专利名称：一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃烧过程中烟气排放污染物的控制，尤其涉及一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统。
背景技术：
燃烧过程中产生的硫氧化物、氮氧化物以及汞能够引起酸雨、光化学烟雾以及致癌和致畸等严重危害。因此，研发有效的烟气脱硫脱硝脱汞方法是各国环保科技人员的重要任务之一。近些年来，尽管人们开发了大量的烟气脱硫脱硝脱汞技术，但由于人类认识过程的局限性和科学技术发展的渐进性，现有的各种脱硫脱硝脱汞技术在研发当初仅针对单一污染物为脱除目标，一般无法实现烟气多污染物的同时脱除。例如，目前应用较多的烟气脱硫脱硝技术主要为湿法石灰石-石膏法烟气脱硫技术(Ca-WFGD)和氨选择性催化还原法 (NH3-SCR),这两种工艺虽然可以分别单独脱硫脱硝，但均无法在一个反应器内实现同时脱除。两种工艺的联合叠加使用虽然可以实现同时脱硫脱硝，但同时也造成整个系统复杂，占地面积大，投资和运行成本高等不足。另外，随着人类对环保要求的不断提高，针对烟气中汞排放控制的法律法规也逐渐出台，但目前还没有一种经济有效的烟气脱汞技术获得大规模商业应用。如果在现有的Ca-WFGD和NH3-SCR脱硫脱硝系统尾部再次增加单独的烟气脱汞系统，则势必将造成整个系统的初始投资和运行费用进一步急剧增加，最终很难在发展中国家获得大规模商业应用。综上所述，如果能够在一个反应器内将硫氧化物、氮氧化物和汞实现同时脱除，则可以大大降低系统的复杂性和占地面积，进而减少系统的初投资与运行费用。湿法烟气净化技术是一种传统的烟气处理技术，具有初投资小、工艺流程简单和易于实现多污染物同时脱除等特点，是一种十分有开发和应用前景的烟气净化技术，但传统的湿法烟气净化技术的研究进展却一直相对缓慢，其主要原因就在于氮氧化物和汞元素中分别含有90%以上难溶的NO和40-80%难溶的Hg°。由双膜理论可知，气相分子必须首先由气态经传质和扩散过程溶入液相，然后才能发生化学反应固定到吸收液中，而NO与Hg°难溶的特性使得其在液相的吸收传质阻力大大增加，仅通过调控吸收液PH和温度的方法难以显著提高NO与 Hgtl在液相的溶解度，这一特性造成了传统的湿法脱硫脱硝脱汞技术普遍存在脱硫效率高， 但脱硝和脱汞效率低等不足，实际上无法实现真正的同时脱硫脱硝脱汞。因此，寻找能够将 NO与Hg°快速转化为易溶形态的有效方法是解决该问题的关键之一。
发明内容
本发明公开了一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统，利用紫外光激发分解臭氧引发链式反应，并产生具有强氧化性的羟基自由基(· 0H)，将流经反应器的硫氧化物、氮氧化物以及汞氧化为高溶解性的气态产物，然后经过湿法吸收系统洗涤脱除，进而实现同时脱硫脱硝脱汞的目的。为实现以上目的，本发明采用的实施方案是一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统，其特征在于设有锅炉、臭氧发生器、搅拌器、旋流喷嘴、反应器、气液吸收塔、以及烟 构成的燃烧及排放系统，锅炉燃烧产生的包括含硫氧化物、氮氧化物和汞的烟气与臭氧发生器产生的O3共同进入搅拌器内混合后流经旋流喷嘴喷入设有紫外灯管的反应器内，在紫外光辐射激发下产生强氧化性的羟基自由基(· 0H)与烟气中的SO2*难溶的 NO及Hg°氧化为溶解性更高的气态产物包括S03、H2SO4, NO2, HNO2, HNO3> Hg (OH) 2和HgO，进入气液吸收塔内由水吸收脱除，气液吸收塔内生成的Hg2+通过添加等摩尔比的二价硫离子 S2—进行捕获回收硫化汞，剩下的硫酸和硝酸混合溶液作为工业原料回收利用，洗涤后的烟气进入烟囱排放。所说O3 的投加量为 50ppm-1000ppm。