一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法及裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法及裝置，來(lái)自鍋爐含SO2﹑NOx﹑Hg0的煙氣從煙氣入口進(jìn)入光激發(fā)射流床中并與旋流霧化噴嘴出來(lái)的次氯酸液滴混合后射向?qū)γ娴氖?，采用電解裝置制備氯氣，而氯氣溶于水后形成次氯酸溶液，石英板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SO2﹑NOx﹑Hg0會(huì)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(huì)被后續(xù)射流沖擊清洗，從而保證石英板具有良好的紫外光穿透性。SO2﹑NOx﹑Hg0的氧化產(chǎn)物主要是硫酸﹑硝酸和氧化汞沉淀，進(jìn)入底部后會(huì)被回收利用。該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)崿F(xiàn)100％的SO2﹑NOx﹑Hg0同時(shí)脫除效率，且脫除過(guò)程無(wú)二次污染，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及煙氣污染物控制領(lǐng)域，具體涉及一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃燒過(guò)程中釋放的S02、N0x和Hg*3會(huì)引起酸雨、光化學(xué)煙霧以及致癌等嚴(yán)重危害。因 此，開(kāi)發(fā)有效的煙氣脫硫脫硝脫汞方法是各國(guó)環(huán)?？萍既藛T的重要任務(wù)之一。近些年來(lái)，盡 管人們開(kāi)發(fā)了大量的煙氣脫硫脫硝脫汞技術(shù)，但由于人類(lèi)認(rèn)識(shí)過(guò)程的局限性和科學(xué)技術(shù)發(fā) 展的漸進(jìn)性，現(xiàn)有的各種脫硫脫硝脫汞技術(shù)在研發(fā)當(dāng)初僅針對(duì)單一污染物為脫除目標(biāo)，一 般無(wú)法實(shí)現(xiàn)煙氣多污染物的同時(shí)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(dú)脫 硫脫硝，但均無(wú)法在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫除。兩種工藝的聯(lián)合疊加使用雖然可以實(shí)現(xiàn) 同時(shí)脫硫脫硝，但同時(shí)也造成整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大，投資和運(yùn)行成本高等不足。另外， 隨著人類(lèi)對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，針對(duì)煙氣中汞排放控制的法律法規(guī)也逐漸出臺(tái)，但目前 還沒(méi)有一種經(jīng)濟(jì)有效的煙氣脫汞技術(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(dú)的煙氣脫汞系統(tǒng)，則勢(shì)必將造成整個(gè)系統(tǒng)的初始投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)一步 急劇增加，最終很難在發(fā)展中國(guó)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(gè)反應(yīng)器內(nèi)將硫氧化物、氮氧化物和汞實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫除，則 有望大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和占地面積，進(jìn)而減少系統(tǒng)的投資與運(yùn)行費(fèi)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(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)多污染物同時(shí) 脫除等特點(diǎn)，是一種具有良好開(kāi)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(jìn)展卻一直相對(duì)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HgQ。