一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化方法和裝置，煙氣中的臭氧與溶液中的過硫酸鹽在鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器內(nèi)接觸后產(chǎn)生強氧化性的硫酸根自由基和羥基自由基氧化脫除煙氣中的SO2、NOx、汞、H2S和VOCs；反應(yīng)產(chǎn)物溶液首先進入汞分離塔除汞，除汞后的硫酸和硝酸溶液進入加氨塔，反應(yīng)生成的硫酸銨和硝酸銨溶液再進入產(chǎn)物結(jié)晶塔，利用煙氣余熱利用裝置蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)生可資源化利用的農(nóng)業(yè)肥料硫酸銨和硝酸銨。本發(fā)明主要采用臭氧誘導(dǎo)過硫酸鹽產(chǎn)生具有極強氧化性的硫酸根和羥基雙自由基，硫酸根和羥基雙自由基的氧化能力在自然界僅次于氟，遠遠高于單一的臭氧或過硫酸鹽，能夠高效地同時脫除5種污染物。
【專利說明】一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及燃燒過程中煙氣排放污染物的控制，尤其涉及一種臭氧活化過硫酸鹽 的煙氣凈化方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 燃燒產(chǎn)生的S02、N0X、Hg、H2S以及VOCs能夠引起酸雨、光化學(xué)煙霧以及致 癌、致畸等嚴重危害。因此，研發(fā)有效的煙氣脫硫脫硝脫汞脫VOCs脫H 2S方法是各國環(huán)保 科技人員的重要任務(wù)之一。
[0003] 近些年來，盡管人們開發(fā)了大量的煙氣脫硫脫硝脫汞脫VOCs脫H2S技術(shù)，但由于 人類認識過程的局限性和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的漸進性，現(xiàn)有的各種脫硫脫硝脫汞脫VOCs脫H 2S 技術(shù)在研發(fā)當(dāng)初僅針對單一污染物為脫除目標，一般無法實現(xiàn)煙氣多污染物的同時脫除。 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脫硫脫硝，但均無法在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn) 同時脫除。例如發(fā)明專利，201010296492. 5,名稱為"一種基于光化學(xué)高級氧化的同時脫硫 脫硝系統(tǒng)"，其只能進行脫硫脫硝，不能同時脫除上述五種污染物。
[0004] 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(fù) 雜，占地面積大，投資和運行成本高等不足。另外，隨著人類對環(huán)保要求的不斷提高，針對 煙氣中汞、VOCs和H 2S排放控制的法律法規(guī)也逐漸出臺，但目前還沒有一種經(jīng)濟有效的煙 氣脫汞、脫VOCs和脫H2S技術(shù)獲得大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。例如，發(fā)明專利201010296492. 5和 201310683135中采用紫外光作為過氧化氫和過硫酸銨的誘導(dǎo)劑催化分解產(chǎn)生自由基，但紫 外光穿透距離極短，尤其是實際燃煤煙氣中含有大量的顆粒物，會嚴重影響紫外光的有效 輻射距離。另外，長期使用后紫外燈表面會沉積大量的污垢，從而惡化系統(tǒng)的長期運行效 率，甚至有可能導(dǎo)致系統(tǒng)運行失效。
[0005] 如果在現(xiàn)有的脫硫和脫硝系統(tǒng)尾部再次增加單獨的煙氣脫汞、脫VOCs和脫H2S 系統(tǒng)，則勢必將造成整個系統(tǒng)的初始投資和運行費用進一步急劇增加，最終很難在發(fā)展中 國家獲得大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。綜上所述，如果能夠在一個反應(yīng)器內(nèi)將S0 2、N0X、Hg、VOCs 以及H2S實現(xiàn)同時脫除，則有望大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和占地面積，進而減少系統(tǒng)的投資 與運行費用，是當(dāng)前燃煤煙氣污染控制領(lǐng)域和國內(nèi)環(huán)保企業(yè)競相研發(fā)的重要技術(shù)之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明公開了一種臭氧活化過硫酸鹽自由基的煙氣凈化方法及裝置，利用臭氧活 化過硫酸鹽產(chǎn)生強氧化性的自由基同時氧化脫除煙氣中的S0 2、N0X、Hg、VOCs以及H2S。 氧化產(chǎn)物經(jīng)過產(chǎn)物后處理系統(tǒng)處理后實現(xiàn)資源化利用。該方法能夠同時脫除燃煤煙氣中的 四種污染物，設(shè)備簡單可靠，且脫除過程無二次污染（產(chǎn)物可資源化利用）。
