CN104857835B - 烟气一体化处理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气一体化处理装置和方法。本发明的装置包括烟气处理设备、臭氧供给设备、过氧化氢供给设备、蒸发浓缩设备和循环沉降设备等，其中，所述烟气处理设备包括臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层、吸收喷淋区、浆液循环区和除尘除雾区，所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层均设置在吸收喷淋区内；所述除尘除雾区位于吸收喷淋区上方；所述蒸发浓缩设备和循环沉降设备均设置在烟气处理设备内部。本发明的装置和方法适用于燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团、工业窑炉等含SO2、NOX、Hg和粉尘的烟气的综合治理及其废液的资源化利用。

Description

烟气一体化处理装置和方法
技术领域
本发明涉及一种烟气一体化处理装置和方法，尤其是一种同时脱除烟气中的二氧化硫、氮氧化物、汞和粉尘，并利用其废液生产硫酸镁硝酸镁副产品的装置和方法。
背景技术
工业排放的烟气中含有大量的粉尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)等有害物质，而这些有害物质均是酸雨、雾霾的主要前体物和重要来源。单质汞(Hg0)是唯一一种在常温常压下呈气态的有毒重金属，拥有长距离扩散的能力，属于全球性的污染物。虽然工业烟气中汞的含量很低，但因烟气量大，其对环境的危害也不容忽视。因此，控制工业烟气中SO2、NOX、汞和粉尘的排放是大气污染控制领域中最主要的任务。
若对上述污染物分别进行脱除处理，需要引入多套设备，投资高、占地大，于是，近年来各种烟气多污染物新型控制技术不断涌现，例如实现一塔同时脱硫脱硝。在SO2和NOX的脱除中，NOX的脱除要比SO2困难的多，因此主要从脱除NOX的角度出发，研究烟气多污染物的集成脱除净化处理。
目前，主流脱硝技术是选择性催化还原脱硝技术(SCR)或选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)。SCR法脱硝效率高，二次污染小，但设备投资费用大，需要用到催化剂，运行维护费用高；而SNCR法投资和运行费用较少，但脱硝效率比较低。上述二种脱硝技术的脱除效率能达到目前国家制定的排放标准，但是其工艺复杂，控制条件苛刻，投资、运行费用昂贵，占地面积大，不适宜于改造项目。在排放标准不断提高的情况下，企业在脱硝上的支出费用日益加大，脱硝工作面临两难的处境：可选技术少；能应用到实际工程上的脱硝技术运行成本、建设成本都较高。
利用氧化剂结合湿法脱硫装置进行烟气同时脱硫脱硝是一种新型的脱硝技术，该方法利用强制氧化的原理将烟气中溶解度较小的NO氧化成NO2或N2O5等高价态的氮氧化物(NOX)，然后再用水或碱性物质吸收。氧化剂结合湿法脱硫装置进行烟气同时脱硫脱硝技术可充分利用原有脱硫系统，具有改造成本低、周期短、占地小、工艺简单、适应性强等优点。
CN103977682A、CN104056538A、CN203916431U公开了一种单独利用O3作为氧化剂的烟气同时脱硫脱硝方法；CN102327735A公开了一种利用H2O2作为氧化剂的烟气同时脱硫脱硝方法；CN102343212A公开了一种H2O2和O3协同氧化结合湿法脱硫装置的脱硫脱硝一体化工艺。以上专利文献均将氧化剂O3、H2O2加入到烟道中，而烟道处环境不能提供氧化剂最佳的氧化条件，使氧化效率降低，增加了氧化剂的用量，大大提高了运行成本。
