CN101947409A - 一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统 - Google Patents

一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101947409A
CN101947409A CN 201010296592 CN201010296592A CN101947409A CN 101947409 A CN101947409 A CN 101947409A CN 201010296592 CN201010296592 CN 201010296592 CN 201010296592 A CN201010296592 A CN 201010296592A CN 101947409 A CN101947409 A CN 101947409A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flue gas
spray column
solution
tower
liquid
Prior art date
Application number
CN 201010296592
Other languages
English (en)
Other versions
CN101947409B (zh
Inventor
刘杨先
张军
盛昌栋
张永春
赵亮
丁启忠
Original Assignee
东南大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 东南大学 filed Critical 东南大学
Priority to CN2010102965928A priority Critical patent/CN101947409B/zh
Publication of CN101947409A publication Critical patent/CN101947409A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101947409B publication Critical patent/CN101947409B/zh

Links

Abstract

一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统,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)与烟气在喷淋塔内发生气液吸收反应,氧化脱除烟气中的Hg0,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Hg0被氧化为可溶的Hg2+固定于溶液中,由循环泵抽入分离塔并与添加Na2S的溶液生成HgS对Hg2+进行捕捉回收实现烟气脱汞。

Description

一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统
技术领域
[0001 ] 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汞排放污染控制 技术,尤其涉及一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统。
背景技术
[0002] 汞是一种剧毒、高挥发性、在生物体内易于沉积且迟滞性长的重金属痕量元素,对 人体健康和生态环境均具有极大的危害。研究表明,火力发电、垃圾焚烧和以化石燃料为动 力的水泥、冶金等工业过程是人为汞污染的重要排放源源,其中又有70%左右来源于火力 发电厂的煤燃烧过程。我国是世界第一大煤炭消费国,能源结构中煤炭的比例高达75%,并 且这种格局在今后比较长的一段时间内还不会有大的改变。因此,如何有效控制燃煤烟气 中汞排放已成为我国政府面临的一项重要任务之一。
[0003] 目前,国内外最常见的烟气脱汞技术主要包括活性炭吸附法,湿法脱硫(WFGD)联 合洗涤法以及选择性催化还原(SCR)催化氧化法等。活性炭吸附法是目前最为成熟的脱汞 技术,但具有活性炭消耗量大,再生能耗高等不足,目前还难以获得大规模应用。湿法脱硫 (WFGD)联合脱汞法能够脱除80-95%左右的二价汞(Hg2+),但对零价汞(Hg°)的脱除效率很 低。选择性催化还原(SCR)催化氧化法能够将Hg°催化氧化为Hg2+,然后结合湿法洗涤进行 脱除,但目前还处于实验研究阶段。因此,积极开发有效的烟气脱汞技术仍然是该领域科技 人员的重要任务之一。
