專利名稱：一種基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括電廠鍋爐、工業(yè)窯爐和垃圾焚燒爐等煙道氣中的汞排放污染控制 技術(shù)，尤其涉及一種基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汞是一種劇毒、高揮發(fā)性、在生物體內(nèi)易于沉積且遲滯性長的重金屬痕量元素，對 人體健康和生態(tài)環(huán)境均具有極大的危害。研究表明，火力發(fā)電、垃圾焚燒和以化石燃料為動 力的水泥、冶金等工業(yè)過程是人為汞污染的重要排放源源，其中又有70%左右來源于火力 發(fā)電廠的煤燃燒過程。我國是世界第一大煤炭消費國，能源結(jié)構(gòu)中煤炭的比例高達(dá)75%，并 且這種格局在今后比較長的一段時間內(nèi)還不會有大的改變。因此，如何有效控制燃煤煙氣 中汞排放已成為我國政府面臨的一項重要任務(wù)之一。目前，國內(nèi)外最常見的煙氣脫汞技術(shù)主要包括活性炭吸附法，濕法脫硫(WFGD)聯(lián) 合洗滌法以及選擇性催化還原(SCR)催化氧化法等?；钚蕴课椒ㄊ悄壳白顬槌墒斓拿摴?技術(shù)，但具有活性炭消耗量大，再生能耗高等不足，目前還難以獲得大規(guī)模應(yīng)用。濕法脫硫 (WFGD)聯(lián)合脫汞法能夠脫除80-95%左右的二價汞(Hg2+)，但對零價汞(Hg°)的脫除效率很 低。選擇性催化還原(SCR)催化氧化法能夠?qū)g°催化氧化為Hg2+，然后結(jié)合濕法洗滌進(jìn)行 脫除，但目前還處于實驗研究階段。因此，積極開發(fā)有效的煙氣脫汞技術(shù)仍然是該領(lǐng)域科技 人員的重要任務(wù)之一。濕法煙氣脫汞具有工藝流程簡單和投資成本低等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)的濕法脫汞工藝 研究一直進(jìn)展緩慢，其主要原因就在于煙氣中的汞主要以兩種形式存在Hg°和Hg2+的化合 物。Hg°具有熔點低、平衡蒸氣壓高、不易溶于水等特點，根據(jù)煤質(zhì)的不同，一般占煙氣總共 含量的40-80%左右。由雙膜理論可知，Hgtl必須首先由氣態(tài)經(jīng)傳質(zhì)和擴散過程轉(zhuǎn)入液相， 然后才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固定到吸收液中，Hg0難溶的特性使得其液相吸收的阻力大大增加， 僅通過調(diào)控PH和溫度的方法難以顯著提高Hg°在液相的溶解度，這一特性造成了傳統(tǒng)的濕 法脫汞技術(shù)普遍存在脫除效率低，能耗高等問題，阻礙了其工業(yè)化應(yīng)用。因此，開發(fā)一種能 夠?qū)g°快速轉(zhuǎn)化為易溶形態(tài)的新技術(shù)是濕法煙氣脫汞技術(shù)的關(guān)鍵問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)，利用紫外光激發(fā)分 解過氧化氫，并產(chǎn)生具有強氧化性的羥基自由基(·0Η)氧化脫除煙氣中的零價汞(Hg°)，Hg° 首先被氧化為可溶的二價汞(Hg2+)固定于溶液中，通過向分離塔投加Na2S溶液生成難溶的 HgS對Hg2+進(jìn)行捕捉回收，最終達(dá)到煙氣脫汞目的。