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一種基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng)及方法

文檔序號:4908950閱讀:126來源:國知局
專利名稱:一種基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng)及方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng)及方法,屬于煙氣凈 化領域。技術背景
工業(yè)燃燒過程產(chǎn)生的煙氣中含有大量污染物,如顆粒物、SO2, NOx, Hg、VOCs、二惡 英等。據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護部統(tǒng)計,2010年全國工業(yè)廢氣排放量519168億標準立方 米,比上年增加19.1 %, SO2排放量1864. 4萬噸,NOx (以NO2計)排放量1465. 6萬噸,減排 任務艱巨且刻不容緩。
目前,國內(nèi)外煙氣凈化技術方法較多,主要有煙氣顆粒物捕集技術、脫硫技術、脫 硝技術、脫汞技術、消白技術、降解持久性有毒污染物技術等。這些技術只針對一種或者少 數(shù)幾種污染物進行脫除,脫除能力對污染物種類多、排量大的工業(yè)煙氣略顯不足,有些技術 還存在易引發(fā)二次污染的潛在危險。
我國環(huán)保工作起步較晚,若采用發(fā)達國家逐項治理的思路,則會造成設備冗雜,占 地面積大,流程操作復雜,投資和運行成本過高等諸多問題。因此,結(jié)合我國實際情況,需要 開發(fā)成本相對較低、多種污染物共同高效脫除、無二次污染并可實現(xiàn)物質(zhì)資源化利用的技 術。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對以上技術問題并結(jié)合我國的實際,提出一種基于高級氧化 作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),進一步的目的是基于該系統(tǒng)提出一種煙氣綜合治理方法。
本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明中的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),包括依次相連的消白排 氣裝置1、溫度調(diào)節(jié)裝置5、反應器6、水洗塔11、堿洗塔15,且反應器6連有水蒸氣補償裝置 9和臭氧發(fā)生器10。其中,消白排氣裝置I設有換熱夾層2、熱管換熱器3和除霧裝置4 ;反 應器6設有硬度高、透光性好的圓管7和紫外線燈8 ;水洗塔11設有水洗緩沖罐12、水洗循 環(huán)泵13和水洗物資回收裝置14 ;堿洗塔15設有堿液緩沖罐16、堿液循環(huán)泵17和堿洗物資 回收裝置18。其特征在于
(I)消白排氣裝置I在接近煙氣排放出口的上段設有余熱回收段,此處外設換熱 夾層2、內(nèi)置貫通內(nèi)筒規(guī)整排列的熱管換熱器3,兩者協(xié)同作用實現(xiàn)高溫煙氣與低溫煙氣間 的高效換熱;接近煙氣進口的下段設有除霧裝置4,用來去除凈化后煙氣中攜帶的微液滴;
(2)溫度調(diào)節(jié)裝置5可采用工程中的換熱器,根據(jù)季節(jié)和外界環(huán)境條件不同調(diào)節(jié) 煙氣溫度,使之達到反應器6需要的最佳反應條件;
(3)反應器6上端連接水蒸氣補償裝置9,并沿反應器6軸線方向設有臭氧分段注 入口,注入口均與臭氧發(fā)生器10的出氣導管相連接;反應器6下端設有2 4層硬度高、透 光性好的圓管7,圓管內(nèi)置紫外線燈8 ;
(4)水洗塔11用來脫除離開反應器6的煙氣中易溶于水的物質(zhì);水洗塔11塔底連有水洗循環(huán)泵13、水洗緩沖罐12、水洗物資回收裝置14和補給水B ;
(5)堿洗塔15用來脫除離開水洗塔11塔頂?shù)臒煔庵幸兹苡趬A液的物質(zhì);堿洗塔 15塔底連有堿液循環(huán)泵17、堿液緩沖罐16、堿洗物資回收裝置18和補給堿液C ;
(6)凈化后的煙氣由堿洗塔15塔頂排出,經(jīng)由導管進入消白排氣裝置I處理后,潔凈煙氣排空。
基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理的方法,包括以下步驟
(I)除塵后的高溫煙氣A進入消白排氣裝置I的換熱夾層2,經(jīng)由夾層2內(nèi)筒與熱管換熱器3兩者協(xié)同作用實現(xiàn)高溫煙氣與低溫煙氣間的高效換熱;
(2)換熱后的煙氣從消白排氣裝置I出來并導入溫度調(diào)節(jié)裝置5,根據(jù)不同的工業(yè)燃燒過程所產(chǎn)生的煙氣組成不同在60 130°C之間調(diào)節(jié)煙氣溫度;