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(kuò)散過(guò)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(guò)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(shí)際上無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的同時(shí)脫硫脫硝脫汞。因此，尋找能夠?qū)?N0與Hg 13快速轉(zhuǎn)化為易溶形態(tài)的有效方法是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)煙氣中S02、N0X和 Hg Q三個(gè)污染物同時(shí)脫除的重要思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明涉及一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法及裝置，所述的方法是先采 用電解裝置制備氯氣，而氯氣溶于水后形成次氯酸溶液。紫外光輻射分解次氯酸產(chǎn)生氯原 子和羥基作為S0 2、N0X、Hg13的氧化劑，在光激發(fā)射流床中氧化脫除煙氣中的S02、N0 X、Hg13。
[0005] 本發(fā)明方法及裝置的基本原理：
[0006] 1、由圖1所示，采用電子自旋共振技術(shù)可測(cè)定到紫外光輻射次氯酸溶液產(chǎn)生了氯 原子和羥基。因此，紫外光輻射分解次氯酸溶液首先是釋放了具有高活性的氯原子和羥基， 具體過(guò)程可用如下的化學(xué)反應(yīng)(1)-(7)表示：
[0007] NaCl + H20 -+CU + NaOH (1)
[0008] Cl, + H,0<--> H1 +d +HCIO (2)
[0009] HC10 +H:,0<-> H1 +OC1' (3)
[0010] HC10 + hv、-上一>(：'卜十.OH (4)
[0011] Cia+hv^->Ci- + -0' (5)
[0012] Cl ?+H2〇4〇H-+ ? OH (6)
[0013] ? 0-++H2〇m ? OH (7)
[0014] 2、羥基可氧化脫除煙氣中的S02 JOhHg'具體過(guò)程可用如下的化學(xué)反應(yīng)
[0015] (8)表示：
[0016] Hg°+ ? 0H^Hg0|+ ? H (8)
[0017] N0+2 ? 0H-HN03+? H (9)
[0018] NO2+? 0H-HN03
[0019] (l〇)
[0020] S02+ ? 20H^H2S〇4
[0021] (11)
[0022] 3、脫除產(chǎn)物主要是硫酸、硝酸和氧化汞沉淀，氧化汞進(jìn)入底部的產(chǎn)物分離槽后會(huì) 因自身重力原因下沉分離，硫酸和硝酸均是工業(yè)原料，可被回收再利用。煙氣中殘留的氯氣 會(huì)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(qiáng)的氧化性，能夠?qū)崿F(xiàn)100% 的同時(shí)脫硫脫硝脫汞效率，且脫除過(guò)程無(wú)二次污染，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0023] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的實(shí)施方案及要求如下：
[0024] -種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的裝置，設(shè)有一個(gè)光激發(fā)射流床，它設(shè)有煙氣 入口、煙氣出口、溶液入口、溶液出口、產(chǎn)物出口、空氣入口、空氣出口、旋流霧化噴嘴、石英 板、紫外燈、循環(huán)栗、空氣冷卻裝置、電解裝置、氯氣回收裝置。