所说紫外灯管设置在反应器进口端，紫外灯管设置方向与反应器进出口流向一致，反应器内单位体积有效紫外光辐射功率为5W/m3-200W/m3，其中单位W/m3是指反应器在未安装紫外灯之前，反应器为空塔时单位体积所需要的紫外光辐射功率；紫外光有效波长为 120nm_360nmo设置多根紫外灯管时，多根紫外灯管呈同心圆设置，相邻同心圆之间距离相同，多根紫外灯管均布在不同直径的圆周上，沿同一直径线设置，各相邻两直径线之间的中心角相同，圆心处设有紫外灯管；旋流喷嘴设置在与紫外灯管同心圆交替间隔的同心圆周上均布，且置于紫外灯管中心角半角的直径线上，喷嘴的出口流速在5m/s-30m/s。所说气液吸收塔内添加的二价硫离子(S2—)的摩尔量应与气液吸收塔内溶液中 Hg2+的摩尔量保持相等，即η(S2_) η(Hg2+) =1:1。本发明系统反应过程1)臭氧在紫外光照射下引发链式反应产生强氧化性羟基自由基(· 0Η)的反应机
权利要求
1.一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统，其特征在于设有锅炉、臭氧发生器、搅拌器、旋流喷嘴、反应器、气液吸收塔、以及烟囱构成的燃烧及排放系统，锅炉燃烧产生的包括含硫氧化物、氮氧化物和汞的烟气与臭氧发生器产生的O3共同进入搅拌器内混合后流经旋流喷嘴喷入设有紫外灯管的反应器内，在紫外光辐射激发下产生强氧化性的羟基自由基(·0Η)与烟气中的SO2*难溶的NO及Hg°氧化为溶解性更高的气态产物包括S03、 H2SO4, NO2, HNO2, HN03、Hg (OH) 2和HgO，进入气液吸收塔内由水吸收脱除，气液吸收塔内生成的Hg2+通过添加等摩尔比的二价硫离子S2—进行捕获回收硫化汞，剩下的硫酸和硝酸混合溶液作为工业原料回收利用，洗涤后的烟气进入烟囱排放。
2.根据权利要求1所述基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统，其特征在于03 的投加量为50ppm-1000ppm。
3.根据权利要求1所述基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统，其特征在于紫外灯管设置在反应器进口端，紫外灯管设置方向与反应器进出口流向一致，反应器内单位体积有效紫外光辐射功率为5W/m3-200W/m3，其中单位W/m3是指反应器在未安装紫外灯之前，反应器为空塔时单位体积所需要的紫外光辐射功率；紫外光有效波长为120nm-360nm。
4.根据权利要求3所述基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统，其特征在于设置多根紫外灯管时，多根紫外灯管呈同心圆设置，相邻同心圆之间距离相同，多根紫外灯管均布在不同直径的圆周上，沿同一直径线设置，各相邻两直径线之间的中心角相同，圆心处设有紫外灯管；旋流喷嘴设置在与紫外灯管同心圆交替间隔的同心圆周上均布，且置于两紫外灯管中心角半角的直径线上，喷嘴的出口流速在5m/s-30m/s。
5.根据权利要求1或2或3或4所述基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统，其特征在于气液吸收塔内添加的二价硫离子(S2—)的摩尔量应与气液吸收塔内溶液中Hg2+ 的摩尔量保持相等，即η(S2_) η(Hg2+) =1:1。
全文摘要
一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统，设有锅炉、臭氧发生器、搅拌器、旋流喷嘴、反应器、气液吸收塔、以及烟囱构成的燃烧及排放系统，锅炉燃烧产生的包括含硫氧化物、氮氧化物和汞的烟气与臭氧发生器产生的O3共同进入搅拌器内混合后流经旋流喷嘴喷入设有紫外灯管的反应器内，在紫外光辐射激发下产生强氧化性的羟基自由基(·OH)与烟气中的SO2和难溶的NO及Hg0氧化为溶解性更高的气态产物进入气液吸收塔内由水吸收脱除，气液吸收塔内生成的Hg2+通过添加等摩尔比的二价硫离子S2-进行捕获回收硫化汞，剩下的硫酸和硝酸混合溶液作为工业原料回收利用，洗涤后的烟气进入烟囱排放。
文档编号B01D53/76GK102160959SQ201110045989
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者丁启忠, 刘杨先, 张军, 张永春, 盛昌栋, 赵亮 申请人:东南大学