专利名称：电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物同时脱除装置及方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污
染物同时脱除装置及方法。
背景技术：
目前国内外对于燃煤烟气中硫氧化物，氮氧化物，多环芳烃和二噁英等污染物的 控制手段一般采用不同的设备和方法分别加以治理。国内外硫氧化物的主要控制技术是石 灰石_石膏法脱硫技术和半干法脱硫技术。其中石灰石_石膏法脱硫技术存在投资大，运 行费用较高，脱硫副产物难以回收利用等缺点；而半干法脱硫技术一般对高硫煤的适应性 比较差，且主要应用于300丽以下机组的电厂及热电联产锅炉尾气脱硫。
国内外脱除烟气中氮氧化物的主要技术为选择性催化还原法(SCR)和选择性非 催化还原法(SNCR)。但SCR和SNCR脱除氮氧化物都需要安装昂贵复杂的设备。如在SCR 设备的安装中，其催化剂的费用占总投资额的35% ，而且一般设备运行2 3年后需要跟换 新的催化剂，运行成本很高。这两种工艺在发展中国家使用较少。 国内外对于金属汞，多环芳烃和二噁英类物质的治理正处于起步阶段，还没有成 熟的工艺技术，大都是采用活性炭吸附法进行去除。活性炭吸附后的产物属于危险固体废 弃物，可能造成二次污染。此外，这类危险固体废弃物的处理成本也是相当昂贵的。
迄今为止，还没有一项技术可以同时脱除烟气中的硫氧化物，氮氧化物，多环芳烃 和二噁英这四种污染物。进入90年代后，人们开始逐渐认识到对各种污染物分别治理，不 仅占地面积大，而且投资费用高。为了降低烟气净化的费用，适应现有电厂的需要，开发可 以同时脱除多种污染物的新技术和新设备已成为烟气净化技术的发展趋势。
—种采用电催化氧化联合石灰_石膏法吸收的烟气净化技术可以同时脱除烟气 中的硫氧化物，氮氧化物，金属汞，多环芳烃和二噁英这四种污染物。其原理是利用烟气中 的水蒸气和氧气等非污染物作为自由基生成源，在电晕区域的作用下，被分解成O， 0H， 03， H02等氧化性自由基，与烟气中的S02， NOx， Hg°，多环芳烃和二噁英反应生成S03， H2S04， N02， HN03， 二价汞，C02和H20，这些反应产物在后续的石灰_石膏法工艺中被吸收，从而实现多种 污染物的同时脱除。
发明内容
本发明的目的是针对目前未有能够同时脱除烟气中的硫氧化物，氮氧化物，金属 汞，多环芳烃和二噁英的技术空白，提供一种电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物 同时脱除装置及方法。 电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物同时脱除装置包括增压风机、喷雾降 温装置、静电增强反应器、文丘里装置、双循环多种污染物一体化吸收塔、湿式静电除雾器、 工艺水罐、工艺水泵、石灰浆液箱、石灰浆液泵、石灰浆液循环箱、石灰浆液循环泵、沉淀池、
4灰水循环泵、氧化风机，工艺水由工艺水罐经工艺水泵输送至喷雾降温装置、石灰浆液箱、 湿式静电除雾器以及双循环多种污染物一体化吸收塔上层除雾器；烟气经增压风机进入喷 雾降温装置经工艺水喷淋降温后，经静电增强反应器的电晕放电处理，其中空气由氧化风 机输送，后经文丘里装置进入双循环多种污染物一体化吸收塔，在双循环多种污染物一体 化吸收塔中烟气经灰水循环泵喷雾除尘及喷淋吸收处理后，烟气进入湿式静电除雾器，后 由烟囱排出；喷淋后的灰水以及经喷雾降温装置的工艺水都进入沉淀池；石灰浆液由石灰 浆液箱经石灰浆液泵进入石灰浆液循环箱，后经石灰浆液循环泵进入双循环多种污染物一 体化吸收塔对烟气进行喷淋吸收处理。 静电增强反应器是长方形结构，包括绝缘装置、上气室、喷嘴电极、电晕放电区域、 极板、混气室、氧化风机接口、布风板、下气室，静电增强反应器内从上到下设有上气室、电 晕放电区域、混气室、下气室，电晕放电区域分成多个电晕放电单元，每个电晕放电单元由 极板分隔开，每个电晕放电单元内并排布置喷嘴电极，喷嘴电极垂直于极板放置，混气室与 下气室之间设有布风板，混气室区域的静电增强反应器壳体上设有氧化风机接口 ，静电增 强反应器顶部设有绝缘装置。 