基于一种同时脱硫脱硝技术，利用氧化剂把NO氧化成易溶于水的高价态氧化物NO2和N2O5的同时，也可利用氧化剂将汞(Hg)氧化成高价态汞而将其脱除。CN103736373A、CN103480251A均公开了一种同时脱硫脱硝脱汞方法，锅炉烟气经除尘后进入烟道，在烟道段内合适的位置喷入臭氧，烟气与臭氧进行混合、反应后送入湿法脱硫塔内与碱性浆液进行吸收反应。这些专利文献同样是在烟道中加入氧化剂，因而同样面临臭氧在120～160℃、尘含量为50～200mg/Nm3的烟温环境中发生分解、吸附粉尘而失去活性，造成氧化效率低，臭氧耗量过大，运行成本提高的问题。
随着雾霾天气的集中、频繁爆发，PM2.5逐渐被关注，同时脱硫脱硝脱汞已不能满足日益严格的环保要求。开发一种能同时脱硫脱硝除尘脱汞的工艺和装置已成为环保行业的主要研究方向。
CN203525547U公开了一种湿式集成脱硫脱硝脱汞除尘的脱除塔，在一塔上由下至上依次实现了湿法脱硫、氧化脱硝脱汞、湿电除尘。其除尘方式采用湿式除尘，不仅电耗高、阻力大，且除尘效果远不能满足新规范的要求，尤其对PM2.5的过滤甚微；并且，其脱硝脱汞段采用的氧化剂为次氯酸钠，氧化性能差，脱硝效率低。
在结合湿法脱硫装置实现一塔同时脱硫脱硝脱汞除尘烟气治理技术中，氧化镁法湿法脱硫工艺及装置逐步得到推广应用，市场份额从2005年不到1％，增加至目前超过6％，可见，湿式氧化镁法脱硫技术得到了越来越多人的认可。采用氧化镁法脱硫工艺并将脱硫废液制备生成硫酸镁副产品，不仅解决了传统钙法脱硫产生的脱硫石膏处理问题，而且还可以通过硫酸镁副产品的销售冲抵部分脱硫装置的运行维护费用，从技术及经济角度都比传统钙法具有较大的市场应用优势。
由于传统的氧化镁法脱硫废液生产硫酸镁技术使用蒸汽作为蒸发、结晶、干燥的介质，所以造成采用脱硫废液生产硫酸镁的方法需要消耗较多的蒸汽，直接增加了脱硫运行费用。CN1733656A公开了一种利用锅炉烟气制取七水硫酸镁肥料的方法，其中硫酸镁溶液采用浓缩结晶，即，利用硫酸镁在温度超过60℃溶解度降低的特性进行结晶，这种高温结晶方式需要消耗更多的高品质蒸汽而且会造成晶浆输送管路频繁堵塞，很难实现副产品的连续稳定生产。CN102745726A公开了一种利用脱硫废液生产七水硫酸镁的方法，所采用的结晶方法是将所得废液送入蒸发器浓缩，蒸发温度为100～130℃，浓缩后排出的浆料在30～45℃下进行冷却结晶，获得七水硫酸镁。这种蒸发、结晶方法需要蒸汽品质较高，如使用低品位蒸汽则消耗量增加。上述专利文献所公开的工艺生产一吨硫酸镁都需要耗费1.2～2吨左右的蒸汽，蒸汽价格以80元/吨计算，一吨硫酸镁的蒸汽消耗成本在160元左右。因此，尽管镁法脱硫综合成本比钙法要低，但目前镁法脱硫塔外利用三效蒸发等工艺生产硫酸镁的方式仍然存在浪费蒸汽资源，脱硫运行费用仍然较高。而且受烟气中粉尘及其它杂质的影响，一般塔内直接生产硫酸镁的工艺方法产出的硫酸镁杂质含量较高，后期分离比较困难，影响硫酸镁的品质。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种借助湿法吸收脱硫设备，结合臭氧和过氧化氢协同氧化进行烟气同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾，并利用其废液生产硫酸镁硝酸镁副产品的装置和方法。本发明的装置和方法尤其适用于燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团、工业窑炉等含SO2、NOX、Hg和粉尘的烟气的综合治理及其废液的资源化利用。
本发明提供一种烟气一体化处理装置，包括：
烟气处理设备，其内部设置有：
臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层，用于协同氧化烟气中的低价氮氧化物和单质汞，并形成高价氮氧化物和氧化汞；
吸收喷淋区，用于采用氧化镁法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并捕集烟气中的氧化汞，形成吸收浆液；
