一种光助催化氧化脱除烟气中多污染物的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于烟气净化技术领域，特别涉及一种光助催化氧化脱除烟气中多污 染物的装置。
【背景技术】
[0002] 我国大气污染属于典型的煤烟型污染，其中二氧化硫、氮氧化物和重金属是燃煤 烟气的标志性污染物，二氧化硫和氮氧化物是酸雨的主要来源，氮氧化物亦是形成光化学 烟雾的最主要前驱物之一，而单质汞具有毒性强、形态稳定且难生物降解的特点。近年来， 由于燃煤烟气中二氧化硫、氮氧化物和重金属的排放量显著提高，导致我国雾霾频发，严重 危害了人民健康和生态环境。
[0003] 我国燃煤电厂采用的主流烟气脱硫技术为湿式石灰石-石膏工艺(WF⑶），该工艺 具有技术成熟、脱硫效率较高、煤种适应范围宽、处理烟气量大等优点，但存在系统复杂、能 耗高等不足，并且95%的脱硫效率无法满足特别地区50mg/m 3的排放浓度限值。而传统SCR 催化剂存在成本高、寿命短的问题，并且氨逃逸、催化剂中毒和废弃催化剂难处理等也成为 SCR脱硝技术发展的瓶颈。活性炭吸附脱汞方法存在成本高、废弃活性炭难以回收利用等问 题。同时，这种分级处理方式存在占地面积大、系统运行稳定性较差、设备能耗偏高和二次 污染等诸多问题因此，因此，研发新兴的燃煤烟气多污染物一体化脱除技术，既是"资源节 约型、环境友好型"社会建设的需要，也是我国能源行业可持续发展的需要。
[0004] 就一体化脱除技术而言，氧化法更具优势。电力生产过程中，燃煤烟气中90-95% 的NOx是N0，其水溶性差无法被吸收剂吸收，导致脱硝效率较低，而N0 2、N03和N205等水溶性 较强；因此，实现N0在气相中的快速氧化是脱硝的关键。对汞而言，颗粒态汞和氧化态汞可 被电除尘器和湿法脱硫等现有污染物控制设备协同脱除，脱汞的关键是Hg* 3的脱除，因此， 将Hf于气相中快速氧化为Hg2+是实现脱汞的重点。基于氧化法原理，利用火电厂现有污染 物控制装置，并对其进行布局优化，进而实现多污染物一体化脱除是经济高效且符合我国 国情的发展方向之一。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术不足，本实用新型提供了一种光助催化氧化脱除烟气中多污染物的 装置。
[0006] -种光助催化氧化脱除烟气中多污染物的装置，烟气管路11连通至静电除尘器4 的烟气入口，静电除尘器4的烟气出口通过管路12连通至吸收装置5,烟气管路11内设置烟 气余热利用及雾化发生装置2,所述烟气余热利用及雾化发生装置2采用大管23内套小管24 的结构，所述小管24的管壁上间隔设有缺口25,缺□处设有孔板26,所述孔板26固定在小管 24的内壁上，其外径等于小管24的内径，小管24的入口与空压机系统广相连，大管23的入口 与氧化剂储罐1相连，大管23的出口与光助催化活化反应装置3的入口相连，光助催化活化 反应装置3的出口连接至静电除尘器4的烟气出口；所述光助催化活化反应装置3为圆筒结 构，其内部阵列排布有石英管33，石英管33内套有UV灯管32;吸收装置5的烟气出口经高效 除雾器连接至烟囱。
[0007] 所述光助催化活化反应装置3的入口处设有锥形气流分布装置31。
[0008] 所述光助催化活化反应装置3的圆筒结构，由外至内依次包括钢质外壳、保温层、 隔离层和防腐层。
[0009] 所述烟气余热利用及雾化发生装置2采用钛钢材质，包括左右两端的盘管段21和 中部的直管段22。
[0010] 所述缺口 25的间距为10-15cm;所述孔板26上设有多个孔，空隙率为80%。
[0011] -种光助催化氧化脱除烟气中多污染物的装置净化烟气的方法，空压机系统1'向 所述烟气余热利用及雾化发生装置2的小管24内输送压缩空气，氧化剂储罐1向大管23内注 入复合氧化剂溶液，压缩空气由缺口 25不断流出和进入小管24而进入或流出复合氧化剂溶 液中，压缩空气通过缺口 25和孔板26流动过程中形成剧烈紊流效应，不断挠动复合氧化剂 溶液，使复合氧化剂溶液在大管23中形成沸腾状态；同时，火电厂空预器输出的热烟气在流 经烟气管路11时，与烟气余热利用及雾化发生装置2发生换热，使大管23中的液相复合氧化 剂在沸腾的同时，被雾化而变成雾状液滴，进而增大气液接触面积；
[0012] 雾化复合氧化剂进入光助催化活化反应装置3,阵列UV灯管32产生的辐射穿过内 嵌石英管33对复合氧化剂进行催化活化，产生多种自由基，自由基从光助催化活化反应装 置3的出口喷出，进入静电除尘器4的烟气出口与烟气接触进行多污染物原位氧化反应，将 烟气中的N0转变为高价态的NOx，包括吣 2、吣3、吣05，将取()氧化为取2+，1^、取 2+和302随烟气 进入吸收装置5被吸收脱除，烟气再经过高效除雾器除雾后，由烟肉排入大气；
[0013] 以质量浓度计，所述复合催化剂溶液为含有30-50wt %的H2〇2、0-2wt % CH3C000H和 0.01 -0.5wt %的添加剂的混合水溶液，所述添加剂为NaBr、NaCl、HBr、HC1、HF中的一种以 上，所述复合催化剂溶液的pH为5-6;
