烟气治理系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种烟气治理系统及其方法，尤其是一种同时脱除烟气中的二氧化 硫、氮氧化物、单质汞和粉尘的系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 目前，我国普遍采用的脱硫脱硝技术是湿法烟气脱硫技术（WFGD)(其中以钙法居 多）结合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)。近阶段， 又有专家提出结合原有的湿法脱硫装置再利用H2O2的强氧化性完成同时脱硫脱硝。现有的 脱汞技术采用卤素氧化剂溶液对原烟气进行循环喷淋，在单质汞（Hg°)充分氧化后，将气相 二价汞离子吸收成液相二价离子汞，再通过添加汞稳定剂将废水处理系统中液相二价离子 汞转化成稳定的硫化汞沉淀物。现有的除雾技术主要是靠脱硫塔内的除雾器来脱除烟气中 携带的水滴，而现有的除尘技术一般采用与脱硫脱硝分开的技术，应用比较广泛的是静电 除尘和袋式除尘。虽然以上的各种技术对于单项污染物的处理效果很好，但是随着环境的 恶劣，环保要求不断地提高，上述技术要达到超净排放非常困难。对每种污染物都分开处理 的工艺势必造成投资、运行成本高，占地面积广等问题，特别是对于一些老厂改造项目，厂 区里没有足够的空间放置这么多的设备，这些方法在工业应用上就受到了很大的限制。因 此，研宄脱硫脱硝脱汞除尘除雾一体化就成了当前环保行业的主要趋势。
[0003] 在脱硫脱硝工艺方面，CN102327735A和CN103463978A分别公开了一种基于H 2O2催 化氧化烟气同时脱硫脱硝的系统及其方法，这些专利文献均采用在烟气进口处注入H2O2，这 种注入方式存在以下的缺陷：（1)由于H2O2具有不稳定性，在120°C以上，尤其是在140°C及 以上时会发生无效分解，强烈分解成H2O和O2，失去氧化氮氧化物（NOx)的能力，而大部分烟 气在烟道段（未进入吸收塔前）的烟气温度恰恰在这个温度范围之内。（2)无论是钢厂的 烧结机烟气，还是燃煤锅炉烟气，都含有较多的粉尘，H2O2本身及其在一定条件下激发形成 的活性物质羟基自由基遇到粉尘会发生瞬时聚集使其失去活性，大幅降低H2O2本应很强的 氧化性能。（3) !1202在50~70°C，雾化含水率在10 %~13%，环境含水量30 %~40 %的条 件下会激发出更多的羟基自由基· OH和· O2H，而烟气进口位置烟温过高且含水量较低，达 不到这样的条件，导致H2O2激发出实质性氧化意义的活性物质羟基自由基· OH和· 0 2H的 量大大地降低。（4)塔外用于脱硝的设备多且复杂，占地面积大，增加了投资、运行成本。
[0004] 在脱汞工艺方面，卤素氧化剂除汞的方法既需要添加汞氧化剂，又需要添加稳定 剂，经济成本较高，也容易造成二次污染。
[0005] 在除尘除雾工艺方面，一方面，静电除尘对大于10 μ m的颗粒物除尘效率非常高， 但是当颗粒物直径小于2 μ m时，除尘效率就会显著下降，除尘效率会低于90%，在极端情 况下，效率甚至会降到50%以下，从电除尘器排放出来数量最多的就是0. 2~2 μπι的细 颗粒。另一方面，袋式除尘器除尘效果好，但不论其效率多高，排放的颗粒物大部分都小于 2. 5 μm。静电除尘和袋式除尘均不能使除尘后烟气颗粒物含量达到排放限值，通常含量仍 在100~200mg/Nm3。此外，湿法脱硫塔内安装的除雾器仅能去除粒径大于15 μ m的较大液 滴，而烟气中的大量细小雾滴无法除去，造成排放烟气雾滴含量较高。
[0006] 综上所述，目前尚无一种切实可行的同时对烟气进行脱硫脱硝脱汞除尘除雾的方 法。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种借助氧化镁法吸收脱硫设备，结合过 氧化氢氧化进行烟气同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾的系统及其方法。本发明的系统及其方法 尤其适用于燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团、工业S炉等含S02、N0x、Hg°和粉尘的烟气的一体化 处理。
[0008] 本发明提供一种烟气治理系统，包括：
[0009] 烟气处理设备，其内部设置有：
[0010] 过氧化氢喷雾氧化反应层，用于采用过氧化氢氧化烟气中的二氧化硫、低价氮氧 化物和单质汞，并形成氧化产物；
[0011] 吸收喷淋区，用于采用氢氧化镁浆液吸收烟气中的所述氧化产物，并形成吸收浆 液；和
[0012] 浆液循环区，用于向吸收喷淋区供给氢氧化镁浆液，并接收来自吸收喷淋区的吸 收浆液；
[0013] 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
[0014] 除尘除雾设备，用于对烟气进行除尘除雾；
[0015] 其中，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述吸收喷淋区内；所述除尘除雾设 备位于所述吸收喷淋区上方。