浆液循环区，用于接收来自吸收喷淋区的吸收浆液，并将吸收浆液输送至吸收喷淋区和蒸发浓缩设备中；和
除尘除雾区，用于对烟气进行除尘除雾；
蒸发浓缩设备，用于将输送至其中的浆液蒸发浓缩，形成浓缩产物；
循环沉降设备，用于接收来自蒸发浓缩设备的浓缩产物，并将浓缩产物进行沉降，形成沉降产物；
臭氧供给设备，用于向臭氧喷雾氧化反应层供给臭氧；和
过氧化氢供给设备，用于向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢；和
其中，所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层均设置在所述吸收喷淋区内；所述除尘除雾区位于所述吸收喷淋区上方；所述蒸发浓缩设备和循环沉降设备均设置在所述烟气处理设备内部。
根据本发明所述的装置，优选地，所述吸收喷淋区包括至少三个吸收喷淋层，并且所述至少三个吸收喷淋层彼此不邻接，并被所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层间隔开。
根据本发明所述的装置，优选地，所述吸收喷淋区由下至上依次包括第一吸收喷淋层、第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层；臭氧喷雾氧化反应层设置在第一吸收喷淋层和第二吸收喷淋层之间；过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层之间。
根据本发明所述的装置，优选地，所述臭氧喷雾氧化反应层距离第一吸收喷淋层0.5～1.5m；所述过氧化氢喷雾氧化反应层距离第二吸收喷淋区0.8～1.8m，且距离第三吸收喷淋层1～2.2m。
根据本发明所述的装置，优选地，所述除尘除雾区距离所述吸收喷淋区0.2～2.0m。
根据本发明所述的装置，优选地，所述除尘除雾区包含除尘除雾设备，所述除尘除雾设备为旋转式除尘除雾器。
根据本发明所述的装置，优选地，所述的装置还包括：
结晶设备，用于将来自循环沉降设备的沉降产物结晶，形成母液和结晶产物；
离心设备，用于将来自结晶设备的结晶产物离心分离，形成母液和硫酸镁、硝酸镁产物；和
干燥设备，用于将来自离心设备的硫酸镁、硝酸镁产物干燥至成品。
本发明还提供一种利用上述装置进行烟气一体化处理的方法，包括如下步骤：
烟气氧化步骤：在臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层中，利用臭氧和过氧化氢协同氧化烟气中的低价氮氧化物和单质汞，并形成高价氮氧化物和氧化汞；
湿法吸收步骤：在吸收喷淋区中采用氧化镁法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并捕集烟气中的氧化汞，形成吸收浆液；
浆液循环步骤：在浆液循环区中接收来自吸收喷淋区的吸收浆液，并将吸收浆液输送至吸收喷淋区和蒸发浓缩喷淋层中；
蒸发浓缩步骤：在蒸发浓缩设备中将输送至其中的浆液蒸发浓缩，并形成浓缩产物；
循环沉降步骤：在循环沉降设备中接收来自蒸发浓缩设备的浓缩产物，并将浓缩产物进行沉降，形成沉降产物；
臭氧供给步骤：由臭氧供给设备向臭氧喷雾氧化反应层供给臭氧；
过氧化氢供给步骤：由过氧化氢供给设备向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢；和
除尘除雾步骤：在除尘除雾区采用除尘除雾设备对烟气进行除尘除雾。
根据本发明所述的方法，优选地，在所述烟气氧化步骤中，臭氧喷雾氧化反应层的工艺条件为：烟气温度为50～80℃，尘含量为30～50mg/Nm3，相对湿度大于30％，烟气含湿量为10％～15％；过氧化氢喷雾氧化反应层的工艺条件为：烟气温度为40～70℃，含水率为10％～13％，相对湿度为30％～40％。
根据本发明所述的方法，优选地，所述方法还包括：
