一種光輻射臭氧/雙氧水同時(shí)脫硫脫硝脫汞系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及大氣環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種光輻射臭氧/雙氧水同時(shí)脫硫脫硝 脫汞系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃燒過程中產(chǎn)生的S02、NOx以及Hg能夠引起酸雨、光化學(xué)煙霧和致癌等嚴(yán)重的 大氣污染問題，危害人類健康和生態(tài)平衡。在過去的幾十年，盡管人們開發(fā)了大量的煙氣脫 硫脫硝脫汞技術(shù)，但現(xiàn)有的各種脫硫脫硝脫汞技術(shù)在研發(fā)當(dāng)初僅針對單一污染物為脫除目 標(biāo)，無法實(shí)現(xiàn)多污染物的同時(shí)脫除。
[0003]例如，目前應(yīng)用較多的煙氣脫硫脫硝技術(shù)主要為石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù) 和氨選擇性催化還原法。這兩種方法雖可以單獨(dú)脫硫脫硝，但無法在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)同 時(shí)脫除。兩種工藝疊加使用雖然可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝，但造成整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積 大，投資和運(yùn)行成本高等不足。另外，隨著人類對環(huán)保要求的不斷提高，針對煙氣中汞排放 控制的法律法規(guī)也逐漸出臺，但目前還沒有一種經(jīng)濟(jì)有效的煙氣脫汞技術(shù)獲得大規(guī)模商業(yè) 應(yīng)用。如果在現(xiàn)有的脫硫和脫硝系統(tǒng)尾部再次增加單獨(dú)的煙氣脫汞系統(tǒng)，則勢必將造成整 個(gè)系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)一步增加，最終很難以在發(fā)展中國家獲得大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。
[0004] 綜上所述，如果能夠在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)將S02、NO x、Hg同時(shí)脫除，則有望大大降低 系統(tǒng)的復(fù)雜性和占地面積，進(jìn)而減少系統(tǒng)的投資與運(yùn)行費(fèi)用。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的硫/氮 /汞同時(shí)脫除技術(shù)是該領(lǐng)域當(dāng)前的熱點(diǎn)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型涉及一種光輻射臭氧/雙氧水同時(shí)脫硫脫硝脫汞系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)是 采用紫外光聯(lián)合臭氧/雙氧水產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基在撞擊床中氧化脫除S0 2、NO x 和 Hg0〇
[0006] 本實(shí)用新型的脫除系統(tǒng)的原理及反應(yīng)過程：
[0007] 1、由圖1所示，采用電子自旋共振（ESR)光普儀可測定到反應(yīng)系統(tǒng)中產(chǎn)生了羥基 自由基。因此，該系統(tǒng)首先是釋放了具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，具體過程可用如下的化學(xué) 反應(yīng)⑴-(5)表示：
[0011]
[0013] 2、產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性的羥基自由基可將煙氣中的S02、NO jPHg °氧化生成二價(jià)汞 、硫酸和硝酸混合溶液。具體過程可用如下反應(yīng)（6)_(8)表示：
[0014] aX0H+bS02 cH2S04+other products (6)
