CN103990365A - 一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法及系统，锅炉的烟道连接烟气换热器的一端，烟气换热器的另一端连接喷淋洗涤器的底部；所述臭氧注入系统的注入口位于烟气换热器和喷淋洗涤器之间的管道上；所述溶液循环旁路系统分别与喷淋洗涤器的顶端和喷淋洗涤器的下部连接；所述喷淋洗涤器的底部依次连接汞分离系统、加氨中和系统和产物浓缩结晶系统；所述喷淋洗涤器的顶部通过管道和烟气余热系统与烟囱连接。烟气中的臭氧与喷淋液中的过氧化氢接触后诱导产生强氧化性的羟基自由基。该方法能够同时脱除烟气中的四种主要污染物，且设备简单可靠，脱除过程无二次污染，是一种具有广阔应用前景的新型烟气净化方法及系统。

Description

一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法及系统

技术领域

本发明涉及燃烧过程中烟气排放污染物的控制，尤其涉及一种臭氧/过氧化氢双氧化剂诱导自由基的烟气净化方法及系统。

背景技术

工业生产过程中，燃烧产生的SO₂﹑NO_x﹑Hg以及VOCs能够引起酸雨﹑光化学烟雾以及致癌﹑致畸等严重危害。因此，研发有效的烟气脱硫脱硝脱汞脱VOCs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烟气脱硫脱硝脱汞脱VOCs技术，但由于人类认识过程的局限性和科学技术发展的渐进性，现有的各种脱硫脱硝脱汞脱VOCs技术在研发当初仅针对单一污染物为脱除目标，一般无法实现烟气多污染物的同时脱除。例如，目前应用较多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和氨选择性催化还原法脱硝技术。这两种方法虽然可以分别单独脱硫脱硝，但均无法在一个反应器内实现同时脱除。两种工艺的联合叠加使用虽然可以实现同时脱硫脱硝，但同时也造成整个系统复杂，占地面积大，投资和运行成本高等不足。

另外，随着人类对环保要求的不断提高，针对烟气中汞和VOCs排放控制的法律法规也逐渐出台，但目前还没有一种经济有效的烟气脱汞和脱VOCs技术获得大规模商业应用。如果在现有的脱硫和脱硝系统尾部再次增加单独的烟气脱汞和脱VOCs系统，则势必将造成整个系统的初始投资和运行费用进一步急剧增加，最终很难在发展中国家获得大规模商业应用。

经检索现有的相关的专利技术如下：

专利号为201010296492.5，名称为“一种基于光化学高级氧化的同时脱硫脱硝系统”，公开了一种采用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NOx与SO2，但是没有公开脱硫脱硝的过程中同时脱汞的装置及方法。

专利号为200910095344.4，名称为“臭氧氧化结合双塔洗涤对烟气同时脱硫脱硝的装置及方法”，主要是采用在高温烟道内添加臭氧氧化二氧化硫和氮氧化物，然后在烟道尾部用碱液洗涤脱除。但该技术存在如下不足：1.该方法只能针对二氧化硫和氮氧化物进行脱除，而对有毒重金属汞和挥发性有机污染物无法进行脱除。2.发明专利200910095344主要采用臭氧作为单一氧化剂氧化脱除污染物，但臭氧对单质汞和挥发性有机污染物的氧化能力有限，为了满足脱除要求，往往需要大大增加臭氧的投入量，因而单独使用时成本极高。

专利号为201110306350.7，名称为“臭氧和过氧化氢协同氧化结合湿法吸收的脱硝工艺”公开了一种臭氧和过氧化氢协同氧化结合湿法吸收的脱硝工艺。其主要是利用在高温烟道（100-200摄氏度）内同时喷入过氧化氢和臭氧来协同处理氮氧化物。该发明（方法）存在如下不足：1.该发明的内容主要针对燃煤烟气中的NOx进行氧化脱除，然后利用现有尾部的湿法脱硫系统进行脱除，但未涉及到对单质汞和挥发性有机污染物的脱除；2.该发明同时在烟道内喷入过氧化氢和臭氧，并让氧化反应发生在高温烟道中，属于典型的半干法脱除工艺（本发明属于典型的湿法脱除工艺），这种布置方法会造成烟道腐蚀和氧化剂高温自分解，应用成本很高。

