一種基于光激發(fā)臭氧聯(lián)合濕法洗滌的同時脫硫脫硝系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及燃燒過程中煙氣排放污染物的控制，尤其涉及一種基于光激發(fā) 臭氧聯(lián)合濕法洗滌的同時脫硫脫硝系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物能夠引起酸雨和光化學煙霧等嚴重危害。 因此，研發(fā)有效的煙氣脫硫脫硝方法是各國環(huán)?？萍既藛T的面臨的重要任務之一。近些年 來，盡管人們開發(fā)了大量的脫硫脫硝技術，但由于人類認識過程的局限性和科學技術發(fā)展 的漸進性，現(xiàn)有的各種脫硫脫硝技術在研發(fā)當初僅針對單一污染物為脫除目標，一般無法 實現(xiàn)多污染物的同時脫除。例如，目前應用較多的脫硫脫硝技術主要為石灰石-石膏法煙 氣濕法脫硫技術（Ca-WFGD)和氨選擇性催化還原脫硝法（NH3-SCR)。這兩種工藝雖然可以 分別單獨脫硫脫硝，但均無法在一個催化反應器內(nèi)實現(xiàn)同時脫除。兩種工藝的聯(lián)合疊加使 用雖然可以實現(xiàn)同時脫硫脫硝，但同時也造成整個系統(tǒng)復雜，占地面積大，投資和運行成本 高等不足。如果能夠在一個反應器內(nèi)將二氧化硫和氮氧化物實現(xiàn)同時脫除，則可以大大降 低系統(tǒng)的復雜性和占地面積，進而減少系統(tǒng)的初投資與運行費用。濕法煙氣凈化技術是一 種傳統(tǒng)的煙氣處理技術，具有初投資小、工藝流程簡單和易于實現(xiàn)多污染物同時脫除等特 點，是一種十分有開發(fā)和應用前景的煙氣凈化技術。但傳統(tǒng)的濕法煙氣凈化技術的研宄進 展卻一直相對緩慢，其主要原因就在于氮氧化物中含有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)和擴散溶入液相，然后才能發(fā)生化學反應固定到吸收 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普 遍存在脫硫效率高，但脫硝效率低等不足，實際上無法實現(xiàn)真正的同時脫硫脫硝。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題的關鍵之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種基于光激發(fā)臭氧聯(lián)合濕 法洗滌的同時脫硫脫硝系統(tǒng)，利用紫外光激發(fā)分解臭氧引發(fā)鏈式反應產(chǎn)生氧原子（·〇)將 煙氣中的SOdP NO x氧化為高溶解性的氣態(tài)產(chǎn)物，然后經(jīng)過尾部的濕法洗滌系統(tǒng)脫除，進而 實現(xiàn)同時脫硫脫硝的目的。
[0004] 本實用新型的目的是通過以下技術方案解決的：
[0005] 一種基于光激發(fā)臭氧聯(lián)合濕法洗滌的同時脫硫脫硝系統(tǒng)，包括鍋爐，其特征在于： 所述鍋爐的煙氣出口通過管道與除塵器相連對煙氣進行除塵，除塵后的煙氣通過除塵器的 出口經(jīng)管道輸送至煙氣冷卻器進行降溫處理，降溫后的煙氣通過煙氣冷卻器的出口經(jīng)帶有 臭氧發(fā)生器的管道輸送至光化學反應器，降溫后的煙氣和臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的O 3在光化學反 應器內(nèi)采用攪拌槳充分混合，光化學反應器處理后產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物經(jīng)管道輸送至尾部洗滌 器，經(jīng)尾部洗滌器洗滌后的煙氣經(jīng)管道輸送至煙囡排放。
[0006] 所述的光化學反應器包括外殼、紫外燈和石英玻璃隔板，外殼為一長方體容器，在 外殼的對稱內(nèi)壁上設有沿著光化學反應器長度方向設置的紫外燈，外殼對稱內(nèi)壁上的紫外 燈的內(nèi)側皆設有石英玻璃隔板，兩塊石英玻璃隔板和外殼構成降溫煙氣和O 3發(fā)生反應的反 應腔及流通通道。
[0007] 所述的紫外燈采用位于光化學反應器外的光源控制器控制。
[0008] 所述的紫外燈之間的間距為20~60cm，紫外燈發(fā)出的紫外光有效波長為170nm~ 300nm且光化學反應器內(nèi)的單位體積紫外光的輻射功率為50W/m 3~300W/m 3。
[0009] 所述光化學反應器的截面積按照空塔氣速為0. 2m/s~5m/s的范圍來計算確定； 所述光化學反應器的長度按照煙氣停留時間為Is~IOs的范圍來計算確定。
[0010] 所述的攪拌槳沿著光化學反應器的長度方向均勻設置。
[0011] 所述臭氧發(fā)生器在管道上的位置距離光化學反應器的煙氣進口之間的距離為 60cm~200cm且臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的O 3的投加量為20ppm~2000ppm。
[0012] 所述光化學反應器的煙氣入口輸入的SOjP NO ,的有效入口濃度分別是20ppm~ 8000ppm和20ppm~4000ppm ;且經(jīng)過煙氣冷卻器降溫處理后輸入光化學反應器的煙氣入口 溫度為25~65 °C。
