一種光輻射次氯酸酸鈉同時脫硫脫硝脫汞脫碳的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煙氣污染物控制領(lǐng)域，具體涉及一種光輻射次氯酸酸鈉同時脫硫脫硝 脫汞脫碳的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃燒產(chǎn)生的⑶2、S〇2、NOx和Hg13能夠引起溫室效應(yīng)、酸雨、光化學(xué)煙霧以及致癌等嚴 重危害。因此，研發(fā)有效的煙氣脫硫脫硝脫汞脫碳方法是各國環(huán)保人員的重要任務(wù)之一。盡 管人們開發(fā)了大量的煙氣脫硫脫硝脫汞脫碳技術(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碳技術(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。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Hg* 3和C02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Hg*3和C0 2脫除技術(shù)獲得大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。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Hg13和C0 2脫除系統(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。
[0003] 綜上所述，如果能夠在一個反應(yīng)器內(nèi)將C〇2、S〇2、N0X和HgQ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。濕法煙氣凈化技術(shù)是 一種傳統(tǒng)的煙氣處理技術(shù)，具有初投資小、工藝流程簡單和易于實現(xiàn)多污染物同時脫除等 特點，是一種具有良好開發(fā)和應(yīng)用前景的煙氣凈化技術(shù)，但傳統(tǒng)的濕法煙氣凈化技術(shù)的研 究進展卻一直相對緩慢，其主要原因就在于煙氣氮氧化物和汞元素中分別含有90%以上難 溶的N0和40-80%難溶的Hgt由雙膜理論可知，氣相分子必須首先由氣態(tài)經(jīng)傳質(zhì)和擴散過 程溶入液相，然后才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固定到吸收液中，而N0與Hg* 3難溶的特性使得其在液相 的吸收傳質(zhì)阻力大大增加，僅通過調(diào)控吸收液pH和溫度的方法難以顯著提高N0與Hg 13在液 相的溶解度，這一特性造成了傳統(tǒng)的濕法脫硫脫硝脫汞技術(shù)普遍存在脫硫效率高，但脫硝 和脫汞效率低等不足，實際上無法實現(xiàn)真正的同時脫硫脫硝脫汞。因此，尋找能夠?qū)0與 Hg* 3快速轉(zhuǎn)化為易溶形態(tài)的有效方法是解決該問題的關(guān)鍵，也是實現(xiàn)煙氣中多污染物同時 脫除的重要思路。另外，盡管目前開發(fā)了許多種C0 2捕獲技術(shù)，例如吸附脫除、化學(xué)鏈燃燒技 術(shù)、富氧燃燒技術(shù)、氨吸收技術(shù)，但都是針對單一 C02進行捕獲，未考慮多種污染物的同時脫 除。因此，本申請率先提出了一種能夠針對C02、S0 2、N0x和Hg*3四種污染物進行同時脫除的新 方法和新裝置，具有廣闊的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種光輻射次氯酸酸鈉同時脫硫脫硝脫 汞脫碳的方法及裝置。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006] 一種光輻射次氯酸酸鈉同時脫硫脫硝脫汞脫碳的裝置，其特征在于:設(shè)有一個光 輻射噴射反應(yīng)器，光輻射噴射反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有位于中心軸線上的紫外燈，所述紫外燈外部 設(shè)有石英板，石英板與紫外燈之間具有縫隙作為空氣冷卻裝置，所述空氣冷卻裝置的底部 設(shè)有空氣入口、頂部設(shè)有空氣出口；所述反應(yīng)器側(cè)壁上設(shè)有多個旋流霧化噴嘴，多個煙氣入 口分別與多個旋流霧化噴嘴連通，所述反應(yīng)器的頂面上設(shè)置煙氣出口，發(fā)所述反應(yīng)器的底 面上還設(shè)置有溶液進口、溶液出口和產(chǎn)物出口，所述溶液出口與多個旋流霧化噴嘴連通;溶 液出口與多個旋流霧化噴嘴之間設(shè)置有循環(huán)栗。
[0007] 優(yōu)選地，所述煙氣出口處還設(shè)置有氯氣回收裝置，所述氯氣回收裝置還與煙氣入 口相連。
[0008] 優(yōu)選地，旋流霧化噴嘴的最佳橫向和縱向間距A均位于10cm-45cm之間，紫外燈與 石英板之間的橫向間距B位于lcm-4cm之間，光輻射噴射反應(yīng)器的高度C位于0.5m-8m之間， 反應(yīng)器的反應(yīng)室的寬度D位于0. lm-1.5m，紫外燈的橫向間距E位于0. lm-〇.8m之間，光福射 噴射反應(yīng)器的長度F位于0. lm-6m之間，旋流霧化噴嘴射出的溶液液滴直徑不大于80微米， 旋流霧化噴嘴射出的溶液的出口流速不小于1.5m/s。
[0009] 優(yōu)選地，煙氣入口處還設(shè)置有煙氣冷卻器。