[0004] 湿法烟气脱汞具有工艺流程简单和投资成本低等优点,但是传统的湿法脱汞工艺 研究一直进展缓慢,其主要原因就在于烟气中的汞主要以两种形式存在:Hg°和Hg2+的化合 物。Hg°具有熔点低、平衡蒸气压高、不易溶于水等特点,根据煤质的不同,一般占烟气总共 含量的40-80%左右。由双膜理论可知,Hgtl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,Hg0难溶的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Hg°在液相的溶解度,这一特性造成了传统的湿 法脱汞技术普遍存在脱除效率低,能耗高等问题,阻碍了其工业化应用。因此,开发一种能 够将Hg°快速转化为易溶形态的新技术是湿法烟气脱汞技术的关键问题之一。
发明内容
[0005] 本发明公开了一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统,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(·0Η)氧化脱除烟气中的零价汞(Hg°),Hg° 首先被氧化为可溶的二价汞(Hg2+)固定于溶液中,通过向分离塔投加Na2S溶液生成难溶的 HgS对Hg2+进行捕捉回收,最终达到烟气脱汞目的。
[0006] 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作用的烟 气脱汞系统,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(·0Η)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Hg°,经吸 收洗涤后的烟气从喷淋塔顶部通入烟®排放,喷淋塔内生成的Hg°被氧化为可溶的Hg2+固 定于溶液中,由第二循环泵抽入分离塔并与添加Na2S的溶液生成难溶的HgS对Hg2+进行捕 捉回收实现烟气脱汞。
[0007] 所述喷淋塔内生成的部分Hg2+溶液还经过第三循环泵重新抽入添液塔循环利用 以提高喷淋塔内Hg2+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20-60%。
[0008] 所述紫外光波长范围为120nm-360nm,紫外光强度需要保持在5W/L-65W/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。
[0009] 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-15cm,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15-50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。
[0010] 烟气脱汞的反应参数的取值范围如下:静电除尘器脱除粒径大于2. 5μπι的烟气 颗粒物;烟气经换热器进行冷却降温后至5-60°C通入喷淋塔;喷入喷淋塔内的过氧化氢溶 液的PH值0. 5-6. 5 ;过氧化氢溶液投加量为0. lmol/L-1. 5mol/L ;过氧化氢溶液的浓度为 0. lmol/L-1. 5mol/L ;雾化喷嘴对过氧化氢溶液的雾化后粒径0. 05mm-0. 8mm,喷淋塔内液 气比5L/m3-35L/m3 ;添加Na2S的流量控制在进入分离塔内Hg2+溶液总流量的10-40 %,添加 的硫化钠摩尔浓度按下式计算:
[0011]
[0012] 式中,I1(Na2S)为添加硫化钠的摩尔浓度,mol/L ; nHg0为Hg°的脱除效率,% ; Cin(Hg0)为烟气中Hg°的入口初始浓度,ppm ;Qf为烟气总流量,m3/h ;MHg0为Hg°的摩尔质量, g/mol ;t-系统的运行时间,h。
[0013] 本发明的优点及显著效果:与单纯的过氧化氢、臭氧、高锰酸钾和次氯酸钠等传统 的湿法氧化脱汞技术相比:
[0014] (1)由于· OH具有高达2. SOeV的氧化还原电势(仅次于氟的2. 87eV),具有极强 的氧化能力,能够快速将Hg°氧化为易溶于吸收液的Hg2+,从而大大增加了 Hg°由气相到液 相的传质推动力,提高了 Hg°的吸收速率,有效地克服了传统湿法脱汞工艺的瓶颈。