[0014]以质量浓度计，吸收装置5内的吸收液为含有5-lOwt%的Mg0、0-5wt%的KC1和 0 ? 5-2wt %的K0H的吸收浆液，吸收液的pH为8-10。
[0015] 所述雾状液滴的粒径为50-60M1。
[0016]所述光助催化活化反应装置3的入口处设有锥形气流分布装置31，雾化复合氧化 剂由所述锥形气流分布装置31导流，使雾化复合氧化剂产生湍流，使复合氧化剂在光助催 化活化反应装置3中均匀分布。
[0017] 所述复合催化剂为H2〇2/NaBr7jC溶液:H2〇2与NaBr的质量浓度比为（40-50): (0 ? 0卜 0.1)，溶液 pH 为 5.5-6;
[0018] 或所述液相复合催化剂为H2〇2/NaCl水溶液:H 2〇2与NaCl质量浓度比为（40-50): (0.3-0.5)，溶液 pH 为 5-6;
[0019] 或所述液相复合催化剂为H2〇2/CH3COOOH/HBr7K溶液:H 2〇2、CH3C000H和HBr的质量 浓度比为(30-35): (0?5-2): (0?1 -0?3)，溶液pH为5-6;
[0020] 或所述液相复合催化剂为H202/CH3C000H/HF水溶液:H 2〇2、CH3COOOH和HF的质量浓 度比为(30-35): (0.5-2): (0.05-0.2)，溶液pH为5-5.5;
[0021] 或所述液相复合催化剂为H202/CH3C000H/HC1 :H2〇2、CH3COOOH和HC1的质量浓度比 为(35-40):(1-2):(0.3-0.5)，溶液 pH 为 5-5.5。
[0022]所述液相复合氧化剂的制备过程为：将氧化剂H202和/或CH 3C000H，与添加剂按照 比例混合，然后用水将其稀释到规定浓度。上述多种复合氧化剂具有较强的稳定性，在12h 内无显著的气体释放现象，有利于复合氧化剂制备及其储存系统的安全运行。
[0023] 工况条件如下：
[0024] (1)烟气余热利用及雾化发生装置2内的温度范围为100_130°C;
[0025] (2)复合氧化剂加入量与烟气流量的液气比为10-25L/万m3;
[0026] (3)压缩空气进口压力为2-4kg，与复合氧化剂的流量比为(50-150) :1;
[0027] (4)光助催化活化反应装置3内的辐射能量密度为0.64-1.28KW/m3;
[0028] (5)管路12为烟气多污染物氧化反应段，其中烟气停留时间为l_2s;
[0029] (6)吸收装置5内，吸收液与烟气流量的液气比为10-15L/m3;反应温度为40~60 r。
[0030] 本实用新型反应机理：
[0031] 过氧化氢、过氧乙酸、氧气是一次氧化剂，过氧根、羟基自由基、氯氧自由基、溴氧 自由基、氟氧自由基、氯自由基、溴自由基、氟自由基、氯气、单质溴、单质氟等为二次氧化 剂，这些氧化剂与烟气中的Hg13氧化结合为氧化态Hg2+，将N0氧化成氧化态NOx。液相复合氧 化剂的催化活化机理及与多污染物间的反应机理如下：
[0032] H2〇2+hv^2HO?
[0033] CH3COOOH+hv^CH3COO? +H0 ?
[0034] H2O2+CH3COO? ^CHsCOOOH+HO?
[0035] HO? +C1--C10H?-
[0036] C10H? -+H+-C1 ? +H2O
[0037] Cl ? +C1 ? -Cl2
[0038] HO? +Br--BrOH?-
[0039] BrOH? -+H+-Br? +H2O
[0040] Br?+Br?
[0041 ]HO? +F--F0H?-
[0042] F0H? -+H+-F? +H2O
[0043] p?+F? ^F2
[0044] -次氧化剂和二次氧化剂与污染物之间反应机理如下：
[0045] H2〇2+N(II)+Hg°+S(IV)^N(V)+Hg(II)+S(VI)+H2〇
[0046] CH3COOOH+N(II) +Hg°+S(IV) (V)+Hg(11)+S(VI) +CH3COOH
[0047] HO? +N(II)+Hg°+S(IV)^N(V)+Hg(II)+S(VI)+H2〇
[0048] C10H? >Cr+Cl2+N(II)+Hg°+S(IV)^N(V)+Hg(II)+S(VI)+Cr
[0049] BrOH ? >Br，+Br2+N(II)+Hg°+S(IV)^N(V)+Hg(II)+S(VI)+Br_
[0050] F0H ? -+F.+F2+N(II)+Hg0+S(IV)4N(V)+Hg(II)+S(VI)+F-
[00511氧化产物与吸收剂之间反应机理如下：
[0052] H20+Mg0+N(V)+S(VI) ^MgS04+Mg(N03)2
[0053] K++N(V)+S(VI)^K2S〇4+KN〇3
[0054] Na++N(V)+S(VI)^Na2S〇4+NaN03
[0055] Hg2++M-Hg ? ? ? M(化学吸附）
[0056] 其中，M为烟气中的细粒子或其他组分。