烟气一体化处理装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种烟气一体化处理装置和方法，尤其是一种同时脱除烟气中的二氧 化硫、氮氧化物、汞和粉尘，并利用其废液生产硫酸镁硝酸镁副产品的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 工业排放的烟气中含有大量的粉尘、二氧化硫（SO2)、氮氧化物（NOx)等有害物质， 而这些有害物质均是酸雨、雾霾的主要前体物和重要来源。单质汞（Hg°)是唯一一种在常温 常压下呈气态的有毒重金属，拥有长距离扩散的能力，属于全球性的污染物。虽然工业烟气 中汞的含量很低，但因烟气量大，其对环境的危害也不容忽视。因此，控制工业烟气中S0 2、 NOx、汞和粉尘的排放是大气污染控制领域中最主要的任务。
[0003] 若对上述污染物分别进行脱除处理，需要引入多套设备，投资高、占地大，于是，近 年来各种烟气多污染物新型控制技术不断涌现，例如实现一塔同时脱硫脱硝。在SOjP NOx 的脱除中，NOx的脱除要比502困难的多，因此主要从脱除NOx的角度出发，研宄烟气多污染 物的集成脱除净化处理。
[0004] 目前，主流脱硝技术是选择性催化还原脱硝技术（SCR)或选择性非催化还原脱硝 技术（SNCR)。SCR法脱硝效率高，二次污染小，但设备投资费用大，需要用到催化剂，运行维 护费用高；而SNCR法投资和运行费用较少，但脱硝效率比较低。上述二种脱硝技术的脱除 效率能达到目前国家制定的排放标准，但是其工艺复杂，控制条件苛刻，投资、运行费用昂 贵，占地面积大，不适宜于改造项目。在排放标准不断提高的情况下，企业在脱硝上的支出 费用日益加大，脱硝工作面临两难的处境：可选技术少；能应用到实际工程上的脱硝技术 运行成本、建设成本都较高。
[0005] 利用氧化剂结合湿法脱硫装置进行烟气同时脱硫脱硝是一种新型的脱硝技术，该 方法利用强制氧化的原理将烟气中溶解度较小的NO氧化成勵 2或N 205等高价态的氮氧化物 (NOx)，然后再用水或碱性物质吸收。氧化剂结合湿法脱硫装置进行烟气同时脱硫脱硝技术 可充分利用原有脱硫系统，具有改造成本低、周期短、占地小、工艺简单、适应性强等优点。
[0006] CN103977682A、CN104056538A、CN203916431U 公开了一种单独利用 O3作为氧化剂 的烟气同时脱硫脱硝方法；CN102327735A公开了一种利用H2O 2作为氧化剂的烟气同时脱硫 脱硝方法；CN102343212A公开了一种H2O2和0 3协同氧化结合湿法脱硫装置的脱硫脱硝一体 化工艺。以上专利文献均将氧化剂03、H20 2加入到烟道中，而烟道处环境不能提供氧化剂最 佳的氧化条件，使氧化效率降低，增加了氧化剂的用量，大大提高了运行成本。
[0007] 基于一种同时脱硫脱硝技术，利用氧化剂把NO氧化成易溶于水的高价态氧化物 勵2和1〇 5的同时，也可利用氧化剂将汞（取）氧化成高价态汞而将其脱除。0附03736373八、 CN103480251A均公开了一种同时脱硫脱硝脱汞方法，锅炉烟气经除尘后进入烟道，在烟 道段内合适的位置喷入臭氧，烟气与臭氧进行混合、反应后送入湿法脱硫塔内与碱性浆液 进行吸收反应。这些专利文献同样是在烟道中加入氧化剂，因而同样面临臭氧在120~ 160°C、尘含量为50~200mg/Nm 3的烟温环境中发生分解、吸附粉尘而失去活性，造成氧化 效率低，臭氧耗量过大，运行成本提高的问题。
[0008] 随着雾霾天气的集中、频繁爆发，PM2. 5逐渐被关注，同时脱硫脱硝脱汞已不能满 足日益严格的环保要求。开发一种能同时脱硫脱硝除尘脱汞的工艺和装置已成为环保行业 的主要研宄方向。
[0009] CN203525547U公开了一种湿式集成脱硫脱硝脱汞除尘的脱除塔，在一塔上由下至 上依次实现了湿法脱硫、氧化脱硝脱汞、湿电除尘。其除尘方式采用湿式除尘，不仅电耗高、 阻力大，且除尘效果远不能满足新规范的要求，尤其对PM2. 5的过滤甚微；并且，其脱硝脱 汞段采用的氧化剂为次氯酸钠，氧化性能差，脱硝效率低。
[0010] 在结合湿法脱硫装置实现一塔同时脱硫脱硝脱汞除尘烟气治理技术中，氧化镁 法湿法脱硫工艺及装置逐步得到推广应用，市场份额从2005年不到1 %，增加至目前超过 6%，可见，湿式氧化镁法脱硫技术得到了越来越多人的认可。采用氧化镁法脱硫工艺并将 脱硫废液制备生成硫酸镁副产品，不仅解决了传统钙法脱硫产生的脱硫石膏处理问题，而 且还可以通过硫酸镁副产品的销售冲抵部分脱硫装置的运行维护费用，从技术及经济角度 都比传统钙法具有较大的市场应用优势。
