本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種光輻射協(xié)同催化劑激發(fā)臭氧/過(guò)氧化物的煙氣脫汞系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)是采用紫外光聯(lián)合催化劑激發(fā)臭氧/過(guò)氧化物產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基和硫酸根自由基在撞擊床中氧化脫除煙氣中的Hg0。來(lái)自鍋爐的部分煙氣與部分臭氧/過(guò)氧化物/催化劑混合后由撞擊器噴入撞擊床，另一部分煙氣與另一部分臭氧/過(guò)氧化物/催化劑混合后由同軸對(duì)向布置的撞擊器噴入撞擊床，兩股氣流在撞擊床內(nèi)發(fā)生撞擊混合。紫外光輻射協(xié)同催化劑分解臭氧/過(guò)氧化物產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基和硫酸根自由基氧化Hg0生成可資源化利用的二價(jià)汞。該系統(tǒng)能夠高效脫除燃煤煙氣中的Hg0，且脫除產(chǎn)物可回收利用，無(wú)二次污染，具有廣闊的市發(fā)展前景。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及大氣污染控制領(lǐng)域，具體涉及一種光輻射協(xié)同催化劑激發(fā)臭氧/ 過(guò)氧化物的煙氣脫汞系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
汞是一種劇毒性和在生物體內(nèi)易于沉積的重金屬痕量元素，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán) 境具有極大的危害。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署在發(fā)表的一份調(diào)查報(bào)告中指出，燃煤鍋爐是汞排放 的最大人為污染源。我國(guó)是世界第一大煤炭消費(fèi)國(guó)，能源結(jié)構(gòu)中煤炭的比例高達(dá)75%，并且 這種格局在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)仍不會(huì)有大的改變。隨著燃煤污染物大氣環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的 日益嚴(yán)格，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，燃煤煙氣汞污染控制標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將是必然趨勢(shì)。因此，研究 和開發(fā)有效的燃煤煙氣汞污染控制方法是我國(guó)環(huán)?？萍既藛T面臨的重要任務(wù)之一。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在研究脫汞新理論和新
做了大量卓有成效的工作。 目前，在眾多脫汞方法中，吸附劑吸附和濕法洗滌被認(rèn)為是燃煤煙氣脫汞領(lǐng)域的兩個(gè)最有 發(fā)展?jié)摿Φ闹髁髅摴夹g(shù)。濕法洗滌脫汞技術(shù)中研究最多的是應(yīng)用現(xiàn)有的濕法煙氣脫硫系 統(tǒng)聯(lián)合洗滌脫汞。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高的Hg2+(g)脫除率，但是對(duì)難溶的Hg°(g)沒有明顯的 脫除效果，部分氧化態(tài)汞還可能被還原為單質(zhì)汞。不少學(xué)者嘗試用一些氧化技術(shù)在脫硫塔 前將煙氣中的Hg° (g)先氧化為Hg2+ (g)，然后再用濕法煙氣脫硫系統(tǒng)洗滌脫除Hg2+ (g)。目 前研究較多的選擇性催化還原（SCR)催化氧化脫汞可實(shí)現(xiàn)部分Hg°(g)轉(zhuǎn)化為Hg2+(g)，但 脫汞效果受到燃煤組分、催化劑類型、燃燒方式以及燃燒器結(jié)構(gòu)的明顯影響，相關(guān)催化氧化 機(jī)理仍不十分清楚。其它氧化技術(shù)，例如等離子體氧化、光催化氧化和臭氧氧化等尚處于 實(shí)驗(yàn)室探索階段。利用高錳酸鉀、過(guò)硫酸鉀和亞氯酸鈉等傳統(tǒng)氧化劑在吸收塔中氧化吸收 Hg°(g)也取得了良好效果，但也存在吸收劑昂貴或產(chǎn)物成分復(fù)雜難處理等不足，相關(guān)技術(shù) 還有待于進(jìn)一步完善。