双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃煤锅炉的烟气治理反应器，具体地说是一种双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化装置及方法。
【背景技术】
[0002]我国作为产煤大国与燃煤大国，煤在我国一次能源中的比例高达65%以上。煤燃烧排放的烟气中含有大量的大气污染物，如:S02、N0x和Hg等，对大气环境和人体健康造成了严重危害。目前我国由燃煤产生的SOjP NOx排放量分别高达2070万吨(2014年)和1643万吨(2007年)，占全国总排放量的90%和70%。
[0003]SOjP NOx的主要危害是引起酸雨和臭氧层的破坏，对生态环境和人体健康造成极大危害，每年造成经济损失达1000亿元以上。对此，国家方面出台了相应的污染防治政策，制定了较为详细的排放标准和准则，鼓励降低排放，划定了二氧化硫控制区和酸雨控制区(简称“两控区”)，实行总量控制和浓度控制，即在实行全厂排放总量控制的基础上，增加了烟囱放浓度的限制，并与“两控区”和煤的含硫量挂钩。近年来，随着烟气治理技术的不断进步和对环境要求的日趋严格，我国大气污染物排放标准日趋严格，甚至超过了众多发达国家标准。现在，我国《火电厂大气污染物排放标准-2011》对火电厂烟气中的S02、N0x、Hg排放质量浓度最高限制分别为50mg/m3、100mg/m3、0.03mg/m3。因此必须对烟气中的SO2, NOx和Hg的排放进行控制使之达到现行排放浓度标准的要求。
[0004]烟气脱硫技术主要使用湿法石灰石石膏法。湿法石灰石石膏法能到达95 %左右的脱硫率，但对于日益提高的排放浓度，此方法越来越吃力，同时所使用的吸收剂容易产生堵塞问题；烟气同时脱硝主要使用SCR脱硝技术，但SCR法以NH3S还原气，存在运输困难、投资及运行费用高、催化剂易失活且价格昂贵、钝化后的催化剂容易造成二次污染、操作温度范围窄、工艺复杂等缺陷。目前国内外对脱汞的研究较少，主要是利用改进燃烧方式来降低汞的排放，脱汞排放量虽然未有严格要求，但已经提上日程。
[0005]目前，湿法脱硫装置具有较高的脱硫效率，但是脱硝效率几乎可以忽略。这主要是因为烟气中95%以上为NO，难溶于水，很难被吸收剂所吸收。所以，发展经济可行的烟气同时脱硫脱硝一体化技术势在必行。另外虽然湿法脱硫能够脱除一部分的氧化汞，但是烟气中存在的较大比例的单质汞无法进行有效脱除，所以必须对现行的脱汞技术进行升级改在，使之适应越来越严格的烟气Hg的排放标准。所以，研发高效经济的脱硫脱硝脱汞一体化技术已成为国内外诸多研究机构的关注热点。
[0006]如果能将NO氧化成勵2等容易被吸收的高价态NOx，同时将单质汞氧化成易于吸收的二价汞，那么就有可能实现湿法脱硫脱硝以及脱汞，达到工艺设备简单、降低能耗、处理费用低、节省空间等效果。
[0007]本实验装置采用钠碱法联合脱硫脱硝脱汞，可以利用NaOH脱硫后的产物就可以成为脱硝脱汞的反应剂，不仅解决的传统CaCO3吸收剂容易引起堵塞的问题，而且吸收剂的利用率大大提高。同时配合脱汞技术可以达到脱硫脱销脱汞同时进行，均可达到国家排放标准。另外，可以利用原有的湿法脱硫装置，对于改造项目具有很好的应用价值。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化装置及方法。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明提供一种双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化装置，包括脱硫塔、等离子体除雾氧化装置和脱硝脱汞塔；所述脱硫塔、等离子体除雾氧化装置和脱硝脱汞塔依次连接，形成脱硫塔和脱硝脱汞塔相互分离的双塔结构。
[0010]作为对本发明所述的双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化装置的改进:所述脱硫塔包括自下而上依次设置的脱硫浆液循环池、脱硫喷淋层、脱硫除雾器和脱硫烟气出口 ；所述等离子体除雾氧化装置包括相互连通的除雾部分、氧化部分，所述除雾部分、氧化部分的下端设置除雾废水出口 ；所述脱硝脱汞塔包括依次自下而上设置的脱硝脱汞浆液循环池、填料层、脱硝脱汞喷淋装置、脱硝脱汞除雾器和脱硝脱汞烟气出口 ；所述脱硫浆液循环池、脱硫喷淋层之间的侧壁上设置有脱硫烟气进口 ；所述脱硝脱汞浆液循环池和填料层之间的侧壁上设置有脱硝脱汞塔烟气进口 ；所述除雾部分上端设置等离子体除雾氧化装置烟气进口与脱硫烟气出口相连通；所述氧化部分上端设置等离子体除雾氧化装置烟气出口与脱硝脱汞塔烟气进口相连通；所述脱硫浆液循环池和脱硫喷淋层通过带栗的管道相连通；所述脱硝脱汞浆液循环池和脱硝脱汞喷淋装置通过带栗的管道相连通；所述脱硫浆液循环池的下端、除雾废水出口均通过管道与脱硝浆液循环池相连通。
[0011]作为对本发明所述的双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化装置的进一步改进:所述脱硫浆液循环池外接浆液池；该浆液池内设置有新鲜的钠基吸收液；所述等离子体除雾氧化装置烟气出口上设置有H2S等添加剂注入装置。
