一種煙氣脫硫脫硝裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煙氣凈化領(lǐng)域，特別涉及一種利用電子束和紫外線處理煙氣，進(jìn)行脫硫脫硝的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣污染帶來的環(huán)境污染嚴(yán)重威脅著人類健康。其中，包括火電廠、水泥廠、垃圾焚燒廠等大型工業(yè)設(shè)施排放的二氧化硫和氮氧化物是造成大氣污染的主要來源之一。因此，工廠的煙氣脫硫脫硝問題是目前治理環(huán)境污染物的重要工作。各種大型柴油機(jī)、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等尾氣中的NOx含量較高，降低這些燃機(jī)尾氣中的NO x濃度一直以來也是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。除此之外，火電廠、水泥廠、垃圾焚燒廠等還排放出大量的二惡英，尤其城市生活垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英受到的關(guān)注程度最高。二惡英非常穩(wěn)定，在環(huán)境中很難自然降解消除，極難溶于水，可以溶于大部分有機(jī)溶劑，是無色無味的脂溶性物質(zhì)，所以非常容易在生物體內(nèi)積累，對(duì)人體危害嚴(yán)重。二惡英除了具有致癌毒性以外，還具有生殖毒性和遺傳毒性，直接危害子孫后代的健康和生活。因此二惡英污染是關(guān)系到人類存亡的重大問題，必須嚴(yán)格加以控制。
[0003]電子束輻照脫硫脫硝的技術(shù)是近年來發(fā)展起來的燃煤煙氣凈化技術(shù)，目前該技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段。該技術(shù)利用高能電子束輻照含有二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)等污染物的煙氣，通過電子束的電離和激發(fā)作用，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的自由基。同時(shí)在通入氨氣和水蒸氣的條件下，這些自由基以極快的速度與煙氣中的S0#p NO x反應(yīng)，生成主要成分為硫酸銨和硝酸銨的副產(chǎn)物。通過副產(chǎn)物收集器及除塵裝置除去副產(chǎn)物，得到凈化的煙氣。
[0004]圖1為現(xiàn)有電子束輻照煙氣脫硫脫硝的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。該電子束輻照煙氣脫硫脫硝工藝流程為:先將燃煤鍋爐I產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過第一煙道2送入煙氣預(yù)處理塔3，該煙氣預(yù)處理塔3上安裝有噴嘴系統(tǒng)4，可噴出冷卻水使煙氣降溫增濕到脫除反應(yīng)的適宜條件，再將煙氣經(jīng)過第二煙道5送入輻照反應(yīng)系統(tǒng)的輻照反應(yīng)器7中，該輻照反應(yīng)系統(tǒng)由輻照反應(yīng)器7和電子加速系統(tǒng)8組成，而在第二煙道5上通過流量控制閥6噴入一定化學(xué)計(jì)量的氨，然后混合煙氣一并進(jìn)入輻照反應(yīng)器7中，在電子加速系統(tǒng)8產(chǎn)生的電子束輻照作用下，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)后，煙氣中的硫氧化物(SO2)和氮氧化物(NOx)生成硫酸銨和硝酸銨，同處理后的煙氣一起經(jīng)過煙道進(jìn)入副產(chǎn)物收集器9通過排放管10收集這些產(chǎn)物，并作為化肥使用，經(jīng)過副產(chǎn)物收集器9處理后的煙氣通過煙囪11排入大氣中。
[0005]上述的現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷:
[0006]I)電子束輻照脫硫脫硝處理的時(shí)候，為了達(dá)到預(yù)定的脫除率，需要電子束的束流強(qiáng)度超過一定閾值。而電子束在穿透煙氣的過程中會(huì)損失能量和束流強(qiáng)度。因此，在輻照方向上，煙氣處理的效率急劇降低；
[0007]2)燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙氣須先經(jīng)過噴水降溫，熱量未得到有效利用；并且，脫硫和脫硝在同一反應(yīng)器中進(jìn)行同步處理，無法實(shí)現(xiàn)脫硫和脫硝均處于最佳的反應(yīng)和工藝條件；
[0008]3)采用傳統(tǒng)電子束輻照脫硫脫硝處理的過程中，鍋爐煙氣中產(chǎn)生的二惡英并未能得到有效脫除。
[0009]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種能夠克服上述缺陷的脫硫脫硝裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題和缺陷，本實(shí)用新型提供了一種煙氣脫硫脫硝的裝置，該裝置能顯著提高脫硫脫硝過程中電子束的利用效率，降低脫硫脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本，同時(shí)鍋爐或燃機(jī)煙氣中產(chǎn)生的二惡英并也能得到有效脫除。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種電子束煙氣脫硫脫硝的裝置，包括:
[0012]煙氣處理塔，所述煙氣處理塔上安裝有噴淋系統(tǒng)；所述鍋爐或燃機(jī)的煙氣出口與所述煙氣處理塔的煙氣入口通過第一煙道連接，所述煙氣處理塔的煙氣出口通過第二煙道連接輻照反應(yīng)器；