[0015] (2)由于· OH和过氧化氢均为洁净环保氧化剂,固定于液相中的Hg2+经过Na2S固 定后可资源化利用,整个脱除过程无二次污染,而高锰酸钾和次氯酸钠等传统氧化法会产 生复杂的副产物,给后处理带来很大困难;
[0016] (3)鉴于·0Η的强氧化性和无选择性,该技术具有同时脱除多种常见气相污染物, 比如硫氧化物,氮氧化物以及挥发性有机污染物的潜力,随着人们对环保要求的不断提高, 这一潜力和优势将逐渐得到凸显,而传统的湿法脱汞工艺则没有进一步综合处理多污染的 潜力。附图说明
[0017] 图1是本发明系统流程图;
[0018] 图2.是本发明系统中紫外灯的安装布置横截面图;
[0019] 图3.是本发明系统中雾化喷嘴的安装布置横截面图。
具体实施方式
[0020] 参看图1,燃烧器1产生的烟气通入静电除尘器2脱除烟气颗粒物后通入换热器3 进行冷却降温后通入喷淋塔4,喷淋塔4内设有紫外灯管6,来自添液塔10内的过氧化氢溶 液由循环泵7抽取并通过雾化喷嘴5喷入喷淋塔4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(·0Η)与烟气在喷淋塔4内接触后发生气液吸收反应,氧化脱除烟气 中的零价汞Hg°,Hg0首先被氧化为可溶的二价汞Hg2+固定于溶液中,通过向分离塔11投加 Na2S溶液生成难溶的HgS对Hg2+进行捕捉回收,经沉淀分离后可实现汞的资源化利用,最终 达到烟气脱汞目的。
[0021] 过氧化氢在紫外光照射下的反应机理:
[0022] (1)过氧化氢在紫外光照射下能够分解释放羟基自由基(· 0H):
[0023] H202+hv — 2 · OH (1)
[0024] (2)Hg° 被氧化成 Hg2+:
[0025] Hg0+ · OH — HgO+ · H (2)
[0026] Hg°+2 · OH — Hg (OH) 2 (3)
[0027] Hg°+H202 — HgCHH2O (4)
[0028] 由于燃烧器1流出的烟道气含有大量的颗粒物,如果直接进入喷淋塔4后会引起 紫外光的反射,导致喷淋塔4内紫外光的穿透率、辐照距离大幅度下降,进而降低了光能利 用率。因此,喷淋塔4必须置于静电除尘器2之后,即只有经过静电除尘后的烟气方可进入 喷淋塔4接受洗涤脱除,烟气中粒径大于2. 5 μ m的颗粒物必须脱除。
[0029] 在烟气经过静电除尘之后,由于烟气的温度通常在200-400°C之间,烟气温度太高 将会导致喷淋塔4内的溶液温度增加。随着溶液温度的增加,气体在溶液中的溶解度将会 大大下降,污染物的脱除效率也会随之降低。此外,随着温度的增加,过氧化氢将会自分解 为水和氧气,而不是分解为羟基自由基,这将使得过氧化氢的有效利用率大幅度降低,最终 增加了应用成本。因此,在烟气流出静电除尘器2进入喷淋塔4之前,烟气还需经过热交换 器3的冷却降温,待烟气温度降为5-60°C时方可进入喷淋塔4内参与气液吸收反应。
[0030] 紫外灯6套有石英套管,采用浸没式安装,紫外灯6主要是通过向环绕在周围的过 氧化氢溶液辐射紫外光,并产生羟基自由基。此外,由光辐射原理可知,光垂直辐射到表面 时光强度最大,因而为了能够最大限度地利用紫外光能,提高光辐射强度,紫外灯6需要与 喷淋塔4底部表面保持垂直,且紫外灯6之间必须保持平行,以达到光能的最大化利用;喷 淋塔4内安装紫外灯6后,塔内烟气流动阻力将会增加,从而增加了引风机的运行负荷。因 此,紫外灯6在喷淋塔4内的布置密度不能太小,但如果紫外灯6布置密度太大,则会导致 喷淋塔4的体积急剧增加,整个系统的占地面积也会随之增大,导致应用成本增大;此外, 紫外灯6布置密度太小还会降低单位体积溶液的紫外光辐射强度,造成污染物脱除效果恶 化。因此,紫外灯6之间的间距a和中心角b不宜太大也不宜太小,紫外灯间距和中心角的最佳范围分别是2cm-15cm和15-50度,在满足以上间距和中心角的条件下,紫外灯6之间 的间距a和中心角b还必须保持相同(图2),若间距和中心角如果不相等则势必引起喷淋 塔4内溶液的紫外光辐射的不均勻,进而导致喷淋塔4内的光化学反应速率差异较大,不利 于污染物的脱除和光能的有效利用。紫外灯6辐照强度关系到光量子产率的大小,进而影 响到羟基自由基的产率。紫外光辐照强度太小则难以产生足够的羟基自由基氧化脱除污染 物,但紫外光辐照强度太大时,系统的能耗则显著增加,导致应用成本大幅度增加。