雜且能耗增加。
[0008]申請?zhí)枮?00910095548.8的中國專利公開了一種濕式脈沖電暈煙氣治理反應(yīng)器，采用氨水作為吸收劑，利用30kV的脈沖電壓激發(fā)產(chǎn)生強氧化型自由基，處理S02、N0x，同時能取得較高的PM2.5脫除效率。由于氨氣屬于易燃易爆品，選用氨作為還原劑時，應(yīng)符合GB18218《重大危險源辨識》的相關(guān)要求。脈沖電壓激發(fā)氨水激發(fā)的自由基主要來自水，自由基生成效率有限，且造成NH3揮發(fā)，產(chǎn)生二次污染，具有一定危險性。
[0009]因此，本
【申請人】致力于提供一種基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法，其可以有效去除煙氣中易被吸收的S02、N02及不易溶于水的NO、粉塵及重金屬顆粒等污染物，不會產(chǎn)生二次污染，且本系統(tǒng)簡潔，占地面積小、初始投資和運行費用均較低。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，包括吸收塔，所述吸收塔的進氣口和出氣口之間依次設(shè)有第一噴淋器和第二噴淋器。
[0012]所述第一噴淋器與第一氧化劑儲罐連通，所述第一噴淋器用于向煙氣中噴淋第一氧化劑溶液，所述第一氧化劑溶液用于吸收煙氣中易溶于水的SO2及NO2,所述第一氧化劑溶液為雙氧水溶液。
[0013]所述第二噴淋器與第二氧化劑儲罐連通，且所述第二噴淋器下方設(shè)有放電極和集塵極，所述第二噴淋器的噴頭方向朝向所述放電極和集塵極，所述第二噴淋器用于向通過所述放電極和集塵極的煙氣噴淋第二氧化劑溶液，第二氧化劑溶液用于捕集煙氣中的粉塵及重金屬，所述第二氧化劑溶液為雙氧水與尿素的混合溶液。
[0014]所述放電極與所述集塵極之間加載有高壓電場，所述放電極與所述集塵極在所述高壓電場作用下激發(fā)所述第二氧化劑溶液形成多個羥基自由基，所述羥基自由基用于氧化煙氣中的NO形成易被所述第二氧化劑溶液吸收的HNO2和NO2，ΗΝ02和NO2與第二氧化劑溶液中的尿素進一步反應(yīng)生成N2和CO2。
[0015]優(yōu)選地，所述第二氧化劑儲罐包括雙氧水儲罐及尿素儲罐;所述雙氧水儲罐及所述尿素儲罐均與一雙氧水/尿素混合器連通;所述雙氧水/尿素混合器與所述第二噴淋器連通。
[O 016 ]優(yōu)選地，所述雙氧水/尿素混合器得到的混合溶液中雙氧水的重量比為3 % w t?10 % wt、尿素的重量比為2% wt?8% wt。
[0017]優(yōu)選地，所述基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)還包括:分離過濾裝置，設(shè)置在所述吸收塔外部，且與所述吸收塔連通，所述分離過濾裝置用于分離過濾與煙氣反應(yīng)后的氧化劑溶液。
[0018]優(yōu)選地，所述分離過濾裝置包括第二分離過濾裝置與第一分離過濾裝置，所述第二分離過濾裝置用于分離過濾與煙氣反應(yīng)后的第二氧化劑溶液，所述第一分離過濾裝置用于分離過濾與煙氣反應(yīng)后的第一氧化劑溶液，與煙氣反應(yīng)后的第一氧化劑溶液包括硫酸及硝酸。
[0019]優(yōu)選地，所述基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)還包括氧化劑溶液混合器，氧化劑溶液混合器分別與所述第一噴淋器、所述第一氧化劑儲罐及所述第一分離過濾裝置連通，所述氧化劑溶液混合器用于混合所述第一氧化劑儲罐輸入的補充的第一氧化劑溶液及所述第一分離過濾裝置輸入的未反應(yīng)的第一氧化劑溶液，并將混合后的第一氧化劑溶液輸入到所述第一噴淋器中。