[0010] 優(yōu)選地，所述反應(yīng)器的數(shù)量為多個，多個反應(yīng)器之間并聯(lián)和/或者串聯(lián)。
[0011] -種光輻射次氯酸酸鈉同時脫硫脫硝脫汞脫碳的方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0012] (1)通過溶液入口向光輻射噴射反應(yīng)器中注入次氯酸酸鈉溶液，使反應(yīng)器的底部 填充次氯酸鈉溶液，啟動循環(huán)栗，次氯酸鈉溶液經(jīng)過溶液出口、旋流霧化噴嘴噴射到所述反 應(yīng)器內(nèi)液面以上的反應(yīng)區(qū)域，并形成次氯酸鈉霧化液滴；
[0013] (2)煙氣從煙氣入口進入光輻射噴射反應(yīng)器中并與旋流霧化噴嘴出來的次氯酸鈉 液滴混合后射向?qū)γ娴氖?在液滴射向石英板過程中，次氯酸鈉與煙氣中的C02發(fā)生快 速反應(yīng)并產(chǎn)生次氯酸；當(dāng)液滴撞擊到石英板上后，次氯酸附著在石英板表面上、并在紫外燈 輻射下分解產(chǎn)生高活性氯原子和羥基;煙氣中的S0 2、N0X、取13會在石英板表面與羥基發(fā)生氧 化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物會被后續(xù)射流沖擊洗滌脫落，從而保證石英板具有良好的紫 外光穿透性；
[0014](3)S02、N0X、Hg13的氧化產(chǎn)物主要是硫酸、硝酸和氧化汞沉淀，進入底部后通過產(chǎn)物 出收集，被回收利用;煙氣通過位于所述反應(yīng)器頂面的煙氣出口排出。
[0015] 優(yōu)選地，所述的光輻射次氯酸酸鈉同時脫硫脫硝脫汞脫碳的方法，所述步驟(3)中 還包括，采用氯氣回收裝置回收煙氣中氯氣的過程，被回收的氯氣經(jīng)煙氣入口再次進入所 述反應(yīng)器，并與液滴反應(yīng)形成次氯酸，參與光分解過程。
[0016] 優(yōu)選地，煙氣入口溫度不高于150°C，溶液與煙氣的液氣比是lL/m3-30L/m 3，溶液中 次氯酸鈉的濃度為〇. lmol/L-5mol/L，溶液的pH要求不高于6.5，溶液溫度不高于65°C，紫外 光有效輻射強度為30yW/cm 2-250yW/cm2，紫外線有效波長為180nm-280nm。
[0017] 本發(fā)明所述的光輻射噴射反應(yīng)器底部裝有次氯酸鈉溶液，上部作為霧化射流反應(yīng) 區(qū)域，反應(yīng)器以紫外燈為中心對稱布置，兩側(cè)是反應(yīng)室，中間是紫外燈布置及冷卻室。所述 的方法是在光輻射噴射反應(yīng)器中，先采用次氯酸鈉作為吸收劑固定C0 2,反應(yīng)產(chǎn)生的次氯酸 在紫外光輻射下產(chǎn)生氯原子和羥基可進一步氧化脫除煙氣中的S02 JOhHg*3。來自鍋爐含 CO^SO^NOhHg13的煙氣從煙氣入口進入光輻射噴射反應(yīng)器中并與旋流霧化噴嘴出來的次 氯酸鈉液滴混合后射向?qū)γ娴氖?。在溶液射向石英板過程中，次氯酸鈉與C0 2發(fā)生快速 反應(yīng)并產(chǎn)生次氯酸。當(dāng)溶液撞擊到石英板上后，附著在石英板表面上的次氯酸在紫外燈輻 射下分解產(chǎn)生高活性氯原子和羥基。煙氣中的S0 2、N0X、Hf會在石英板表面與羥基發(fā)生氧化 反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物會被后續(xù)射流沖擊洗滌脫落，從而保證石英板具有良好的紫外 光穿透性。SO^NOhHg 13的氧化產(chǎn)物主要是硫酸、硝酸和氧化汞沉淀，進入底部后會被回收利 用。煙氣中殘留的氯氣會被尾部的氯氣回收裝置吸收分離后循環(huán)再利用，洗滌后的煙氣經(jīng) 煙氣出口排入大氣?？諝饫鋮s裝置提供空氣對紫外燈進行冷卻，以保證紫外燈在低溫下高 效運行脫除產(chǎn)物主要是硫酸鈉、硝酸鈉和氧化汞沉淀，氧化汞進入底部的產(chǎn)物分離槽后會 因自身重力原因下沉分離，硫酸鈉和硝酸鈉均是工業(yè)原料，可被回收再利用。煙氣中殘留的 氯氣會被尾部的氯氣分離塔吸收分離并循環(huán)再利用。該系統(tǒng)具有極強的氧化性，能夠?qū)崿F(xiàn) 四個污染物的零排放，且脫除過程無二次污染，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
[0018] 本發(fā)明所述的一種光輻射次氯酸酸鈉同時脫硫脫硝脫汞脫碳的方法及裝置，具有 設(shè)備簡單、初投資小、可以實現(xiàn)多種煙氣污染物的零排放、且整個脫除過程無二次污染等諸 多優(yōu)點，具有廣闊的開發(fā)和工業(yè)前景。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明中光輻射噴射反應(yīng)器的主視圖及結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明中光輻射噴射反應(yīng)器的旋流霧化噴嘴布置示意圖。
[0021 ]圖3是本發(fā)明中光輻射噴射反應(yīng)器的紫外燈管布置示意圖。
[0022] 圖4為光輻射次氯酸鈉溶液的電子自旋共振光譜圖。
[0023] 圖中：
[0024] 1 -反應(yīng)器，2-石英板，3-紫外燈，4-氯氣回收裝置，5-旋流霧化噴嘴，6-循環(huán)栗。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并 不限于此。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明所述的光輻射次氯酸酸鈉同時脫硫脫硝脫汞脫碳的裝置，設(shè)有