[0007] 本發(fā)明方法的反應(yīng)過程的基本原理如下：
[0008] 1、臭氧活化過硫酸鹽首先是釋放了具有強氧化性的SCV ·和· 0H自由基，具體過 程可用如下的化學(xué)反應(yīng)（1)表示：
[0009] S2Ox2· + 〇3 + H20 ^ 2 · OH + 2SO； · -h02 (1)
[0010] 2、產(chǎn)生的強氧化性的S04_ ·和·0Η自由基可將煙氣中的S02、N0X、H2S、Hg°以 及VOCs氧化生成H 2S04、HN03和Hg2+混合溶液以及C02、H 20和02無害氣體和產(chǎn)物，從而 達到多污染物同時的脫除目的：
[0011] ?OH + NO^H' +N02 (2)
[0012] SO^+NO + H2O^NO； +HSO； + H+ (3)
[0013] OH + NO； NO' + -H (4)
[0014] 2 · 0H+S02 - H2S04 (5)
[0015] · 0H+Hg〇 - HgO+H · (6)
[0016] SSO^+Hg^Hg'-1 +2S〇f (7)
[0017] · OH+VOCs - C02+02+H20 (8)
[0018] SO? +VOCs 4 CO: + 02 + H20 (9)
[0019] S20^' + NO； ^ NO, + S〇4 · +SO^' (10)
[0020] SOj +NO；^N02+SO^' (11)
[0021] 3、反應(yīng)產(chǎn)生的Hg2+能夠被添加的二價硫離子（S2+)吸收并反應(yīng)生成難溶的HgS沉 淀物，然后經(jīng)過沉淀分離后回收利用：
[0022] Hg2++S2- - HgS I (12)
[0023] 4、汞元素被捕獲回收以后，溶液中僅剩下硫酸銨與硝酸銨混合溶液可作為工業(yè)原 料回收利用，例如通過提純和蒸發(fā)結(jié)晶來制取農(nóng)業(yè)肥料，而VOCs的最終降解產(chǎn)物主要是無 害的0) 2、02和!120。該方法能夠同時脫除煙氣中的五種污染物，且設(shè)備簡單可靠，脫除過程 無二次污染，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型煙氣凈化方法及裝置。
[0024] 為實現(xiàn)以上目的和采用上述原理，本發(fā)明采用的實施方案及要求如下：
[0025] 一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化方法，鍋爐中的煙氣通過管道進入煙氣冷卻器 冷卻后進入鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器；煙氣中的臭氧與溶液中的過硫酸鹽在鼓泡-噴淋兩段 反應(yīng)器內(nèi)接觸后產(chǎn)生強氧化性的硫酸根自由基和羥基自由基氧化脫除煙氣中的S02、NOx、 汞、H2S和VOCs ;反應(yīng)產(chǎn)物溶液首先進入汞分離塔除汞，除汞后的硫酸和硝酸溶液進入加氨 塔，反應(yīng)生成的硫酸銨和硝酸銨溶液再進入產(chǎn)物結(jié)晶塔，利用煙氣余熱利用裝置蒸發(fā)結(jié)晶 產(chǎn)生硫酸銨和硝酸銨，硫酸銨和硝酸銨是可資源化利用的農(nóng)業(yè)肥料；蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣通 過水蒸氣凝結(jié)回收裝置回收后循環(huán)再利用，以節(jié)約水資源，而VOCs的最終降解產(chǎn)物主要是 無害的C02、02和H20。該方法能夠同時脫除煙氣中的五種主要污染物，且設(shè)備簡單可靠， 脫除過程無二次污染。
[0026] 由于臭氧在高溫下極不穩(wěn)定，容易自分解為02,從而造成浪費。應(yīng)當(dāng)在高溫?zé)煔饨?jīng) 過煙氣冷卻器降溫后再注入鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器，同時，臭氧添加器位于煙氣冷卻器和 鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器入口之間的煙道上。由于臭氧注入距離太短，則臭氧混合時間和距 離太短，不均勻性增加，會影響整個反應(yīng)效率，故臭氧添加器入口與鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器 入口之間的最佳距離Η是50-300cm。另外，所述的過硫酸鹽，是指過硫酸銨、過硫酸鉀、過 硫酸鈉中的一種或幾種的混合物。