双循环多种污染物一体化吸收塔包括吸收塔入口、灰水储槽、灰水喷淋层、石灰浆 液储槽、石灰浆液喷淋层、波纹板除雾器，双循环多种污染物一体化吸收塔采用两段式设 计，双循环多种污染物一体化吸收塔下部为灰水储槽和灰水喷淋层，上部为石灰浆液储槽 和石灰浆液喷淋层，石灰浆液喷淋层为2 4层喷淋结构，双循环多种污染物一体化吸收 塔顶部为波纹板除雾器，烟气由吸收塔入口进入双循环多种污染物一体化吸收塔，先经灰 水喷淋层与文丘里装置结合喷雾除尘，后进入石灰浆液喷淋层经石灰浆液空塔喷淋脱硫脱 硝，后经波纹板除雾器除雾后排出双循环多种污染物一体化吸收塔。 电催化氧化联合石灰_石膏法的多种污染物同时脱除方法是烟气进入喷雾降温 装置，将烟气的温度调节至70 8(TC，烟气从静电增强反应器底部进入下气室，烟气在下 气室中会有一个缓冲，在下气室的上部有布风板，布风板上部是混气室，补充的氧化空气会 在混气室中加入并和烟气均匀混合，混气室的上部是电晕放电区域，电晕放电区域根据烟 气处理量大小分成多个电晕放电单元，每个电晕放电单元由极板分隔开，每个电晕放电单 元内并排布置多个的喷嘴电极，喷嘴电极数量根据实际烟气量可调，放电喷嘴电极垂直于 极板放置，电晕放电反应器使用20kV 50kV直流高压电，喷嘴电极接正高压，极板接负高 压，电晕放电区域的上部是上气室和烟气出口，经过上气室缓冲的烟气从出口流出进入双 循环多种污染物一体化吸收塔，双循环多种污染物一体化吸收塔下部是灰水储槽和灰水喷 淋层，灰水由沉淀池在灰水循环泵的作用下不断被输送到灰水喷淋层与文丘里装置结合对 烟气进行喷雾除尘，双循环多种污染物一体化吸收塔上部安装有2 4层石灰浆液喷淋层 和石灰浆液储槽，由石灰浆液循环泵的不断输送到石灰浆液喷淋层，和逆流而上的烟气充 分接触反应，对烟气进行喷淋吸收除去烟气的多种污染物，喷淋液气比为8 20，系统出口 烟尘排放小于30mg/m3 ;S02排放小于200mg/m3，且系统脱硫效率不低于96% ;N0排放浓度 小于150mg/m 且系统脱硝效率不低于60%，双循环多种污染物一体化吸收塔上下部的浆 液循环分离；净化后的烟气进入双循环多种污染物一体化吸收塔上部的波纹板除雾器，经 波纹板除雾器除雾后的烟气中的气溶胶量小于100mg/m 烟气再通过湿式静电除雾器的进 一步除雾后气溶胶量小于30mg/m 后经烟囱排出。
本发明与现有技术相比具有的有益效果 1)可以实现多种污染物，如硫氧化物，氮氧化物，多环芳烃和二噁英的同时脱除， 为烟气的治理大大节省了投资成本，工艺简单可靠； 2)污染物的脱除效率高，其中硫氧化物的脱除效率可以达到95%以上，氮氧化物 的脱除效率可以达到60%以上，金属汞的脱除效率可以达到80%以上，多环芳烃以及二噁 英类物质的脱除效率可达80%以上； 3)该装置脱除副产物对环境不会造成二次污染； 4)该装置可以有效的控制细微颗粒(PM2.5)和气溶胶的污染。
图1电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物同时脱除装置及方法结构示意 图； 图2本发明的静电增强反应器结构示意图； 图3本发明的双循环多种污染物一体化吸收塔结构示意图； 图中增压风机1、喷雾降温装置2、静电增强反应器3、文丘里装置4、双循环多种 污染物一体化吸收塔5、湿式静电除雾器6、工艺水罐7、工艺水泵8、石灰浆液箱9、石灰浆 液泵10、石灰浆液循环箱11、石灰浆液循环泵12、沉淀池13、灰水循环泵14、氧化风机15、 绝缘装置16、上气室17、喷嘴电极18、电晕放电区域19、隔板20、混气室21、氧化风机接口 22、布风板23、下气室24、吸收塔入口 25、灰水储槽26、灰水喷淋层27、石灰浆液储槽28、石 灰浆液喷淋层29、波纹板除雾器30。
具体实施例方式