吸附法主要是通過(guò)活性炭或者其它吸附劑吸附煙氣中的Hg2+(g)和 Hg° (g)，先將其轉(zhuǎn)化為顆粒汞，然后利用現(xiàn)有的除塵設(shè)備將其捕獲而達(dá)到脫汞目的。目前研 究較多且技術(shù)最成熟的活性炭吸附法具有較高的脫汞效率，但應(yīng)用成本極高，企業(yè)難以承 受。其它吸附劑，例如貴金屬、金屬氧化物、飛灰、活性焦、鈣基材料、分子篩以及天然 礦物材料等雖然具有潛在的發(fā)展前景，但由于在應(yīng)用成本，脫汞效率，吸附劑穩(wěn)定性以及吸 附機(jī)理研究等方面的欠缺與不足，目前還無(wú)法獲得大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。綜上所述，目前還沒有 一種適合于大規(guī)模商業(yè)化的燃煤煙氣脫汞技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)涉及一種光輻射協(xié)同催化劑激發(fā)臭氧/過(guò)氧化物的煙氣脫汞系統(tǒng)，所 述的系統(tǒng)是采用紫外光聯(lián)合催化劑激發(fā)臭氧/過(guò)氧化物產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基和硫酸根自 由基在撞擊床中氧化脫除煙氣中的Hg°。 本技術(shù)的汞脫除系統(tǒng)的所基于的原理及反應(yīng)過(guò)程如下： 1、由圖1所示，采用電子自旋共振（ESR)光普儀可測(cè)定到反應(yīng)系統(tǒng)中產(chǎn)生了硫酸 根和羥基自由基。因此，該系統(tǒng)首先是釋放了具有強(qiáng)氧化性的硫酸根和羥基自由基，具體過(guò) 程可用如下的化學(xué)反應(yīng)（1)-(6)表示： 2、產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性的硫酸根和羥基自由基可將煙氣中的!^°氧化生成二價(jià)汞。具 體過(guò)程可用如下反應(yīng)（7)和（8)表示： 3、氧化產(chǎn)生的二價(jià)汞在尾部的產(chǎn)物后處理系統(tǒng)中被分離回收。例如，二價(jià)汞可先 通過(guò)添加二價(jià)硫離子反應(yīng)產(chǎn)生硫化汞沉淀物分離回收。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)燃煤煙氣汞的高效 脫除，且反應(yīng)產(chǎn)物可資源化利用，無(wú)二次污染，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本技術(shù)采用的實(shí)施方案如下： -種光輻射協(xié)同催化劑激發(fā)臭氧/過(guò)氧化物的煙氣脫汞系統(tǒng)，所述系統(tǒng)設(shè)有鍋爐 、除塵器、降溫器、撞擊器、臭氧發(fā)生器、撞擊床、紫外燈及石英套管、除霧器、循環(huán) 栗、儲(chǔ)液罐、煙肉；所述撞擊床自上而下依次設(shè)有煙氣出口、除霧器、紫外燈及石英套管及 過(guò)氧化物出口；所述鍋爐通過(guò)煙道與除塵器入口連接，除塵器的出口連接降溫器的入口，降 溫器設(shè)有兩個(gè)出口，所述降溫器的兩個(gè)出口分別與同軸對(duì)向布置的撞擊器的煙氣加速管連 接；所述臭氧發(fā)生器分別連接同軸對(duì)向布置的撞擊器煙氣加速管，所述撞擊器由溶液導(dǎo)管 和氣體加速管構(gòu)成；所述溶液導(dǎo)管一端帶有過(guò)氧化物溶液入口，另一端設(shè)有霧化噴嘴；過(guò) 氧化物的儲(chǔ)液罐的入口與撞擊床底部的過(guò)氧化物的出口連接，儲(chǔ)液罐的出口與同軸對(duì)向布 置的撞擊器的溶液導(dǎo)管連接。 撞擊床內(nèi)的撞擊器和紫外燈管采用多級(jí)交叉布置。撞擊器和紫外燈管相間布置， 且相鄰的撞擊器和紫外燈管采用同向平行布置。紫外燈管相鄰兩層之間的垂直間距A位于 5cm-50cm之間。兩個(gè)相對(duì)布置的撞擊器頂端（兩個(gè)霧化噴嘴之間的距離）之間的距離B位 于20cm-35〇Cm之間。撞擊器布置在相鄰兩層紫外燈管之間的中心點(diǎn)處。相鄰兩級(jí)撞擊器 采用90度錯(cuò)開的交叉布置，且相鄰兩級(jí)的紫外燈管同樣采用90度錯(cuò)開的交叉布置。 撞擊器由溶液導(dǎo)管和氣體加速管構(gòu)成。溶液導(dǎo)管一端帶有過(guò)氧化物溶液和催化劑 入口，另一端設(shè)有霧化噴嘴。氣體加速管帶有臭氧入口和煙氣入口，且臭氧入口和煙氣入口 采用同軸相對(duì)布置。