[0020]優(yōu)選地，所述第一氧化劑儲罐為雙氧水儲罐，且所述氧化劑溶液混合器輸入到所述第一噴淋器中的第一氧化劑溶液中雙氧水的重量比為:I % Wt?1 % Wt。
[0021 ]優(yōu)選地，所述放電極采用鉛銻合金或254SM0芒刺電暈極線；和/或;所述集塵極采用蜂窩形或圓形耐酸導電碳纖維強化復合材料管束;和/或;所述吸收塔采用耐酸腐蝕材料制造，所述吸收塔的內(nèi)壁為具有耐酸涂層的鋼結(jié)構(gòu)或高強度玻璃鋼層。
[0022]本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用上述基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)的方法，包括步驟:
[0023]S10:使所述第一氧化劑溶液吸收煙氣中的SO2及NO2，所述第一氧化劑溶液為雙氧水溶液；
[0024]S20:激發(fā)所述第二氧化劑溶液生成多個羥基自由基；
[0025]S30:煙氣中的NO與所述羥基自由基反應(yīng)生成易溶于第二氧化劑溶液的HNO2和NO2;
[0026]S40:使所述第二氧化劑溶液吸收所述HNO2和NO2，生成N2和CO2 ；
[0027]S50:所述第二氧化劑溶液捕集煙氣中的粉塵及重金屬得到液滴；
[0028]S60:使攜帶有粉塵及重金屬的所述液滴荷電后聚集形成易收集的水膜。
[0029]本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法可以實現(xiàn)以下至少一種有益效果:
[0030]1、本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)先通過第一氧化劑溶液去除煙氣中大部分易溶于水的S02、N02以及少量的粉塵及重金屬顆粒，從而有效簡化了煙氣中的組成成分；再通過集塵極和放電極之間的高壓電場激發(fā)第二氧化劑溶液產(chǎn)生多個羥基自由基，煙氣中的NO與羥基自由基反應(yīng)生成HNO2和NO2,HNO2和NO2再與第二氧化劑溶液反應(yīng)生成無害的N2和C02，本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)可以有效去除煙氣中不易溶于水的NO氣體，且不會產(chǎn)生二次污染。
[0031]2、本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)通過第二噴淋器噴淋第二氧化劑溶液，使煙氣流道中的煙氣與第二氧化劑溶液噴霧逆向接觸并混合，第二氧化劑溶液噴霧可以有效捕集煙氣中的粉塵與重金屬顆粒形成液滴，液滴在高壓電場的作用下荷電，并在電場力的作用下運動到集塵極上，液滴在集塵極板上富集進而形成均勻的易收集的水膜，從而有效去除煙氣中不易溶于水的粉塵與重金屬顆粒。
[0032]3、本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)中第二氧化劑儲罐包括雙氧水儲罐及尿素儲罐，第二噴淋器噴淋的第二氧化劑溶液是雙氧水及尿素的混合溶液，這樣設(shè)置時，雙氧水可以在高壓電場的激發(fā)下生成大量的羥基自由基，而尿素溶液可以有效吸收NO被氧化后得到的HNO2和NO2,從而有效提高了煙氣中NO的吸收率，且尿素溶液還可以進一步吸收第一氧化劑溶液未完全吸收的SO2、NO2以及少量的粉塵及重金屬顆粒。
[0033]4、本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)通過分離過濾裝置對與煙氣反應(yīng)后的氧化劑溶液進行分離過濾處理，得到的分離過濾物可以分別處理后進行再利用，從而避免了二次污染，實現(xiàn)了零排放。