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的實施方案是一種基于光化學(xué)高級氧化作用的煙 氣脫汞系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有燃燒器、靜電除塵器、換熱器、噴淋塔、添液塔、煙囪以及分離 塔構(gòu)成的燃燒及排放系統(tǒng)，燃燒器產(chǎn)生的煙氣通入靜電除塵器脫除煙氣顆粒物后通入換熱 器進(jìn)行冷卻降溫后通入噴淋塔，噴淋塔內(nèi)設(shè)有紫外燈管，來自添液塔內(nèi)的過氧化氫溶液由循環(huán)泵抽取并通過霧化噴嘴噴入噴淋塔內(nèi)經(jīng)紫外光激發(fā)分解過氧化氫，產(chǎn)生強氧化性的羥 基自由基(·0Η)與煙氣在噴淋塔內(nèi)接觸后發(fā)生氣液吸收反應(yīng)，氧化脫除煙氣中的Hg°，經(jīng)吸 收洗滌后的煙氣從噴淋塔頂部通入煙 排放，噴淋塔內(nèi)生成的Hg°被氧化為可溶的Hg2+固 定于溶液中，由第二循環(huán)泵抽入分離塔并與添加Na2S的溶液生成難溶的HgS對Hg2+進(jìn)行捕 捉回收實現(xiàn)煙氣脫汞。所述噴淋塔內(nèi)生成的部分Hg2+溶液還經(jīng)過第三循環(huán)泵重新抽入添液塔循環(huán)利用 以提高噴淋塔內(nèi)Hg2+溶液的濃度，抽取的循環(huán)溶液的體積占總?cè)芤后w積的比例在20-60%。所述紫外光波長范圍為120nm-360nm，紫外光強度需要保持在5W/L-65W/L，此處 單位W/L是指噴淋塔內(nèi)未安裝紫外燈前以及未通入煙氣和溶液前，整個噴淋塔空塔的單位 體積的紫外光輻射功率，紫外燈管與噴淋塔底面垂直設(shè)置。設(shè)置多根紫外燈管時，多根紫外燈管在噴淋塔底面上呈同心圓設(shè)置，相鄰?fù)膱A 之間距離相同，取值為2cm-15cm，多根紫外燈管均布在不同直徑的圓周上，沿同一直徑線設(shè) 置，各相鄰兩直徑線之間的中心角相同，取值為15-50度，圓心處設(shè)有紫外燈管；霧化噴嘴 設(shè)置在噴淋塔頂部且位于紫外燈管同心圓之間的同心圓上，設(shè)置在紫外燈管中心角內(nèi)的直 徑線上。煙氣脫汞的反應(yīng)參數(shù)的取值范圍如下靜電除塵器脫除粒徑大于2. 5μπι的煙氣 顆粒物；煙氣經(jīng)換熱器進(jìn)行冷卻降溫后至5-60°C通入噴淋塔；噴入噴淋塔內(nèi)的過氧化氫溶 液的PH值0. 5-6. 5 ；過氧化氫溶液投加量為0. lmol/L-1. 5mol/L ；過氧化氫溶液的濃度為 0. lmol/L-1. 5mol/L ；霧化噴嘴對過氧化氫溶液的霧化后粒徑0. 05mm-0. 8mm,噴淋塔內(nèi)液 氣比5L/m3-35L/m3 ；添加Na2S的流量控制在進(jìn)入分離塔內(nèi)Hg2+溶液總流量的10-40 %，添加 的硫化鈉摩爾濃度按下式計算 式中，I1(Na2S)為添加硫化鈉的摩爾濃度，mol/L ； nHg0為Hg°的脫除效率，％ ； Cin(Hg0)為煙氣中Hg°的入口初始濃度，ppm ;Qf為煙氣總流量，m3/h ；MHg0為Hg°的摩爾質(zhì)量， g/mol ；t-系統(tǒng)的運行時間，h。