[0027] 提高溫度有利于化學(xué)反應(yīng)速率的提高，但溫度過高會降低氣體在液相的溶解度， 且溫度過高會加速臭氧和過硫酸鹽的自分解率。因此，進入鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的煙氣 溫度不高于80°C，添液塔內(nèi)的溶液溫度不高于80°C。提高液氣比能夠增加脫除效率，但同 時也會增加泵的功耗,從而增加成本，因此，反應(yīng)器的液氣比為2-30L/m 3之間。過硫酸鹽 和臭氧的濃度太低，脫除效率無法滿足，太高則副反應(yīng)增加，成本增加。因此，過硫酸鹽的摩 爾濃度在0. 05-6. Omol/L之間，臭氧的體積濃度在20-2000ppm之間。溶液的pH太高會導(dǎo) 致過硫酸鹽和臭氧加速自分解，故溶液的pH不大于10. 0。污染物入口的濃度太高無法滿 足脫除環(huán)保要求。因此，來自鍋爐煙氣中S02、N0X、汞、H 2S和VOCs的入口濃度分別不大于 lOOOOppm，2000ppm，800 μ g/m3, 5000ppm 和 500mg/m3。
[0028] -種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化裝置，所述裝置由鍋爐、引風(fēng)機、煙氣冷卻器、 臭氧添加器、鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器、隔板分布器、填液塔、溶液循環(huán)泵、汞分離塔、加氨塔、 產(chǎn)物結(jié)晶塔、煙氣余熱利用裝置以及水蒸氣凝結(jié)回收裝置組成；鍋爐的煙道通入煙氣冷卻 器，煙氣冷卻器通過管道連接鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器；臭氧添加器的入口設(shè)于煙氣冷卻器 與鼓泡器之間；添液塔的入口通過管道連接于鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的上部，添液塔的回 收口設(shè)于鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的下部。由于汞是有害物質(zhì)，直接進入尾部會混合到最終 的農(nóng)業(yè)肥料中，從而造成二次汞污染，故必須在汞分離塔中先予以脫除。因此，汞分離塔位 于鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器之后。
[0029] 另外，除汞后的酸溶液具有腐蝕性，儲存和運輸不方便，且利用價值不大，故需要 在汞分離塔后面采用添加氨水或氨氣等方法來中和酸溶液，生成可資源化利用的硫酸銨和 硝酸銨溶液。因此，加氨塔位于汞分離塔之后。為了制取固體農(nóng)業(yè)肥料，可在加氨塔尾部設(shè) 置產(chǎn)物結(jié)晶塔和煙氣余熱利用裝置，即利用煙氣余熱加熱濃縮產(chǎn)物，從而獲得便于運輸和 儲存的固態(tài)農(nóng)業(yè)肥料硫酸銨和硝酸銨。因此，鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的底部依次連接汞分 離塔、加氨塔和產(chǎn)物結(jié)晶塔；所述鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的頂端通過煙道連接煙?。燃煤煙 氣含有S02、N0x、汞、H2S和VOCs等多種污染物，其中，S02、N02和H 2S等高溶解性氣體采用 鼓泡塔即可容易脫除。但N0、汞和VOCs等難溶性污染物則比適合在具有大比表面積的噴淋 塔中吸收脫除。因此，為了兼顧上述多種污染物的脫除特性，進而實現(xiàn)最佳脫除效果，本發(fā) 明首次創(chuàng)造性提出了新型的鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器。所述的鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器，由鼓 泡-噴淋兩段反應(yīng)區(qū)構(gòu)成，鼓泡段位于下半段，高度不低于3米，噴淋段位于上半段，高度不 低于4米，以保證煙氣污染物有充分的停留反應(yīng)時間。
[0030] 鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的直徑應(yīng)由處理的實際煙氣流量具體計算確定，最佳煙氣 流速一般取0.2-1. 5m/s。鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器銜接處設(shè)有一塊由陶瓷、聚四氟乙烯、 石英或硅酸鹽玻璃等耐腐蝕或非金屬材料制成的隔板分布器。隔板分布器上布滿了孔徑為 100-800微米的孔徑，用于均勻分布來自鼓泡段的煙氣。