综上所述，如果能够在一个反应器内将SO₂﹑NO_x﹑Hg以及VOCs实现同时脱除，则有望大大降低系统的复杂性和占地面积，进而减少系统的投资与运行费用。湿法烟气净化技术是一种传统的烟气处理技术，具有初投资小﹑工艺流程简单和易于实现多污染物同时脱除等特点，是一种具有良好开发和应用前景的烟气净化技术，但传统的湿法烟气净化技术的研究进展却一直相对缓慢，其主要原因就在于烟气中NO﹑Hg⁰和VOCs难以脱除。

由双膜理论可知，气相分子必须首先由气态经传质和扩散过程溶入液相，然后才能发生化学反应溶解到吸收液中，而NO﹑Hg⁰和VOCs难溶的特性使得其在液相的吸收传质阻力大大增加，仅通过调控吸收液pH和温度的方法难以显著提高NO﹑Hg⁰和VOCs在液相的溶解度，这一特性造成了传统的湿法脱硫脱硝脱汞技术普遍存在脱硫效率高，但脱硝和脱汞效率低等不足，实际上无法实现真正的同时脱硫脱硝脱汞脱VOCs。因此，寻找能够将NO﹑Hg⁰和VOCs快速转化为易溶形态的有效方法是解决该问题的关键之一。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明公开了一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法及系统，利用臭氧/过氧化氢诱导自由基同时氧化脱除烟气中的SO₂、NO_x﹑Hg和VOCs。氧化产物经过产物后处理系统处理后可实现资源化利用。该方法能够同时脱除燃煤烟气中的四种污染物,且脱除过程无二次污染（产物可资源化利用）。

本发明的工作原理如下：

1、臭氧/过氧化氢双氧化剂首先是释放了具有强氧化性的羟基自由基，具体过程可用如下的化学反应（1）表示：

H₂O₂+2O₃→2·OH+3O₂   (1)

2、产生的强氧化性的羟基自由基可将烟气中的SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰以及VOCs氧化生成H₂SO₄﹑HNO₃﹑Hg²⁺和CO₂﹑H₂O﹑O₂混合溶液，从而达到脱除目的：

$\·\mathrm{OH}+\mathrm{NO}\→H^{+}+{\mathrm{NO}}_2^{-}---\left(2\right)$

$\·\mathrm{OH}+{\mathrm{NO}}_2^{-}\→{\mathrm{NO}}_3^{-}+\·H---\left(3\right)$

2·OH+SO₂→H₂SO₄   (4)

·OH+Hg⁰→HgO+H·   (5)

·OH+VOCs→CO₂+O₂+H₂O   (6)

3、反应产生的Hg²⁺能够被添加的S²⁺吸收并反应生成难溶的HgS沉淀物，然后经过沉淀分离后回收利用：

Hg²⁺+S^2-→HgS↓   (7)

4、在汞元素被捕获回收以后，溶液中仅剩下硫酸铵与硝酸铵混合溶液可作为工业原料回收利用,例如通过提纯和结晶来制取肥料，而VOCs的最终降解产物主要是无害的CO₂、O₂和H₂O。

本发明采用的技术方案如下：

一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法，锅炉排放的烟气先经烟气换热器调节温度，烟气经过烟气换热器的温度调节，由于臭氧在高温下极不稳定，容易自分解为O2，从而造成浪费，应当在高温烟气经过烟气换热器降温后再注入烟道，臭氧注入系统必须位于烟气换热器和烟气分布系统之间。进入喷淋洗涤器的烟气温度在20-80℃之间，喷入喷淋洗涤器的过氧化氢溶液温度位于20-80℃之间。