本發(fā)明的優(yōu)點及顯著效果與單純的過氧化氫、臭氧、高錳酸鉀和次氯酸鈉等傳統(tǒng) 的濕法氧化脫汞技術(shù)相比(1)由于· OH具有高達(dá)2. SOeV的氧化還原電勢(僅次于氟的2. 87eV)，具有極強 的氧化能力，能夠快速將Hg°氧化為易溶于吸收液的Hg2+，從而大大增加了 Hg°由氣相到液 相的傳質(zhì)推動力，提高了 Hg°的吸收速率，有效地克服了傳統(tǒng)濕法脫汞工藝的瓶頸。(2)由于· OH和過氧化氫均為潔凈環(huán)保氧化劑，固定于液相中的Hg2+經(jīng)過Na2S固 定后可資源化利用，整個脫除過程無二次污染，而高錳酸鉀和次氯酸鈉等傳統(tǒng)氧化法會產(chǎn) 生復(fù)雜的副產(chǎn)物，給后處理帶來很大困難；(3)鑒于·0Η的強氧化性和無選擇性，該技術(shù)具有同時脫除多種常見氣相污染物， 比如硫氧化物，氮氧化物以及揮發(fā)性有機污染物的潛力，隨著人們對環(huán)保要求的不斷提高， 這一潛力和優(yōu)勢將逐漸得到凸顯，而傳統(tǒng)的濕法脫汞工藝則沒有進(jìn)一步綜合處理多污染的 潛力。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)流程圖；圖2.是本發(fā)明系統(tǒng)中紫外燈的安裝布置橫截面圖；圖3.是本發(fā)明系統(tǒng)中霧化噴嘴的安裝布置橫截面圖。
具體實施例方式參看圖1，燃燒器1產(chǎn)生的煙氣通入靜電除塵器2脫除煙氣顆粒物后通入換熱器3 進(jìn)行冷卻降溫后通入噴淋塔4，噴淋塔4內(nèi)設(shè)有紫外燈管6，來自添液塔10內(nèi)的過氧化氫溶 液由循環(huán)泵7抽取并通過霧化噴嘴5噴入噴淋塔4內(nèi)經(jīng)紫外光激發(fā)分解過氧化氫，產(chǎn)生強 氧化性的羥基自由基(·0Η)與煙氣在噴淋塔4內(nèi)接觸后發(fā)生氣液吸收反應(yīng)，氧化脫除煙氣 中的零價汞Hg°，Hg0首先被氧化為可溶的二價汞Hg2+固定于溶液中，通過向分離塔11投加 Na2S溶液生成難溶的HgS對Hg2+進(jìn)行捕捉回收，經(jīng)沉淀分離后可實現(xiàn)汞的資源化利用，最終 達(dá)到煙氣脫汞目的。過氧化氫在紫外光照射下的反應(yīng)機理(1)過氧化氫在紫外光照射下能夠分解釋放羥基自由基(· 0H)H202+hv — 2 · OH(1)(2)Hg° 被氧化成 Hg2+:Hg0+ · OH — HgO+ · H (2)Hg°+2 · OH — Hg (OH) 2 (3)Hg°+H202 — HgCHH2O (4)由于燃燒器1流出的煙道氣含有大量的顆粒物，如果直接進(jìn)入噴淋塔4后會引起 紫外光的反射，導(dǎo)致噴淋塔4內(nèi)紫外光的穿透率、輻照距離大幅度下降，進(jìn)而降低了光能利 用率。因此，噴淋塔4必須置于靜電除塵器2之后，即只有經(jīng)過靜電除塵后的煙氣方可進(jìn)入 噴淋塔4接受洗滌脫除，煙氣中粒徑大于2. 5 μ m的顆粒物必須脫除。在煙氣經(jīng)過靜電除塵之后，由于煙氣的溫度通常在200-400°C之間，煙氣溫度太高 將會導(dǎo)致噴淋塔4內(nèi)的溶液溫度增加。隨著溶液溫度的增加，氣體在溶液中的溶解度將會 大大下降，污染物的脫除效率也會隨之降低。