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      基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng)及方法

      文檔序號(hào):4540340閱讀:354來(lái)源:國(guó)知局
      基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng)及方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng)及方法,來(lái)自鍋爐排放的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器除塵后進(jìn)入煙氣溫度調(diào)節(jié)器,經(jīng)過(guò)調(diào)溫后的煙氣進(jìn)入聲光耦合反應(yīng)器;來(lái)自新液系統(tǒng)的過(guò)硫酸銨溶液由循環(huán)泵通入聲光耦合反應(yīng)器,過(guò)硫酸銨溶液在紫外光和超聲波的耦合作用下釋放強(qiáng)氧化性的過(guò)硫酸根自由基,過(guò)硫酸根自由基氧化脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。該方法能夠高效脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物,且脫除過(guò)程無(wú)二次污染,是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型煙氣凈化系統(tǒng)。
      【專利說(shuō)明】基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng)及方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及燃燒過(guò)程中煙氣排放污染物的控制,尤其涉及一種基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)及方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]工業(yè)化生產(chǎn)的燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的硫氧化物和氮氧化物能夠引起酸雨和光化學(xué)煙霧等環(huán)境污染問(wèn)題。因此,研發(fā)有效的煙氣脫硫脫硝方法是各國(guó)環(huán)??萍既藛T的重要任務(wù)之一。近些年來(lái),盡管人們開發(fā)了大量的煙氣脫硫脫硝技術(shù),但由于人類認(rèn)識(shí)過(guò)程的局限性和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的漸進(jìn)性,現(xiàn)有的各種脫硫脫硝技術(shù)在研發(fā)當(dāng)初僅針對(duì)單一污染物為脫除目標(biāo),一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)煙氣多污染物的同時(shí)脫除。例如,目前應(yīng)用較多的煙氣脫硫脫硝技術(shù)主要為濕法石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)和氨選擇性催化還原法。這兩種方法雖然可以分別單獨(dú)脫硫脫硝,但均無(wú)法在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫除。兩種工藝的聯(lián)合疊加使用雖然可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝,但同時(shí)也造成整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜,占地面積大,投資和運(yùn)行成本高等不足。
      [0003]綜上所述,如果能夠在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)將硫氧化物和氮氧化物實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫除,則有望大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和占地面積,減少系統(tǒng)的投資與運(yùn)行費(fèi)用。濕法煙氣凈化技術(shù)是一種傳統(tǒng)的煙氣處理技術(shù),具有初投資小、工藝流程簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)多污染物同時(shí)脫除等特點(diǎn),是一種具有良好開發(fā)和應(yīng)用前景的煙氣凈化技術(shù),但傳統(tǒng)的濕法煙氣凈化技術(shù)的研究卻一直相對(duì)緩慢,其主要原因就在于煙氣氮氧化物中含有90%以上難溶的NO。由雙膜理論可知,氣相分子必須首先由氣態(tài)經(jīng)傳質(zhì)和擴(kuò)散過(guò)程溶入液相,然后才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固定到吸收液中,而NO難溶的特性使得其在液相的吸收傳質(zhì)阻力大大增加,僅通過(guò)調(diào)控吸收液PH和溫度的方法難以顯著提高NO在液相的溶解度,這一特性造成了傳統(tǒng)的濕法脫硫脫硝技術(shù)普遍存在脫硫效率高,但脫硝效率低等不足,實(shí)際上無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的同時(shí)脫硫脫硝。