(3)調(diào)節(jié)到預設溫度的煙氣進入反應器6,并與水蒸汽補償裝置9注入的水蒸氣和臭氧發(fā)生器10產(chǎn)生的臭氧混合,注入的臭氧量與氮氧化合物的摩爾比例為O. 5 2. 5之間;反應器6中段設有臭氧補償口用來補充臭氧并使得反應器內(nèi)的臭氧濃度實現(xiàn)均一化, 既降低臭氧分解率又提高平均反應速率;反應器6下段設有2 4層硬度高、透光性好的圓管7陣列,圓管7內(nèi)裝有紫外線燈8,產(chǎn)生的紫外線照射吸光系數(shù)極高的臭氧,使之迅速產(chǎn)生大量羥基自由基·0Η,并瞬間均勻分散于湍動的煙氣中,未反應完全的污染物受到·0Η的無差別進攻,從而提高污染物的轉(zhuǎn)化率并使剩余的臭氧全部分解,消除尾氣中臭氧對環(huán)境的影響;為降低成本可控制臭氧的用量,使得NOx、Hg、VOCs、二惡英等易被氧化的污染物轉(zhuǎn)換成高價態(tài)易溶于水的N03、N2O5, HgO、CO2, H2O等;
(4)經(jīng)反應器6處理后的煙氣進入水洗塔11,易溶于水的N03、N2O5, HgO等被水吸收;水溶液在水洗循環(huán)泵13的作用下循環(huán)使用,直至水洗緩沖罐12中的物質(zhì)濃度達到預設值后導入水洗物資回收裝置14中,隨后進行進一步分離處理,同時向水洗塔11中添加補給水B ;
(5)經(jīng)水洗塔11頂導出的煙氣進入堿洗塔15,在堿液循環(huán)泵17的作用下堿液循環(huán)吸收SO2 ;當堿液緩沖罐16中的物質(zhì)濃度達到預設值后導入堿洗物資回收裝置18中,同時向堿洗塔補給堿液C ;
(6)堿洗塔15頂排出凈化后的煙氣導入消白排氣裝置1,由消白排氣裝置I下段的除霧裝置4脫除煙氣中的微液滴;低溫凈化煙氣向上經(jīng)過換熱夾層2和熱管換熱器3的強化加熱升溫,兩者協(xié)同作用對排出的潔凈煙氣起到消白作用;最終,潔凈煙氣D排入環(huán)境。
有益效果
本發(fā)明提 供的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),可達到脫硫效率 95 %、脫硝效率90 %、脫汞效率85 %并可同時脫除VOCs和二惡英等污染物,實現(xiàn)工業(yè)煙氣中污染物的同步脫除;脫硫、脫硝、脫汞產(chǎn)物可回收利用,實現(xiàn)污染物資源化,具體方法可參見專利CN201210280803. 8。系統(tǒng)的優(yōu)化設計提高了臭氧的有效利用率,利用煙氣余熱實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能和排放煙氣的除霧消白,并且尾氣中無臭氧殘留。


圖1是基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1_消白排氣裝置,2-換熱夾層,3-熱管換熱器,4-除霧裝置,5-溫度調(diào)節(jié) 裝置,6-反應器,7-硬度高、透光性好的圓管,8-紫外線燈,9-水蒸氣補償裝置,10-臭氧 發(fā)生器,11-水洗塔,12-水洗緩沖罐,13-水洗循環(huán)泵,14-水洗物資回收裝置,15-堿洗塔, 16-堿液緩沖罐,17-堿液循環(huán)泵,18-堿洗物資回收裝置;
A-除塵后的高溫煙氣,B-補給水,C-補給堿液,B-潔凈煙氣。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明
—種基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng)具有依次相連的消白排氣裝置1、溫度調(diào)節(jié)裝置5、反應器6、水洗塔11、堿洗塔15,且反應器6連有水蒸氣補償裝置9和臭 氧發(fā)生器10。其中,消白排氣裝置I設有換熱夾層2、熱管換熱器3和除霧裝置4 ;反應器 6設有硬度高、透光性好的圓管7和紫外線燈8 ;水洗塔11設有水洗緩沖罐12、水洗循環(huán)泵 13和水洗物資回收裝置14 ;堿洗塔15設有堿液緩沖罐16、堿液循環(huán)泵17和堿洗物資回收 裝置18。
基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理方法包括以下步驟
(I)除塵后的煙氣A進入消白排氣裝置I的換熱夾層2,經(jīng)由換熱夾層2內(nèi)筒與熱 管換熱器3兩者協(xié)同作用實現(xiàn)高溫煙氣與低溫煙氣間的高效換熱;
(2)換熱后的煙氣從消白排氣裝置I出來并導入溫度調(diào)節(jié)裝置5,調(diào)節(jié)煙氣溫度到 85 0C ;
(3)調(diào)溫后的煙氣進入反應器6;水蒸氣補償裝置9使反應器6內(nèi)的濕度保持在 80% ;同時,臭氧發(fā)生器10產(chǎn)生的臭氧分段注入反應器6 ;反應器6下段設有2層硬度高、 透光性好的石英圓管7陣列,圓管7內(nèi)裝有紫外線燈8 ;控制臭氧的注入量保持比例03/N0 =1.8 1,使得煙氣中的N0x、Hg被氧化成N03、N205、Hg0易溶于水的化合物,使得VOCs、二 惡英被徹底氧化成CO2、H2O ;