后通过烟气分布系统由分布器进入喷淋洗涤器，而来自溶液喷淋系统的过氧化氢以雾状由喷嘴喷入喷淋洗涤器；臭氧由臭氧注入系统在烟气分布系统入口前侧注入烟道；烟气中的臭氧与喷淋液中的过氧化氢接触后诱导产生强氧化性的羟基自由基；反应产物溶液首先进入汞分离系统除汞，汞分离系统中加入硫酸根溶液；除汞后的硫酸和硝酸溶液进入加氨中和系统，反应生成的硫酸铵和硝酸铵溶液，最后再进入产物浓缩结晶系统，利用烟气余热利用系统产生可资源化利用的农业肥料硫酸铵和硝酸铵；VOCs的最终降解产物为CO₂、O₂和H₂O。

提高液气比能够增加脱除效率，但同时也会增加泵的功耗，从而增加成本。因此，喷淋洗涤器的液气比应维持在2-30L/m³。过氧化氢和臭氧的浓度太低，脱除效率无法满足，太高则副反应增加，成本增加。因此，过氧化氢的摩尔浓度可维持在0.05mol/L-5.0mol/L之间，而臭氧的体积浓度应维持在50-2000ppm之间。溶液的pH太高会导致过氧化氢和臭氧加速自分解，故溶液的pH一般不大于9.0。

烟气中的二氧化硫、氮氧化物﹑汞和VOCs在进入烟气分布系统的入口浓度分别不大于8000ppm、2500ppm，800μg/m³和500mg/m³。

所述烟气净化系统由引风机、烟气换热器、臭氧注入系统、喷淋洗涤器、溶液循环旁路系统、烟气分布系统及分布器、溶液喷淋系统及喷嘴、溶液循环泵、汞分离系统、加氨中和系统、产物浓缩结晶系统及烟气余热利用系统组成；锅炉的烟道连接烟气换热器的一端，烟气换热器的另一端连接喷淋洗涤器的底部；所述臭氧注入系统的注入口位于烟气换热器和喷淋洗涤器之间的管道上；所述溶液循环旁路系统分别与喷淋洗涤器的顶端和喷淋洗涤器的下部连接。

由于汞是有害物质，直接进入尾部会混合到最终的农业肥料中，从而造成二次汞污染，故必须在汞分离塔中先予以脱除。因此，汞分离系统位于喷淋洗涤器之后。另外，除汞后的酸溶液具有腐蚀性，储存和运输不方便，且利用价值不大，故需要在除汞系统后面采用添加氨水或氨气等方法来中和酸溶液，生成可资源化利用的硫酸铵和硝酸铵溶液。因此，加氨中和系统位于汞分离系统之后。为了制取固体农业肥料，可在氨中和系统尾部设置产物浓缩结晶系统，即利用烟气余热加热浓缩产物，从而获得便于运输和储存的固态农业肥料硫酸铵和硝酸铵。因此，产物浓缩结晶系统位于加氨中和系统之后，因此喷淋洗涤器的底部依次连接汞分离系统、加氨中和系统和产物浓缩结晶系统；所述喷淋洗涤器的顶部通过管道和烟气余热系统与烟囱连接。

烟气注入距离过长，臭氧会在烟气中与污染物过早反应或自分解，无法在喷淋洗涤器反应区与过氧化氢反应诱导自由基反应，从而影响整个反应效率；但注入距离如果太短，则臭氧混合时间和距离太短，不均匀性增加，也会影响整个脱除效率。因此，臭氧注入系统入口与烟气分布系统入口之间的优化距离L是50-200cm。

由于金属对双氧水和臭氧均有明显的分解作用，且双氧水﹑臭氧﹑自由基以及反应产生酸性溶液对设备会有强烈的腐蚀作用。因此，喷淋洗涤器的内衬应由陶瓷﹑聚四氟乙烯﹑石英或硅酸盐玻璃等耐腐蚀或非金属材料制成，以防止酸腐蚀或金属对双氧水的催化分解。分布器的烟气出口方向按照由下往上，且与喷淋洗涤器底部垂直的方向向上流动。

分布器在布置时采用径向间距A和中心角b相等布置，且喷嘴全部布置在等距的同心圆上；分布器的出气平均孔径太小，阻力太大，风机功耗增加，但若孔径太大，则出气不均匀，会造成气液接触效果恶化，进而影响脱除效果。因此，分布器的出气平均孔径位于20-200微米之间。