[0034]5、本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理方法步驟簡單，易操作，可以有效去除煙氣中易被吸收的S02、N02以及不易溶于水的NO、粉塵及重金屬，且不會產(chǎn)生二次污染。
[0035]6、本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法尤其適用于處理含有以下組分的煙氣:SO2的濃度范圍為100?8000ppmV，N0x的濃度范圍為100?1400ppmV，粉塵顆粒的濃度范圍為 50 ?2000mg/Nm3。
【附圖說明】
[0036]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明:
[0037]圖1是本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)的一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]附圖標號說明:
[0039]吸收塔10，進氣口11，出氣口 12;第一噴淋器21，雙氧水儲罐22，第一分離過濾裝置23，第一集液盤24，氧化劑溶液混合器25;第二噴淋器31，放電極32，集塵極33，尿素儲罐34，雙氧水/尿素混合器35，第二分離過濾裝置36，第二集液盤37;除塵器40;換熱器50;煙囪60。
【具體實施方式】
[0040]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041 ] 實施例一
[0042]實施例一公開了本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)一種較為優(yōu)選的實施例，其處理的煙氣中S02的濃度范圍為10ppmV?8000ppmV，NOx的濃度范圍為10ppmV?1400ppmV，粉塵顆粒的濃度范圍為50mg/Nm3?2000mg/Nm3。
[0043]本實施例中的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)包括吸收塔10，吸收塔10的進氣口11位于吸收塔的底端，出氣口 12位于吸收塔的頂端，吸收塔10的進氣口 11和出氣口 12之間設(shè)有第一噴淋器21和第二噴淋器31。
[0044]第一噴淋器21與第一氧化劑儲罐連通，且第一氧化劑儲罐為雙氧水儲罐22，第一噴淋器21用于向煙氣中噴淋第一氧化劑溶液，第一氧化劑溶液用于吸收煙氣中易溶于水的SO2及NO2，其核心的化學反應(yīng)式為:
[0045]H2O2+SO2 = H2SO4
[0046]Η202+2Ν02 = 2Η2Ν03
[0047]第二噴淋器31與第二氧化劑儲罐連通，且第二噴淋器31下方設(shè)有放電極32與集塵極33。第二噴淋器的噴頭方向朝向放電極32和集塵極33，第二噴淋器用于向通過放電極和集塵極的煙氣噴淋第二氧化劑溶液。
[0048]在本實施例中，第二氧化劑儲罐包括雙氧水儲罐及尿素儲罐34。在本實施例中，第二氧化劑儲罐中的雙氧水儲罐與第一氧化劑儲罐中的雙氧水儲罐為同一儲罐，即雙氧水儲罐22，這樣設(shè)置可以簡化系統(tǒng)，減小系統(tǒng)的占地面積。
[0049]雙氧水儲罐22及尿素儲罐34均與一雙氧水/尿素混合器35連通;雙氧水/尿素混合器35與第二噴淋器31連通。
[0050]放電極32與集塵極33之間加載有高壓電場，在煙氣的處理過程中，第二噴淋器向放電極和集塵極之間的煙氣流道中噴灑雙氧水/尿素混合溶液，放電極與集塵極在高壓電場作用下激發(fā)混合溶液中的雙氧水溶液形成大量羥基自由基(.0Η)，羥基自由基(.0Η)氧化煙氣中的NO形成易吸收的HNO2和NO2, HNO2和NO2與混合溶液中的尿素溶液反應(yīng)生成無害的N2和CO2，其核心的化學反應(yīng)式為:
[0051]H2O2 = 2.0H