此外，隨著溫度的增加，過氧化氫將會自分解 為水和氧氣，而不是分解為羥基自由基，這將使得過氧化氫的有效利用率大幅度降低，最終 增加了應(yīng)用成本。因此，在煙氣流出靜電除塵器2進(jìn)入噴淋塔4之前，煙氣還需經(jīng)過熱交換 器3的冷卻降溫，待煙氣溫度降為5-60°C時方可進(jìn)入噴淋塔4內(nèi)參與氣液吸收反應(yīng)。紫外燈6套有石英套管，采用浸沒式安裝，紫外燈6主要是通過向環(huán)繞在周圍的過 氧化氫溶液輻射紫外光，并產(chǎn)生羥基自由基。此外，由光輻射原理可知，光垂直輻射到表面 時光強度最大，因而為了能夠最大限度地利用紫外光能，提高光輻射強度，紫外燈6需要與 噴淋塔4底部表面保持垂直，且紫外燈6之間必須保持平行，以達(dá)到光能的最大化利用；噴 淋塔4內(nèi)安裝紫外燈6后，塔內(nèi)煙氣流動阻力將會增加，從而增加了引風(fēng)機的運行負(fù)荷。因 此，紫外燈6在噴淋塔4內(nèi)的布置密度不能太小，但如果紫外燈6布置密度太大，則會導(dǎo)致 噴淋塔4的體積急劇增加，整個系統(tǒng)的占地面積也會隨之增大，導(dǎo)致應(yīng)用成本增大；此外， 紫外燈6布置密度太小還會降低單位體積溶液的紫外光輻射強度，造成污染物脫除效果惡 化。因此，紫外燈6之間的間距a和中心角b不宜太大也不宜太小，紫外燈間距和中心角的最佳范圍分別是2cm-15cm和15-50度，在滿足以上間距和中心角的條件下，紫外燈6之間 的間距a和中心角b還必須保持相同(圖2)，若間距和中心角如果不相等則勢必引起噴淋 塔4內(nèi)溶液的紫外光輻射的不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致噴淋塔4內(nèi)的光化學(xué)反應(yīng)速率差異較大，不利 于污染物的脫除和光能的有效利用。紫外燈6輻照強度關(guān)系到光量子產(chǎn)率的大小，進(jìn)而影 響到羥基自由基的產(chǎn)率。紫外光輻照強度太小則難以產(chǎn)生足夠的羥基自由基氧化脫除污染 物，但紫外光輻照強度太大時，系統(tǒng)的能耗則顯著增加，導(dǎo)致應(yīng)用成本大幅度增加。因此，紫 外光強度需要保持在5W/L-65W/L，其中單位W/L是指噴淋塔在未安裝紫外燈以及未通入反 應(yīng)溶液和煙氣之前，噴淋塔為空塔時單位體積所需要的紫外光輻射功率(或者輻射強度)。 紫外光波長的選擇對于光化學(xué)反應(yīng)過程具有重要的影響，紫外光波長關(guān)系到紫外光的有效 傳播距離和光子的活化程度，進(jìn)而關(guān)系到單位功率紫外光的污染物處理能力和單位光子的 激發(fā)能大小。紫外光波長較短時，盡管此時紫外光的光子激發(fā)能變大，但紫外光的傳播距離 卻較短，表現(xiàn)為單位功率紫外光的污染物處理能力較低，難以實際應(yīng)用，但當(dāng)紫外光波長較 長時，盡管紫外光的傳播距離將會增加，但此時紫外光光子的激發(fā)能卻大大減小，導(dǎo)致紫外 光光子激發(fā)分解過氧化氫釋放羥基自由基的能量嚴(yán)重不足，最終導(dǎo)致污染物的脫除效率難 以滿足要求。因此，紫外光的波長應(yīng)保持在120nm-360nm范圍內(nèi)；過氧化氫溶液從噴淋塔4的頂部噴入時，為了能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的氣液傳質(zhì)條件，降 低氣液反應(yīng)過程的傳質(zhì)阻力，過氧化氫溶液在噴入噴淋塔4之前實現(xiàn)充分的霧化，以盡量 達(dá)到足夠大的氣液接觸面積。