[发明专利]一种基于光化学高级氧化的同时脱硫脱硝系统

说明书

技术领域

本发明涉及包括电厂锅炉、工业窑炉和垃圾焚烧炉等烟道气中的SO₂和NO_x排放污染控制技术，尤其涉及一种基于光化学高级氧化的同时脱硫脱硝系统。

背景技术

燃烧过程中产生的SO₂和NO_x能够引起酸雨和光化学烟雾，给人类健康和生态环境带来了极大地危害，因此研发有效的脱硫脱硝方法是各国环保科技人员的重要任务之一。近些年来，尽管人们开发了大量的脱硫脱硝技术，但应用最为广泛的烟气脱硫脱硝技术主要为湿法石灰石-石膏法烟气脱硫技术(Ca-WFGD)和氨选择性催化还原法(NH₃-SCR)，两种工艺联合使用可实现同时脱硫脱硝，但两个系统简单叠加造成工艺流程和系统复杂，占地面积大，投资和运行成本高，而且产生的大量的石膏副产物市场销售前景不佳，造成后处理困难，难以在发展中国家大规模推广应用。

湿法烟气脱硫脱硝技术是传统的烟气净化技术，具有初投资小和工艺流程简单等特点，但是传统的湿法同时脱硫脱硝工艺的研究进展一直相对缓慢，其主要原因就在于NO_x中含有90％以上难溶于水的NO，NO在室温下(25℃)的亨利常数仅为1.94×10^-8mol/L·Pa，比SO₂低3个数量级。由双膜理论可知，NO必须首先由气态经传质和扩散过程转入液相，然后才能发生化学反应固定到吸收液中，NO的难溶特性使得其液相吸收的阻力大大增加，仅通过调控pH和温度的方法难以显著提高NO在液相的溶解度，这一特性造成了传统的湿法脱硫脱硝技术普遍存在脱硫效率高，但脱硝效率低的问题，实际上难以达到同时脱硫脱硝的目的，最终阻碍了其工业化应用。因此，寻找将NO快速转化为易溶形态并固定于吸收液中的有效途径是解决该问题的关键之一。

发明内容

本发明公开了一种基于光化学高级氧化的同时脱硫脱硝系统，利用紫外光激发分解过氧化氢，并产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)氧化脱除烟气中的NO_x与SO₂，反应产物为可资源化利用的硫酸与硝酸溶液，添加氨水后即可生成农业肥料，该系统具有工艺流程简单，无二次污染以及可实现一体化脱硫脱硝等优点。

为实现以上目的，本发明采用的实施方案是：一种基于光化学高级氧化的同时脱硫脱硝系统，其特征在于：设有燃烧器、静电除尘器、换热器、喷淋塔、添液塔、烟囱以及分离塔构成的燃烧及排放系统，燃烧器产生的烟气通入静电除尘器脱除烟气颗粒物后通入换热器进行冷却降温后通入喷淋塔，喷淋塔内设有紫外灯管，来自添液塔内的过氧化氢溶液由循环泵抽取并通过雾化喷嘴喷入喷淋塔内经紫外光激发分解过氧化氢，产生强氧化性的羟基自由基(·OH)与烟气在喷淋塔内接触后发生气液吸收反应，氧化脱除烟气中的NO_x与SO₂，经吸收洗涤后的烟气从喷淋塔顶部通入烟囱排放，喷淋塔内生成的硫酸和硝酸溶液由第二循环泵抽入分离塔并与添加的氨水反应生成包括硫酸铵、硝酸铵在内的农业肥料。

所述喷淋塔内生成的部分硫酸和硝酸溶液还经过第三循环泵重新抽入添液塔循环利用以提高硫酸和硝酸溶液的浓度，抽取的循环溶液的体积占总溶液体积的比例在20-50％。

所述紫外光波长范围为120nm-360nm，紫外光强度需要保持在5W/L-80W/L，此处单位W/L是指喷淋塔内未安装紫外灯前以及未通入烟气和溶液前，整个喷淋塔空塔的单位体积的紫外光辐射功率，紫外灯管与喷淋塔底面垂直设置。

设置多根紫外灯管时，多根紫外灯管在喷淋塔底面上呈同心圆设置，相邻同心圆之间距离相同，取值为2cm-20cm，多根紫外灯管均布在不同直径的圆周上，沿同一直径线设置，各相邻两直径线之间的中心角相同，取值为10-45度，圆心处设有紫外灯管；雾化喷嘴设置在喷淋塔顶部且位于紫外灯管同心圆之间的同心圆上，设置在紫外灯管中心角内的直径线上。