基于臭氧的烟气治理装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种烟气治理装置和方法，具体涉及基于臭氧的烟气治理装置和方 法。该装置和方法可以实现烟气的脱硫脱硝除尘除雾脱汞一体化治理。
【背景技术】
[0002] 自从2013年全国大范围爆发雾霾爆发之后，环保问题，尤其是大气污染问题，成 为大众关注的焦点。近年来，我国SOjP NO以勺排放日益增加，其带来的污染也越来越严 重，并产生了一系列问题：由它们形成的酸雨和光化学烟雾等严重威胁人类健康，破坏生态 环境，这些污染物物已经严重影响了人民群众的生活和国民经济的发展。钢铁行业粉尘排 放量占我国工业粉尘排放总量的25%，烧结工业烟尘排放约占钢铁生产过程总排放量的 40%之多，这些随烟气排出的粉尘同样是霾的重要来源，S02、N0x和粉尘对人体健康的伤害、 对大自然的伤害比我们预计的要严重的多。汞是唯一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，因此被认作是全球性的污染物而备受人们关注。而工业烟气排放 的S02、N0x、粉尘和汞是大气污染中NOx的主要来源。因此，控制工业烟气S0 2、N0x、粉尘和汞 的排放已是迫在眉睫。
[0003] 近年来各种烟气多污染物新型控制技术不断涌现，在NOdP SO 2的脱除中，NO ,的 脱除要比302困难得多，因此，主要从脱除角度出发研宄烟气多污染物的集成脱除净 化处理。基于脱除NOx的角度，常规的脱硝方法为选择性非催化还原（SNCR)和选择性催化 还原（SCR)。这两种烟气脱硝的方法反应都需要较高的温度，对现有的脱硫设备改造较大。 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，达不到日益严格的排放标准。
[0004] 利用强制氧化的原理将烟气中NOx中占95%的不溶于水的NO转化为NO 2或N2O5等 高价态的氮氧化物，再被水或碱性物质吸收，从而达到烟气脱硝的方法，现有脱硫设备不用 进行大规模改造即可满足脱硝要求，具有改造成本低、周期短、占地小、工艺简单、适应性强 等优点。CN1768902A公开了一种烟气脱硝方法，首先将作为氧化剂的臭氧（O3)喷入到烟道 中，将锅炉烟气中的NO氧化成为易溶于水的腸2或N2O5，然后用水或碱液洗涤烟气，脱除烟 气中的氮氧化物。该氧化脱硝方法虽然能达到脱除氮氧化物的目的，但锅炉烟气先与臭氧 (O3)反应后再进行碱液处理工序，即氧化区与吸收区分离，臭氧（O3)在超过130°C的烟温环 境中以及在含尘量50~200mg/Nm3的烟气条件下，极易发生分解、或吸附粉尘失去活性，造 成脱硝效率降低、臭氧（O3)耗量过大，增加脱硝系统的运行成本。
[0005] CN103736373A、CN103933841A、CN103480251A 同样提供了一种以臭氧为脱硝剂的 脱硫脱硝除尘脱汞一体化工艺方法，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 技术与CN1768902A -样，将脱硝反应工艺段设计在烟道中，同样面临着脱硝剂要在120~ 160°C的烟温环境中进行反应，且粉尘含量也在50~200mg/Nm3范围内，臭氧极易产生分 解、吸附尘物质失去活性，造成脱硫脱硝效率降低、〇3耗量过大，增加脱硫脱硝系统的运行 成本的问题，而且其选用的除尘器除尘效果远不能满足新规范的要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种烟气治理装置和方法，其可以同时对烟气进行脱硫脱 硝除尘除雾脱汞一体化处理，并可以有效减少臭氧（O3)消耗量。
[0007] 本发明提供一种基于臭氧的烟气治理装置，包括：
[0008] 烟气处理设备，其内部设有：两层以上的喷淋吸收层，一层以上的臭氧喷雾反应和 吸收层，其中，所述的臭氧喷雾反应和吸收层将烟气中的低价氮氧化物氧化成高价氮氧化 物，所述的臭氧喷雾反应和吸收层将烟气中的单质汞氧化成氧化汞；所述的喷淋吸收层采 用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫、氮氧化物和粉尘，并捕集烟气中的氧化汞，并形成吸收产 物；
[0009] 臭氧供给设备，用于向所述臭氧喷雾反应和吸收层供给臭氧；和
[0010] 除尘除雾设备，用于对烟气进行除尘除雾，所述除尘除雾设备位于全部喷淋吸收 层的上方。
[0011] 根据本发明所述的装置，优选地，所述的两层以上的喷淋吸收层中的至少一层喷 淋吸收层设置在所述的臭氧喷雾反应和吸收层的下方，用于预处理烟气以吸收烟气中的二 氧化硫和粉尘；和
[0012] 所述的两层以上的喷淋吸收层中的至少一层喷淋吸收层设置在所述的臭氧喷雾 反应和吸收层的上方，用于吸收烟气中的氮氧化物，并捕集烟气中的氧化汞。