结晶步骤：在结晶设备中将来自循环沉降设备的沉降产物结晶，形成母液和结晶产物；
离心步骤：在离心设备中将来自结晶设备的结晶产物离心分离，形成母液和硫酸镁、硝酸镁产物；和
干燥步骤：在干燥设备中将来自离心设备的硫酸镁、硝酸镁产物干燥至成品。
本发明的装置和方法借助湿法吸收脱硫设备，结合臭氧和过氧化氢协同氧化，实现了烟气同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾综合治理；同时，利用烟气处理废液生产硫酸镁硝酸镁副产品，实现了烟气处理废液的资源化利用。根据本发明优选的技术方案，本发明的装置和方法相比于传统臭氧氧化脱硫脱硝一体化工艺，可节省50％以上的臭氧用量，运行成本低，具有较高的经济性。根据本发明进一步优选的技术方案，本发明的装置和方法相比于现有的在烟道处加入臭氧、过氧化氢的烟气脱硫脱硝一体化工艺，活性物质羟基自由基的产生量提高了100％～150％之多，有效提高了氮氧化物和单质汞的脱除效率。根据本发明进一步优选的技术方案，本发明的除尘除雾设备采用旋转式除尘除雾器，其除雾效果比平板除雾器效果高出150％，可以减少烟气带水，节约工艺水，达到节约水资源的目的；其阻力比平板折叠式或者屋脊式除雾器的阻力更小；其生产成本低，仅为湿式电除尘器的50％，且其旋转叶片组的转动靠烟气流动，从而没有电耗，运行成本仅为除尘液的消耗成本。根据本发明进一步优选的技术方案，本发明的装置和方法采用副产品塔内生产工艺，能够充分利用烟气中的余热，进行烟气蒸发结晶，克服了传统生产硫酸镁过程中的蒸发浓缩效率低、蒸汽消耗量大、成品中尘及杂质含量高、品质差、吨矿生产成本和脱硫运行费用高等问题。再有，由于本发明的装置和方法无需对现有脱硫设备进行大规模改造，改造成本低，周期短、占地小，工艺简单、适应性强。
附图说明
图1是本发明实施例1的装置示意图。
图1中：1为脱硫塔，2为浆液循环池，21为过氧化氢分解催化剂，22为浆液循环池排出泵，23为第一过滤器，24为第一吸收喷淋层循环泵，25为第二吸收喷淋层循环泵，26为第三吸收喷淋层循环泵，3为循环沉降槽，31为循环沉降槽排出口，32为溢流口，33为第二过滤器，4为蒸发浓缩喷淋层，41为蒸发浓缩泵，42为母液回蒸发浓缩喷淋层循环泵，5为积液器，6为吸收喷淋区，61为第一吸收喷淋层，62为第二吸收喷淋层，63为第三吸收喷淋层，7为旋转式除尘除雾器，8为臭氧发生器，81为臭氧输送泵，82为臭氧喷雾氧化反应层，9为过氧化氢储罐，91为过氧化氢注射泵，92为过氧化氢喷雾氧化反应层，10为结晶槽，11为离心机，12为干燥器，13为包装机，14为烟气进口，15为烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述的“装置”为一种产品，即各装置的系统集合。在本发明中，“入口”与“进口”具有相同的含义，二者可以替换。本发明所述的“相对湿度”采用百分比表示。本发明所述的“烟气含水率”为绝对含水率，以重量百分比表示。
在本发明中，低价氮氧化物表示氮为三价以下(含三价)的氮氧化物，包括NO等低价态的氮氧化物(NOX)；高价氮氧化物表示氮为四价以上(含四价)的氮氧化物，包括NO2、N2O5等高价态的氮氧化物(NOX)。
本发明所述的“单质汞”，是指以单质形式存在的零价汞(Hg0)。本发明所述的“氧化汞”包括HgO，HgO中的汞为二价的氧化态(Hg2+)。
本发明所述的“湿法吸收”或“氧化镁法吸收”，二者具有相同的含义，可以替换使用，均是指以氧化镁为脱硫脱硝剂主要成分，但不限于添加其它任一成分(例如氧化钙、生石灰等)的烟气脱硫脱硝工艺。在“湿法吸收”或“氧化镁法吸收”工艺中，脱硫脱硝剂的结构和组成成份可能会有所变化，其配方或变化对于本领域技术人员来说是熟知的。
本发明所述的“吸收浆液”，是指氢氧化镁浆液或含有吸收产物的氢氧化镁浆液。当还未与烟气接触之前，所述“吸收浆液”就是氢氧化镁浆液，当与烟气接触之后，所述“吸收浆液”中会含有亚硫酸镁、硫酸镁、亚硝酸镁、硝酸镁和氧化汞等吸收产物。