分布器的烟气出口方向按照由下往上，且与喷淋洗涤器底部垂直的方向向上流动。分布器的尺寸﹑外形和具体的布置数量根据喷淋洗涤器规模和现场情况确定，但必须要保证相邻两个分布器喷出的烟气，在离分布器表面垂直距离不超过20-40cm处有交叉重叠，分布器为锥形的，喷出的烟气经过扩散在分布器的上方会有重叠交叉，以保证烟气和喷淋液在喷淋洗涤器内有充分的接触和覆盖，以增加脱除效果。为了防止酸腐蚀或金属对双氧水的催化分解，烟气分布系统中的分布器应由陶瓷﹑聚四氟乙烯﹑石英或硅酸盐玻璃等耐腐蚀材料制成。

溶液喷淋系统所带的喷嘴由陶瓷﹑聚四氟乙烯﹑石英或硅酸盐玻璃等耐腐蚀材料制成。喷嘴的喷液方向按照由上往下，且与喷淋洗涤器顶部垂直的方向向下喷出。喷嘴的尺寸﹑参数﹑外形和具体的布置数量根据喷淋洗涤器规模和现场情况确定，但必须要保证相邻两个喷嘴喷出的溶液，在离喷嘴出口距离m不超过30-50cm处有交叉重叠，以保证烟气和喷淋液在喷淋洗涤器内有充分接触，以增加脱除效果。由于喷淋液滴太大，气液接触面积太小，不利于脱除，而喷淋液滴太小，则会导致喷淋液滴随烟气携带逃逸率增加，增加除雾器的负荷，降低脱除效率。因此，喷嘴喷出的液滴粒径不能太大或太小，一般不大于80微米，但不小于5微米。喷嘴在布置时采用径向间距C和中心角d相等布置，且喷嘴全部布置在等距的同心圆上。.

以上所述装置及系统既可以用于SO₂、NO_x﹑汞和VOCs四种污染物的同时脱除，也可用于其中任意一种﹑两种或三种的脱除。

本发明的优点及显著效果：

（1）与发明专利201010296492.5相比，本发明具有以下明显的优势和重大改进：

随着人们对环保要求的不断提高，针对烟气中汞和VOCs排放控制的法律法规开始逐渐出台，本发明可在一个反应器内实现硫氧化物﹑氮氧化物﹑重金属元素汞和挥发性有机污染物VOCs等四种污染物的同时脱除，因而能够进一步降低系统的初投资和运行费用。近年来，多污染物同时脱除技术已成为能源环保领域发展的主流技术之一。随着人类对环保要求的不断提高，本发明的这一优势将得到逐渐凸显，而发明专利201010296492.5无法在同一个反应器内实现四种污染物的同时脱除，相比较本发明优势十分明显。

（2）与发明专利201010296492.5相比，本发明具有以下明显的优势和重大改进：

发明专利201010296492.5中采用紫外光作为过氧化氢的诱导剂催化分解产生羟基自由基，但紫外光穿透距离极短，尤其是实际燃煤烟气中含有大量的颗粒物，会严重影响紫外光的有效辐射距离。另外，长期使用后紫外灯表面会沉积大量的污垢，从而恶化系统的长期运行效率，甚至有可能导致系统运行失效。本发明采用臭氧作为诱导剂，能够完全克服紫外光存在的多种缺点。另外，臭氧制备系统已经在水处理领域获得大规模应用，属于稳定可靠的成熟系统，故不存在安全隐患，在大规模工业应用中具有无可比拟的优势。