因此，在過氧化氫噴入噴淋塔4前需要經(jīng)過霧化噴嘴5的強 力霧化，經(jīng)過霧化后的小液滴噴灑入噴淋塔4，才能與煙氣充分接觸并發(fā)生氣液吸收反應(yīng); 此外，霧化后的液滴粒徑如果太大則難以保證足夠的氣液接觸面積，太小則增加了循環(huán)泵 7的運行負(fù)荷和能耗。因此，過氧化氫溶液的霧化粒徑不宜過大也不宜過小，需要保持在 0. 05mm-0. 8mm范圍內(nèi)，同時霧化噴嘴5在安裝時必須要安裝在紫外燈6之間的同心圓上。 (圖3中的A，B，C點)，同心圓上需要安裝霧化噴嘴的數(shù)量則需要根據(jù)所選霧化噴嘴的型號 和大小而定.。過氧化氫作為羥基自由基的釋放劑，如果投加量太小，則生成的羥基自由基數(shù)量 太少，不足以充分氧化脫除污染物，但當(dāng)過氧化氫的投加量太大時，過氧化氫還會引發(fā)若干 副反應(yīng)自消耗大量的羥基自由基，導(dǎo)致脫除效率反而下降，而且過氧化氫投加量太大也會 帶來應(yīng)用成本過高的問題。因此，過氧化氫的投加量應(yīng)保持在0. lmol/L-1. 5mol/L，過氧化 氫溶液的有效濃度為0. 05mol/L-2. 5mol/L過氧化氫溶液投加量為0. lmol/L-1. 5mol/L ；過 氧化氫溶液的濃度為0. lmol/L-1. 5mol/L。液氣比在氣液吸收反應(yīng)過程中是一個極為關(guān)鍵的參數(shù)，關(guān)系到系統(tǒng)的脫除效率和 運行成本。當(dāng)液氣比太小時，污染物無法得到充分的氣液接觸反應(yīng)，導(dǎo)致污染物的脫除效 率下降，但當(dāng)液氣比太大時，整個系統(tǒng)的體積將顯著增加，循環(huán)泵(7)的運行負(fù)荷和能耗也 導(dǎo)致噴淋塔4的體積急劇增加，整個系統(tǒng)的占地面積也會隨之增大，導(dǎo)致應(yīng)用成本增大；此 外，紫外燈6布置密度太小還會降低單位體積溶液的紫外光輻射強度，造成污染物脫除效 果惡化。因此，紫外燈6之間的間距a和中心角b不宜太大也不宜太小，紫外燈間距和中心 角的最佳范圍分別是2cm-20cm和10-45度，在滿足以上間距和中心角的條件下，紫外燈6 之間的間距a和中心角b還必須保持相同(圖2)，若間距和中心角如果不相等則勢必引起 噴淋塔4內(nèi)溶液的紫外光輻射的不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致噴淋塔4內(nèi)的光化學(xué)反應(yīng)速率差異較大，
6不利于污染物的脫除和光能的有效利用。紫外燈6輻照強度關(guān)系到光量子產(chǎn)率的大小，進(jìn) 而影響到羥基自由基的產(chǎn)率。紫外光輻照強度太小則難以產(chǎn)生足夠的羥基自由基氧化脫除 污染物，但紫外光輻照強度太大時，系統(tǒng)的能耗則顯著增加，導(dǎo)致應(yīng)用成本大幅度增加。因 此，紫外光強度需要保持在5W/L-80W/L，其中單位W/L是指噴淋塔在未安裝紫外燈以及未 通入反應(yīng)溶液和煙氣之前，噴淋塔為空塔時單位體積所需要的紫外光輻射功率(或者輻射 強度)。