[0031] 汞分離塔位于鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器之后，加氨塔位于汞分離塔之后，產(chǎn)物結(jié)晶 塔位于加氨塔之后；水蒸氣凝結(jié)回收裝置入口與產(chǎn)物結(jié)晶塔相連，水蒸氣凝結(jié)回收裝置出 口與鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的鼓泡段相連，水蒸氣凝結(jié)回收裝置出口設(shè)置在隔板分布器以 下，以便于將搜集的冷凝水連續(xù)送入鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器內(nèi)參與反應(yīng)；所述煙氣余熱利 用裝置穿設(shè)于結(jié)晶塔內(nèi)部，對結(jié)晶提供所需熱量。
[0032] 由于金屬對過硫酸鹽和臭氧均有明顯的分解作用，且過硫酸鹽、臭氧、自由基以 及反應(yīng)產(chǎn)生酸性溶液對設(shè)備會有強烈的腐蝕作用。因此，鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器、汞分離 塔、加氨塔和產(chǎn)物結(jié)晶塔的內(nèi)襯應(yīng)由陶瓷、聚四氟乙烯、石英或硅酸鹽玻璃等耐腐蝕或非 金屬材料制成，以防止酸腐蝕或金屬對雙氧水的催化分解。鼓泡器在布置時采用徑向間距A 和中心角b相等布置，且鼓泡器全部布置在等距的同心圓上。鼓泡器的尺寸、參數(shù)和具體 的布置數(shù)量根據(jù)鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器規(guī)模和現(xiàn)場情況確定，但必須要保證任意兩個相鄰 鼓泡器鼓出的小氣泡，在離鼓泡器出口距離η不超過30cm處有交叉重疊，且鼓泡器鼓出的 氣泡直徑應(yīng)不大于500微米，以保證煙氣和溶液在鼓泡段內(nèi)有充分的氣液接觸，增加脫除 效率。
[0033] 所述鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的噴淋段頂部設(shè)置的噴嘴由陶瓷、聚四氟乙烯、石 英或硅酸鹽玻璃耐腐蝕材料制成；噴嘴布置時采用徑向間距C和中心角d相等布置，且噴嘴 全部布置在等距的同心圓上。噴嘴的尺寸、參數(shù)、外形和具體的布置數(shù)量根據(jù)鼓泡-噴淋 兩段反應(yīng)器規(guī)模和現(xiàn)場情況確定，但必須要保證任意相鄰兩個噴嘴噴出的溶液，在離噴嘴 出口距離m不超過80cm處有交叉重疊，以保證煙氣和噴淋液在噴淋段內(nèi)有充分的接觸，增 加脫除效率。噴嘴噴出的液滴粒徑一般應(yīng)位于10-80微米之間。因為粒徑太大，氣液接觸 面積變小，不利于脫除，但粒徑太小則容易產(chǎn)生溶液隨煙氣逃逸，造成溶液損耗和尾部設(shè)備 腐蝕。
[0034] 本發(fā)明的優(yōu)點及顯著效果：
[0035] 通過和以下對比文件相比較，來說明本發(fā)明的有益效果。
[0036] (1)與發(fā)明專利201010296492. 5相比，本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu)勢和重大改進：
[0037] 隨著人們對環(huán)保要求的不斷提高，針對煙氣中汞、硫化氫和VOCs排放控制的法 律法規(guī)開始逐漸出臺，本發(fā)明可在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)硫氧化物、氮氧化物、硫化氫、汞和 揮發(fā)性有機污染物VOCs等五種污染物的同時脫除，因而能夠進一步降低系統(tǒng)的初投資和 運行費用。近年來，多污染物同時脫除技術(shù)已經(jīng)逐漸成為能源與環(huán)保領(lǐng)域發(fā)展的主流技術(shù) 之一。隨著人類對環(huán)保要求的不斷提高，本發(fā)明的這一優(yōu)勢將得到逐漸凸顯，而發(fā)明專利 201010296492. 5無法在同一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)五種污染物的同時脫除，相比較本發(fā)明優(yōu)勢十 分的明顯。
[0038] (2)與發(fā)明專利201010296492. 5和201310683135相比，本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu) 勢和重大改進：
[0039] 發(fā)明專利201010296492. 5和201310683135中采用紫外光作為過氧化氫和過硫酸 銨的誘導(dǎo)劑催化分解產(chǎn)生自由基，但紫外光穿透距離極短，尤其是實際燃煤煙氣中含有大 量的顆粒物，會嚴重影響紫外光的有效輻射距離。另外，長期使用后紫外燈表面會沉積大量 的污垢，從而惡化系統(tǒng)的長期運行效率，甚至有可能導(dǎo)致系統(tǒng)運行失效。本發(fā)明采用臭氧 作為誘導(dǎo)劑，能夠完全克服紫外光存在的多種缺點。另外，與發(fā)明專利201010296492. 5和 201310683135相比，本發(fā)明無紫外燈等復(fù)雜設(shè)備，故系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)更加簡單可靠，投資、運行 和維護費用要也更低，具有更好的實際工業(yè)價值。