[0025] 所述光激發(fā)射流床上部作為霧化射流反應(yīng)區(qū)域，底部為溶液區(qū)域;光激發(fā)射流床 以紫外燈為中心對(duì)稱(chēng)布置，兩側(cè)是反應(yīng)室，中間是紫外燈布置及冷卻室，所述冷卻室的底部 設(shè)有空氣入口，所述冷卻室的頂部設(shè)有空氣出口。
[0026] 所述光激發(fā)射流床的側(cè)壁上設(shè)有煙氣入口、旋流霧化噴嘴，所述煙氣入口與旋流 霧化噴嘴根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要設(shè)置，可以設(shè)置多組;所述光激發(fā)射流床底部設(shè)有電解裝置;所述 光激發(fā)射流床底部設(shè)有溶液入口、溶液出口，溶液出口連接有循環(huán)栗，循環(huán)栗通過(guò)液體管路 與旋流霧化噴嘴連接，所述煙氣入口與旋流霧化噴嘴連通;所述煙氣出口位于光激發(fā)射流 床的頂部，所述煙氣出口與氯氣回收裝置連接。
[0027] 在光激發(fā)射流床內(nèi)，旋流霧化噴嘴的橫向和縱向間距太大將無(wú)法形成良好的液滴 霧化覆蓋，太小將會(huì)導(dǎo)致液滴碰撞合并加劇，同樣不利于液滴的霧化覆蓋，故旋流霧化噴嘴 的最佳橫向和縱向間距A均位于20cm-5〇 Cm之間，且為便于安裝，橫向間距和縱向間距保持 相等。
[0028] 紫外燈與石英板之間的橫向間距太小不利于空氣流動(dòng)冷卻，太大則導(dǎo)致紫外傳播 距離增加，增加能耗，故紫外燈與石英板之間的最佳橫向間距B位于lcm-2cm之間。
[0029] 光激發(fā)射流床的高度與煙氣的停留時(shí)間/反應(yīng)時(shí)間有關(guān)，高度增加，煙氣停留時(shí)間 增加，脫除效率會(huì)增加，但高度太高，反應(yīng)器體積龐大，初始投資增加，因此光激發(fā)射流床的 最佳高度以立于0.5m-10m之間。
[0030] 光激發(fā)射流床的反應(yīng)室的寬度太小會(huì)導(dǎo)致旋流霧化噴嘴無(wú)法展開(kāi)覆蓋，而寬度太 大會(huì)導(dǎo)致循環(huán)栗功率增加，因此反應(yīng)室的最佳寬度D位于0.1m-2m。紫外燈的橫向間距太大 會(huì)導(dǎo)致紫外光輻射功率不足，而太小將導(dǎo)致能量消耗增加，故紫外燈的最佳橫向間距E位于 0. lm-lm之間。
[0031] 光激發(fā)射流床的長(zhǎng)度與處理煙氣的流量以及占地面積有關(guān)，煙氣流量越大，需要 的反應(yīng)器長(zhǎng)度越長(zhǎng)，但占地面積也相應(yīng)增大，綜合兩者因素后發(fā)現(xiàn)光激發(fā)射流床的最佳長(zhǎng) 度F位于0. lm_8m之間。
[0032] 旋流霧化噴嘴射出的溶液液滴直徑太大無(wú)法提供足夠的接觸面積，故旋流霧化噴 嘴射出的溶液液滴直徑不大于1〇〇微米。旋流霧化噴嘴射出的溶液液滴出口流速太小無(wú)法 形成足夠的氣流剛度，不能對(duì)石英板形成足夠的沖刷，故旋流霧化噴嘴射出的溶液的出口 流速不小于lm/s。
[0033] 所述的方法是先采用電解裝置制備氯氣，而氯氣溶于水后形成次氯酸溶液。紫外 光輻射分解次氯酸產(chǎn)生氯原子和羥基作為SO^NOhHg* 3的氧化劑，在光激發(fā)射流床中氧化脫 除煙氣中的SC^NOhHg13。
[0034]來(lái)自鍋爐含S02 JOhHg13的煙氣從煙氣入口進(jìn)入光激發(fā)射流床中并與旋流霧化噴 嘴出來(lái)的次氯酸液滴混合后射向?qū)γ娴氖?。石英板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SO^NOhHg 13會(huì)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(huì)被后續(xù)射流沖擊清洗，從而保證石英板具有良好的紫外光穿透性。S0 2、 NOhHg13的氧化產(chǎn)物主要是硫酸、硝酸和氧化汞沉淀，進(jìn)入底部后會(huì)被回收利用。