本发明所述的“硫酸镁硝酸镁”或“硫酸镁硝酸镁副产品”，二者具有相同的含义，可以替换使用，均是指从烟气处理废液中通过过滤、浓缩、结晶、离心、干燥等步骤生产出来的以硫酸镁和硝酸镁为主要成分的副产品。
本发明所述的“沉降产物”是指在循环沉降设备中经沉降作用形成的初步结晶后的晶体与浆液的固液混合物。
本发明所述的“结晶产物”或“晶浆”，二者具有相同的含义，可以替换使用，均是指在结晶设备中经结晶作用形成的晶体与浆液的固液混合物。
本发明所述的“基本上不含”，是指含量小于1wt％，优选小于0.5wt％，更优选为0wt％。
<烟气一体化处理装置>
本发明的烟气一体化处理装置可以实现烟气的脱硫脱硝脱汞除尘除雾及生产硫酸镁硝酸镁的功能。其包括如下设备：烟气处理设备、臭氧供给设备、过氧化氢供给设备、蒸发浓缩设备和循环沉降设备。根据本发明的装置，所述烟气处理设备内部设有：臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层、吸收喷淋区和浆液循环区、除尘除雾区，其中，所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层均设在所述吸收喷淋区内，所述除尘除雾区设在所述吸收喷淋区上部。任选地，本发明的装置还包括其他的除尘设备和包装设备。
本发明的烟气处理设备包括臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层，其均设置在吸收喷淋区内(而不是设置在烟道内)，用于协同氧化烟气中的低价氮氧化物(例如NO)和单质汞(Hg0)，并形成高价氮氧化物(如NO2、N2O5等)和氧化汞(HgO)。其中，所述高价氮氧化物容易被碱性浆液吸收，所述氧化汞容易被碱性浆液捕集。在臭氧喷雾氧化反应层中，通过臭氧雾化喷淋部件向下喷射出臭氧。在过氧化氢喷雾氧化反应层中，通过过氧化氢雾化喷淋部件向下喷射出过氧化氢。臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层所采用的雾化喷淋部件没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。作为优选，本发明的雾化喷淋部件为耐腐蚀雾化喷淋部件，更优选为耐酸耐碱腐蚀雾化喷淋部件。根据本发明的一个实施方式，所述雾化喷淋部件优选包括不锈钢喷嘴。臭氧喷雾氧化反应层喷射出的臭氧和过氧化氢喷雾氧化反应层喷射出的过氧化氢与烟气中的低价氮氧化物和单质汞发生氧化反应，形成高价氮氧化物和氧化汞，其主要原理如下。
A、臭氧氧化反应步骤：
1)臭氧作为氧化剂，启动氧化：
O3+NO→NO2+O2
NO2+O3→NO3+O2
NO2+NO3→2N2O5
2)臭氧在适宜湿度和含有氢氧根离子的环境下，引发链式反应：
O3+OH-→HO2·+O2·
HO2·→O2 -·+H+
O3+O2 -·→O3 -·+O2
O3 -·+H+→HO3·
HO3·→HO·+O2·
3)活性物质羟基自由基与烟气中氮氧化物反应：
HO·+NO→HONO
HO·+HONO→NO2+H2O
HO·+NO2→HNO3
HO·+HONO→HNO3+H·
HNO3+OH-→NO3 -+HO2
B、过氧化氢氧化反应步骤：
1)过氧化氢被激发，发生反应生成活性物质：
H2O2→2·OH
H2O2+·OH→HO2·+H2O
2)常温下过氧化氢与一氧化氮、二氧化氮发生氧化反应：
H2O2(g)+NO(g)→NO2(g)+H2O(g)(比较缓慢)
H2O2(g)+NO2(g)→HNO3(g)(比较迅速)
3)臭氧激活过氧化氢：
4)活性物质羟基自由基与烟气中氮氧化物反应：
NO+·OH→NO2+·H
NO+HO2·→NO2+·OH
NO+·OH→HNO2
