一种低温类气相催化氧化脱除烟气多污染物的装置的制作方法

本实用新型属于烟气净化技术领域，具体涉及一种低温类气相催化氧化脱除烟气多污染物的装置。

背景技术：

近年来，以SO₂、NO_x和Hg⁰为代表的燃煤烟气污染物制约着国民经济快速、可持续发展，同时也是我国雾霾频发的诱因之一，对燃煤烟气多污染物的治理对于维护生态环境和人类健康具有重要意义。我国现行燃煤电厂主流的脱硫脱硝工艺分别是湿法脱硫(WFGD)和选择性催化还原法脱硝(SCR)，美国部分电厂通过在除尘装置前加装活性炭注入系统(ACI)实现烟气汞的吸附脱除。上述分级处理方式存在占地面积大、系统复杂和运行费用高等缺陷，且产物(含汞活性炭、N₂和H₂O)存在二次污染和利用价值低等问题。因此，研究低成本、可资源化和无二次污染的多污染物一体化脱除技术是国内外燃煤烟气污染物控制领域的重要研究方向。

在诸多一体化技术中，氧化结合吸收的方式是一种极具代表性的治理方法，其中氧化剂的选择又是实现该方法的重中之重。以过硫酸盐、次氯酸盐、过氧化氢和高锰酸盐为代表的氧化剂在该领域都已有成功应用，但单一液相氧化剂的氧化能力仍有待提高。研究表明，通过升温将液态氧化剂活化和高活性催化剂的使用都可有效提高单位氧化剂的氧化能力。因此，发展类气相条件下的催化氧化，对于提高污染物脱除效率、降低氧化剂消耗量、减少运行成本具有重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型针对现有多污染物脱除技术的不足，提供了一种类气相催化氧化脱除烟气多污染物的装置，该装置由液态氧化剂升温活化、催化氧化和喷淋吸收三部分组成，所述液态氧化剂升温活化部分，由氧化剂储液罐1、第一配量泵2、增压风机3、回环管4和保温管5组成，所述回环管4位于除尘装置6前端的烟道内，通过第一配量泵2和增加风机3将液态氧化剂鼓入回环管4内，并利用除尘装置6前端烟道内的温度实现氧化剂的升温活化；所述保温管5位于除尘装置6上方，将回环管4与蒸汽态氧化剂喷嘴7相连；

所述催化氧化部分位于除尘装置6的后端烟道内，由蒸汽态氧化剂喷嘴7和催化剂床层8组成，所述蒸汽态氧化剂喷嘴7位于催化剂床层8的前端，喷出的类气相氧化剂在催化剂作用下产生强氧化性物质，将烟气中难溶性污染物高效快速氧化；

所述喷淋吸收部分位于催化氧化部分的下游，由第二配量泵13、吸收液储备罐9和喷淋吸收塔10组成，通过喷淋吸收浆液实现燃煤烟气中可溶性污染物的吸收脱除。

所述回环管4为钛钢结构，由多个环形圆管组合而成，液态氧化剂在其中与燃煤烟气进行热交换，所得类气相氧化剂经保温管5进入蒸汽态氧化剂喷嘴7。

所述保温管5为三层圆筒结构，由内而外依次是防腐管、电加热层和隔热棉。

所述催化剂床层8置于除尘装置出口处的烟道内，采用两层蜂窝状布置方式，空速小于等于229299h^-1，除尘处理后的烟气与类气相氧化剂同时进入床层内部，在催化剂的作用下发生高效快速氧化。

所述喷淋吸收塔10底部设置过滤分离装置12，喷淋吸收塔10顶部与烟囱11相连。

本实用新型的有益效果：

1、使用该低温类气相催化氧化脱除烟气多污染物的装置，取得的最优脱硫脱硝脱汞效率分别为99-100％，90-95％和90-95％，在我国火电厂典型运行工况条件下，能符合燃煤电厂大气污染物超低排放标准。相比于燃煤电厂现行的分级处理方式，该技术能对多种烟气污染物实现同时脱除，且取得的脱除效率更高、基建及运行费用更低，操作更为简便，产物更利于资源化利用，适用于多种类型锅炉，具有广阔的应用前景。

2、本实用新型的一种低温类气相催化氧化脱除烟气多污染物的装置，有效地利用除尘器前后两端的烟气热量，实现液态氧化剂升温活化的同时也使低温催化剂处于活性最佳的温度窗口，有效提高了热利用率，低温催化剂的应用也避免了烟尘对催化剂的冲击和堵塞，延长了催化剂使用寿命，节省了投资运行成本。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种低温类气相催化氧化脱除烟气多污染物装置的结构示意图；