[0035] 煙氣中殘留的氯氣會(huì)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。空氣冷卻裝置提供空氣對(duì)紫外燈進(jìn)行冷卻，以保證紫外燈在低溫 下高效運(yùn)行。該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)崿F(xiàn)100%的SO^NOhHg 13同時(shí)脫除效率，且脫 除過(guò)程無(wú)二次污染，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0036] 煙氣入口溫度太高將導(dǎo)致電解產(chǎn)生的次氯酸加速自分解，不利于脫除過(guò)程的進(jìn) 行。另外，煙氣溫度太高還將增加紫外燈冷卻負(fù)擔(dān)，因此煙氣入口溫度不高于180°C，可通過(guò) 增加前置煙氣冷卻器冷卻后再進(jìn)入反應(yīng)器。
[0037] 溶液與煙氣的液氣比太低會(huì)導(dǎo)致脫除效果下降，而太高則導(dǎo)致反應(yīng)器無(wú)法充分利 用，故溶液與煙氣的最佳液氣比是1 L/m3-50L/m3。
[0038] 溶液中氯化鈉是電解制備氯氣的主要介質(zhì)和原料，其濃度太高將導(dǎo)致霧化溶液粘 稠度增加，增加旋流霧化噴嘴流動(dòng)阻力和霧化難度，同時(shí)還會(huì)降低氣體溶解度，而濃度太低 則無(wú)法制取足夠濃度的氯氣，因此溶液中氯化鈉的最佳濃度為0.01m 〇l/L-2m〇l/L。
[0039]溶液的pH太高不利于次氯酸的穩(wěn)定，也不利于污染物的脫除，因此溶液的pH要求 不高于7.5。溶液溫度太高將會(huì)導(dǎo)致次氯酸分解和氯氣溶解度下降，因此溶液溫度不高于75 r。
[0040]煙氣中污染物的濃度太高會(huì)導(dǎo)致排放無(wú)法達(dá)到環(huán)保要求，因此煙氣中汞濃度不高 于500iig/m3,煙氣中S〇2濃度不高于lOOOOppm，煙氣中NOx濃度不高于5000ppm。
[0041 ]紫外光輻射強(qiáng)度越高，脫除效率越好，但能耗也將大大提高，故紫外光有效輻射強(qiáng) 度為10_/〇112-20011￥/〇112。
[0042]紫外線波長(zhǎng)越短，釋放的光子能量越大，分解次氯酸的能力越強(qiáng)，但傳播距離明顯 下降，即處理能力不足，因此紫外線有效波長(zhǎng)為180nm-366nm〇
[0043]根據(jù)煙氣處理量、可用的占地面積和污染物脫除效率等綜合指標(biāo)，光激發(fā)射流床 可以是一個(gè)單用，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上的串聯(lián)（串聯(lián)可以增加脫除效率)或并聯(lián)使用 (并聯(lián)可以增加處理的煙氣量）。
[0044]洗滌后的煙氣中可能有少量的氯氣存在，尾部設(shè)有含有次氯化碳的氯氣回收裝 置，可以進(jìn)一步洗滌回收氯氣，回收后的氯氣可再循環(huán)利用。紫外燈運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量 的熱量，溫度太高將會(huì)大大降低紫外燈的運(yùn)行效率和使用壽命，因此系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要設(shè)置 一套利用空氣循環(huán)的冷卻裝置，冷卻空氣量可以根據(jù)出口氣流溫度來(lái)確定，一般保持紫外 燈運(yùn)行溫度在55攝氏度以下即可。
[0045]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果：
[0046] 本發(fā)明所述的一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法及裝置，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、 初投資小、SO^NOhHg*3的同時(shí)脫除效率高、整個(gè)脫除過(guò)程無(wú)二次污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊 的開(kāi)發(fā)和工業(yè)應(yīng)用那前景。
【附圖說(shuō)明】
[0047] 圖1. 一種光激發(fā)電解的氯原子和羥基的電子自旋共振光普?qǐng)D。