因此,尋找能夠?qū)O快速轉(zhuǎn)化為易溶形態(tài)的有效方法是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵之一。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明公開了一種基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的同時(shí)脫硫脫硝的系統(tǒng)及方法,利用超聲波和紫外光耦合作用活化過(guò)硫酸銨,并釋放具有強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基(S04、)同時(shí)氧化脫除煙氣中的S02和N0x。氧化產(chǎn)物經(jīng)過(guò)產(chǎn)物后處理系統(tǒng)處理后實(shí)現(xiàn)資源化利用。該方法能夠同時(shí)脫除燃煤煙氣多種污染物,且脫除產(chǎn)物可資源化利用,是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型煙氣凈化系統(tǒng)。
      [0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明采用的實(shí)施方案如下:
      [0006]基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的方法,來(lái)自鍋爐排放的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器除塵后進(jìn)入煙氣溫度調(diào)節(jié)器,經(jīng)過(guò)調(diào)溫后的煙氣進(jìn)入聲光耦合反應(yīng)器;來(lái)自新液系統(tǒng)的過(guò)硫酸銨溶液由循環(huán)泵通入聲光耦合反應(yīng)器,過(guò)硫酸銨溶液在紫外光和超聲波的耦合作用下釋放強(qiáng)氧化性的過(guò)硫酸根自由基,過(guò)硫酸根自由基氧化脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。
      [0007]聲光耦合反應(yīng)器入口的煙氣溫度不高于70°C,通入聲光耦合反應(yīng)器的溶液溫度也不高于70°C,
      [0008]聲光耦合反應(yīng)器內(nèi)的紫外光輻射強(qiáng)度為15-100,紫外線有效波長(zhǎng)為120nm-280nm ;超聲波的有效頻率范圍為15KHz-100KHz,有效輻射強(qiáng)度為25-200。
      [0009]聲光耦合反應(yīng)器的液氣比為5L/m3-30L/m3,過(guò)硫酸銨的物質(zhì)的量濃度在0.5mol/L-2.5mol/L之間,溶液的pH位于2.0-9.0之間,溶液溫度為10°C -700C0
      [0010]來(lái)自鍋爐煙氣中的二氧化硫和氮氧化物的有效入口濃度范圍分別為0ppm-8000ppm 和 0ppm-2500ppm。
      [0011]所述系統(tǒng)包括鍋爐、除塵器、煙氣溫度調(diào)節(jié)器、聲光耦合反應(yīng)器、紫外燈和超聲波控制系統(tǒng)、新液系統(tǒng)以及產(chǎn)物后處理系統(tǒng);鍋爐通過(guò)管道與除塵器入口連接,除塵器出口與聲光耦合反應(yīng)器的煙氣入口連接;聲光耦合反應(yīng)器的液體入口與新液系統(tǒng)連通,聲光耦合反應(yīng)器上部設(shè)有反應(yīng)后的煙氣出口,煙氣出口通過(guò)管道與煙囪連通,聲光耦合反應(yīng)器的底端側(cè)部設(shè)有液體出口,液體出口與產(chǎn)物后處理系統(tǒng)連接。
      [0012]聲光耦合反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有紫外燈管和超聲波發(fā)射器,且紫外燈管和超聲波發(fā)射器均與聲光耦合反應(yīng)器底面呈垂直布置;紫外燈管由紫外光控制系統(tǒng)控制,超聲波發(fā)射器由超聲波控制系統(tǒng)控制;設(shè)置多根紫外燈管和超聲波發(fā)射器時(shí),多根紫外燈管和超聲波發(fā)射器在聲光耦合反應(yīng)器底面上呈同心圓布置,紫外燈管和超聲波發(fā)射器相間布置在同一個(gè)圓周上;相鄰?fù)膱A之間距離相等,且最小間距應(yīng)當(dāng)不小于15cm,多根紫外燈管或超聲波發(fā)射器分別均勻布置在不同直徑的同心圓上,沿同一直徑線布置,各相鄰兩直徑線之間的中心角相同,取值為10-30度。
      [0013]聲光耦合反應(yīng)器噴嘴布置在紫外燈管和超聲波發(fā)射器兩個(gè)相鄰?fù)膱A之間的等距同心圓上,多個(gè)噴 嘴均勻布置在不同直徑的同心圓上,沿同一直徑線布置,各相鄰兩直徑線之間的中心角相同,且中心角大小均是紫外燈管或超聲波發(fā)射器布置中心角的2倍;噴嘴分布?xì)馀莸闹睆轿挥?.2毫米-3毫米之間,氣泡太大則脫除效率低,太小則流體流動(dòng)阻力大,能耗高。
      [0014]紫外燈管外應(yīng)當(dāng)套有石英套管;超聲波發(fā)射器可采用變幅桿式超聲波發(fā)射器,所述的變幅桿式超聲波發(fā)射器由耐腐蝕和耐高溫的不銹鋼或鈦合金制成。
      [0015]所述鍋爐與除塵器之間的管道上設(shè)有第一引風(fēng)機(jī);聲光耦合反應(yīng)器的煙氣出口與煙囪之間的管道上設(shè)有第二引風(fēng)機(jī)。
      [0016]本發(fā)明系統(tǒng)的反應(yīng)過(guò)程原理:
      [0017]1、聲光耦合作用活化過(guò)硫酸銨首先是釋放了具有強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基,具體過(guò)程可用如下的化學(xué)反應(yīng)(I)和(2)表示:
      [0018]
      【權(quán)利要求】
      1.基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的方法,其特征在于:來(lái)自鍋爐排放的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器除塵后進(jìn)入煙氣溫度調(diào)節(jié)器,經(jīng)過(guò)調(diào)溫后的煙氣進(jìn)入聲光耦合反應(yīng)器;來(lái)自新液系統(tǒng)的過(guò)硫酸銨溶液由循環(huán)泵通入聲光耦合反應(yīng)器,過(guò)硫酸銨溶液在紫外光和超聲波的耦合作用下釋放強(qiáng)氧化性的過(guò)硫酸根自由基,過(guò)硫酸根自由基氧化脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的方法,其特征在于:聲光耦合反應(yīng)器入口的煙氣溫度不高于70°C,通入聲光耦合反應(yīng)器的溶液溫度也不高于70°C。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的方法,其特征在于:聲光稱合反應(yīng)器內(nèi)的紫外光福射強(qiáng)度為15 V- ff/cm2-100 V- ff/cm2,紫外線有效波長(zhǎng)為120nm-280nm ;超聲波的有效頻率范圍為15KHz_100KHz,有效輻射強(qiáng)度為25W/cm2_200W/
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的方法,其特征在于:聲光耦合反應(yīng)器的液氣比為5L/m3-30L/m3,過(guò)硫酸銨的物質(zhì)的量濃度在0.5mol/L-2.5mol/L之間,溶液的pH位于2.0-9.0之間,溶液溫度為10°C -700C0
      5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的方法,其特征在于:來(lái)自鍋爐煙氣中的二氧化硫和氮氧化物的有效入口濃度范圍分別為0ppm-8000ppm 和 0ppm-2500ppm。
      6.基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng),其特征在于:所述系統(tǒng)包括鍋爐、除塵器、煙氣溫度調(diào)節(jié)器、聲光耦合反應(yīng)器、紫外燈和超聲波控制系統(tǒng)、新液系統(tǒng)以及產(chǎn)物后處理系統(tǒng);鍋爐通過(guò)管道與除塵器入口連接,除塵器出口與聲光耦合反應(yīng)器的煙氣入口連接;聲光耦合反應(yīng)器的液體入口與新液系統(tǒng)連通,聲光耦合反應(yīng)器上部設(shè)有反應(yīng)后的煙氣出口,煙氣出口通過(guò)管道與煙?連通,聲光耦合反應(yīng)器的底端側(cè)部設(shè)有液體出口,液體出口與產(chǎn)物后處理系統(tǒng)連接。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng),其特征在于:聲光耦合反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有紫外燈管和超聲波發(fā)射器,紫外燈管由紫外光控制系統(tǒng)控制,超聲波發(fā)射器由超聲波控制系統(tǒng)控制;紫外燈管和超聲波發(fā)射器均與聲光耦合反應(yīng)器底面呈垂直布置;多根紫外燈管和超聲波發(fā)射器在聲光耦合反應(yīng)器底面上呈同心圓布置,紫外燈管和超聲波發(fā)射器相間布置在同一個(gè)圓周上;相鄰?fù)膱A之間距離相等,且最小間距應(yīng)當(dāng)不小于15cm,多根紫外燈管或超聲波發(fā)射器分別均勻布置在不同直徑的同心圓上,沿同一直徑線布置,各相鄰兩直徑線之間的中心角相同,取值為10-30度。
      8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng),其特征在于:聲光耦合反應(yīng)器噴嘴布置在紫外燈管和超聲波發(fā)射器兩個(gè)相鄰?fù)膱A之間的等距同心圓上,多個(gè)噴嘴均勻布置在不同直徑的同心圓上,沿同一直徑線布置,各相鄰兩直徑線之間的中心角相同,且中心角大小均是紫外燈管或超聲波發(fā)射器布置中心角的2倍;噴嘴分布?xì)馀莸闹睆轿挥?.2毫米-3毫米之間。
      9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng),其特征在于:紫外燈管外套有石英套管,;超聲波發(fā)射器可采用變幅桿式超聲波發(fā)射器,所述的變幅桿式超聲波發(fā)射器由耐腐蝕和耐高溫的不銹鋼或鈦合金制成。
      10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的基于聲光耦合作用強(qiáng)化過(guò)硫酸銨的脫硫脫硝的系統(tǒng),其特征在于:所述鍋爐與除塵器之間的管道上設(shè)有第一引風(fēng)機(jī);聲光耦合反應(yīng)器的煙氣出口與煙囪之間的管道上設(shè)有第二`引風(fēng)機(jī)。
      【文檔編號(hào)】F23J15/02GK103691278SQ201310683117
      【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
      【發(fā)明者】劉楊先, 潘劍鋒, 唐愛(ài)坤 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)
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