[0015] aXOH+bNO cHN03+other products (7)
[0016] aXOH+bHg0 cHgO+other products (8)
[0017] 3、氧化產(chǎn)生的二價(jià)汞、硫酸和硝酸在尾部的產(chǎn)物后處理系統(tǒng)中被分離回收。例 如，二價(jià)汞可先通過添加二價(jià)硫離子反應(yīng)產(chǎn)生硫化汞沉淀物分離回收，而剩余的硫酸和硝 酸混合溶液可通過添加銨生成硫酸銨和硝酸銨農(nóng)業(yè)肥料。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)硫、氮、汞一體 化脫除，且反應(yīng)產(chǎn)物可資源化利用，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
[0018] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0019] 一種光輻射臭氧/雙氧水同時(shí)脫硫脫硝脫汞系統(tǒng)，所述系統(tǒng)設(shè)有鍋爐、除塵器、 降溫器、撞擊器、臭氧發(fā)生器、撞擊床、紫外燈及石英套管、除霧器、循環(huán)泵、儲液罐 、煙囪和產(chǎn)物后處理系統(tǒng)；所述撞擊床自上而下依次設(shè)有煙氣出口、除霧器、紫外燈及石英 套管及雙氧水出口；所述鍋爐通過煙道與除塵器入口連接，除塵器的出口連接降溫器的入 口，降溫器設(shè)有兩個(gè)出口，所述降溫器的兩個(gè)出口分別與同軸對向布置的撞擊器的煙氣加 速管連接；所述臭氧發(fā)生器分別連接同軸對向布置的撞擊器煙氣加速管，所述撞擊器由溶 液導(dǎo)管和氣體加速管構(gòu)成；所述溶液導(dǎo)管一端帶有雙氧水溶液入口，另一端設(shè)有霧化噴嘴； 雙氧水的儲液罐的入口與撞擊床底部的雙氧水的出口連接，儲液罐的出口與同軸對向布置 的撞擊器的溶液導(dǎo)管連接。
[0020] 撞擊床內(nèi)的撞擊器和紫外燈管采用多級交叉布置。撞擊器和紫外燈管相間布置， 且相鄰的撞擊器和紫外燈管采用同向平行布置。紫外燈管相鄰兩層之間的垂直間距A位于 5cm-60cm之間。兩個(gè)相對布置的撞擊器頂端（兩個(gè)霧化噴嘴之間的距離）之間的距離B位 于20cm-35〇 Cm之間。撞擊器布置在相鄰兩層紫外燈管之間的中心點(diǎn)處。相鄰兩級撞擊器 采用90度錯(cuò)開的交叉布置，且相鄰兩級的紫外燈管同樣采用90度錯(cuò)開的交叉布置。。撞擊 器由溶液導(dǎo)管和氣體加速管構(gòu)成。溶液導(dǎo)管一端帶有雙氧水溶液入口，另一端設(shè)有霧化噴 嘴。氣體加速管帶有臭氧入口和煙氣入口，且臭氧入口和煙氣入口采用同軸相對布置。溶 液導(dǎo)管的最佳長度C位于60cm-150cm之間，煙氣加速管的最佳長度D位于50cm-130cm之 間。溶液導(dǎo)管的直徑與溶液流量有關(guān)，但要保證溶液從噴嘴噴出的霧化液滴粒徑不大于15 微米。煙氣加速管的直徑與煙氣流量有關(guān)，但要保證煙氣從導(dǎo)管出口流出的煙氣流速位于 5m/s_30m/s 之間。
[0021] 來自鍋爐的煙氣經(jīng)除塵器除塵和降溫器降溫后進(jìn)入撞擊器的煙氣加速管。來自臭 氧發(fā)生器的臭氧氣體也進(jìn)入撞擊器的煙氣加速管。臭氧氣流與煙氣在撞擊器的煙氣加速管 內(nèi)預(yù)先混合。雙氧水經(jīng)過溶液導(dǎo)管頂部的霧化噴嘴霧化后產(chǎn)生霧化液滴。臭氧與煙氣混合 后經(jīng)氣體加速管加速后攜帶霧化液滴與對面同樣的氣流相互撞擊。紫外光輻射臭氧/雙氧 水產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基在撞擊床中氧化脫除煙氣中S0 2、NO JPHg °生成可資源化 利用的二價(jià)汞、硫酸和硝酸。產(chǎn)生的二價(jià)汞、硫酸和硝酸混合溶液由出口a送入后產(chǎn)物處 理系統(tǒng)，而潔凈的煙氣由撞擊床出口 d進(jìn)入煙囪并排入大氣。
[0022] 撞擊床的最佳煙氣入口溫度為50-110°C，有效液氣比為0. 2-3. 5L/m3,雙氧水的最 佳濃度為〇? 2mol/L-2. 5mol/L之間，臭氧的最佳入口濃度為20ppm-500ppm，溶液的pH位于 1. 0-7. 5之間，最佳的溶液溫度為20-65°C。紫外光有效輻射強(qiáng)度為20 y W/cm2-500 y W/cm2， 紫外線有效波長為160nm-365nm。煙氣中S02、NO x、Hg°的含量分別不高于8000ppm、 2000ppm、 300yg/m3。