[0013]輻照反應(yīng)器，該輻照反應(yīng)器設(shè)置有電子加速器和紫外線發(fā)生器，所述輻照反應(yīng)器設(shè)置有噴氨系統(tǒng)。
[0014]在一較佳實(shí)施例中:所述電子加速器和所述紫外線發(fā)生器分別設(shè)置在所述輻照反應(yīng)器相對(duì)的側(cè)壁位置。
[0015]在一較佳實(shí)施例中:所述電子加速器為一對(duì)，分別設(shè)置在所述輻照反應(yīng)器相對(duì)的側(cè)壁上。
[0016]在一較佳實(shí)施例中:所述紫外線發(fā)生器為一對(duì)，分別設(shè)置在所述輻照反應(yīng)器相對(duì)的側(cè)壁位置。
[0017]在一較佳實(shí)施例中:所述紫外線發(fā)生器發(fā)射的紫外線波長為100_400nm。
[0018]在一較佳實(shí)施例中:所述輻照反應(yīng)器的底部傾斜，并在反應(yīng)器底部的最低處設(shè)置有副產(chǎn)物出口。
[0019]在一較佳實(shí)施例中:所述輻照反應(yīng)器的出口端連接副產(chǎn)物收集器。
[0020]在一較佳實(shí)施例中:所述噴淋系統(tǒng)為霧化噴淋系統(tǒng)。
[0021]在一較佳實(shí)施例中:所述噴淋系統(tǒng)為噴水系統(tǒng)或噴雙氧水的系統(tǒng)。
[0022]采用本實(shí)用新型提供的上述各種煙氣脫硫脫硝的裝置可以用于處理鍋爐或燃機(jī)煙氣。該用途還可以用于同時(shí)脫除鍋爐或燃機(jī)煙氣中的SOx、NOx和二惡英。
[0023]本實(shí)用新型將鍋爐或燃機(jī)產(chǎn)生的煙氣分別通過煙氣處理塔和輻照反應(yīng)器進(jìn)行一步脫硫脫硝處理。
[0024]煙氣從鍋爐或燃機(jī)排出后首先通過水噴淋降低溫度，再與氨氣混合后進(jìn)入煙氣處理塔。氨氣的用量可根據(jù)化學(xué)計(jì)算量得出。水從煙氣處理塔的頂部噴淋而下，與煙氣和氨氣的混合氣進(jìn)行充分接觸混合。
[0025]采用霧化噴淋的方法噴出的水霧與煙氣和氨氣的混合氣接觸的效率更高，因?yàn)閲婌F產(chǎn)生的液滴粒徑更小，反應(yīng)表面積更大，更利于化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。在上述噴淋過程中將噴出的水改為雙氧水溶液則能顯著提升第一次脫硫脫硝處理的脫除效率，這是因?yàn)殡p氧水能分別將SOx和NOx氧化為H2SOjP HNO 3，再與氨氣結(jié)合即生成硫酸銨和硝酸銨，實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝。
[0026]煙氣經(jīng)過水噴淋后的溫度達(dá)到60_100°C，再與氨氣混合在輻照反應(yīng)器中進(jìn)行脫硫和脫硝反應(yīng)。根據(jù)相關(guān)脫硫反應(yīng)的研宄機(jī)理表明，脫硫反應(yīng)主要是依靠熱化學(xué)反應(yīng)。脫硫反應(yīng)原理為:煙氣中的SOx，02，H2O與氨氣發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨。在輻照反應(yīng)器中，煙氣中所含有的N2、02、H2O和CO2等氣體分子經(jīng)電子束輻照后，轉(zhuǎn)化為大量的.0H，.0，HO 2.等氧化自由基，這些自由基與煙氣中的SOx和NOx以極快的速度發(fā)生氧化反應(yīng)生成H2SOdP HNO 3 (參見文獻(xiàn):Electron_beam flue-gas treatment for multicomponent air-pollut1ncontrol, Applied Energy 75(2003) 145 - 154)。所產(chǎn)生的霧狀 H2SO4和 HNO 3與 NH 3反應(yīng)生成白色粉末狀的硫酸氨和硝酸銨。相關(guān)脫硝反應(yīng)的研宄機(jī)理表明，電子束輻照反應(yīng)對(duì)脫硝反應(yīng)的作用因素較大。輻照反應(yīng)器中紫外線的主要作用是:紫外線能將OjPH2O裂解生成.0H自由基及O3，從而可以減少電子束的使用量，提高經(jīng)濟(jì)性。紫外線作用的反應(yīng)機(jī)理如下:
[0027]H20+h V — H+.0H
[0028]02+h V — O (1D) +0 (3P)
[0029]0CD)+M — 0(3Ρ)+Μ(Μ = 02或1)
[0030]O (3P) +O2+M — 03+M[0031 ] 03+h V 一 0 (1D)+O2
[0032]0 (1D) +H2O — 2.0H
[0033]本實(shí)用新型中的技術(shù)方案利用紫外線與電子束同時(shí)對(duì)混合煙氣進(jìn)行輻照并非簡單組合。電子束和紫外輻照都能產(chǎn)生許多種類的自由基，包括H、.0Η、Η202、Η30、Η03、03等。這些自由基在氮氧化物氧化過程中的效果是不同的，氧化性越強(qiáng)的自由基對(duì)二氧化硫和氮氧化物的氧化效果越好，對(duì)脫硫脫硝的作用效果越顯著。利用紫外線與電子束同時(shí)對(duì)混合煙氣進(jìn)行輻照，其協(xié)同效果在于:紫外線能夠?qū)㈦娮邮a(chǎn)生的H2O2等自由基進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為對(duì)脫硫脫硝有益的.0H。而紫外輻照裝置的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電子加速器，從而在保證脫硫脫硝效果的同時(shí)，有效降低設(shè)備成本和運(yùn)行成本。
[0034]H2O2,.0H等氧化性最強(qiáng)的自由基使N0x、SO2在氣相中被氧化，轉(zhuǎn)化成固態(tài)硝酸銨和硫酸