[0011] 由于传统的氧化镁法脱硫废液生产硫酸镁技术使用蒸汽作为蒸发、结晶、干燥的 介质，所以造成采用脱硫废液生产硫酸镁的方法需要消耗较多的蒸汽，直接增加了脱硫运 行费用。CN1733656A公开了一种利用锅炉烟气制取七水硫酸镁肥料的方法，其中硫酸镁溶 液采用浓缩结晶，即，利用硫酸镁在温度超过60°C溶解度降低的特性进行结晶，这种高温结 晶方式需要消耗更多的高品质蒸汽而且会造成晶浆输送管路频繁堵塞，很难实现副产品的 连续稳定生产。CN102745726A公开了一种利用脱硫废液生产七水硫酸镁的方法，所采用的 结晶方法是将所得废液送入蒸发器浓缩，蒸发温度为100~130°C，浓缩后排出的浆料在 30~45°C下进行冷却结晶，获得七水硫酸镁。这种蒸发、结晶方法需要蒸汽品质较高，如 使用低品位蒸汽则消耗量增加。上述专利文献所公开的工艺生产一吨硫酸镁都需要耗费 1. 2~2吨左右的蒸汽，蒸汽价格以80元/吨计算，一吨硫酸镁的蒸汽消耗成本在160元左 右。因此，尽管镁法脱硫综合成本比钙法要低，但目前镁法脱硫塔外利用三效蒸发等工艺生 产硫酸镁的方式仍然存在浪费蒸汽资源，脱硫运行费用仍然较高。而且受烟气中粉尘及其 它杂质的影响，一般塔内直接生产硫酸镁的工艺方法产出的硫酸镁杂质含量较高，后期分 离比较困难，影响硫酸镁的品质。
【发明内容】
[0012] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种借助湿法吸收脱硫设备，结合臭氧和 过氧化氢协同氧化进行烟气同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾，并利用其废液生产硫酸镁硝酸镁 副产品的装置和方法。本发明的装置和方法尤其适用于燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团、工业 窑炉等含S0 2、N0X、Hg和粉尘的烟气的综合治理及其废液的资源化利用。
[0013] 本发明提供一种烟气一体化处理装置，包括：
[0014] 烟气处理设备，其内部设置有：
[0015] 臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层，用于协同氧化烟气中的低价氮 氧化物和单质汞，并形成高价氮氧化物和氧化汞；
[0016] 吸收喷淋区，用于采用氧化镁法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并捕集烟气 中的氧化汞，形成吸收浆液；
[0017] 浆液循环区，用于接收来自吸收喷淋区的吸收浆液，并将吸收浆液输送至吸收喷 淋区和蒸发浓缩设备中；和
[0018] 除尘除雾区，用于对烟气进行除尘除雾；
[0019] 蒸发浓缩设备，用于将输送至其中的浆液蒸发浓缩，形成浓缩产物；
[0020] 循环沉降设备，用于接收来自蒸发浓缩设备的浓缩产物，并将浓缩产物进行沉降， 形成沉降产物；
[0021] 臭氧供给设备，用于向臭氧喷雾氧化反应层供给臭氧；和
[0022] 过氧化氢供给设备，用于向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢；和
[0023] 其中，所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层均设置在所述吸收喷 淋区内；所述除尘除雾区位于所述吸收喷淋区上方；所述蒸发浓缩设备和循环沉降设备均 设置在所述烟气处理设备内部。
[0024] 根据本发明所述的装置，优选地，所述吸收喷淋区包括至少三个吸收喷淋层，并且 所述至少三个吸收喷淋层彼此不邻接，并被所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化 反应层间隔开。
[0025] 根据本发明所述的装置，优选地，所述吸收喷淋区由下至上依次包括第一吸收喷 淋层、第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层；臭氧喷雾氧化反应层设置在第一吸收喷淋层和 第二吸收喷淋层之间；过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层 之间。
[0026] 根据本发明所述的装置，优选地，所述臭氧喷雾氧化反应层距离第一吸收喷淋层 0. 5~I.