如图1所示，电催化氧化联合石灰_石膏法的多种污染物同时脱除装置包括增压 风机1、喷雾降温装置2、静电增强反应器3、文丘里装置4、双循环多种污染物一体化吸收塔 5、湿式静电除雾器6、工艺水罐7、工艺水泵8、石灰浆液箱9、石灰浆液泵10、石灰浆液循环 箱11、石灰浆液循环泵12、沉淀池13、灰水循环泵14、氧化风机15，工艺水由工艺水罐7经 工艺水泵8输送至喷雾降温装置2、石灰浆液箱9、湿式静电除雾器6以及双循环多种污染 物一体化吸收塔5上层除雾器；烟气经增压风机1进入喷雾降温装置2经工艺水喷淋降温 后，经静电增强反应器3的电晕放电处理，其中空气由氧化风机15输送，后经文丘里装置4 进入双循环多种污染物一体化吸收塔5，在双循环多种污染物一体化吸收塔5中烟气经灰 水循环泵14喷雾除尘及喷淋吸收处理后，烟气进入湿式静电除雾器6，后由烟囱排出；喷淋 后的灰水以及经喷雾降温装置2的工艺水都进入沉淀池13 ;石灰浆液由石灰浆液箱9经石 灰浆液泵10进入石灰浆液循环箱ll，后经石灰浆液循环泵12进入双循环多种污染物一体 化吸收塔5对烟气进行喷淋吸收处理。 如图2所示，静电增强反应器3是长方形结构，包括绝缘装置16、上气室17、喷嘴 电极18、电晕放电区域19、极板20、混气室21 、氧化风机接口 22、布风板23、下气室24，静电 增强反应器3内从上到下设有上气室17、电晕放电区域19、混气室21、下气室24，电晕放电 区域19分成多个电晕放电单元，每个电晕放电单元由极板20分隔开，每个电晕放电单元内 并排布置喷嘴电极18，喷嘴电极18垂直于极板20放置，混气室21与下气室24之间设有布
6风板23，混气室21区域的静电增强反应器3壳体上设有氧化风机接口 22，静电增强反应器 3顶部设有绝缘装置16。静电增强反应器采用自由基簇射专利技术，通过正电晕产生强氧 化性的自由基，氧化烟气中的NO成易于吸收的N02、 HN03和HN02等物质。
如图3所示，双循环多种污染物一体化吸收塔5包括吸收塔入口 25、灰水储槽26、 灰水喷淋层27、石灰浆液储槽28、石灰浆液喷淋层29、波纹板除雾器30，双循环多种污染物 一体化吸收塔5采用两段式设计，除尘和脱硫脱硝分段实施。双循环多种污染物一体化吸 收塔5下部为灰水储槽26和灰水喷淋层27，与文丘里装置4结合进行喷雾除尘，实现除尘 效果，上部为石灰浆液储槽28和石灰浆液喷淋层29，石灰浆液喷淋层29为2 4层喷淋结 构，采用石灰浆液进行空塔喷淋脱硫脱硝，实现脱硫脱硝功能。双循环多种污染物一体化吸 收塔5顶部为波纹板除雾器30，烟气由吸收塔入口 25进入双循环多种污染物一体化吸收塔 5，先经灰水喷淋层27与文丘里装置4结合喷雾除尘，后进入石灰浆液喷淋层29经石灰浆 液空塔喷淋脱硫脱硝，后经波纹板除雾器30除雾后排出双循环多种污染物一体化吸收塔 5。双循环多种污染物一体化吸收塔上下部的水循环分离，可以解决吸收塔内部设备的堵塞 问题。 电催化氧化联合石灰_石膏法的多种污染物同时脱除方法是烟气进入喷雾降温 装置2，将烟气的温度调节至70 80°C ，烟气从静电增强反应器3底部进入下气室24，烟气 在下气室24中会有一个缓冲，在下气室24的上部有布风板23，布风板23上部是混气室21 ， 补充的氧化空气会在混气室21中加入并和烟气均匀混合，混气室21的上部是电晕放电区 域19，电晕放电区域19根据烟气处理量大小分成多个电晕放电单元，每个电晕放电单元由 极板20分隔开，极板20间距采用80 120mm，每个电晕放电单元内并排布置多个的喷嘴电 极18，喷嘴电极数量根据实际烟气量可调，放电喷嘴电极垂直于极板放置，电晕放电反应器 使用20kV 50kV直流高压电，喷嘴电极18接正高压，极板接负高压，接通电源后，喷嘴电 极18和极板20间形成强烈的电晕放电，那么从喷嘴喷出的湿烟气在静电增强反应器3中 被分解成具有强氧化性的自由基(如0， 0H， 03， H02等)。这些自由基物质能有效氧化烟气 中的S02为S03和H2S04等，氧化N0x为N02和HN03等，氧化Hg°成二价汞，降解多环芳烃和 二噁英为无害物质(如0)2，1120等)。