[0048] 圖2是本發(fā)明中光激發(fā)射流床的主視圖及結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049] 圖3是本發(fā)明中光激發(fā)射流床的旋流霧化噴嘴布置示意圖。
[0050] 圖4是本發(fā)明中光激發(fā)射流床的紫外燈管布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] -種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法及裝置，設(shè)有一個(gè)光激發(fā)射流床，它設(shè) 有煙氣入口 1、煙氣出口 2、溶液入口 3、溶液出口 4、產(chǎn)物出口 5、空氣入口 6、空氣出口 7、旋流 霧化噴嘴8、石英板9、紫外燈10、循環(huán)栗11、空氣冷卻裝置12、電解裝置13、氯氣回收裝置14。 [0052]光激發(fā)射流床底部裝有氯化鈉溶液，上部作為霧化射流反應(yīng)區(qū)域，反應(yīng)器以紫外 燈10為中心對(duì)稱(chēng)布置，兩側(cè)是反應(yīng)室（圖1中標(biāo)有霧化液滴部分），中間是紫外燈布置及冷卻 室（圖1中紫外燈周?chē)鷽](méi)有霧化液滴部分）。
[0053]所述的方法是先采用電解裝置13制備氯氣，而氯氣溶于水后形成次氯酸溶液。紫 外光輻射分解次氯酸產(chǎn)生氯原子和羥基作為SO^NOhHg*3的氧化劑，在光激發(fā)射流床中氧化 脫除煙氣中的S0 2、N0X、取13。來(lái)自鍋爐含S02、N0X、Hg 13的煙氣從煙氣入口進(jìn)入光激發(fā)射流床中 并與旋流霧化噴嘴8出來(lái)的次氯酸液滴混合后射向?qū)γ娴氖?。石英板9上的次氯酸在 紫外燈10輻射下分解產(chǎn)生高活性氯原子和羥基。
[0054]煙氣中的SO^NOhHg13會(huì)在石英板9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(huì)被后續(xù)射流沖擊清洗，從而保證石英板具有良好的紫外光穿透性。S02、N0X、Hg 13的氧化 產(chǎn)物主要是硫酸、硝酸和氧化汞沉淀，進(jìn)入底部后會(huì)被回收利用。
[0055]煙氣中殘留的氯氣會(huì)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。
[0056]空氣冷卻裝置12提供空氣對(duì)紫外燈進(jìn)行冷卻，以保證紫外燈在低溫下高效運(yùn)行。 該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)崿F(xiàn)100%的SO^NOhHg13同時(shí)脫除效率，且脫除過(guò)程無(wú)二次 污染，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0057] 在光激發(fā)射流床內(nèi)，旋流霧化噴嘴8的橫向和縱向間距太大將無(wú)法形成良好的液 滴霧化覆蓋，太小將會(huì)導(dǎo)致液滴碰撞合并加劇，同樣不利于液滴的霧化覆蓋，故旋流霧化噴 嘴8的最佳橫向和縱向間距A均位于20cm-5〇 Cm之間，且為便于安裝，橫向間距和縱向間距保 持相等。
[0058] 紫外燈10與石英板9之間的橫向間距太小不利于空氣流動(dòng)冷卻，太大則導(dǎo)致紫外 傳播距離增加，增加能耗，故紫外燈10與石英板9之間的最佳橫向間距B位于lcm-2cm之間。
[0059] 光激發(fā)射流床的高度與煙氣的停留時(shí)間/反應(yīng)時(shí)間有關(guān)，高度增加，煙氣停留時(shí)間 增加，脫除效率會(huì)增加，但高度太高，反應(yīng)器體積龐大，初始投資增加，因此光激發(fā)射流床的 最佳高度以立于0.5m-10m之間。
[0060] 光激發(fā)射流床的反應(yīng)室的寬度太小會(huì)導(dǎo)致旋流霧化噴嘴無(wú)法展開(kāi)覆蓋，而寬度太 大會(huì)導(dǎo)致循環(huán)栗功率增加，因此反應(yīng)室的最佳寬度D位于0. lm-2m。
[0061] 紫外燈10的橫向間距太大會(huì)導(dǎo)致紫外光輻射功率不足，而太小將導(dǎo)致能量消耗增 加，故紫外燈10的最佳橫向間距E位于0. lm-lm之間。