[0012]作为对本发明所述的双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化装置的进一步改进:所述除雾部分由除雾电极和除雾极板组成通道；所述除雾电极为圆盘式电极；圆盘沿一根极线从上往下均勾分布；所述圆盘直径10_，厚度I?2_，任意相邻圆盘之间的间隔为1mm ;圆盘电极与除雾极板的间距为300?400mm ;所述氧化部分由氧化电极和氧化极板组成通道；所述氧化电极为针状电极，由4、6或8根针同一平面对称布置形成一组，沿一根极线从上往下均匀分布；所述每根针的长度5_ ;针尖直径小于0.5_，所述每组针状电极之间的间隔为1mm;所述相邻两组针均匀交叉布置，4、6或8根针时，上、下针之间的夹角分别为45°、30°和22.5° ;针状电极和氧化极板之间的间距为150?200mm。
[0013]作为对本发明所述的双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化装置的进一步改进:所述除雾部分与氧化部分下端设置水平的空气通道相互连通；所述氧化部分的下端连通口设置烟气导流构件。
[0014]—种双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化方法，依次进行脱硫、等离子除雾氧化、Hg的硫化和脱硝脱汞过程。
[0015]作为对本发明所述的双塔型等离子体耦合钠基吸收烟气深度净化方法的改进:1)所述脱硫过程包括如下步骤:1.1)原始待处理烟气进行除尘处理后通过钠基吸收液从上到下喷淋，使得烟气中的SOjP钠基吸收液逆向接触，发生中和反应，完成脱硫反应；1.2)将上述步骤中完成脱硫的烟气通过除雾器进行初步除雾，之后进入等离子体除雾氧化装置进行等离子除雾氧化步骤；2)所述的等离子体除雾氧化过程如下步骤:2.1)将脱硫后的烟气经过除雾电极高压放电，水雾荷上负电荷，随后移动至极板，继而使得液体自上而下流动；2.2)除雾后的烟气水平进入等离子体氧化段，接着自下而上流动，经过氧化电极的高压放电，产生大量氧化性自由基，将NO与Hg分别氧化为N02、HNO2,圆03与HgO ;2.3)氧化后的烟气从等离子体除雾氧化器出口排出，之后进入Hg的硫化过程；3)所述的汞的硫化过程包括如下步骤:3.1)通过H2S喷入装置向氧化后的烟气喷入H2S气体，将HgO转化成HgS ;H2S的加入量如下=H2SiHg = 1.5:1 ~ 2:1，加入后的H2S与HgO反应生成HgS ;4)所述的脱硝脱汞过程包括如下步骤:4.1)由以上步骤1.2)中产生的脱硫副产物以及步骤2.1)收集的液体溶液作为脱硝和脱汞的吸收液从上往下喷淋，而硫化后的烟气通过填料层时，与喷淋的溶液充分接触，发生氧化还原反应，最终完成高效脱硝；而通过步骤1.2)所带的未完全反应钠基吸收液硫化后的烟气接触，发生中和反应，完成部分脱硝；且该钠基吸收液与未完全反应的H2S发生中和反应，生成Na2S,完成H2S的脱除；而Na2S和勵2发生氧化还原反应，促进NOx脱除。
[0016]所述脱硝的同时，烟气中的HgS在填料层中被洗涤，完成Hg的最终脱除；
[0017]4.2)脱硝脱汞后的副产物定期排到曝气装置进行氧化，完全转化为Na2S04、NaHS04和~&~03后再进入废水处理装置；
[0018]4.3)脱硝脱汞过程后的烟气在简单除雾后直接排出。
[0019]—种烟气中S02、NOx和Hg深度脱除的方法，包括如下步骤:
[0020](I)脱硫
[0021 ] 将高效除尘后的烟气引入脱硫塔，以NaOH吸收液喷淋，烟气中的SOjP NaOH发生快速中和反应，完成高效脱硫，同时控制新鲜NaOH吸收液的加入量，生成Na2S03/NaHS03-合液，用于后续NOx的脱除；
[0022](2)除雾、氧化
[0023]从脱硫塔出来的烟气首先进行高效除雾:烟气自上而下运动，液滴荷上负电荷，之后在静电力作用下迀移到极板，接着自上而下流至等离子体除雾氧化装置的底部，最后由废水出口排出，进入脱硝脱汞塔的脱硝浆液循环池；除雾后的烟气水平流动至氧化部分的底部，接着在氧化部分自下而上流动，实现NO和Hg的氧化:放电过程中产生了大量的氧化性自由基，所述自由基与烟气中的NO和Hg发生氧化反应，生成易于吸收的N02、H NO2, HNO3和HgO ;烟气自下而上经过氧化部分，最后氧化后的烟气从其顶部排出；
[0024](3) Hg 的硫化
[0025]氧化后的烟气首先在烟道中进行硫化，在氧化部分(23)的烟气出口处喷入H2S气体，使HgO转化为HgS ;
[0026](4)脱硝除汞
[0027]脱硫过程中产生的副产物Na2S03/NaHS03混合吸收液引入脱硝脱汞塔的循环浆液池作为脱硝脱汞的吸收液，从上到下喷洒至填料层；硫化后的烟气通过填料层，逆向接触Na2S03/NaHS0jg合吸收液，一方面Na2S03/NaHS0#P NO2通过氧化还原反应，另一方面HgS被吸收液洗涤下来，完成脱硝除汞；同时在脱硝除汞过程中，未完全反应的H2S被NaOH吸收，以及吸收后的产物Na2S也参与脱硝，最后烟气通过除雾器后接入烟囱排入大气。
[0028]作为对本