紫外光波長的選擇對于光化學(xué)反應(yīng)過程具有重要的影響，紫外光波長關(guān)系到紫外光 的有效傳播距離和光子的活化程度，進(jìn)而關(guān)系到單位功率紫外光的污染物處理能力和單位 光子的激發(fā)能大小。紫外光波長較短時，盡管此時紫外光的光子激發(fā)能變大，但紫外光的傳 播距離卻較短，表現(xiàn)為單位功率紫外光的污染物處理能力較低，難以實際應(yīng)用，但當(dāng)紫外光 波長較長時，盡管紫外光的傳播距離將會增加，但此時紫外光光子的激發(fā)能卻大大減小，導(dǎo) 致紫外光光子激發(fā)分解過氧化氫釋放羥基自由基的能量嚴(yán)重不足，最終導(dǎo)致污染物的脫除 效率難以滿足要求。因此，紫外光的波長應(yīng)保持在120nm-360nm范圍內(nèi)；過氧化氫溶液從噴淋塔4的頂部噴入時，為了能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的氣液傳質(zhì)條件，降 低氣液反應(yīng)過程的傳質(zhì)阻力，過氧化氫溶液在噴入噴淋塔4之前實現(xiàn)充分的霧化，以盡量 達(dá)到足夠大的氣液接觸面積。因此，在過氧化氫噴入噴淋塔4前需要經(jīng)過霧化噴嘴5的強 力霧化，經(jīng)過霧化后的小液滴噴灑入噴淋塔4，才能與煙氣充分接觸并發(fā)生氣液吸收反應(yīng); 此外，霧化后的液滴粒徑如果太大則難以保證足夠的氣液接觸面積，太小則增加了循環(huán)泵 7的運行負(fù)荷和能耗。因此，過氧化氫溶液的霧化粒徑不宜過大也不宜過小，需要保持在 0. Olmm-O. 5mm范圍內(nèi)，同時霧化噴嘴5在安裝時必須要安裝在紫外燈6之間的同心圓上。 (圖3中的A，B，C線上)，同心圓上需要安裝霧化噴嘴的數(shù)量則需要根據(jù)所選霧化噴嘴的型 號和大小而定.。過氧化氫作為羥基自由基的釋放劑，如果投加量太小，則生成的羥基自由基數(shù)量 太少，不足以充分氧化脫除污染物，但當(dāng)過氧化氫的投加量太大時，過氧化氫還會引發(fā)若干 副反應(yīng)自消耗大量的羥基自由基，導(dǎo)致脫除效率反而下降，而且過氧化氫投加量太大也會 帶來應(yīng)用成本過高的問題。因此，過氧化氫的投加量應(yīng)保持在0.05mOl/L-2.5mOl/L。過氧 化氫溶液的有效濃度為0. 05mol/L-2. 5mol/L液氣比在氣液吸收反應(yīng)過程中是一個極為關(guān)鍵的參數(shù)，關(guān)系到系統(tǒng)的脫除效率和 運行成本。當(dāng)液氣比太小時，污染物無法得到充分的氣液接觸反應(yīng)，導(dǎo)致污染物的脫除效率 下降，但當(dāng)液氣比太大時，整個系統(tǒng)的體積將顯著增加，循環(huán)泵(7)的運行負(fù)荷和能耗也將 增加，最終導(dǎo)致系統(tǒng)運行成本大大增加。因此，噴淋塔內(nèi)液氣比保持在5L/m3-35L/m3范圍 內(nèi)。過氧化氫溶液的pH值也是一個非常重要的參數(shù)，當(dāng)溶液pH值太低時，整個吸收過 程的吸收平衡將會向左移動，導(dǎo)致氣液吸收反應(yīng)不能充分進(jìn)行，進(jìn)而影響脫除效率。但當(dāng)溶 液PH值太高時，由于過氧化氫具有水解的特性，水解產(chǎn)物過氧化氫跟離子是一種極為有效 的羥基自由基侵蝕劑，能都明顯降低羥基自由基的濃度。