电晕放电区域19的上部是上气室17和烟气出口，经 过上气室17缓冲的烟气从出口流出进入双循环多种污染物一体化吸收塔5，双循环多种污 染物一体化吸收塔5下部是灰水储槽26和灰水喷淋层27，灰水由沉淀池13在灰水循环泵 14的作用下不断被输送到灰水喷淋层27与文丘里装置4结合对烟气进行喷雾除尘，双循环 多种污染物一体化吸收塔5上部安装有2 4层石灰浆液喷淋层29和石灰浆液储槽28，由 石灰浆液循环泵12的不断输送到石灰浆液喷淋层29，和逆流而上的烟气充分接触反应，对 烟气进行喷淋吸收除去烟气的多种污染物，喷淋液气比为8 20，系统出口烟尘排放小于 30mg/m3 ;S02排放小于200mg/m3，且系统脱硫效率不低于96% ;NO排放浓度小于150mg/m3， 且系统脱硝效率不低于60%，双循环多种污染物一体化吸收塔5上下部的浆液循环分离， 可以解决吸收塔内部设备的堵塞问题；净化后的烟气进入双循环多种污染物一体化吸收塔 5上部的波纹板除雾器30，经波纹板除雾器30除雾后的烟气中的气溶胶量小于100mg/m3， 烟气再通过湿式静电除雾器6，湿式静电除雾器6能够高效捕集吸收塔内出来的酸雾和未 捕集的烟尘，解决湿法吸收塔尾部的腐蚀问题，以及进一步提高除尘效果，经湿式静电除雾 器的进一步除雾后气溶胶量小于30mg/m3，后经烟囱排出。
权利要求
一种电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物同时脱除装置，其特征在于包括增压风机(1)、喷雾降温装置(2)、静电增强反应器(3)、文丘里装置(4)、双循环多种污染物一体化吸收塔(5)、湿式静电除雾器(6)、工艺水罐(7)、工艺水泵(8)、石灰浆液箱(9)、石灰浆液泵(10)、石灰浆液循环箱(11)、石灰浆液循环泵(12)、沉淀池(13)、灰水循环泵(14)、氧化风机(1 5)，工艺水由工艺水罐(7)经工艺水泵(8)输送至喷雾降温装置(2)、石灰浆液箱(9)、湿式静电除雾器(6)以及双循环多种污染物一体化吸收塔(5)上层除雾器；烟气经增压风机(1)进入喷雾降温装置(2)经工艺水喷淋降温后，经静电增强反应器(3)的电晕放电处理，其中空气由氧化风机(15)输送，后经文丘里装置(4)进入双循环多种污染物一体化吸收塔(5)，在双循环多种污染物一体化吸收塔(5)中烟气经灰水循环泵(14)喷雾除尘及喷淋吸收处理后，烟气进入湿式静电除雾器(6)，后由烟囱排出；喷淋后的灰水以及经喷雾降温装置(2)的工艺水都进入沉淀池(13)；石灰浆液由石灰浆液箱(9)经石灰浆液泵(10)进入石灰浆液循环箱(11)，后经石灰浆液循环泵(12)进入双循环多种污染物一体化吸收塔(5)对烟气进行喷淋吸收处理。
2. 根据权利要求1所述的一种电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物同时脱除 装置，其特征在于所述的静电增强反应器(3)是长方形结构，包括绝缘装置(16)、上气室 (17)、喷嘴电极(18)、电晕放电区域(19)、极板(20)、混气室(21)、氧化风机接口 (22)、布 风板(23)、下气室(24)，静电增强反应器(3)内从上到下设有上气室(17)、电晕放电区域 (19)、混气室(21)、下气室(24)，电晕放电区域(19)分成多个电晕放电单元，每个电晕放电 单元由极板(20)分隔开，每个电晕放电单元内并排布置喷嘴电极(18)，喷嘴电极(18)垂直 于极板(20)放置，混气室(21)与下气室(24)之间设有布风板(23)，混气室(21)区域的静 电增强反应器(3)壳体上设有氧化风机接口 (22)，静电增强反应器(3)顶部设有绝缘装置 (16)。