图中标号含义如下：1-氧化剂储液罐；2-第一配量泵；3-增压风机；4-回环形管；5-保温管；6-除尘装置；7-蒸汽态氧化剂喷嘴；8-催化剂床层；9-吸收液储液罐；10-喷淋吸收塔；11-烟囱；12-过滤分离装置；13-第二配量泵。

图2为回环管的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种低温类气相催化氧化脱除烟气多污染物的装置，下面结合附图和实施例对本实用新型特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非限于本实用新型的范围。

本实用新型提供的低温类气相催化氧化脱除装置如图1所示，所述装置包括液态氧化剂升温活化、催化氧化和喷淋吸收三部分，所述液态氧化剂升温活化部分，由氧化剂储液罐1、第一配量泵2、增压风机3、回环管4和保温管5组成，所述回环管4位于除尘装置6前端的烟道内，所述保温管5位于除尘装置6上方，将回环管4与蒸汽态氧化剂喷嘴7相连；所述催化氧化部分位于除尘装置6的后端烟道内，由蒸汽态氧化剂喷嘴7和催化剂床层8组成，所述蒸汽态氧化剂喷嘴7位于催化剂床层8的前端；所述喷淋吸收部分位于催化氧化部分的下游，由第二配量泵13、吸收液储备罐9和喷淋吸收塔10组成。

所述回环管4为钛钢结构，由多个环形圆管组合而成，如图2所示。

所述保温管5为三层圆筒结构，由内而外依次是防腐管、电加热层和隔热棉。

所述催化剂床层8置于除尘装置出口处的烟道内，采用两层蜂窝状布置方式。

所述喷淋吸收塔10底部设置过滤分离装置12，喷淋吸收塔10顶部与烟囱11相连。

在烟气多污染物去除过程中：配量泵2和增压风机3将液态氧化剂注入除尘器前端烟道内的回形管4内，利用烟温将氧化剂活化为类气相，经蒸汽态氧化剂喷嘴7喷出后，在除尘后端的烟道内与催化剂8作用产生强氧化性物质，将烟气中难溶性组分快速高效氧化，并在喷淋塔10内溶解实现燃煤烟气多污染物的一体化脱除，产物以硫酸盐、硝酸盐的形式流向吸收塔底部，经过滤分离装置12实现过滤、分离，干燥后得到氮、硫含量较高的产品。

实施例1

以15wt％过氧化氢溶液为氧化剂，分子筛负载纳米零价铁为催化剂，在空速为152866h^-1条件下，将过氧化氢溶液注入回形管内升温活化，类气相氧化剂经保温管和喷嘴喷出后与催化剂床层接触，产生以羟基自由基为代表的高活性氧化剂，将难溶性污染物氧化，并在吸收塔内被喷淋而下的氨水吸收，过程中维持回形管内、催化剂床层温度依次为130℃、110℃，所得脱除效率如下：SO₂的脱除效率为99.1％，脱硝效率为90.2％，脱汞效率为90.7％以上。

实施例2

以15wt％过硫酸钾溶液为氧化剂，分子筛负载纳米四氧化三铁为催化剂，在空速为229299h^-1条件下，将过硫酸钾溶液注入回形管内升温活化，类气相氧化剂经保温管和喷嘴喷出后与催化剂床层接触，产生以硫酸根自由基为代表的高活性氧化剂，将难溶性污染物氧化，并在吸收塔内被喷淋而下的腐植酸钠吸收，过程中维持回形管内、催化剂床层温度依次为170℃、150℃，所得脱除效率如下：SO₂的脱除效率为99.5％，脱硝效率为91.2％，脱汞效率为92.7％以上。

实施例3

以2％wt过硫酸钾和15％wt过氧化氢溶液为氧化剂，分子筛负载纳米零价铁和四氧化三铁为催化剂，在空速为229299h^-1条件下，将复合氧化剂注入回形管内升温活化，类气相氧化剂经保温管和喷嘴喷出后与催化剂床层接触，产生以羟基自由基、硫酸根自由基为代表的高活性氧化剂，将难溶性污染物氧化，并在吸收塔内被喷淋而下的氨水/腐植酸钠吸收。过程中维持回形管内、催化剂床层温度依次为170℃、150℃，所得脱除效率如下：SO₂的脱除效率为99.9％，脱硝效率为95.1％，脱汞效率为94.7％以上。