[0013] 所述的除塵器與鍋爐煙氣出口之間的管道上設有風機以便于鍋爐燃燒產(chǎn)生的含 有SOjP NO亦煙氣進入除塵器內(nèi)。
[0014] 所述的尾部洗滌塔為噴淋塔、鼓泡塔、攪拌釜和填料塔中的一種或兩種以上的 組合。
[0015] 上述同時脫硫脫硝系統(tǒng)實現(xiàn)同時脫硫脫硝的化學反應過程如下：
[0016] 1)臭氧在紫外光照射下引發(fā)鏈式反應產(chǎn)生強氧化性氧原子（· 0)的反應機理：
[0017] O3 + hv -?· O + O2 (1)
[0018] 2) SOjPNO被氧化為易溶的氣態(tài)產(chǎn)物SO 3和NO2:
[0019] N0 + -0 ^NO2 (2)
[0020] NO + Oj -^ NOj + 〇2 (3)
[0021 ] SO2 + -O -> SU3 (4)
[0022] SO2 + O3 -> SO3 + O2 (5)
[0023] SNO2 +H2O -> 2HNOj + NO (6)
[0024] SO3+ H2O ^ H2SO4 (7)
[0025] 3)溶液中硫酸與硝酸混合溶液可作為工業(yè)原料回收利用(例如添加氨氣反應產(chǎn)生 硫酸銨和硝酸銨，然后再利用鍋爐的煙氣余熱蒸發(fā)結晶產(chǎn)生固態(tài)的農(nóng)業(yè)肥料硫酸銨和硝酸 銨，即最終可獲得有附加值的工業(yè)產(chǎn)品。）。
[0026] 本實用新型相比現(xiàn)有技術有如下優(yōu)點：
[0027] 1、與目前已經(jīng)獲得廣泛應用的濕法石灰石-石膏法煙氣脫硫技術（Ca-WFGD)和 氨選擇性催化還原脫硝法（NH 3-SCR)相比，本實用新型的同時脫硫脫硝系統(tǒng)能同時脫硫脫 硝，易于在一個反應器內(nèi)實現(xiàn)煙氣中多種污染物的同時脫除，因而能夠顯著降低系統(tǒng)的復 雜性，減少系統(tǒng)的初始投資和運行費用，具有很高的開發(fā)與應用價值。
[0028] 2、與高錳酸鉀、亞氯酸鈉與過硫酸鉀等傳統(tǒng)濕法氧化工藝相比，本實用新型產(chǎn)生 的氧原子（· 〇)是一種環(huán)保型強氧化劑，產(chǎn)生的硫酸與硝酸溶液可以實現(xiàn)回收再利用，整個 反應過程無二次污染，而高錳酸鉀和亞氯酸鈉等傳統(tǒng)氧化工藝會產(chǎn)生較復雜的副產(chǎn)物，給 后處理帶來很大困難。
[0029] 3、與一種基于光化學高級氧化的同時脫硫脫硝系統(tǒng)，專利號為201010296492. 5 的實用新型專利相比，本實用新型還具有以下諸多明顯的優(yōu)勢和技術特點：
[0030] 1)本實用新型的污染物脫除過程屬于干法的均相反應過程，因而化學反應過程可 以不受擴散或傳質(zhì)環(huán)節(jié)的控制，而201010296492. 5是一個濕法的非均相反應過程，由于NO 的溶解度很低，吸收過程的控制環(huán)節(jié)集中在氣液傳質(zhì)或擴散過程，從而導致吸收過程的傳 質(zhì)阻力大大增加，而本實用新型屬于均相反應過程，無需考慮氣液傳質(zhì)阻力，反應過程將更 加的尚效有利；
[0031] 2)實用新型專利ZL201010296492. 5所述的脫硫脫硝程均屬于濕法脫除過程，因 而紫外燈需要完全浸沒在溶液中，但由于紫外燈在溶液中的穿透能力很弱，故光能有效利 用率很低；此外，由于紫外光在液相的穿透距離較短，在滿足相同處理量的前提下，反應器 內(nèi)需要布置更多的紫外燈設備，這將導致反應器體積大大增加，最終也增加了初投資和運 行費用，而本實用新型是一個干法的均相反應過程，紫外光是在空氣中傳播，光穿透距離將 大大增加，光能的有效利用率也將得到顯著提高。因此，本實用新型將具有較大的技術與經(jīng) 濟優(yōu)勢；
[0032] 3)實用新型專利ZL201010296492. 5所述的脫硫脫硝過程是一個濕法的脫除過 程，由于反應物與反應產(chǎn)物處于同一個反應器內(nèi)，隨著污染物脫除過程的進行，溶液中的硫 酸根和硝酸根濃度將逐漸增加。此時溶液的離子鹽析效應將會顯著增加，最終會導致NO溶 解度明顯下降，因而在滿足污染物脫除指標的前提下，實際上系統(tǒng)將很難無限制地制取能 滿足市場需求的高濃度硫酸和硝酸溶液，而反應過程產(chǎn)生的大量的硝酸和硫酸稀溶液將會 大大增加二次處理的成本；本實用新型提出的新型反應過程是一個干法脫除過程，氧化產(chǎn) 物皆為高溶解度的氣相產(chǎn)物，尾部獨立的濕法洗滌塔可以充分吸收氣相產(chǎn)物而不影響光化 學氧化過程本身的運行效果，從而可以充分地制取高濃度的硫酸與硝酸溶液，降低了二次 處理成本；這一技術改進在將來的大規(guī)模工業(yè)應用中無疑具有重要的技術與經(jīng)濟價值。
[0033] 綜上所述，本實用新型描述的同時脫硫脫硝系統(tǒng)相對于現(xiàn)有的主要煙氣凈化技術 均表現(xiàn)出了較大的技術與經(jīng)濟優(yōu)勢，整個脫硫脫硝過程無二次污染、潔凈環(huán)保，具有很高的 實際應用價值。
【附圖說明】
[0034] 附圖1為