因此,紫 外光强度需要保持在5W/L-65W/L,其中单位W/L是指喷淋塔在未安装紫外灯以及未通入反 应溶液和烟气之前,喷淋塔为空塔时单位体积所需要的紫外光辐射功率(或者辐射强度)。 紫外光波长的选择对于光化学反应过程具有重要的影响,紫外光波长关系到紫外光的有效 传播距离和光子的活化程度,进而关系到单位功率紫外光的污染物处理能力和单位光子的 激发能大小。紫外光波长较短时,尽管此时紫外光的光子激发能变大,但紫外光的传播距离 却较短,表现为单位功率紫外光的污染物处理能力较低,难以实际应用,但当紫外光波长较 长时,尽管紫外光的传播距离将会增加,但此时紫外光光子的激发能却大大减小,导致紫外 光光子激发分解过氧化氢释放羟基自由基的能量严重不足,最终导致污染物的脱除效率难 以满足要求。因此,紫外光的波长应保持在120nm-360nm范围内;
[0031] 过氧化氢溶液从喷淋塔4的顶部喷入时,为了能够实现最佳的气液传质条件,降 低气液反应过程的传质阻力,过氧化氢溶液在喷入喷淋塔4之前实现充分的雾化,以尽量 达到足够大的气液接触面积。因此,在过氧化氢喷入喷淋塔4前需要经过雾化喷嘴5的强 力雾化,经过雾化后的小液滴喷洒入喷淋塔4,才能与烟气充分接触并发生气液吸收反应; 此外,雾化后的液滴粒径如果太大则难以保证足够的气液接触面积,太小则增加了循环泵 7的运行负荷和能耗。因此,过氧化氢溶液的雾化粒径不宜过大也不宜过小,需要保持在 0. 05mm-0. 8mm范围内,同时雾化喷嘴5在安装时必须要安装在紫外灯6之间的同心圆上。 (图3中的A,B,C点),同心圆上需要安装雾化喷嘴的数量则需要根据所选雾化喷嘴的型号 和大小而定.。
[0032] 过氧化氢作为羟基自由基的释放剂,如果投加量太小,则生成的羟基自由基数量 太少,不足以充分氧化脱除污染物,但当过氧化氢的投加量太大时,过氧化氢还会引发若干 副反应自消耗大量的羟基自由基,导致脱除效率反而下降,而且过氧化氢投加量太大也会 带来应用成本过高的问题。因此,过氧化氢的投加量应保持在0. lmol/L-1. 5mol/L,过氧化 氢溶液的有效浓度为0. 05mol/L-2. 5mol/L过氧化氢溶液投加量为0. lmol/L-1. 5mol/L ;过 氧化氢溶液的浓度为0. lmol/L-1. 5mol/L。
[0033] 液气比在气液吸收反应过程中是一个极为关键的参数,关系到系统的脱除效率和 运行成本。当液气比太小时,污染物无法得到充分的气液接触反应,导致污染物的脱除效 率下降,但当液气比太大时,整个系统的体积将显著增加,循环泵(7)的运行负荷和能耗也 导致喷淋塔4的体积急剧增加,整个系统的占地面积也会随之增大,导致应用成本增大;此 外,紫外灯6布置密度太小还会降低单位体积溶液的紫外光辐射强度,造成污染物脱除效 果恶化。因此,紫外灯6之间的间距a和中心角b不宜太大也不宜太小,紫外灯间距和中心 角的最佳范围分别是2cm-20cm和10-45度,在满足以上间距和中心角的条件下,紫外灯6 之间的间距a和中心角b还必须保持相同(图2),若间距和中心角如果不相等则势必引起 喷淋塔4内溶液的紫外光辐射的不均勻,进而导致喷淋塔4内的光化学反应速率差异较大,
6不利于污染物的脱除和光能的有效利用。紫外灯6辐照强度关系到光量子产率的大小,进 而影响到羟基自由基的产率。紫外光辐照强度太小则难以产生足够的羟基自由基氧化脱除 污染物,但紫外光辐照强度太大时,系统的能耗则显著增加,导致应用成本大幅度增加。因 此,紫外光强度需要保持在5W/L-80W/L,其中单位W/L是指喷淋塔在未安装紫外灯以及未 通入反应溶液和烟气之前,喷淋塔为空塔时单位体积所需要的紫外光辐射功率(或者辐射 强度)。紫外光波长的选择对于光化学反应过程具有重要的影响,紫外光波长关系到紫外光 的有效传播距离和光子的活化程度,进而关系到单位功率紫外光的污染物处理能力和单位 光子的激发能大小。紫外光波长较短时,尽管此时紫外光的光子激发能变大,但紫外光的传 播距离却较短,表现为单位功率紫外光的污染物处理能力较低,难以实际应用,但当紫外光 波长较长时,尽管紫外光的传播距离将会增加,但此时紫外光光子的激发能却大大减小,导 致紫外光光子激发分解过氧化氢释放羟基自由基的能量严重不足,最终导致污染物的脱除 效率难以满足要求。因此,紫外光的波长应保持在120nm-360nm范围内;