此外，溶液PH值太高將強化過氧 化氫的水解反應(yīng)，導(dǎo)致過氧化氫的自分解速率增加，最終將大大增加過氧化氫的消耗量，增 加了實際應(yīng)用成本。因此，溶液PH應(yīng)當(dāng)保持在0.5-6. 5之間；脫除過程的產(chǎn)物為Hg2+溶液，考慮反應(yīng)產(chǎn)物的回收利用問題是十分重要的。如果 Hg2+溶液濃度太小，則將會使得反應(yīng)過程的耗水量增加。同時，Hg2+溶液濃度太小也會使得反應(yīng)產(chǎn)物的后處理量增加，勢必也會導(dǎo)致產(chǎn)物的后處理成本增加。因此，系統(tǒng)需要設(shè)計反應(yīng) 產(chǎn)物部分再循環(huán)裝置，即Hg2+溶液部分被返回噴淋塔4內(nèi)繼續(xù)參與氣液吸收反應(yīng)，僅部分被 抽入分離塔11接受后處理，這樣既可以保證Hg2+溶液的濃度，又可以保證后處理成本不至 于太高，但抽取的循環(huán)液占總?cè)芤旱谋壤灰颂撸駝t會影響系統(tǒng)的脫除效率和安全性， 故應(yīng)抽取的循環(huán)溶液的體積占總?cè)芤后w積的比例應(yīng)該嚴(yán)格控制在保持在20-60%之間；反應(yīng)產(chǎn)物Hg2+溶液經(jīng)過后處理后，可通過添加Na2S的方法生成HgS，經(jīng)沉淀分離 后實現(xiàn)可資源化資源，這樣既能保證整個反應(yīng)過程無二次排放，還能將反應(yīng)產(chǎn)物直接轉(zhuǎn)化 為經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)真正的高效低污染低減排目標(biāo)，但添加的硫化鈉需要有嚴(yán)格的濃度和流 量要求，硫化鈉添加流量過大勢必會導(dǎo)致溶液處理量也增大，太小則會導(dǎo)致分離塔內(nèi)的化 學(xué)反應(yīng)不均勻。因此，建議硫化鈉的流量控制在進(jìn)入分離塔內(nèi)Hg2+溶液總流量的10-40%。 此外，如果硫化鈉濃度太高，未來得及參與反應(yīng)的硫化鈉就會摻雜在反應(yīng)產(chǎn)物中排放掉，并 引發(fā)二次污染，太少則不能充分有效吸收固定溶液中的Hg2+。因此，添加的硫化鈉摩爾濃度 (國際單位mol/L)計算方法如下
—m ^ ^gO-Cm(Hg0)-Qp-t (Να2Λ) = ---
MHg0式中，I1(Na2S)為添加硫化鈉的摩爾濃度，mol/L ； nHg0為Hg°的脫除效率，％ ； Cin(Hg0)為煙氣中Hg°的入口初始濃度，ppm ;Qf為煙氣總流量，m3/h ；MHg0為Hg°的摩爾質(zhì)量， g/mol ；t-系統(tǒng)的運行時間，h。實施例1.
操作 參數(shù)紫外光波長過氧化氫濃度反應(yīng)溫度Hg巧農(nóng)度溶液pH液氣比UV強度253.7nm1.0mol/L25'C100ug/m33.020 L/m340W/L脫除 指標(biāo)Hgl兌除率92.2%實施例2.
操作 參數(shù)紫外光波長過氧化氫濃度反應(yīng)溫度Hg、農(nóng)度溶液pH液氣比UY強度312nm1.0mol/L25 "C100ug/m33.020 L/m340W/L脫除 指標(biāo)Hg°脫除率87.2%實施例3.