[0052]NO+.0H=HNO2
[0053 ] HNO2+ (NH2)2CO = 2N2+C02+3H20
[0054] NO+.0H=NO2+.H[0055 ] NO+NO2+ (NH2)2CO = 2N2+CO2+2H2O
[0056]另外，第二氧化劑溶液噴霧與煙氣逆向接觸并混合的過程中，第二氧化劑溶液噴霧可以有效捕集煙氣中的粉塵與重金屬顆粒形成液滴，液滴在高壓電場的作用下荷電，并在電場力的作用下運動到集塵極上，液滴在集塵極板上富集進而形成均勻的易收集的水膜。
[0057]為了確定第二氧化劑溶液的吸收效果，可以通過小型試驗平臺測試吸收劑對SO2及NOx的吸收效果。試驗采用的反應(yīng)器為自制60mm直徑石英玻填料吸收塔，在塔內(nèi)裝填0.5m高度的散堆填料。利用純凈Ν2、02、Ν0、Ν02及SO2氣體按照典型工業(yè)煙氣配比為模擬煙氣，控制進口 SO2、NOx的濃度分別為4000ppmV及I OOOppmV，NOx中NO占比90 %，NO2占比1 %。模擬煙氣從吸收塔塔底進入并向上運動，吸收劑由布置在填料層上方的噴嘴均勻噴淋在填料層上，煙氣與吸收劑在填料層內(nèi)逆向接觸并進行混合吸收，煙氣最終從吸收塔上方的排出。凈化后的模擬煙氣經(jīng)過冷凝器降溫和干燥出水后，采用綜合煙氣分析儀測定煙氣中SO2及NOx濃度，計算SO2及NOx的吸收效率。
[0058]單獨采用尿素溶液作為吸收劑時，S02的吸收效率可達99%以上，NOx的吸收率只有30%左右。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是NOx中占比90%的NO難溶于水，易溶于水的NO2容易與尿素溶液發(fā)生反應(yīng)，貢獻大概10%的吸收率。煙氣中的O2能夠氧化部分NO，生成NO2,該部分貢獻大概20%的吸收率。
[0059]為了提高尿素溶液對NO的吸收效率，試驗研究了 NaCLO，KMn04，H2O2三種常見氧化劑添加劑，添加進尿素溶液后，NO的去除率分別為59% ,92%，55%。試驗表明添加劑氧化性能越強，對NO吸收效率的提升越明顯。
[0060]在實際應(yīng)用中，只有H2O2不存在二次污染，生產(chǎn)使用成本適宜，對設(shè)備防腐要求較低，且H2O2的性能活潑，在高壓電場中還能分解為氧化性更強的羥基自由基，輕基自由基氧化能力非常強，在羥基自由基的作用下，因此相比與其他兩種氧化劑，H2O2對NO的氧化效果最好。
[0061]綜合經(jīng)濟性與吸收效果的平衡，可以得到第二噴淋器噴淋的第二氧化劑溶液中雙氧水和尿素的重量比，即雙氧水/尿素混合器混合尿素和雙氧水后得到的第二氧化劑溶液中雙氧水和尿素的重量比，具體為:雙氧水的重量比為3%wt?10%wt、尿素的重量比為2%wt ?8%wt0
[0062]在本實施例中，第一噴淋器21位于第二噴淋器31下方，也就是說煙氣進入吸收塔后先與第一噴淋器21噴淋的第一氧化劑溶液反應(yīng)，第一氧化劑溶液基本去除煙氣中的S02、NO2及部分粉塵、重金屬后，煙氣再與第二噴淋器31噴淋的第二氧化劑溶液反應(yīng)，第二氧化劑溶液去除煙氣中不易溶于水的NO、粉塵及重金屬等污染物。
[0063]在本實施例中，基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)還包括分離過濾裝置，分離過濾裝置設(shè)置在吸收塔10外部，且與吸收塔10連通，分離過濾裝置用于分離過濾與煙氣反應(yīng)后的氧化劑溶液。
[0064]在本實施例中，分離過濾裝置包括第一分離過濾裝置23與第二分離過濾裝置36。