[0013] 根据本发明所述的装置，优选地，在烟气处理设备内部从下到上设置有第一层喷 淋吸收层、第二层喷淋吸收层和第三层喷淋吸收层，所述臭氧喷雾反应和吸收层设置在第 一层喷淋吸收层、第二层喷淋吸收层与第三层喷淋吸收层之间任一位置。
[0014] 根据本发明所述的装置，优选地，所述臭氧喷雾反应和吸收层设置在第一层喷淋 吸收层与第二层喷淋吸收层之间，臭氧喷雾反应和吸收层距离第一层喷淋吸收层0. 8~ 2. 8米，并且距离第二层喷淋吸收层I. 0~2. 3米。
[0015] 根据本发明所述的装置，优选地，所述臭氧喷雾反应和吸收层设置在第二层喷淋 吸收层与第三层喷淋吸收层之间，臭氧喷雾反应和吸收层距离第二层喷淋吸收层0. 8~ 2. 8米，并且距离第三层喷淋吸收层I. 0~2. 3米。
[0016] 根据本发明所述的装置，优选地，所述的除尘除雾设备包括除尘除雾器和除尘液 喷淋层；除尘液喷淋层设置在除尘除雾器下方〇. 3~1米处。
[0017] 根据本发明所述的装置，优选地，所述的除尘除雾器为带有旋转叶片的旋转式除 尘除雾器。
[0018] 本发明还提一种利用上述装置进行烟气治理的方法，包括如下步骤：
[0019] 烟气氧化步骤：在臭氧喷雾反应和吸收层中，利用臭氧氧化烟气中的低价氮氧化 物和单质汞，分别形成高价氮氧化物和氧化汞；
[0020] 湿法吸收步骤：利用喷淋吸收层喷出的吸收剂吸收烟气中的二氧化硫、氮氧化物 和粉尘，并捕集烟气中的氧化汞，以形成吸收产物；
[0021] 臭氧供给步骤：由臭氧供给设备向所述臭氧喷雾反应和吸收层供给臭氧；
[0022] 除尘除雾步骤：利用除尘除雾设备对经过湿法吸收步骤处理的烟气进行除尘除 务。
[0023] 根据本发明所述的方法，优选地，在烟气氧化步骤中，臭氧喷雾反应和吸收层的工 艺条件为：烟气温度为40~70°C，尘含量为30~50mg/Nm3,相对湿度大于30%、烟气含湿 量10%~15%之间。
[0024] 根据本发明所述的方法，优选地，在烟气氧化步骤中，将烟气的流速控制在小于 5m/s〇
[0025] 采用本发明的装置和方法，可以使烟气同时进行氧化反应和吸收反应，喷入的臭 氧作为氧化剂，在含有氢氧根离子的环境下，引发链式反应，臭氧引发链式反应使烟气中占 N0xi要成分的难溶于水的NO转化为腸2或\05等高价态的氮氧化物，使烟气中的单质汞转 化为氧化汞，再被水或碱性物质吸收，完成脱硝脱汞过程。与此同时，喷淋吸收层的吸收剂 将烟气中的二氧化硫以及部分粉尘脱除，除尘除雾设备将烟气中的剩余粉尘和雾滴脱除。 根据本发明优选的技术方案，可以保证氧化反应和吸收反应能反应完全，提高了脱硝脱汞 效率，降低了臭氧和吸收剂等物料的消耗量。根据本发明更优选的技术方案，通过除尘除雾 器及设置在除尘除雾器下方的除尘液喷淋层，可以高效除去湿法脱硫后烟气中剩余的细微 颗粒，从而使得治理后的烟气粉尘含量接近零，并将雾滴含量控制在较低范围内。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明实施例1的装置示意图。
[0027] 图中，1为烟气处理塔，2为第一层喷淋吸收层，3为第二层喷淋吸收层，4为第三层 喷淋吸收层，5为臭氧喷雾反应和吸收层，6为除尘除雾设备，61为旋转式除尘除雾器，62为 除尘液喷淋层，63为除尘液积液器，7为塔内浆液循环槽，8为烟气出口，9为浆液循环泵，10 为塔外浆液池，11为臭氧输送泵，12为臭氧发生器，13为排出泵，14为板框压滤机，15为脱 硫脱硝脱汞后浆液池，16为烟气事故喷淋层，17为烟气事故喷淋泵，18为烟气事故水箱，19 为除尘液存储器，20为烟气进口。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0029] 本发明所述的"装置"为一种产品，即各装置的系统集合。在本发明中，入口与进 口具有相同的含义，二者可以替换。本发明所述的"相对湿度"采用百分比表示。本发明所 述的"烟气含水率"为绝对含水率，以重量百分比表示。
[0030] 在本发明中，低价氮氧化物表示氮为三价以下（含三价）的氮氧化物，包括NO等 低价态的氮氧化物（NOx);高价氮氧化物表示氮为四价以上（含四价）的氮氧化物，包括 N02、N2O5等高价态的氮氧化物（NO x)。
[0031] 本发明所述的"单质汞"，是指以单质形式存在的零价汞（Hg°)。本发明所述的"氧 化汞"包括HgO, HgO中的汞为二价的氧化态（Hg2+)。
[0032] 本发明所述的"湿法吸收"，是指以碱性浆液作为主要的烟气治理吸收成分，但不 限于添加其他任一成分的烟气治理工艺。在本发明的烟气治理工艺中，起烟气治理作用的 碱性浆液的组成成份可能会有所变化，其配方或变化对于本领域技术人员来说是熟知的。
[0033] 本发明所述的"上方"、"下方"、从下到上等表示相对位置的词语仅代表相对位置 处于"上方"或"下方"，可以直接设置在"上方"或"下方"，也可以间接设置在"上方"或"下 方"，即不相邻地设置在"上方"或"下方"，如在A层的上方设有B层，仅表示B层在A层的 上方，可以相邻，也可以不相邻，不受任何限制。