[0034] 过氧化氢溶液从喷淋塔4的顶部喷入时,为了能够实现最佳的气液传质条件,降 低气液反应过程的传质阻力,过氧化氢溶液在喷入喷淋塔4之前实现充分的雾化,以尽量 达到足够大的气液接触面积。因此,在过氧化氢喷入喷淋塔4前需要经过雾化喷嘴5的强 力雾化,经过雾化后的小液滴喷洒入喷淋塔4,才能与烟气充分接触并发生气液吸收反应; 此外,雾化后的液滴粒径如果太大则难以保证足够的气液接触面积,太小则增加了循环泵 7的运行负荷和能耗。因此,过氧化氢溶液的雾化粒径不宜过大也不宜过小,需要保持在 0. Olmm-O. 5mm范围内,同时雾化喷嘴5在安装时必须要安装在紫外灯6之间的同心圆上。 (图3中的A,B,C线上),同心圆上需要安装雾化喷嘴的数量则需要根据所选雾化喷嘴的型 号和大小而定.。
[0035] 过氧化氢作为羟基自由基的释放剂,如果投加量太小,则生成的羟基自由基数量 太少,不足以充分氧化脱除污染物,但当过氧化氢的投加量太大时,过氧化氢还会引发若干 副反应自消耗大量的羟基自由基,导致脱除效率反而下降,而且过氧化氢投加量太大也会 带来应用成本过高的问题。因此,过氧化氢的投加量应保持在0.05mOl/L-2.5mOl/L。过氧 化氢溶液的有效浓度为0. 05mol/L-2. 5mol/L
[0036] 液气比在气液吸收反应过程中是一个极为关键的参数,关系到系统的脱除效率和 运行成本。当液气比太小时,污染物无法得到充分的气液接触反应,导致污染物的脱除效率 下降,但当液气比太大时,整个系统的体积将显著增加,循环泵(7)的运行负荷和能耗也将 增加,最终导致系统运行成本大大增加。因此,喷淋塔内液气比保持在5L/m3-35L/m3范围 内。
[0037] 过氧化氢溶液的pH值也是一个非常重要的参数,当溶液pH值太低时,整个吸收过 程的吸收平衡将会向左移动,导致气液吸收反应不能充分进行,进而影响脱除效率。但当溶 液PH值太高时,由于过氧化氢具有水解的特性,水解产物过氧化氢跟离子是一种极为有效 的羟基自由基侵蚀剂,能都明显降低羟基自由基的浓度。此外,溶液PH值太高将强化过氧 化氢的水解反应,导致过氧化氢的自分解速率增加,最终将大大增加过氧化氢的消耗量,增 加了实际应用成本。因此,溶液PH应当保持在0.5-6. 5之间;
[0038] 脱除过程的产物为Hg2+溶液,考虑反应产物的回收利用问题是十分重要的。如果 Hg2+溶液浓度太小,则将会使得反应过程的耗水量增加。同时,Hg2+溶液浓度太小也会使得反应产物的后处理量增加,势必也会导致产物的后处理成本增加。因此,系统需要设计反应 产物部分再循环装置,即Hg2+溶液部分被返回喷淋塔4内继续参与气液吸收反应,仅部分被 抽入分离塔11接受后处理,这样既可以保证Hg2+溶液的浓度,又可以保证后处理成本不至 于太高,但抽取的循环液占总溶液的比例不宜太高,否则会影响系统的脱除效率和安全性, 故应抽取的循环溶液的体积占总溶液体积的比例应该严格控制在保持在20-60%之间;
[0039] 反应产物Hg2+溶液经过后处理后,可通过添加Na2S的方法生成HgS,经沉淀分离 后实现可资源化资源,这样既能保证整个反应过程无二次排放,还能将反应产物直接转化 为经济效益,实现真正的高效低污染低减排目标,但添加的硫化钠需要有严格的浓度和流 量要求,硫化钠添加流量过大势必会导致溶液处理量也增大,太小则会导致分离塔内的化 学反应不均勻。因此,建议硫化钠的流量控制在进入分离塔内Hg2+溶液总流量的10-40%。 此外,如果硫化钠浓度太高,未来得及参与反应的硫化钠就会掺杂在反应产物中排放掉,并 引发二次污染,太少则不能充分有效吸收固定溶液中的Hg2+。因此,添加的硫化钠摩尔浓度 (国际单位:mol/L)计算方法如下:
—m ^ ^gO-Cm(Hg0)-Qp-t
[0040] «(Να2Λ) = ---
MHg0
[0041] 式中,I1(Na2S)为添加硫化钠的摩尔浓度,mol/L ; nHg0为Hg°的脱除效率,% ; Cin(Hg0)为烟气中Hg°的入口初始浓度,ppm ;Qf为烟气总流量,m3/h ;MHg0为Hg°的摩尔质量, g/mol ;t-系统的运行时间,h。
[0042] 实施例1.
[0043]
操作 参数 紫外光波长 过氧化氢浓度 反应温度 Hg巧农度 溶液pH 液气比 UV强度 253.7nm 1.0mol/L 25'C 100ug/m3 3.0 20 L/m3 40W/L脱除 指标 Hgl兑除率 92.2%
[0044] 实施例2.
[0045]
操作 参数 紫外光波长 过氧化氢浓度 反应温度 Hg、农度 溶液pH 液气比 UY强度 312nm 1.0mol/L 25 "C 100ug/m3 3.0 20 L/m3 40W/L脱除 指标 Hg°脱除率 87.2%
[0046] 实施例3.