[0062] 光激發(fā)射流床的長(zhǎng)度與處理煙氣的流量以及占地面積有關(guān)，煙氣流量越大，需要 的反應(yīng)器長(zhǎng)度越長(zhǎng)，但占地面積也相應(yīng)增大，綜合兩者因素后發(fā)現(xiàn)光激發(fā)射流床的最佳長(zhǎng) 度F位于0. lm_8m之間。
[0063] 旋流霧化噴嘴8射出的溶液液滴直徑太大無(wú)法提供足夠的接觸面積，故旋流霧化 噴嘴8射出的溶液液滴直徑不大于100微米。旋流霧化噴嘴8射出的溶液液滴出口流速太小 無(wú)法形成足夠的氣流剛度，不能對(duì)石英板9形成足夠的沖刷，故旋流霧化噴嘴8射出的溶液 的出口流速不小于lm/s。
[0064] 煙氣入口溫度太高將導(dǎo)致電解產(chǎn)生的次氯酸加速自分解，不利于脫除過(guò)程的進(jìn) 行。另外，煙氣溫度太高還將增加紫外燈冷卻負(fù)擔(dān)，因此煙氣入口溫度不高于180°C，可通過(guò) 增加前置煙氣冷卻器冷卻后再進(jìn)入反應(yīng)器。
[0065] 溶液與煙氣的液氣比太低會(huì)導(dǎo)致脫除效果下降，而太高則導(dǎo)致反應(yīng)器無(wú)法充分利 用，故溶液與煙氣的最佳液氣比是lL/m3-50L/m 3。溶液中氯化鈉是電解制備氯氣的主要介質(zhì) 和原料，其濃度太高將導(dǎo)致霧化溶液粘稠度增加，增加旋流霧化噴嘴流動(dòng)阻力和霧化難度， 同時(shí)還會(huì)降低氣體溶解度，而濃度太低則無(wú)法制取足夠濃度的氯氣，因此溶液中氯化鈉的 最佳濃度為 〇 ? 01mol/L_2mol/L〇
[0066]溶液的pH太高不利于次氯酸的穩(wěn)定，也不利于污染物的脫除，因此溶液的pH要求 不高于7.5。溶液溫度太高將會(huì)導(dǎo)致次氯酸分解和氯氣溶解度下降，因此溶液溫度不高于75 °C。煙氣中污染物的濃度太高會(huì)導(dǎo)致排放無(wú)法達(dá)到環(huán)保要求，因此煙氣中汞濃度不高于500 yg/m 3,煙氣中S〇2濃度不高于lOOOOppm，煙氣中NOx濃度不高于5000ppm。
[0067]紫外光輻射強(qiáng)度越高，脫除效率越好，但能耗也將大大提高，故紫外光有效輻射強(qiáng) 度為10iiW/Cm2-200iiW/cm2。紫外線波長(zhǎng)越短，釋放的光子能量越大，分解次氯酸的能力越強(qiáng)， 但傳播距離明顯下降，即處理能力不足，因此紫外線有效波長(zhǎng)為180nm-366nm〇 [0068]以下為本發(fā)明技術(shù)方案最優(yōu)的實(shí)施例：
[0069]實(shí)施例1.在光激發(fā)射流床內(nèi)，旋流霧化噴嘴的橫向和縱向間距A均為30cm。紫外燈 與石英板之間的橫向間距B為lcm。光激發(fā)射流床的高度C為1.0m之間。反應(yīng)室的寬度D為 0.6m。紫外燈的橫向間距E為0. lm。光激發(fā)射流床的長(zhǎng)度F為1.0m。旋流霧化噴嘴射出的溶液 液滴直徑為80微米，出口流速為2m/s。煙氣入口溫度為100 °C，液氣比為8L/m3，氯化鈉濃度 為O.lmol/L，溶液pH為4.5，溶液溫度為45°(：，煙氣中汞濃度為100辟/111 3，煙氣中302濃度 5000ppm，煙氣中N0X濃度500ppm，紫外光輻射強(qiáng)度為80yW/cm 2,紫外線波長(zhǎng)為254nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫硫脫硝脫汞的效率分別為86.6%、54.6%、80.7%。
[0070]實(shí)施例2.在光激發(fā)射流床內(nèi)，旋流霧化噴嘴的橫向和縱向間距A均為30cm。紫外燈 與石英板之間的橫向間距B為lcm。光激發(fā)射流床的高度C為1.0m之間。反應(yīng)室的寬度D為 0.6m。紫外燈的橫向間距E為0. lm。光激發(fā)射流床的長(zhǎng)度F為1.0m。旋流霧化噴嘴射出的溶液 液滴直徑為80微米，出口流速為2m/s。煙氣入口溫度為100 °C，液氣比為8L/m3，氯化鈉濃度 為0.4mo 1/L，溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中汞濃度為100yg/m3，煙氣中S02濃度 5000ppm，煙氣中N0 X濃度500ppm，紫外光輻射強(qiáng)度為80yW/cm2,紫外線波長(zhǎng)為254nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫硫脫硝脫汞的效率分別為95.9%、78.6%、90.3%。