[0065]在本實施例中，第一噴淋器21下方設(shè)有第一集液盤24，第一集液盤24用于收集與煙氣反應(yīng)后的第一氧化劑溶液，在本實施例中，第一集液盤24為吸收塔10的塔底。第一集液盤24與第一分離過濾裝置23連通，第一分離過濾裝置用于處理塔底收集的液體，即與煙氣反應(yīng)后的第一氧化劑溶液，與煙氣反應(yīng)后的第一氧化劑溶液包括硫酸及硝酸。
[0066]第一分離過濾裝置的分離產(chǎn)物為:(I)硫酸及硝酸，在后續(xù)過程中，可以經(jīng)過富集生成不同濃度的工業(yè)產(chǎn)品；(2)未反應(yīng)的雙氧水溶液，在后續(xù)過程中再通入到第一噴淋器中進行再利用；(3)粉塵、重金屬顆粒，在后續(xù)處理過程中經(jīng)壓縮干燥后制成建筑材料。
[0067]第二噴淋器31下方設(shè)有第二集液盤37，第二集液盤37用于收集與煙氣反應(yīng)后的第二氧化劑溶液，第二分離過濾裝置36與第二集液盤37連通，第二分離過濾裝置36用于處理第二集液盤37收集的液體，S卩與煙氣反應(yīng)后的第二氧化劑溶液。
[0068]第二分離過濾裝置的分離產(chǎn)物為:(I)未反應(yīng)的雙氧水/尿素，在后續(xù)處理過程中再通入到第二噴淋器中進行再利用；(2)粉塵、重金屬顆粒，在后續(xù)處理過程中，可以壓縮干燥后制成建筑材料。
[0069]在本實施例中，基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)還包括氧化劑溶液混合器25，氧化劑溶液混合器25分別與第一噴淋器21、雙氧水儲罐22及第一分離過濾裝置23連通，氧化劑溶液混合器25用于混合第一分離過濾裝置23輸入的未反應(yīng)的第一氧化劑溶液及雙氧水儲罐22輸入的補充的第一氧化劑溶液，并將混合后的第一氧化劑溶液輸入到第一噴淋器21中。
[0070]并且，在本實施例中，氧化劑溶液混合器25輸入到第一噴淋器21中的第一氧化劑溶液中雙氧水的重量比為:I %wt?10%wt，這種比例的第一氧化劑溶液去除煙氣中SO2及NO2的效率較高。
[0071]在本實施例中，放電極采用鉛銻合金或254SM0芒刺電暈極線;集塵極采用蜂窩形或圓形耐酸導電碳纖維強化復合材料管束;吸收塔采用耐酸腐蝕材料制造，吸收塔的內(nèi)壁為具有耐酸涂層的鋼結(jié)構(gòu)或高強度玻璃鋼層。
[0072]放電極采用鉛銻合金芒刺電暈極線，在曲率半徑很小的芒刺尖端電極附近，由于加載高壓電場，局部電場強度超過氣體的電離場強，使煙氣發(fā)生電離和激勵，出現(xiàn)電暈放電，激發(fā)第二氧化劑溶液形成大量強氧化性的羥基自由基，同時也使得附近的細小液滴荷電。
[0073]當然，在本實施例中，本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)還可以先通過除塵器40對煙氣進行除塵處理;再通過換熱器50對煙氣進行溫度調(diào)節(jié)，經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)后的煙氣再通入到吸收塔10中；最后，從吸收塔的出氣口流出的氣體經(jīng)煙囪60排出。
[0074]在本實施例中，第二噴淋器和第一噴淋器均可以設(shè)為一層或者多層的管式噴淋層，且每層管式噴淋層均可以根據(jù)需要設(shè)置多個霧化噴嘴，例如10?40個，在霧化噴嘴的作用下，氧化劑溶液形成細小液滴，例如直徑在50?500微米的細小液滴;第一噴淋器噴淋雙氧水的噴入量計算式為:Fh202 = 2 X (F:H^X CsQ2)/Ch2Q2 ；第二噴淋器噴淋雙氧水/尿素的混合液的噴入量計算式為:F_)203= 1.5 X (?鎮(zhèn)\0_)/0(顯2)203。其中，F(xiàn)表不體積流量，C表不濃度。