[0047]
Figure CN101947409AD00091
[0048] 由实施1,2,3可以看出,表格上部份内容为操作参数,下部分为污染物脱除效率 的变化情况。具体的操作方法是:单改变紫外光波长,其它参数均保持不变。由结果看出, 紫外光在253. 7nm处取得最佳的脱除效率。
[0049] 实施例4.
[0050]
Figure CN101947409AD00092
[0051] 实施例5.
[0052]
Figure CN101947409AD00093
[0053] 由实施1,4,5可以看出,表格上部份内容为操作参数,下部分为污染物脱除效率 的变化情况。具体的操作方法是:单改变过氧化氢浓度,其它参数均保持不变。由结果可以 看出,污染物脱除效率随着过氧化氢浓度的增加而增加,但为了保持较低的应用成本,过氧 化氢的浓度也不宜设的太高,需要保持在0. 5-1. 5mol/L范围内。
[0054] 实施例6.
[0055]
Figure CN101947409AD00094
[0056] 实施例7.
[0057]
Figure CN101947409AD00101
[0058] 由实施1,6,7可以看出,表格上部份内容为操作参数,下部分为污染物脱除效率 的变化情况。具体的操作方法是:单改变溶液温度,其它参数均保持不变。由结果可以看出, 污染物脱除效率随着溶液温度的增加而下降。因此,溶液温度应当保持一个相对较低值, 但溶液温度设定不过则会导致换热器冷却成本增加,因而溶液温度也需要保持一个最佳值 25 °C。
[0059] 实施例8.
[0060]
Figure CN101947409AD00102
[0061] [0062]
实施例9.
Figure CN101947409AD00103
[0063] 由实施1,8,9可以看出,表格上部份内容为操作参数,下部分为污染物脱除效率 的变化情况。具体的操作方法是:单改变Hg°的浓度,其它参数均保持不变。由结果可以看 出,污染物脱除效率随着Hg°的浓度增加而下降。因此,Hg0的浓度值应当保持一个最佳范 围内,Hg°的浓度太低则使得该技术使用范围变窄,Hg0的浓度太高则导致脱除效率达不到 环保要求,宜设定在5ug/m3-200ug/m3范围内。
[0064] 实施例10.
[0065]
Figure CN101947409AD00104
[0066] 实施例11.
[0067]
Figure CN101947409AD00111
[0068] 由实施1,10,11可以看出,表格上部份内容为操作参数,下部分为污染物脱除效 率的变化情况。具体的操作方法是:单改变溶液的PH值,其它参数均保持不变。由结果可 以看出,污染物脱除效率随着溶液PH值的增加而增加,但溶液pH值过高则会导致过氧化氢 的自分解率急剧上升,最终导致应用成本增加。因此,溶液PH值宜设定在0.5-6. 5之间;
[0069] 实施例12.
[0070]
Figure CN101947409AD00112
[0071] 实施例13.
[0072]
Figure CN101947409AD00113
[0073] 由实施1,14,15可以看出,表格上部份内容为操作参数,下部分为污染物脱除效 率的变化情况。具体的操作方法是:单改变溶液的液气比,其它参数均保持不变。由结果可 以看出,污染物脱除效率随着液气比的增加而增加,但液气比过高则会导致反应系统体积 庞大,最终导致应用成本大大增加。因此,液气比的值宜设定在5-35之间。
[0074] 实施例14.