[0071]實(shí)施例3.在光激發(fā)射流床內(nèi)，旋流霧化噴嘴的橫向和縱向間距A均為30cm。紫外燈 與石英板之間的橫向間距B為lcm。光激發(fā)射流床的高度C為1.0m之間。反應(yīng)室的寬度D為 0.6m。紫外燈的橫向間距E為0. lm。光激發(fā)射流床的長(zhǎng)度F為1.0m。旋流霧化噴嘴射出的溶液 液滴直徑為80微米，出口流速為2m/s。煙氣入口溫度為100 °C，液氣比為8L/m3，氯化鈉濃度 為0.2mol/L，溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中汞濃度為60yg/m3，煙氣中S02濃度 5000ppm，煙氣中N0 X濃度300ppm，紫外光輻射強(qiáng)度為80yW/cm2,紫外線波長(zhǎng)為254nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫硫脫硝脫汞的效率分別為93.9%、75.1 %、87.2%。
[0072]實(shí)施例4.在光激發(fā)射流床內(nèi)，旋流霧化噴嘴的橫向和縱向間距A均為30cm。紫外燈 與石英板之間的橫向間距B為lcm。光激發(fā)射流床的高度C為1.0m之間。反應(yīng)室的寬度D為 0.6m。紫外燈的橫向間距E為0. lm。光激發(fā)射流床的長(zhǎng)度F為1.0m。旋流霧化噴嘴射出的溶液 液滴直徑為80微米，出口流速為2m/s。煙氣入口溫度為100 °C，液氣比為8L/m3，氯化鈉濃度 為0.4mo 1/L，溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中汞濃度為100yg/m3，煙氣中S02濃度 5000ppm，煙氣中N0 X濃度500ppm，紫外光輻射強(qiáng)度為120yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為254nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫硫脫硝脫汞的效率分別為100%、89.6%、98.4%。
[0073]實(shí)施例5.在光激發(fā)射流床內(nèi)，旋流霧化噴嘴的橫向和縱向間距A均為30cm。紫外燈 與石英板之間的橫向間距B為lcm。光激發(fā)射流床的高度C為1.0m之間。反應(yīng)室的寬度D為 0.6m。紫外燈的橫向間距E為0. lm。光激發(fā)射流床的長(zhǎng)度F為1. Om。旋流霧化噴嘴射出的溶液 液滴直徑為80微米，出口流速為2m/s。煙氣入口溫度為100 °C，液氣比為8L/m3，氯化鈉濃度 為0.4mol/L，溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中汞濃度為60yg/m3，煙氣中S02濃度 3000ppm，煙氣中N0 X濃度400ppm，紫外光輻射強(qiáng)度為160yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為254nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫硫脫硝脫汞的效率分別為100%、1〇〇%、1〇〇%。
[0074]經(jīng)過(guò)以上實(shí)施例的綜合對(duì)比可知，實(shí)施例5具有最佳的同時(shí)脫除效果，脫硫脫硝脫 汞的效率分別為100%、1〇〇%、1〇〇%，可作為最佳實(shí)施例參照使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的裝置，其特征在于:所述裝置為光激發(fā)射流床， 它設(shè)有煙氣入口、煙氣出口、溶液入口、溶液出口、產(chǎn)物出口、空氣入口、空氣出口、旋流霧化 噴嘴、紫外燈、循環(huán)栗、空氣冷卻裝置、電解裝置、氯氣回收裝置;所述光激發(fā)射流床上部作 為霧化射流反應(yīng)區(qū)域，底部為溶液區(qū)域;所述光激發(fā)射流床中間是紫外燈及冷卻室，所述冷 