溶液導(dǎo)管的最佳長(zhǎng)度C位于60cm-120cm之間，煙氣加速管的最佳長(zhǎng)度 D位于50Cm-100cm之間。溶液導(dǎo)管的直徑與溶液流量有關(guān)，但要保證溶液從噴嘴噴出的霧 化液滴粒徑不大于10微米。煙氣加速管的直徑與煙氣流量有關(guān)，但要保證煙氣從導(dǎo)管出口 流出的煙氣流速位于5m/s-25m/s之間。 所述溶液導(dǎo)管的長(zhǎng)度C位于60cm-150cm之間，煙氣加速管的最佳長(zhǎng)度D位于 50cm_130cm 之間。 本技術(shù)的反應(yīng)的過(guò)程如下：過(guò)氧化物和催化劑粉末從儲(chǔ)液罐的入口 c進(jìn)入儲(chǔ) 液罐，然后由循環(huán)栗抽吸送入撞擊器的溶液導(dǎo)管。來(lái)自鍋爐的煙氣經(jīng)除塵器除塵和降溫器 降溫后進(jìn)入撞擊器的煙氣加速管。來(lái)自臭氧發(fā)生器的臭氧氣體也進(jìn)入撞擊器的煙氣加速 管。臭氧氣流與煙氣在撞擊器的煙氣加速管內(nèi)預(yù)先混合。過(guò)氧化物和催化劑粉末經(jīng)溶液導(dǎo) 管頂部的霧化噴嘴霧化后產(chǎn)生含有催化劑顆粒的霧化液滴。臭氧與煙氣混合后經(jīng)煙氣加速 管加速后攜帶霧化液滴與對(duì)面同樣的氣流相互撞擊。紫外光輻射協(xié)同催化劑激發(fā)臭氧/過(guò) 氧化物產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的硫酸根和羥基自由基在撞擊床中氧化脫除煙氣中Hg°并生成可資源 化利用的二價(jià)汞。產(chǎn)生的含二價(jià)汞溶液由出口 a送入后產(chǎn)物處理系統(tǒng)，而潔凈的煙氣由撞 擊床出口 d進(jìn)入煙囪并排入大氣。 撞擊床的最佳煙氣入口溫度為30-70°C，有效液氣比為0. 2-3. 5L/m3,過(guò)氧化物的 最佳濃度為〇· 2mol/L-2. 5mol/L之間，臭氧的最佳入口濃度為20ppm-500ppm，溶液的pH位 于1. 0-7. 5之間，最佳的溶液溫度為20-65°C。紫外光有效輻射強(qiáng)度為20 μ W/cm2-500 μ W/ cm2,紫外線有效波長(zhǎng)為160nm-365nm。煙氣中取°的含量不高于300 μ g/m3。所述的過(guò)氧化 物包括雙氧水和過(guò)硫酸銨中的一種或兩種的混合。所述的催化劑包括零價(jià)鐵、氧化鐵、二 氧化錳、氧化銅中的一種或多種的混合，且催化劑的粉末粒徑不大于10微米，催化劑的最 佳投加量為每升溶液10g-50g(10-50g/L)。 本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果： 紫外光輻射協(xié)同催化劑分解臭氧/過(guò)氧化物產(chǎn)生的羥基和硫酸根自由基具有 極強(qiáng)的氧化性，可本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
光輻射協(xié)同催化劑激發(fā)臭氧/過(guò)氧化物的煙氣脫汞系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)設(shè)有鍋爐﹑除塵器﹑降溫器﹑撞擊器﹑臭氧發(fā)生器﹑撞擊床﹑紫外燈及石英套管﹑除霧器﹑循環(huán)泵﹑儲(chǔ)液罐﹑煙囪；所述撞擊床自上而下依次設(shè)有煙氣出口、除霧器、紫外燈及石英套管及過(guò)氧化物出口；所述鍋爐通過(guò)煙道與除塵器入口連接，除塵器的出口連接降溫器的入口，降溫器設(shè)有兩個(gè)出口，所述降溫器的兩個(gè)出口分別與同軸對(duì)向布置的撞擊器的煙氣加速管連接；所述臭氧發(fā)生器分別連接同軸對(duì)向布置的撞擊器煙氣加速管，所述撞擊器由溶液導(dǎo)管和氣體加速管構(gòu)成；所述溶液導(dǎo)管一端帶有過(guò)氧化物溶液入口，另一端設(shè)有霧化噴嘴；過(guò)氧化物的儲(chǔ)液罐的入口與撞擊床底部的過(guò)氧化物的出口連接，儲(chǔ)液罐的出口與同軸對(duì)向布置的撞擊器的溶液導(dǎo)管連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉楊先，趙亮，張軍，張永春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京朗潔環(huán)?？萍加邢薰?/a>，
類型：新型
國(guó)別省市：江蘇;32
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