[0040] (3)與發(fā)明專利200910095344相比，本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu)勢和重大改進：
[0041] 發(fā)明專利200910095344主要是采用在高溫?zé)煹纼?nèi)添加臭氧氧化二氧化硫和氮 氧化物，然后在煙道尾部用堿液洗滌脫除。但該技術(shù)存在如下不足：1.該方法只能針對 二氧化硫和氮氧化物進行脫除，而對有毒重金屬汞、硫化氫和揮發(fā)性有機污染物無法進 行脫除。本發(fā)明能夠?qū)?種污染物進行同時脫除，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢；2.發(fā)明專利 200910095344主要采用臭氧作為單一氧化劑氧化脫除污染物，但臭氧對單質(zhì)汞和揮發(fā)性有 機污染物的氧化能力有限，為了滿足脫除要求，往往需要大大增加臭氧的投入量，因而單獨 使用時成本極高。本發(fā)明主要采用臭氧誘導(dǎo)過硫酸鹽產(chǎn)生具有極強氧化性的硫酸根和羥基 雙自由基，硫酸根和羥基雙自由基的氧化能力在自然界僅次于氟，遠遠高于單一的臭氧或 過硫酸鹽，能夠高效地同時脫除5種污染物，具有更加顯著的技術(shù)優(yōu)勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042] 圖1臭氧活化過硫酸鹽產(chǎn)生自由基的電子自旋共振波普圖。
[0043] 圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的工藝流程圖。
[0044] 圖3是本發(fā)明中噴嘴布置的平面圖及相關(guān)參數(shù)。
[0045] 圖4是本發(fā)明中鼓泡器布置的平面圖及相關(guān)參數(shù)。
[0046] 圖5是本發(fā)明中相鄰噴嘴間液滴交叉所需最小高度示意圖。
[0047] 圖6是本發(fā)明中相鄰鼓泡器間氣泡交叉所需最小高度示意圖。
[0048] A-鼓泡器的徑向間距；b_鼓泡器的中心角；C-噴嘴的徑向間距；d-噴嘴的中心 角；m-噴嘴霧化液滴交叉所需的最小高度；η-鼓泡器氣泡交叉所需的最小高度。H-臭氧注 入口（或臭氧添加器入口）與鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器入口之間的距離。

【具體實施方式】
[0049] 由圖1所示，在鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器采用電子自旋共振技術(shù)可測定到系統(tǒng)中產(chǎn) 生了硫酸根S04_ ·和· 0Η自由基。
[0050] 參看圖2,來自鍋爐1中含有一定濃度S02、N0X、H2S、Hg°和VOCs的煙氣在風(fēng) 機2牽引下，首先經(jīng)過煙氣冷卻器3調(diào)節(jié)到合適溫度，然后通過鼓泡器8進入鼓泡-噴淋兩 段反應(yīng)器5的鼓泡段，而來自添液塔20的過硫酸鹽溶液，通過噴嘴6以霧狀噴入鼓泡-噴 淋兩段反應(yīng)器5的噴淋段。臭氧由臭氧添加器4在鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器5入口前注入煙 道。煙氣中的臭氧與溶液中的過硫酸鹽接觸后產(chǎn)生的強氧化性硫酸根和羥基自由基能夠同 時氧化脫除煙氣中的S0 2、N0x、H2S、汞和VOCs。溶液旁路系統(tǒng)10用于不斷濃縮反應(yīng)溶液。 濃縮后的反應(yīng)溶液首先進入汞分離系統(tǒng)16,通過添加硫化物反應(yīng)生成易于沉淀的硫化汞， 以達到除汞目的。除汞后剩下的硫酸和硝酸溶液進入加氨塔17,反應(yīng)生成的硫酸銨和硝酸 銨溶液最后再進入產(chǎn)物結(jié)晶塔18。利用煙氣余熱利用裝置22蒸發(fā)結(jié)晶硫酸銨和硝酸銨溶 液，并產(chǎn)生可資源化利用的固體肥料硫酸銨和硝酸銨，而VOCs的最終降解產(chǎn)物主要是無害 的C02、02和H20。在產(chǎn)物結(jié)晶塔18內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣進入水蒸氣凝結(jié)回收裝置19,可根 據(jù)實際情況自行選擇采用風(fēng)冷或水冷方式冷卻蒸汽，在冷凝成水后通過鼓泡-噴淋兩段反 應(yīng)器5的鼓泡段送入反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)利用，以節(jié)約水資源。最后，經(jīng)過處理的潔凈煙氣通過煙 囪23排入大氣中。循環(huán)泵10-15為冷凝水、溶液或蒸汽流動提供循環(huán)動力。