NO2+·OH→HNO3
HNO2+·OH→HNO3
Mg(OH)2+2HNO2→Mg(NO2)2+2H2O
Mg(OH)2+HNO3→Mg(NO3)2+2H2O
Mg(NO2)2+O2→Mg(NO3)2
5)任选地，在碱性浆液中加入过氧化氢分解催化剂，如MnO2，此时，未激发反应的过氧化氢在过氧化氢分解催化剂的作用下生成氧气：
其中，过氧化氢氧化反应步骤4)中的氧气来源于三部分：一部分是原烟气中含有的氧气，一部分是未激发反应的过氧化氢在过氧化氢分解催化剂作用下生成的氧气，另外一部分是臭氧供给设备中随生成的臭氧一同输送至烟气处理设备的剩余未反应气源的氧气。
C、单质汞的氧化步骤：
Hg+O3→HgO+O2
H2O2+Hg→HgO+H2O
HgO+2HNO3→Hg(NO3)2+H2O(反应微弱)
在本发明的装置中，在臭氧喷雾氧化反应层中，烟气温度可以为50～80℃，优选为60～70℃；尘含量可以为30～50mg/Nm3，优选为35～45mg/Nm3；相对湿度可以超过30％，优选超过40％；烟气含水率可以为10％～15％，优选为12％～13％。在所述条件下，臭氧分解缓慢，加之喷淋层浆液呈碱性提供氢氧根离子，湿度、温度及氢氧根离子含量均特别适宜分解出更多的羟基自由基，而羟基自由基是比臭氧氧化性能更强的物质，能够更快的将一氧化氮氧化成二氧化氮，从而节约臭氧用量。进一步地，羟基自由基与烟气中的氮氧化物反应生成硝酸和亚硝酸。
在本发明的装置中，在过氧化氢喷雾氧化反应层中，烟气温度可以为40～70℃，优选为50～60℃；烟气含水率可以为10％～13％，优选为11％～12％；相对湿度可以为30％～40％，优选为35％～38％。在所述条件下，过氧化氢能够被激发出更多的活性物质羟基自由基(·OH和·O2H)。活性物质羟基自由基与一氧化氮的反应速度是过氧化氢与一氧化氮反应速度的300％，能够加速一氧化氮的氧化，提高氧化脱硝效率。任选地，本发明的烟气处理设备还设有其他的臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层，其数量没有特别的限制，视氧化情况而定。
本发明的烟气处理设备还包括吸收喷淋区，其用于采用氧化镁法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并捕集烟气中的氧化汞，形成吸收产物。其中，氧化镁法吸收氮氧化物的主要反应原理已在前面描述过氧化氢氧化反应步骤中提及，氧化镁法吸收二氧化硫的主要反应原理如下。
D、二氧化硫湿法吸收步骤：
Mg(OH)2+SO2→MgSO3+H2O
MgSO3+H2O+SO2→Mg(HSO3)2
Mg(HSO3)2+1/2O2→MgSO3
其中，上述氧气来源与前述过氧化氢氧化步骤中步骤4)的氧气来源相同。
在本发明的烟气处理设备的吸收喷淋区中，采用氧化镁法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物。本发明的吸收喷淋区优选包括至少一个位于臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层下方的吸收喷淋层，其除了能够利用氧化镁法吸收大部分二氧化硫，形成含有亚硫酸镁和硫酸镁的吸收浆液之外，还能够除去烟气中的部分粉尘，避免粉尘直接进入臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层，影响活性物质羟基自由基的氧化活性。更优选地，所述吸收喷淋区包括至少三个吸收喷淋层，并且所述三个吸收喷淋层彼此不邻接，并被所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层间隔开。其中，同时位于臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层下方的至少一个吸收喷淋层，其除了能够利用氧化镁法吸收大部分二氧化硫，形成含有亚硫酸镁和硫酸镁的吸收浆液之外，还能够除去烟气中的部分粉尘。