（3）与发明专利200910095344相比，本发明具有以下明显的优势和重大改进：

发明专利200910095344主要是采用在高温烟道内添加臭氧氧化二氧化硫和氮氧化物，然后在烟道尾部用碱液洗涤脱除。但该技术存在如下不足：1.该方法只能针对二氧化硫和氮氧化物进行脱除，而对有毒重金属汞和挥发性有机污染物无法进行脱除。本发明能够对4种污染物进行一体化脱除，具有明显的技术经济优势；2.发明专利200910095344主要采用臭氧作为单一氧化剂氧化脱除污染物，但臭氧对单质汞和挥发性有机污染物的氧化能力有限，为了满足脱除要求，往往需要大大增加臭氧的投入量，因而单独使用时成本极高。本发明主要采用臭氧诱导相对廉价的过氧化氢产生具有极强氧化性的羟基自由基。羟基自由基的氧化能力在自然界仅次于氟，远远高于单一的臭氧或过氧化氢，能够高效地同时脱除四种污染物，具有显著的技术优势。

（4）与发明专利201110306350相比，本发明具有以下明显的优势和重大改进：

发明专利201110306350公开了一种臭氧和过氧化氢协同氧化结合湿法吸收的脱硝工艺。其主要是利用在高温烟道（100-200摄氏度）内同时喷入过氧化氢和臭氧来协同处理氮氧化物。该发明（方法）存在如下不足：1.该发明的内容主要针对燃煤烟气中的NOx进行氧化脱除，然后利用现有尾部的湿法脱硫系统进行脱除，但未涉及到对单质汞和挥发性有机污染物的脱除；2.该发明同时在烟道内喷入过氧化氢和臭氧，并让氧化反应发生在高温烟道中，属于典型的半干法脱除工艺（与本发明的湿法脱除工艺完全不同）。由于过氧化氢在高温下极不稳定（80摄氏度以上），将其直接喷入高温烟道中极易发生大量的自分解，从而造成极大的浪费，导致应用成本极高；3.在高温烟道中直接喷入过氧化氢和臭氧，将反应区移到烟道中，极易造成烟道的氧化腐蚀（自由基的腐蚀性极强），从而增加了锅炉系统的安全隐患和维护成本。而本发明是将反应区设置在尾部独立的喷淋洗涤器中，经过前部的烟气换热器进行降温，反应器内的氧化反应可在低温下运行（低于过氧化氢的自分解温度80摄氏度），因而过氧化氢的自分解率可显著降低，利用率大大提高。另外，与发明专利201110306350相比，本发明的系统设置可完全消除对锅炉烟道的潜在腐蚀或危害；4.发明专利201110306350主要是利用烟道尾部的碱性吸收剂溶液对烟道中被氧化的氮氧化物进行吸收，但烟气中均含有重金属汞等有害元素，采用该方法会导致尾部产物中含有有害的金属汞，从而造成汞资源浪费和二次汞污染。而本发明则专门设置了汞分离系统，可对反应产物中的汞可分离回收，这比直接排放更加经济环保，符合国家“十二五规划”提倡的燃煤烟气复合污染物综合脱除及产物资源化利用的政策，具有更好发展潜力和应用前景。综上所述，与发明专利201110306350相比，本发明在多污染物（可同时脱除四个污染物）一体化脱除﹑对锅炉烟道的保护﹑过氧化氢有效利用率以及降低汞二次污染等多个方面均有十分明显的综合优势，在工艺和系统设备上均做了重大改进，且具有更好的发展和应用前景。

附图说明

图1臭氧/过氧化氢诱导自由基的电子自旋共振（ESR）波普图；

图2是本发明系统的工艺流程图；

图3是本发明中溶液喷淋系统喷嘴布置的平面图；

图4是本发明中烟气分布系统分布器布置的平面图。

图5是本发明中相邻喷嘴之间喷淋液交叉所需的最小高度示意图。

图6是本发明中相邻分布器之间烟气交叉所需的最小高度示意图。

具体实施方式

如图1所示，在喷淋洗涤器的溶液中通过臭氧/过氧化氢诱导自由基的电子自旋共振（ESR）波普图，检测到臭氧/过氧化氢双氧化剂诱导产生了羟基自由基。

参看图2，来自锅炉1中含有一定浓度SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs的烟气在风机2牵引下，首先经过烟气换热器3调节到合适温度，然后通过烟气分布系统及分布器7进入喷淋洗涤器5，而来自溶液喷淋系统及喷嘴6的过氧化氢溶液以雾状喷入喷淋洗涤器5。臭氧由臭氧注入系统4在烟气分布系统及分布器7入口前注入烟道。烟气中的臭氧与喷淋液中的过氧化氢接触后诱导产生的强氧化性羟基自由基能够同时氧化脱除烟气中的SO₂、NO_x、汞和VOCs。