[0051] 實施例 1.煙氣中的 S02、N0X、H2S、Hg° 和 VOCs 濃度分別為 2000ppm，400ppm， 200ppm，50ug/m3以及100mg/m3,煙氣溫度為25°C，過硫酸銨的摩爾濃度為1. Omol/L，臭氧注 入濃度為lOOppm，液氣比為5L/m3,臭氧注入距離為50cm。煙氣中S0 2、N0X、H2S、取°和 VOCs的同時脫除效率分別為100%，60. 9%，100%，78. 8%和38. 2%。
[0052] 實施例 2.煙氣中的 S02、N0X、Hg° 和 VOCs 濃度分別為 2000ppm，400ppm，200ppm， 50ug/m3以及100mg/m3,煙氣溫度為25°C，過硫酸鉀摩爾濃度為1. 0m〇l/L，臭氧注入濃度為 lOOpprn，液氣比為10L/m3,臭氧注入距離為50cm。煙氣中S0 2、N0X、H2S、Hg°和VOCs的 同時脫除效率分別為100%，68. 9%，100%，85. 7%和48. 6%。
[0053] 實施例 3.煙氣中的 S02、N0X、H2S、Hg° 和 VOCs 濃度分別為 2000ppm，400ppm， 200ppm，50ug/m3以及50mg/m3,煙氣溫度為35°C，過硫酸鈉摩爾濃度為1. 5mol/L，臭氧注入 濃度為300ppm，液氣比為25L/m3,臭氧注入距離為100cm。煙氣中S0 2、N0X、H2S、Hg°和 VOCs的同時脫除效率分別為100%，86. 9%，100%，94. 6%和68. 9%。
[0054] 實施例 4.煙氣中的 S02、N0X、H2S、Hg° 和 VOCs 濃度分別為 2000ppm，400ppm， 200ppm，50ug/m3以及100mg/m3,煙氣溫度為25°C，過硫酸鈉和過硫酸鉀的摩爾濃度為 1. 0mol/L，臭氧注入濃度為150ppm，液氣比為10L/m3,臭氧注入距離為100cm。煙氣中S02、 勵 !￡、43、取°和￥0〇8的同時脫除效率分別為100%，77.9%，100%，86.3%和53.5%。
[0055] 實施例 5.煙氣中的 S02、N0X、H2S、Hg° 和 VOCs 濃度分別為 2000ppm，400ppm， 200ppm，50ug/m3以及50mg/m3,煙氣溫度為35°C，過硫酸銨和過硫酸鉀的摩爾濃度為 1. 5mol/L，臭氧注入濃度為200ppm，液氣比為10L/m3,臭氧注入距離為100cm。煙氣中S02、 勵 !￡、43、取°和￥008的同時脫除效率分別為100%，81.9%，100%，87.6%和49.9%。
[0056] 實施例 6.煙氣中的 S02、N0X、H2S、Hg° 和 VOCs 濃度分別為 2000ppm，400ppm， 200ppm，50ug/m3以及100mg/m3,煙氣溫度為25°C，過硫酸銨、過硫酸鉀和過硫酸鈉的摩爾 濃度為l.〇mol/L，臭氧注入濃度為150ppm，液氣比為10L/m 3,臭氧注入距離為100cm。煙氣 中302、勵!￡、43、取°和￥0〇8的同時脫除效率可分別為100%，75.9%，100%，84.3% 和 50. 2%。
[0057] 綜上所述，實施例3具有最佳的同時脫除S02、N0X、H 2S、Hg°和VOCs效果，可 作為最佳實施例參照使用。
【權(quán)利要求】
1. 一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化方法，其特征在于：鍋爐中的煙氣通過管道進入 煙氣冷卻器冷卻后進入鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器；煙氣中的臭氧與溶液中的過硫酸鹽在鼓 泡-噴淋兩段反應(yīng)器內(nèi)接觸后產(chǎn)生強氧化性的硫酸根自由基和羥基自由基氧化脫除煙氣 中的S02、N0x、汞、H2S和VOCs ;反應(yīng)產(chǎn)物溶液首先進入汞分離塔除汞，除汞后的硫酸和硝酸 溶液進入加氨塔，反應(yīng)生成的硫酸銨和硝酸銨溶液再進入產(chǎn)物結(jié)晶塔，利用煙氣余熱利用 裝置蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)生硫酸銨和硝酸銨；蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣通過水蒸氣凝結(jié)回收裝置回收后循 環(huán)再利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化方法，其特征在于：進入 鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的煙氣溫度不高于80°C，添液塔內(nèi)的溶液溫度不高于80°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化方法，其特征在于：鼓 泡-噴淋兩段反應(yīng)器的液氣比在2-30L/m3之間，過硫酸鹽的摩爾濃度在0. 