[0075]在本實施例中，放電極的數(shù)目可以設(shè)置一個或者為多個，若數(shù)目為多個時，多個放電極均布在集塵極上，集塵極的延伸方向與煙氣的流通方向相同或者有一定的夾角；另外，基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)中各部分的尺寸規(guī)格及數(shù)目等均可以根據(jù)實際工程的需要進行設(shè)置，此處不再贅述。
[0076]在其他實施例中，當吸收塔的進氣口位于吸收塔的底端，出氣口位于吸收塔的頂端時，第一噴淋器還可以位于第二噴淋器的上方，這種設(shè)置方式是先處理煙氣中的NO，再處理煙氣中的SOdPNO2,在處理煙氣中的NO時，煙氣中成分復雜，因此這種設(shè)置方式會降低煙氣中NO的氧化效率及其氧化產(chǎn)物的吸收效率。
[0077]在其他實施例中，當吸收塔的進氣口位于吸收塔的一側(cè)，出氣口位于吸收塔的另一側(cè)，且第二噴淋器和第一噴淋器水平相鄰設(shè)置時，第二噴淋器可以靠近進氣口設(shè)置，也可以靠近出氣口設(shè)置，優(yōu)選第二噴淋器靠近出氣口設(shè)置，第一噴淋器靠近進氣口設(shè)置。
[0078]在其他實施例中，分離過濾裝置可以僅設(shè)置一個，這時分離過濾裝置直接與吸收塔的塔底連通，用于分離過濾所有吸收塔塔底的與煙氣反應(yīng)后的氧化劑溶液;第二集液盤與第一集液盤均可以選擇性設(shè)置，當?shù)诙罕P設(shè)置在第一集液盤下方時，吸收塔的塔底可以作為第二集液盤。
[0079]在其他實施例中，氧化劑溶液混合器可以選擇性設(shè)置，例如直接將第一分離過濾裝置與第一噴淋器連通，也就是說直接將第一分離過濾裝置分離過濾到的未反應(yīng)的第一氧化劑溶液通入到第一噴淋器中，這樣設(shè)置時，第一噴淋器噴灑的第一氧化劑溶液濃度不穩(wěn)定，對煙氣的處理效果也不穩(wěn)定。
[0080]當然，在其他實施例中，第二氧化劑儲罐還可以為水儲罐或雙氧水儲罐或尿素儲罐或者其結(jié)合;雙氧水/尿素混合器得到的混合溶液中雙氧水及尿素的重量比均可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，此處不再贅述。
[0081 ] 實施例二
[0082]實施例二公開了一種應(yīng)用實施例一中公開的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)的方法，包括步驟:
[0083]SlO:使第一氧化劑溶液吸收煙氣中的SO^NO2;
[0084]S20:激發(fā)第二氧化劑溶液生成多個羥基自由基；
[0085]S30:煙氣中的NO與羥基自由基反應(yīng)生成易溶于第二氧化劑溶液的HNO2和NO2;
[0086]S40:使第二氧化劑溶液吸收HNO2和NO2 ；
[0087]S50:第二氧化劑溶液捕集煙氣中的粉塵及重金屬得到液滴；
[0088]S60:使攜帶有粉塵及重金屬的液滴荷電后聚集形成易收集的水膜。
[0089]示例性的，如圖1所示，本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)的具體實施例的具體應(yīng)用情況如下:
[0090]1、除塵器40對待處理煙氣進行除塵處理，除掉煙氣中PMlO以上的大顆粒粉塵，將煙氣中的含塵量降低至約100mg/Nm3;
[0091]2、換熱器50對除塵后的煙氣進行溫度調(diào)節(jié)，將煙氣溫度調(diào)整至一定區(qū)間內(nèi)，例如35 °C ?80 °C ;
[0092]3、第一噴淋器21噴淋雙氧水溶液，使細小的雙氧水液滴顆粒均勻分布在吸收塔中，煙氣從底部進氣口進入吸收塔，煙氣中大部分的SOdPNO2與雙氧水液滴顆粒逆向接觸混合并快速發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成可回收的硫酸溶液與硝酸溶液；