[0023] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果：
[0024] (1)專利號為201310683135. 8的中國專利提出了一種基于噴淋塔的光活化過硫 酸鹽同時(shí)脫硫脫硝脫汞系統(tǒng)，但由于噴淋塔的傳質(zhì)速率低，無法滿足自由基引發(fā)的快速反 應(yīng)，導(dǎo)致污染物脫除效率不高，而本實(shí)用新型提出的光化學(xué)撞擊床具有極強(qiáng)的傳質(zhì)速率，能 夠明顯提高傳質(zhì)速率，從而大幅度提高污染物的脫除率。本實(shí)用新型所述系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)so 2、 NOx、Hg三種污染物的100%脫除率即證明了該系統(tǒng)出色的脫除性能。
[0025] (2)專利號為201010296492. 5的中國專利提出了一種利用光輻射過氧化氫產(chǎn)生 自由基的同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)，但該系統(tǒng)只能同時(shí)脫硫脫硝，無法實(shí)現(xiàn)脫汞，而本實(shí)用新型可 以在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)S0 2、NO x、Hg三種污染物的同時(shí)脫除，因而能夠降低系統(tǒng)的初投 資和運(yùn)行費(fèi)用。隨著人類對環(huán)保要求的不斷提高，本實(shí)用新型的這一優(yōu)勢將得到逐漸凸顯。 另外，該專利所述的脫除方法和工藝采用的是傳質(zhì)速率很低和市場應(yīng)用潛力小的鼓泡塔反 應(yīng)器，而本實(shí)用新型提出的光化學(xué)撞擊床具有極強(qiáng)的傳質(zhì)速率，能夠明顯提高傳質(zhì)速率，從 而大幅度提高污染物的脫除效率。
【附圖說明】
[0026] 圖1一種光輻射臭氧/雙氧水同時(shí)脫硫脫硝脫汞系統(tǒng)中捕獲的羥基自由基ESR光 普圖。
[0027] 圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)的工藝流程和結(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖3是本實(shí)用新型系統(tǒng)的產(chǎn)物后處理裝置及流程圖。
[0029] 圖4是本實(shí)用新型撞擊床內(nèi)撞擊器和紫外燈管相鄰兩組布置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖5是撞擊器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖6是撞擊器的關(guān)鍵尺寸標(biāo)注示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0033] 如圖2所示，一種光輻射臭氧/雙氧水同時(shí)脫硫脫硝脫汞方法基于的系統(tǒng)，設(shè)有鍋 爐1、除塵器2、降溫器3、撞擊器11、臭氧發(fā)生器4、撞擊床5、紫外燈13及石英套 管14、除霧器9、循環(huán)泵一 7、循環(huán)泵二8、儲液罐6、煙囪10和產(chǎn)物后處理系統(tǒng)15。
[0034] 雙氧水從儲液罐6的入口 c進(jìn)入儲液罐6,然后由循環(huán)泵一 7或者循環(huán)泵二8抽吸 送入撞擊器11的溶液導(dǎo)管11-1;來自鍋爐1的煙氣經(jīng)除塵器2除塵和降溫器3降溫后進(jìn) 入撞擊器11的煙氣加速管11-2。來自臭氧發(fā)生器4的臭氧氣體也進(jìn)入撞擊器11的煙氣加 速管11-2;臭氧氣流與煙氣在撞擊器11的煙氣加速管11-2內(nèi)預(yù)先混合。
[0035] 如圖5和圖6所示，撞擊器11由溶液導(dǎo)管11-1、煙氣加速管11-2以及霧化噴嘴 12組成，溶液導(dǎo)管11-1 一端帶有雙氧水溶液入口 m，另一端設(shè)有霧化噴嘴12。煙氣加速管 帶有臭氧入口 n和煙氣入口 p，且臭氧入口 n和煙氣入口 p采用同軸