05-6. Omol/L之 間，臭氧的體積濃度在20-2000ppm之間，溶液的pH不大于10. 0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化方法，其特征在于：來自 鍋爐的煙氣中S02、N0 X、汞、H2S和VOCs在鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器入口的濃度分別不大于 lOOOOppm，2000ppm，800 μ g/m3, 5000ppm 和 500mg/m3。
5. -種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化裝置，其特征在于：所述裝置由鍋爐、引風(fēng)機、煙 氣冷卻器、臭氧添加器、鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器、隔板分布器、填液塔、溶液循環(huán)泵、汞分離 塔、加氨塔、產(chǎn)物結(jié)晶塔、煙氣余熱利用裝置以及水蒸氣凝結(jié)回收裝置組成；鍋爐的煙道通 入煙氣冷卻器，然后煙氣冷卻器出口通過管道連接鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器；臭氧添加器的 入口設(shè)于煙氣冷卻器與鼓泡器之間；添液塔的入口通過管道連接于鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器 的上部，添液塔的回收口設(shè)于鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的下部；鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的底部 依次連接汞分離塔、加氨塔和產(chǎn)物結(jié)晶塔；所述鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的頂端通過煙道連 接煙囪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化裝置，其特征在于：所述 的鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器，由鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)區(qū)構(gòu)成，鼓泡段位于下半段，高度不低于3 米，噴淋段位于上半段，高度不低于4米，所述鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器銜接處設(shè)有一塊由陶 瓷、聚四氟乙烯、石英或硅酸鹽玻璃耐腐蝕或非金屬材料制成的隔板分布器；所述隔板分 布器上布滿了孔徑為100-800微米的孔徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化裝置，其特征在于：汞分 離塔位于鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器之后，加氨塔位于汞分離塔之后，產(chǎn)物結(jié)晶塔位于加氨塔 之后；水蒸氣凝結(jié)回收裝置入口與產(chǎn)物結(jié)晶塔相連，水蒸氣凝結(jié)回收裝置出口與鼓泡-噴 淋兩段反應(yīng)器的鼓泡段相連，水蒸氣凝結(jié)回收裝置出口設(shè)置在隔板分布器以下；所述煙氣 余熱利用裝置穿設(shè)于結(jié)晶塔內(nèi)部，對結(jié)晶提供所需熱量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化裝置，其特征在于：所述 鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的鼓泡段底部設(shè)置的鼓泡器由陶瓷、聚四氟乙烯、石英或硅酸鹽 玻璃耐腐蝕材料制成；鼓泡器在布置時采用徑向間距A和中心角b相等布置，且鼓泡器全部 布置在等距的同心圓上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種臭氧活化過硫酸鹽的煙氣凈化裝置，其特征在于：所述 鼓泡-噴淋兩段反應(yīng)器的噴淋段頂部設(shè)置的噴嘴由陶瓷、聚四氟乙烯、石英或硅酸鹽玻 璃耐腐蝕材料制成；噴嘴布置時采用徑向間距C和中心角d相等布置，且噴嘴全部布置在等 距的同心圓上。
【文檔編號】B01D53/60GK104043325SQ201410240142
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉楊先, 王燕, 張軍, 吳東波 申請人:江蘇大學(xué)