[0093]4、第一分離過濾裝置23對吸收塔10塔底的混合液體進行分離過濾處理，并將分離得到的未反應(yīng)的雙氧水溶液通入到氧化劑溶液混合器25中進行再利用；
[0094]5、第二噴淋器31噴淋雙氧水/尿素混合液，使細小的雙氧水/尿素液滴均勻分布在放電極32和集塵極33之間的高壓電場中，并在高壓電場的作用下雙氧水形成大量強氧化性的羥基自由基，煙氣通過放電極之間的煙氣流道時，其中的NO與羥基自由基反應(yīng)形成易于吸收的HNO2及NO2 ,HNO2及NO2與尿素溶液反應(yīng)生成無害的N2和CO2 ；
[0095]6、煙氣流道中的煙氣與雙氧水/尿素液滴逆向接觸并混合，雙氧水/尿素液滴捕集煙氣中殘余的不易溶于水的粉塵及重金屬，并在高壓電場的作用下荷電，液滴在電場力的作用下運動到集塵極33上，并在集塵極33上富集進而形成均勻水膜，攜帶有粉塵及重金屬的水膜進一步被沖刷至第二集液盤37上；
[0096]7、第二分離過濾裝置36對第二集液盤37上的混合液體進行分離過濾處理，并將分離得到的未反應(yīng)的雙氧水/尿素溶液進一步通入到雙氧水/尿素混合器35中進行再利用；
[0097 ] 8、吸收塔1的出氣口 12處的煙氣達到了國家標準規(guī)定的排放要求，直接經(jīng)過煙囪60排放到大氣中。
[0098]在實際應(yīng)用時，進氣口處的工業(yè)煙氣中SO2的濃度范圍為10ppmV?800ppmV，N0x濃度范圍為10ppmV?HOOppmV，粉塵顆粒濃度為范圍為50mg/Nm3，經(jīng)過本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)處理后，出口煙氣中S02、N0x及粉塵顆粒的濃度分別可達:100mg/Nm3、100mg/Nm3、20mg/Nm3，較優(yōu)的情況可達20mg/Nm3、50mg/Nm3、10mg/Nm3，可以完全滿足國家標準規(guī)定的排放要求，且整個過程中不會產(chǎn)生二次污染，符合綠色環(huán)保要求。
[0099]顯而易見的，根據(jù)工程實際情況，SO2脫除系統(tǒng)(第一噴淋器、第一氧化劑儲罐、第一分離過濾裝置)也單獨可用于煙氣脫硫工程，NOx及粉塵脫除系統(tǒng)(第二噴淋器、放電極、集塵極、第二氧化劑儲罐、第二分離過濾裝置)也可單獨用于煙氣脫硫脫硝及除塵工程。
[0100]本發(fā)明的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)及方法適用領(lǐng)域廣，可覆蓋電力、石化、鋼鐵、煤炭、陶瓷、冶金等工業(yè)領(lǐng)域，同時也適用于各類舊系統(tǒng)改造。
[0101]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，包括吸收塔，其特征在于: 所述吸收塔的進氣口和出氣口之間依次設(shè)有第一噴淋器和第二噴淋器； 所述第一噴淋器與第一氧化劑儲罐連通，所述第一噴淋器用于向煙氣中噴淋第一氧化劑溶液，所述第一氧化劑溶液用于吸收煙氣中易溶于水的SO2及NO2，所述第一氧化劑溶液為雙氧水溶液； 所述第二噴淋器與第二氧化劑儲罐連通，且所述第二噴淋器下方設(shè)有放電極和集塵極，所述第二噴淋器的噴頭方向朝向所述放電極和集塵極，所述第二噴淋器用于向通過所述放電極和集塵極的煙氣噴淋第二氧化劑溶液，所述第二氧化劑溶液用于捕集煙氣中的粉塵及重金屬，所述第二氧化劑溶液為雙氧水與尿素的混合溶液； 所述放電極與所述集塵極之間加載有高壓電場，所述放電極與所述集塵極在所述高壓電場作用下激發(fā)所述第二氧化劑溶液形成大量羥基自由基，所述羥基自由基用于氧化煙氣中的NO形成易被所述第二氧化劑溶液吸收的HNO2和NO2 ,HNO2和NO2與第二氧化劑溶液中的尿素進一步反應(yīng)生成N2和C02。