(4)反應器6處理后的煙氣進入水洗塔11,易溶于水的N03、N205、Hg0等被水吸收; 水洗緩沖罐12中的溶液在水洗循環(huán)泵13的作用下循環(huán)使用,直至濃度達到預設值后導入 水洗物資回收裝置14中,隨后進行進一步分離處理,同時向水洗塔11添加補給水B ;
(5)經(jīng)水洗塔11頂端導出的煙氣進入堿洗塔15,用堿液徹底吸收SO2 ;堿液緩沖罐 16中的溶液在堿液循環(huán)泵17的作用下循環(huán)使用,直至濃度達到預設值后導入堿洗物資回 收裝置18中,同時向堿洗塔15添加補給堿液C ;
(6)堿洗塔15頂端排出凈化后的煙氣導入消白排氣裝置1,由消白排氣裝置I下 段的除霧裝置4脫除煙氣中的微小液滴;低溫凈化煙氣向上經(jīng)過換熱夾層2和熱管換熱器 3的強化加熱升溫,兩者協(xié)同作用對排出的凈化煙氣起到消白作用,潔凈煙氣D排入環(huán)境 中。
模擬煙氣中各污染物含量S02448. 53mg/Nm3-dry> NOx :369. 81mg/Nm3-dry> Hg O.862mg/Nm3-dry> VOCs (以甲苯計):76. 55mg/Nm3_dry、二惡英5· 238ng-TEQ/Nm3-dry,工 業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng)入口流量設定為6000 8000Nm3/h,煙氣溫度140 160°C,連續(xù)操作 時長I 3h。
實驗結(jié)果表明本發(fā)明提供的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),可以 達到脫硫效率97%、脫硝效率91 %、脫汞效率88%并可脫除VOCs和二惡英等污染物,同時 利用煙氣余熱實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能和排放煙氣的除霧消白,并且尾氣檢測未發(fā)現(xiàn)有臭氧殘留。
本發(fā)明可用其他不違背本發(fā)明精神和主要特征的具體形式來概述。因此,本發(fā)明 的上述實施方案只能認為是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明,權(quán)利要求書指出了本發(fā)明 的范圍。相關技術人員明顯能在不脫離本發(fā)明精神、內(nèi)容和范圍內(nèi)對本發(fā)明所述的裝置和 方法進行改動或者變更與組合,來實現(xiàn)本發(fā)明技術。特別需要指出的是,所有相類似的替換 和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的,它們都被視為包括在本發(fā)明精神、內(nèi)容和范 圍中。
權(quán)利要求
1.一種基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),包括依次相連的消白排氣裝置1、溫度調(diào)節(jié)裝置5、反應器6、水洗塔11、堿洗塔15,且反應器6連有水蒸氣補償裝置9和臭氧發(fā)生器10 ;其中,消白排氣裝置I設有換熱夾層2、熱管換熱器3和除霧裝置4,反應器6 設有硬度高、透光性好的圓管7和紫外線燈8,水洗塔11設有水洗緩沖罐12、水洗循環(huán)泵13 和水洗物資回收裝置14,堿洗塔15設有堿液緩沖罐16、堿液循環(huán)泵17和堿洗物資回收裝置18。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),其特征在于, 消白排氣裝置I在接近煙氣排放出口的上段設有余熱回收段,此處外設換熱夾層2、內(nèi)置貫通內(nèi)筒規(guī)整排列的熱管換熱器3,兩者協(xié)同作用實現(xiàn)高溫煙氣與低溫煙氣間的高效換熱; 接近煙氣進口的下段設有除霧裝置4,用來去除凈化后煙氣中攜帶的微液滴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),其特征在于, 溫度調(diào)節(jié)裝置5可采用工程中的換熱器,根據(jù)季節(jié)和外界環(huán)境條件不同調(diào)節(jié)煙氣溫度,使之達到反應器6需要的最佳反應條件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),其特征在于, 反應器6上端連接水蒸氣補償裝置10,并沿反應器6軸線方向設有臭氧分段注入口,注入口均與臭氧發(fā)生器10的出氣導管相連接;反應器6下端設有2 4層硬度高、透光性好的圓管7,圓管內(nèi)置紫外線燈8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),其特征在于, 