權(quán)利要求
一種基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有燃燒器、靜電除塵器、換熱器、噴淋塔、添液塔、煙囪以及分離塔構(gòu)成的燃燒及排放系統(tǒng)，燃燒器產(chǎn)生的煙氣通入靜電除塵器脫除煙氣顆粒物后通入換熱器進(jìn)行冷卻降溫后通入噴淋塔，噴淋塔內(nèi)設(shè)有紫外燈管，來自添液塔內(nèi)的過氧化氫溶液由循環(huán)泵抽取并通過霧化噴嘴噴入噴淋塔內(nèi)經(jīng)紫外光激發(fā)分解過氧化氫，產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基(·OH)與煙氣在噴淋塔內(nèi)接觸后發(fā)生氣液吸收反應(yīng)，氧化脫除煙氣中的Hg0，經(jīng)吸收洗滌后的煙氣從噴淋塔頂部通入煙囪排放，噴淋塔內(nèi)生成的Hg0被氧化為可溶的Hg2+固定于溶液中，由第二循環(huán)泵抽入分離塔并與添加Na2S的溶液生成難溶的HgS對Hg2+進(jìn)行捕捉回收實現(xiàn)煙氣脫汞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)，其特征在于噴淋 塔內(nèi)生成的部分Hg2+溶液還經(jīng)過第三循環(huán)泵重新抽入添液塔循環(huán)利用以提高噴淋塔內(nèi)Hg2+ 溶液的濃度，抽取的循環(huán)溶液的體積占總?cè)芤后w積的比例在20-60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)，其特征在于 紫外光波長范圍為120nm-360nm，紫外光強度需要保持在5W/L-65W/L，此處單位W/L是指噴 淋塔內(nèi)未安裝紫外燈前以及未通入煙氣和溶液前，整個噴淋塔空塔的單位體積的紫外光輻 射功率，紫外燈管與噴淋塔底面垂直設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置 多根紫外燈管時，多根紫外燈管在噴淋塔底面上呈同心圓設(shè)置，相鄰?fù)膱A之間距離相同， 取值為2cm-15cm，多根紫外燈管均布在不同直徑的圓周上，沿同一直徑線設(shè)置，各相鄰兩直 徑線之間的中心角相同，取值為15-50度，圓心處設(shè)有紫外燈管；霧化噴嘴設(shè)置在噴淋塔頂 部且位于紫外燈管同心圓之間的同心圓上，設(shè)置在紫外燈管中心角內(nèi)的直徑線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)，其特征 在于，反應(yīng)參數(shù)的取值范圍如下靜電除塵器脫除粒徑大于2. 5 μ m的煙氣顆粒物；煙氣 經(jīng)換熱器進(jìn)行冷卻降溫后至5-60°C通入噴淋塔；噴入噴淋塔內(nèi)的過氧化氫溶液的pH值 0. 5-6. 5 ；過氧化氫溶液投加量為0. lmol/L-1. 5mol/L ；過氧化氫溶液的濃度為0. Imol/ L-1. 5mol/L ；霧化噴嘴對過氧化氫溶液的霧化后粒徑0. 05mm-0. 8mm,噴淋塔內(nèi)液氣比5L/ m3-35L/m3 ；添加Na2S的流量控制在進(jìn)入分離塔內(nèi)Hg2+溶液總流量的10_40%，添加的硫化 鈉摩爾濃度按下式計算
全文摘要
一種基于光化學(xué)高級氧化作用的煙氣脫汞系統(tǒng)，設(shè)有燃燒器、靜電除塵器、換熱器、噴淋塔、添液塔、煙囪以及分離塔構(gòu)成的燃燒及排放系統(tǒng)，燃燒器產(chǎn)生的煙氣通入靜電除塵器脫除顆粒物后通入換熱器進(jìn)行冷卻降溫后通入噴淋塔，噴淋塔內(nèi)設(shè)有紫外燈管，來自添液塔內(nèi)的過氧化氫溶液由循環(huán)泵抽取并通過霧化噴嘴噴入噴淋塔內(nèi)經(jīng)紫外光激發(fā)分解過氧化氫，產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基(·OH)與煙氣在噴淋塔內(nèi)發(fā)生氣液吸收反應(yīng)，氧化脫除煙氣中的Hg0，經(jīng)吸收洗滌后的煙氣從噴淋塔頂部通入煙囪排放，噴淋塔內(nèi)生成的Hg0被氧化為可溶的Hg2+固定于溶液中，由循環(huán)泵抽入分離塔并與添加Na2S的溶液生成HgS對Hg2+進(jìn)行捕捉回收實現(xiàn)煙氣脫汞。
文檔編號B01D53/78GK101947409SQ20101029659
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者丁啟忠, 劉楊先, 張軍, 張永春, 盛昌棟, 趙亮 申請人:東南大學(xué)