3. 根据权利要求l所述的一种电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物同时脱除装 置，其特征在于所述的双循环多种污染物一体化吸收塔(5)包括吸收塔入口 (25)、灰水储 槽(26)、灰水喷淋层(27)、石灰浆液储槽(28)、石灰浆液喷淋层(29)、波纹板除雾器(30)， 双循环多种污染物一体化吸收塔(5)采用两段式设计，双循环多种污染物一体化吸收塔 (5)下部为灰水储槽(26)和灰水喷淋层(27)，上部为石灰浆液储槽(28)和石灰浆液喷淋 层(29)，石灰浆液喷淋层(29)为2 4层喷淋结构，双循环多种污染物一体化吸收塔(5) 顶部为波纹板除雾器(30)，烟气由吸收塔入口 (25)进入双循环多种污染物一体化吸收塔 (5)，先经灰水喷淋层(27)与文丘里装置(4)结合喷雾除尘，后进入石灰浆液喷淋层(29) 经石灰浆液空塔喷淋脱硫脱硝，后经波纹板除雾器(30)除雾后排出双循环多种污染物一 体化吸收塔(5)。
4. 一种电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物同时脱除方法，其特征在于烟气进 入喷雾降温装置(2)，将烟气的温度调节至70 8(TC，烟气从静电增强反应器(3)底部进 入下气室(24)，烟气在下气室(24)中会有一个缓冲，在下气室(24)的上部有布风板(23)， 布风板(23)上部是混气室(21)，补充的氧化空气会在混气室(21)中加入并和烟气均匀混 合，混气室(21)的上部是电晕放电区域(19)，电晕放电区域(19)根据烟气处理量大小分成 多个电晕放电单元，每个电晕放电单元由极板(20)分隔开，每个电晕放电单元内并排布置 多个的喷嘴电极(18)，喷嘴电极数量根据实际烟气量可调，放电喷嘴电极垂直于极板放置，电晕放电反应器使用20kV 50kV直流高压电，喷嘴电极(18)接正高压，极板接负高压，电 晕放电区域(19)的上部是上气室(17)和烟气出口，经过上气室(17)缓冲的烟气从出口流 出进入双循环多种污染物一体化吸收塔(5)，双循环多种污染物一体化吸收塔(5)下部是 灰水储槽(26)和灰水喷淋层(27)，灰水由沉淀池(13)在灰水循环泵(14)的作用下不断被 输送到灰水喷淋层(27)与文丘里装置(4)结合对烟气进行喷雾除尘，双循环多种污染物一 体化吸收塔(5)上部安装有2 4层石灰浆液喷淋层(29)和石灰浆液储槽(28)，由石灰 浆液循环泵(12)的不断输送到石灰浆液喷淋层(29)，和逆流而上的烟气充分接触反应，对 烟气进行喷淋吸收除去烟气的多种污染物，喷淋液气比为8 20，系统出口烟尘排放小于 30mg/m3 ;S02排放小于200mg/m3，且系统脱硫效率不低于96% ;N0排放浓度小于150mg/m3，且 系统脱硝效率不低于60%，双循环多种污染物一体化吸收塔(5)上下部的浆液循环分离， 净化后的烟气进入双循环多种污染物一体化吸收塔(5)上部的波纹板除雾器(30)，经波纹 板除雾器(30)除雾后的烟气中的气溶胶量小于100mg/m 烟气再通过湿式静电除雾器(6) 的进一步除雾后气溶胶量小于30mg/m 后经烟囱排出。
全文摘要
本发明公开了一种电催化氧化联合石灰-石膏法的多种污染物同时脱除装置及方法。装置包喷雾降温装置、静电增强反应器、文丘里装置、双循环多种污染物一体化吸收塔、湿式静电除雾器，烟气经喷雾降温装置降温后进入静电增强反应器，烟气在静电增强反应器内所形成的电晕放电区域中进行电晕放电处理，处理后的烟气进入双循环多种污染物一体化吸收塔，在吸收塔内的经喷淋除尘和喷淋吸收，净化后的烟气依次进入喷淋塔上部的波纹板除雾器和静电除雾器，脱除烟气中气溶胶。本发明具有以下优点1)实现多种污染物同时脱除，同时有效的控制细微颗粒和气溶胶的污染；2)各种污染物都可达到较高的脱除效率；3)脱除吸收副产物对环境不会造成二次污染。
文档编号B01D47/06GK101716463SQ20101003950
公开日2010年6月2日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者余春江, 倪明江, 吴卫红, 吴祖良, 周劲松, 岑可法, 张涌新, 方梦祥, 施正伦, 王勤辉, 王树荣, 程乐鸣, 钟毅, 骆仲泱, 高翔 申请人:浙江大学