[0075]
Figure CN101947409AD00114
Figure CN101947409AD00121
[0078] 由实施1,14,15可以看出,表格上部份内容为操作参数,下部分为污染物脱除效 率的变化情况。具体的操作方法是:UV强度,其它参数均保持不变。由结果可以看出,污染 物脱除效率随着UV强度的增加而增加,但UV强度过高则会导致能耗过大,最终导致应用成 本大大增加。因此,UV强度值宜设定在5-65W之间。
[0079] 最佳实施例参数:
[0080]
Figure CN101947409AD00122
[0081] 结合现场的实际情况,并且在综合考虑污染物的脱除效率和应用成本的前提下, 本发明按照最佳实施例参数能够取得良好的脱汞效果,脱除效率可达96. 8 %,尤其在实现 污染物高效脱除的基础上,反应产物还可资源化利用,无二次污染。
12

Claims (5)

  1. 一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统,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Hg0,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Hg0被氧化为可溶的Hg2+固定于溶液中,由第二循环泵抽入分离塔并与添加Na2S的溶液生成难溶的HgS对Hg2+进行捕捉回收实现烟气脱汞。
  2. 2.根据权利要求1所述基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统,其特征在于:喷淋 塔内生成的部分Hg2+溶液还经过第三循环泵重新抽入添液塔循环利用以提高喷淋塔内Hg2+ 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20-60%。
  3. 3.根据权利要求1或2所述基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统,其特征在于: 紫外光波长范围为120nm-360nm,紫外光强度需要保持在5W/L-65W/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。
  4. 4.根据权利要求3所述基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统,其特征在于: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-15cm,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15-50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。
  5. 5.根据权利要求1或2或4所述基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统,其特征 在于,反应参数的取值范围如下:静电除尘器脱除粒径大于2. 5 μ m的烟气颗粒物;烟气 经换热器进行冷却降温后至5-60°C通入喷淋塔;喷入喷淋塔内的过氧化氢溶液的pH值 0. 5-6. 5 ;过氧化氢溶液投加量为0. lmol/L-1. 5mol/L ;过氧化氢溶液的浓度为0. Imol/ L-1. 5mol/L ;雾化喷嘴对过氧化氢溶液的雾化后粒径0. 05mm-0. 8mm,喷淋塔内液气比5L/ m3-35L/m3 ;添加Na2S的流量控制在进入分离塔内Hg2+溶液总流量的10_40%,添加的硫化 钠摩尔浓度按下式计算:
    Figure CN101947409AC00021
    式中,Ii(Na2S)为添加硫化钠的摩尔浓度,mol/L ; nHg0为Hg°的脱除效率,% ;Cin(Hg0) 为烟气中Hg°的入口初始浓度,ppm ;Qf为烟气总流量,m3/h ;MHg0为Hg°的摩尔质量,g/mol ; t-系统的运行时间,h。
CN2010102965928A 2010-09-29 2010-09-29 一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统 CN101947409B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102965928A CN101947409B (zh) 2010-09-29 2010-09-29 一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102965928A CN101947409B (zh) 2010-09-29 2010-09-29 一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101947409A true CN101947409A (zh) 2011-01-19
CN101947409B CN101947409B (zh) 2012-05-30

Family

ID=43451110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102965928A CN101947409B (zh) 2010-09-29 2010-09-29 一种基于光化学高级氧化作用的烟气脱汞系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101947409B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102160959A (zh) * 2011-02-25 2011-08-24 东南大学 一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统
CN102166471A (zh) * 2011-02-25 2011-08-31 东南大学 一种基于非均相Photo-Fenton的一体化烟气净化系统
CN103111182A (zh) * 2011-11-17 2013-05-22 范庆峰 一种燃煤电厂烟气强氧化脱汞工艺
CN103657373A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 无锡雪浪环境科技股份有限公司 一种应用于垃圾焚烧的氧化脱汞装置
CN103990366A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 江苏大学 一种基于臭氧/过氧化氢产生自由基脱汞的方法及系统
CN103990365A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 江苏大学 一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法及系统
CN105521704A (zh) * 2015-11-12 2016-04-27 河南理工大学 一种基于可见光的烟气脱汞方法
CN105833685A (zh) * 2016-04-18 2016-08-10 江苏大学 一种光辐射氯原子和羟基脱除烟气汞的方法及装置
CN106823723A (zh) * 2017-03-10 2017-06-13 东南大学 一种光电诱导自由基联合蒸汽相变烟气净化装置和方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1768904A (zh) * 2005-10-14 2006-05-10 浙江大学 燃煤锅炉烟气臭氧氧化除汞方法
CN101337153A (zh) * 2008-08-12 2009-01-07 东南大学 超声波一体化脱硫脱硝脱汞方法及其装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1768904A (zh) * 2005-10-14 2006-05-10 浙江大学 燃煤锅炉烟气臭氧氧化除汞方法