反应产物溶液在经过溶液循环旁路系统15多次循环的初步浓缩之后，首先进入汞分离系统13除汞，除汞后的硫酸和硝酸溶液进入加氨中和系统14，反应生成的硫酸铵和硝酸铵溶液最后再进入产物浓缩结晶系统16，利用烟气余热系统17蒸发结晶产生可资源化利用的农业肥料硫酸铵和硝酸铵，而VOCs的最终降解产物主要是无害的CO₂、O₂和H₂O，最后经过处理的洁净烟气通过烟囱18排入大气中。循环泵8-12为溶液流动提供循环动力，其中，L-臭氧注入口与烟气分布器入口之间的距离。

如图3-4所示，为本发明的喷嘴和分布器的分布示意图。其中A-烟气分布系统分布器的径向间距；b-烟气分布系统分布器的中心角；C-溶液喷淋系统喷嘴的径向间距；d-溶液喷淋系统喷嘴的中心角；

如图5-图6所示，通过喷嘴的过氧化氢喷淋液从相邻喷嘴的喷出状态图以及分布器的烟气的相邻分布器的喷出状态图。m-溶液喷淋系统相邻喷嘴喷淋液交叉所需的最小高度；n-烟气分布系统相邻分布器烟气交叉所需的最小高度。

实施例1.烟气中的SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs浓度分别为2000ppm，400ppm，50ug/m³以及100mg/m³，烟气温度为25℃，过氧化氢摩尔浓度为1.0mol/L，臭氧注入浓度为100ppm，液气比为5L/m³，臭氧注入距离为50cm。烟气中SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs的同时脱除效率分别为100%，60.9%，78.8%和38.2%。

实施例2.烟气中的SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs浓度分别为2000ppm，400ppm，50ug/m³以及100mg/m³，烟气温度为25℃，过氧化氢摩尔浓度为1.0mol/L，臭氧注入浓度为100ppm，液气比为10L/m³，臭氧注入距离为50cm。烟气中SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs的同时脱除效率分别为100%，68.9%，85.7%和48.6%。

实施例3.烟气中的SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs浓度分别为2000ppm，400ppm，50ug/m³以及50mg/m³，烟气温度为35℃，过氧化氢摩尔浓度为1.5mol/L，臭氧注入浓度为300ppm，液气比为25L/m³，臭氧注入距离为100cm。烟气中SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs的同时脱除效率分别为100%，86.9%，94.6%和68.9%。

实施例4.烟气中的SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs浓度分别为2000ppm，400ppm，50ug/m³以及100mg/m³，烟气温度为25℃，过氧化氢摩尔浓度为1.0mol/L，臭氧注入浓度为150ppm，液气比为10L/m³，臭氧注入距离为100cm。烟气中SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs的同时脱除效率分别为100%，77.9%，86.3%和53.5%。

实施例5.烟气中的SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs浓度分别为2000ppm，400ppm，50ug/m³以及50mg/m³，烟气温度为35℃，过氧化氢摩尔浓度为1.5mol/L，臭氧注入浓度为200ppm，液气比为10L/m³，臭氧注入距离为100cm。烟气中SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs的同时脱除效率分别为100%，81.9%，87.6%和49.9%。

实施例6.烟气中的SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs浓度分别为2000ppm，400ppm，50ug/m³以及100mg/m³，烟气温度为25℃，过氧化氢摩尔浓度为1.0mol/L，臭氧注入浓度为150ppm，液气比为10L/m³，臭氧注入距离为100cm。烟气中SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs的同时脱除效率可分别为100%，75.9%，84.3%和50.2%。

综上所述，实施例3具有最佳的同时脱除SO₂﹑NO_x﹑Hg⁰和VOCs效果，可作为最佳实施例参照使用。

Claims (10)