卻室的底部設(shè)有空氣入口，所述冷卻室的頂部設(shè)有空氣出口；所述光激發(fā)射流床的側(cè)壁上 設(shè)有煙氣入口、旋流霧化噴嘴;所述光激發(fā)射流床底部設(shè)有電解裝置;所述光激發(fā)射流床底 部設(shè)有溶液入口、溶液出口，溶液出口連接有循環(huán)栗，循環(huán)栗通過(guò)液體管路與旋流霧化噴嘴 連接，所述煙氣入口與旋流霧化噴嘴連通;所述煙氣出口位于光激發(fā)射流床的頂部，所述煙 氣出口與氯氣回收裝置連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的裝置，其特征在于:所述 冷卻室采用石英板圍成，紫外燈設(shè)于冷卻室的中央，所述空氣冷卻裝置通過(guò)管道連接空氣 入口。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的裝置，其特征在于:在光 激發(fā)射流床內(nèi)，旋流霧化噴嘴的橫向和縱向間距A均位于20cm-5〇 Cm之間，且橫向間距和縱 向間距保持相等。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的裝置，其特征在于:紫外 燈與石英板之間的橫向間距B位于lcm-2cm之間，光激發(fā)射流床的高度C位于0.5m-10m之間， 反應(yīng)室的寬度D位于0. lm-2m。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的裝置，其特征在于:紫外 燈的橫向間距E位于0. lm-lm之間；光激發(fā)射流床的長(zhǎng)度F位于0. lm-8m之間；旋流霧化噴嘴 射出的溶液液滴直徑不大于100微米，出口流速不小于lm/s。6. -種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法，其特征在于:所述的方法是先采用電解 裝置制備氯氣，而氯氣溶于水后形成次氯酸溶液;來(lái)自鍋爐含SO^NOhHg* 3的煙氣從煙氣入 口進(jìn)入光激發(fā)射流床中并與旋流霧化噴嘴噴射出的次氯酸液滴混合后射向?qū)γ娴氖澹?石英板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，作為S02、N0x、Hg0的氧 化劑，煙氣中的SO^NOhHf會(huì)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(huì) 被后續(xù)射流沖擊清洗，從而保證石英板具有良好的紫外光穿透性。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法，其特征在于:所述 煙氣中的SO^NOhHg^的氧化產(chǎn)物主要是硫酸、硝酸和氧化汞沉淀，進(jìn)入底部后會(huì)被回收利 用;煙氣中殘留的氯氣會(huì)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；空氣冷卻裝置提供空氣對(duì)紫外燈進(jìn)行冷卻，以保證紫外燈在低溫下高 效運(yùn)行。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光激發(fā)電解同時(shí)脫硫脫硝脫汞的方法，其特征在于:煙氣 入口溫度不高于180 °C，溶液與煙氣的最佳液氣比為1 L/m3-50L/m3，溶液中氯化鈉的最佳濃 度為0.01m〇l/L-2m 〇l/L，溶液的pH不高于7.5，溶液溫度不高于75°C，煙氣中汞濃度不高于 500yg/m3,煙氣中S〇2濃度不高于lOOOOppm，煙氣中NOx濃度不高于5000ppm，紫外光有效福射 強(qiáng)度為10yW/cm 2-200yW/cm2，紫外線有效波長(zhǎng)為180nm-366nm〇
【文檔編號(hào)】B01D53/60GK106000029SQ201610605185
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日
【發(fā)明人】劉楊先, 張軍, 王燕, 張永春, 唐愛(ài)坤, 丁海峰, 郝建剛
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)