水洗塔11用來脫除離開反應器6的煙氣中易溶于水的物質(zhì);水洗塔11塔底連有水洗緩沖罐12、水洗循環(huán)泵13、水洗物資回收裝置14和補給水B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),其特征在于, 堿洗塔15用來脫除離開水洗塔11塔頂?shù)臒煔庵幸兹苡趬A液的物質(zhì);堿洗塔15塔底連有堿液緩沖罐16、堿液循環(huán)泵17、堿洗物資回收裝置18和補給堿液C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng),其特征在于, 凈化后的煙氣由堿洗塔15塔頂排出,經(jīng)由導管進入消白排氣裝置I處理后,潔凈煙氣D排入環(huán)境。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng)的技術方法,其特征在于,包括以下步驟(1)除塵后的高溫煙氣A進入消白排氣裝置I的換熱夾層2,經(jīng)由夾層2內(nèi)筒與熱管換熱器3兩者協(xié)同作用實現(xiàn)高溫煙氣與低溫煙氣間的高效換熱;(2)換熱后的煙氣從消白排氣裝置I出來并導入溫度調(diào)節(jié)裝置5,根據(jù)不同的工業(yè)燃燒過程所產(chǎn)生的煙氣組成不同在60 130°C之間調(diào)節(jié)煙氣溫度;(3)調(diào)節(jié)到預設溫度的煙氣進入反應器6,并與水蒸汽補償裝置9注入的水蒸氣和臭氧發(fā)生器10產(chǎn)生的臭氧混合,注入的臭氧量與氮氧化合物的摩爾比例為O. 5 2. 5之間;反應器6中段設有臭氧補償口用來補充臭氧并使得反應器內(nèi)的臭氧濃度實現(xiàn)均一化,既降低臭氧分解率又提高平均反應速率;反應器6下段設有2 4層硬度高、透光性好的圓管7陣列,圓管7內(nèi)裝有紫外線燈8,產(chǎn)生的紫外線照射吸光系數(shù)極高的臭氧,使之迅速產(chǎn)生大量羥基自由基·0Η,并瞬間均勻分散于湍動的煙氣中,未反應完全的污染物受到·0Η的無差別進攻,從而提高污染物的轉(zhuǎn)化率并使剩余的臭氧全部分解,消除尾氣中臭氧對環(huán)境的影響;為降低成本可控制臭氧的用量,使得N0x、Hg、V0Cs、二惡英等易被氧化的污染物轉(zhuǎn)換成高價態(tài)易溶于水的N03、N2O5, HgO、CO2, H2O等;(4)經(jīng)反應器6處理后的煙氣進入水洗塔11,易溶于水的N03、N2O5,HgO等被水吸收; 水溶液在水洗循環(huán)泵13的作用下循環(huán)使用,直至水洗緩沖罐12中的物質(zhì)濃度達到預設值后導入水洗物資回收裝置14中,隨后進行進一步分離處理,同時向水洗塔11中添加補給水 B ;(5)經(jīng)水洗塔11頂導出的煙氣進入堿洗塔15,在堿液循環(huán)泵17的作用下堿液循環(huán)吸收SO2 ;當堿液緩沖罐16中的物質(zhì)濃度達到預設值后導入堿洗物資回收裝置18中,同時向堿洗塔補給堿液C ;(6)堿洗塔15頂排出凈化后的煙氣導入消白排氣裝置1,由消白排氣裝置I下段的除霧裝置4脫除煙氣中的微液滴;低溫凈化煙氣向上經(jīng)過換熱夾層2和熱 管換熱器3的強化加熱升溫,兩者協(xié)同作用對排出的潔凈煙氣起到消白作用;最終,潔凈煙氣D排入環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)煙氣污染物處理技術,旨在提供一種基于高級氧化作用的工業(yè)煙氣綜合治理系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括依次相連的消白排氣裝置1、溫度調(diào)節(jié)裝置5、反應器6、水洗塔11、堿洗塔15,且反應器6連有水蒸氣補償裝置9和臭氧發(fā)生器10。本發(fā)明提供的工業(yè)煙氣綜合治理新方法可達到脫硫效率95%、脫硝效率90%、脫汞效率85%并可同時脫除VOCs和二惡英等污染物,實現(xiàn)工業(yè)煙氣中污染物的同步脫除;脫硫、脫硝、脫汞產(chǎn)物可回收利用,實現(xiàn)污染物資源化。系統(tǒng)的優(yōu)化設計提高了臭氧的有效利用率,利用煙氣余熱實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能和排放煙氣的除霧消白,并且尾氣中無臭氧殘留。
文檔編號B01D53/44GK103055675SQ201310017719
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者陳濤, 張曙光, 楊學東, 王娟娟, 李萍, 蔡江, 劉萬海 申請人:大恩(天津)環(huán)境技術研發(fā)有限公司
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