[0016] 根据本发明所述的系统，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；所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述第一 吸收喷淋层和所述第二吸收喷淋层之间。
[0017] 根据本发明所述的系统，优选地，所述第二吸收喷淋层距离所述第一吸收喷淋层 2. 8m ~3. 5m〇
[0018] 根据本发明所述的系统，优选地，所述除尘除雾设备采用旋转式除尘除雾器。
[0019] 根据本发明所述的系统，优选地，所述除尘除雾设备包括：
[0020] 导流筒，其为一个或多个竖直固定且内壁光滑平整的圆形筒；当采用多个导流筒 时，每个导流筒以相切的方式布置在烟气处理设备内部；
[0021] 旋转叶片组，其由中心筒、叶片组和外筒构成，所述中心筒和外筒用于连接固定叶 片；
[0022] 中轴和轴毂，所述轴毂用于连接固定中轴和导流筒；
[0023] 密封式转承，所述旋转叶片组中心筒穿过中轴，由两个所述密封式轴承上下固定 在中轴上；和
[0024] 喷雾设备，其安装于中轴内部，用于雾化除尘液。
[0025] 根据本发明所述的系统，优选地，所述旋转叶片组以一定倾斜角度与中心筒和外 筒连接，且是可以活动的。
[0026] 根据本发明所述的系统，优选地，所述旋转叶片组在烟气带动下转动，其转速为 800r/s ~1000r/s。
[0027] 根据本发明所述的系统，优选地，所述中心筒的截面面积为所述导流筒的截面面 积的5~55%。
[0028] 本发明还提供一种利用上述系统进行烟气治理的方法，包括如下步骤：
[0029] 烟气氧化步骤：在过氧化氢喷雾氧化反应层中，利用过氧化氢氧化烟气中的二氧 化硫、低价氮氧化物和单质汞，并形成其氧化产物；
[0030] 湿法吸收步骤：在吸收喷淋区中采用氢氧化镁浆液吸收烟气中的所述氧化产物， 并形成吸收浆液；
[0031] 浆液循环步骤：将浆液循环区中的氢氧化镁浆液供给至吸收喷淋区，并在浆液循 环区中接收来自吸收喷淋区的吸收浆液；
[0032] 过氧化氢供给步骤：由过氧化氢供给设备向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化 氢；和
[0033] 除尘除雾步骤：采用除尘除雾设备对烟气进行除尘除雾。
[0034] 根据本发明所述的方法，优选地，在所述烟气氧化步骤中，过氧化氢喷雾氧化反应 层的工艺条件为：烟气温度为40~70°C，含水率为10%~13%，相对湿度为30%~40%。
[0035] 本发明的系统及其方法借助湿法吸收脱硫设备，结合过氧化氢氧化，实现了烟气 同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾综合治理。根据本发明优选的技术方案，本发明的系统及其方 法相比于现有的在烟道处加入过氧化氢的烟气脱硫脱硝一体化工艺，活性物质羟基自由基 的产生量提高了 50%~60%之多，有效提高了氮氧化物和二氧化硫的脱除效率，302脱除率 可达到100%，N0J^除率可达到80%以上，同时降低了 H2O2的注入量，节约成本的同时也避 免了 H2O2过量、高温引发爆炸的危险。根据本发明进一步优选的技术方案，本发明的系统及 其方法采用氧化镁法吸收脱硫脱硝工艺，由于氧化镁是一种活性非常高的金属氧化物，更 能激发部分H2O2产生活性物质羟基自由基，不仅提高了脱硫的效率，而且能够对脱硝的效 率起到同步促进的作用，这是现有脱硫脱硝方法所不具有的优点。根据本发明进一步优选 的技术方案，本发明的系统及其方法在脱汞过程中不需要加入卤素氧化剂和汞稳定剂，节 约运行成本，不会造成卤素、稳定剂等的二次污染。根据本发明进一步优选的技术方案，本 发明的除尘除雾设备采用旋转式除尘除雾器可以代替现在普遍使用的除雾器和湿式电除 尘器，且除尘除雾效果优于二者的组合，经过该除尘除雾器处理后的烟气，其烟气粉尘含量 可低于5mg/Nm3、雾滴含量不高于25mg/Nm3,其除雾效果比平板除雾器效果高出150%，可以 减少烟气带水，节约工艺水，达到节约水资源的目的；其阻力比平板折叠式或者屋脊式除雾 器的阻力更小；其生产成本低，仅为湿式电除尘器的50%，且其旋转叶片组的转动靠烟气 流动，从而没有电耗，运行成本仅为除尘液的消耗成本。再有，本发明的系统及其方法简化 了现有技术的设备，包括H2O2催化分解装置、预热装置、加热装置、风机等装置，大大降低了 脱硫脱硝前期建设投资、占地面积和运行成本。
【附图说明】
[0036] 图1是比较例1的装置示意图。
[0037] 图1中为过氧化氢储罐，12为过氧化氢注射泵，13为过氧化氢喷头，14为过氧 化氢催化分解装置，15为鼓风机，16为活性物质喷头。
[0038] 图2是比较例2的装置示意图。
[0039] 图2中：21为过氧化氢储罐，22为过氧化氢注射泵，23为过氧化氢喷头，24为过氧 化氢催化分解装置，25为鼓风机，26为活性物质喷头，27为预热装置，28为加热装置。
[0040] 图3是本发明实施例1的系统示意图。
[0041] 图3中：31为烟