2.如權(quán)利要求1所述的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述第二氧化劑儲罐包括雙氧水儲罐及尿素儲罐； 所述雙氧水儲罐及所述尿素儲罐均與一雙氧水/尿素混合器連通； 所述雙氧水/尿素混合器與所述第二噴淋器連通。3.如權(quán)利要求2所述的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述雙氧水/尿素混合器得到的混合溶液中雙氧水的重量比為3 % wt?10 % wt、尿素的重量比為2% wt?8% wt。4.如權(quán)利要求3所述的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括:分離過濾裝置，設(shè)置在所述吸收塔外部，且與所述吸收塔連通，所述分離過濾裝置用于分離過濾與煙氣反應(yīng)后的氧化劑溶液。5.如權(quán)利要求4所述的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述分離過濾裝置包括第二分離過濾裝置與第一分離過濾裝置，所述第二分離過濾裝置用于分離過濾與煙氣反應(yīng)后的第二氧化劑溶液，所述第一分離過濾裝置用于分離過濾與煙氣反應(yīng)后的第一氧化劑溶液，與煙氣反應(yīng)后的第一氧化劑溶液包括硫酸及硝酸。6.如權(quán)利要求5所述的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括:氧化劑溶液混合器，分別與所述第一噴淋器、所述第一氧化劑儲罐及所述第一分離過濾裝置連通，所述氧化劑溶液混合器用于混合所述第一氧化劑儲罐輸入的補充的第一氧化劑溶液及所述第一分離過濾裝置輸入的未反應(yīng)的第一氧化劑溶液，并將混合后的第一氧化劑溶液輸入到所述第一噴淋器中。7.如權(quán)利要求6所述的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一氧化劑儲罐為雙氧水儲罐，且所述氧化劑溶液混合器輸入到所述第一噴淋器中的第一氧化劑溶液中雙氧水的重量比為:I % wt?1 % wt。8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述放電極采用鉛銻合金或254SM0芒刺電暈極線； 和/或； 所述集塵極采用蜂窩形或圓形耐酸導電碳纖維強化復合材料管束； 和/或； 所述吸收塔采用耐酸腐蝕材料制造，所述吸收塔的內(nèi)壁為具有耐酸涂層的鋼結(jié)構(gòu)或高強度玻璃鋼層。9.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1至8中任一項所述的基于雙氧水的煙氣處理系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括步驟: SlO:使所述第一氧化劑溶液吸收煙氣中的SO2及NO2，所述第一氧化劑溶液為雙氧水溶液； S20:激發(fā)所述第二氧化劑溶液生成多個羥基自由基； S30:煙氣中的NO與所述羥基自由基反應(yīng)生成易溶于第二氧化劑溶液的HNO2和NO2; S40:使所述第二氧化劑溶液吸收所述HNO2和NO2，生成N2和CO2 ； S50:所述第二氧化劑溶液捕集煙氣中的粉塵及重金屬得到液滴； S60:使攜帶有粉塵及重金屬的所述液滴荷電后聚集形成易收集的水膜。
【文檔編號】B01D53/78GK105854567SQ201610395228
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】喬英杰, 費斌斌, 王小健, 馬強
【申請人】科洋環(huán)境工程（上海）有限公司, 黃銳