CN101337153A (zh) * 2008-08-12 2009-01-07 东南大学 超声波一体化脱硫脱硝脱汞方法及其装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《energy & fuels》 20100824 Liu Yangxian, et al Preliminary study on a new technique for wet removal of nitric oxide from simulated flue gas with an ultraviolet(UV)/H2O2 process 4925-4930 1-5 第24卷, 2 *
《化学工业与工程技术》 20100630 刘杨先,王燕 UV/H2O2高级氧化工艺在化工与环保领域的研究进展 33-38 1-5 第31卷, 第3期 2 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102160959A (zh) * 2011-02-25 2011-08-24 东南大学 一种基于高级氧化结合湿法洗涤的烟气净化系统
CN102166471A (zh) * 2011-02-25 2011-08-31 东南大学 一种基于非均相Photo-Fenton的一体化烟气净化系统
CN102166471B (zh) * 2011-02-25 2013-01-30 东南大学 一种基于非均相Photo-Fenton的一体化烟气净化系统
CN103111182A (zh) * 2011-11-17 2013-05-22 范庆峰 一种燃煤电厂烟气强氧化脱汞工艺
CN103657373A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 无锡雪浪环境科技股份有限公司 一种应用于垃圾焚烧的氧化脱汞装置
CN103657373B (zh) * 2013-12-06 2015-11-25 无锡雪浪环境科技股份有限公司 一种应用于垃圾焚烧的氧化脱汞装置
CN103990365A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 江苏大学 一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法及系统
CN103990366A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 江苏大学 一种基于臭氧/过氧化氢产生自由基脱汞的方法及系统
CN103990365B (zh) * 2014-05-20 2016-08-17 江苏大学 一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法及系统
CN105521704A (zh) * 2015-11-12 2016-04-27 河南理工大学 一种基于可见光的烟气脱汞方法
CN105521704B (zh) * 2015-11-12 2018-09-18 河南理工大学 一种基于可见光的烟气脱汞方法
CN105833685A (zh) * 2016-04-18 2016-08-10 江苏大学 一种光辐射氯原子和羟基脱除烟气汞的方法及装置
CN105833685B (zh) * 2016-04-18 2018-10-09 江苏大学 一种光辐射氯原子和羟基脱除烟气汞的方法及装置
CN106823723A (zh) * 2017-03-10 2017-06-13 东南大学 一种光电诱导自由基联合蒸汽相变烟气净化装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101947409B (zh) 2012-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stanger et al. Sulphur impacts during pulverised coal combustion in oxy-fuel technology for carbon capture and storage
RU2477168C2 (ru) Удаление диоксида углерода из потоков отходящего газа посредством совместного образования карбонатных и/или бикарбонатных минералов
RU2378519C2 (ru) Тепловая электростанция с уменьшенным содержанием co2 и способ выработки электроэнергии из угольного топлива
US6935251B2 (en) Steam-generating combustion system and method for emission control using oxygen enhancement
US8480984B2 (en) Biomass boiler SCR NOx and CO reduction system
CN100418611C (zh) 从气流中去除污染物的改进方法
US7037474B2 (en) Use of sulfide-containing liquors for removing mercury from flue gases
CN101716451B (zh) 放电等离子体与吸收相结合脱除烟气中多种污染物的方法
US20120222593A1 (en) Oxy-fuel combustion with integrated pollution control
CA2682402C (en) Process and apparatus for carbon capture and elimination of multi-pollutants in flue gas from hydrocarbon fuel sources and recovery of multiple by-products
US6648949B1 (en) System for small particle and CO2 removal from flue gas using an improved chimney or stack
US6503470B1 (en) Use of sulfide-containing liquors for removing mercury from flue gases
US7670139B2 (en) Method and apparatus for reduced emissions fuel combustion
CN101352646B (zh) 一种利用紫外光双重作用的烟气脱硝方法
JP2013019666A (ja) 微粉炭ボイラの排ガス浄化システム
CN100534587C (zh) 烧结烟气湿法脱硫除尘工艺
CN106659971A (zh) 用于从排气中除去污染物的方法和装置
US7498009B2 (en) Controlled spectrum ultraviolet radiation pollution control process
Hao et al. Cooperative removal of SO2 and NO by using a method of UV-heat/H2O2 oxidation combined with NH4OH-(NH4) 2SO3 dual-area absorption
CN102997247B (zh) 含盐废渣、含盐废水和恶臭废气的焚烧处理系统及方法
CN205007792U (zh) 湿法脱硫烟气处理机构
CN103638796B (zh) 一种基于光活化过硫酸铵的脱硫脱硝脱汞的系统
CN101780371B (zh) 联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法
CN102512927A (zh) 脱硫脱硝一体化烟气净化系统及其净化工艺
CN104014236A (zh) 一种烟气净化与余热深度回收一体化装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120530

Termination date: 20160929