1.一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法，其特征在于：锅炉排放的烟气先经烟气换热器调节温度，后通过烟气分布系统由分布器进入喷淋洗涤器，而来自溶液喷淋系统的过氧化氢以雾状由喷嘴喷入喷淋洗涤器；臭氧由臭氧注入系统在烟气分布系统入口前侧注入烟道；烟气中的臭氧与喷淋液中的过氧化氢接触后诱导产生强氧化性的羟基自由基；反应产物溶液首先进入汞分离系统除汞，汞分离系统中加入硫化钠与二价汞离子反应产生硫化汞沉淀回收汞资源；除汞后的硫酸和硝酸溶液进入加氨中和系统，反应生成的硫酸铵和硝酸铵溶液，最后再进入产物浓缩结晶系统，利用烟气余热利用系统产生可资源化利用的农业肥料硫酸铵和硝酸铵；VOCs的最终降解产物为CO₂、O₂和H₂O。

2.根据权利要求1所述的一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法，其特征在于：烟气经过烟气换热器的温度调节，进入喷淋洗涤器的烟气温度在20-80℃之间，喷入喷淋洗涤器的过氧化氢溶液温度位于20-80℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法，其特征在于：所述喷嘴的喷液方向按照由上往下，且与喷淋洗涤器顶部垂直的方向向下喷出；相邻两个喷嘴喷出的雾化液滴，在离喷嘴出口距离m在30-50cm处有交叉重叠；所述喷嘴喷出的雾化液滴粒径不大于80微米，且不小于5微米；烟气分布器喷出的烟气在离分布器表面垂直距离n在20-40cm处有交叉重叠。

4.根据权利要求1所述的一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法，其特征在于：所述喷淋洗涤器的液气比为2-30L/m³；过氧化氢的摩尔浓度在0.05-5.0mol/L之间，臭氧的体积浓度在50-2000ppm之间，溶液的pH不大于9.0。

5.根据权利要求1所述的一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化方法，其特征在于：烟气中的二氧化硫、氮氧化物﹑汞和VOCs在进入烟气分布系统的入口浓度分别不大于8000ppm、2500ppm，800μg/m³和500mg/m³。

6.一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化系统，其特征在于：所述烟气净化系统由引风机、烟气换热器、臭氧注入系统、喷淋洗涤器、溶液循环旁路系统、烟气分布系统及分布器、溶液喷淋系统及喷嘴、溶液循环泵、汞分离系统、加氨中和系统、产物浓缩结晶系统及烟气余热利用系统组成；锅炉的烟道连接烟气换热器的一端，烟气换热器的另一端连接喷淋洗涤器的底部；所述臭氧注入系统的注入口位于烟气换热器和喷淋洗涤器之间的管道上；所述溶液循环旁路系统分别与喷淋洗涤器的顶端和喷淋洗涤器的下部连接；所述喷淋洗涤器的底部依次连接汞分离系统、加氨中和系统和产物浓缩结晶系统；所述喷淋洗涤器的顶部通过管道和烟气余热系统与烟囱连接。

7.根据权利要求6所述的一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化系统，其特征在于：所述臭氧注入系统入口与烟气分布系统入口之间的距离L在50-200cm之间。

8.根据权利要求6所述的一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化系统，其特征在于：所述烟气分布系统位于喷淋洗涤器的底部，烟气分布系统中的分布器由陶瓷﹑聚四氟乙烯﹑石英或硅酸盐玻璃耐腐蚀材料；分布器的烟气出口方向按照由下往上，且与喷淋洗涤器底部垂直的方向向上流动。

9.根据权利要求8所述的一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化系统，其特征在于：分布器在布置时采用径向间距A和中心角b相等布置，且喷嘴全部布置在等距的同心圆上；分布器的出气平均孔径位于20-200微米之间。

10.根据权利要求6所述的一种臭氧/过氧化氢诱导自由基的烟气净化系统，其特征在于：喷嘴在布置时采用径向间距C和中心角d相等布置，且喷嘴全部布置在等距的同心圆上；在离喷嘴出口距离m在20-30cm处有交叉重叠。