根据本发明的一个实施方式，所述吸收喷淋区由下至上依次包括第一吸收喷淋层、第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层；臭氧喷雾氧化反应层设置在第一吸收喷淋层和第二吸收喷淋层之间；过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层之间。在该实施方式中，臭氧喷雾氧化反应层内的臭氧可随烟气逆流进入过氧化氢喷雾氧化反应层，这部分臭氧也可以作为过氧化氢的活化剂，从而激发过氧化氢产生更多的活性物质羟基自由基。优选地，将臭氧喷雾氧化反应层设在烟气处理设备内第一吸收喷淋层和第二吸收喷淋层之间，且距离第一吸收喷淋层0.5～1.5m，优选为0.7～1.0m的位置；将过氧化氢喷雾氧化反应层设在烟气处理设备内第二吸收喷淋层与第三吸收喷淋层之间，且距离第三吸收喷淋层1.0～2.2m、优选为1.5～2.0m，距离第二吸收喷淋层0.8～1.8m、优选为1.0～1.5m的位置。根据本发明的一个具体实施方式，烟气脱硝设备内第一层喷淋层和第二吸收喷淋层之间的间距为1.5～3.5m，优选为1.8～2.5m；烟气脱硝设备内第二层喷淋层和第三吸收喷淋层之间的间距由原来的1.8～2.5m增加到2.8m～3.5m，优选为2.8～3.0m。
本发明的烟气处理设备还包括浆液循环区，用于接收来自吸收喷淋区的吸收浆液(含有亚硫酸镁、硫酸镁、亚硝酸镁、硝酸镁和氧化汞等吸收产物)，并将吸收浆液输送至吸收喷淋区和蒸发浓缩设备中。根据本发明的一个实施方式，所述浆液循环区经循环泵与吸收喷淋区相通，用于将吸收浆液(氢氧化镁浆液或含有吸收产物的氢氧化镁浆液)输送至吸收喷淋区，同时，所述浆液循环设备经排出泵、过滤器与蒸发浓缩设备相通，用于将吸收浆液(含有吸收产物的氢氧化镁浆液)经过滤器过滤后输送至蒸发浓缩设备进行蒸发浓缩。所述过滤器的类型没有特别的限制，可以使用本领域熟知的那些。优选地，来自吸收喷淋区的吸收浆液经由积液器进入浆液循环区。根据本发明的一个实施方式，所述积液器设置在蒸发浓缩设备和吸收喷淋区之间。所述积液器的材质可以为纤维增强复合塑料FRP，优选其耐温范围在50～95℃；但不限于上述材质，能起到将浆液收集起来的作用的设施都可以使用。根据本发明的一个实施方式，在浆液循环区内的浆液中加入过氧化氢分解催化剂。在该实施方式中，未激发反应的过氧化氢落入浆液存储区中与浆液中的过氧化氢分解催化剂接触，分解成无二次污染的水和氧气，所生成的氧气再将亚硫酸盐、亚硝酸盐氧化成硫酸盐、硝酸盐。过氧化氢分解催化剂的类型没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。优选地，过氧化氢分解催化剂包括氯化铁、三氧化二铁、二氧化锰、氧化铜等，也可以使用CN101252991A、CN103272615A、CN104307520A、CN104289228A公开的那些。优选地，本发明的过氧化氢分解催化剂为二氧化锰。过氧化氢分解催化剂的用量也没有特别的限制，可视实际情况而定。如果浆液氧化情况较好，在浆液循环区的浆液中也可不加入过氧化氢分解催化剂。
本发明的烟气处理设备还包括除尘除雾区，用于对烟气进行除尘除雾，所述除尘除雾区位于所述吸收喷淋区上方，与所述吸收喷淋区之间的距离优选为0.2m～2.0m，更优选为0.5m～1.5m，最优选为0.5m～0.8m。本发明的除尘除雾区包含除尘除雾设备。本发明的除尘除雾设备优选采用旋转式除尘除雾器。所述旋转式除尘除雾器可以采用CN201195093Y公开的那些。旋转式除尘除雾器可以替代现有的除雾器和湿式电除尘器，且其除尘除雾效果优于二者的结合。根据本发明的一个实施方式，所使用的旋转式除尘除雾器内部设置有喷雾装置，喷雾装置内喷出雾化的除尘液。所述雾化的除尘液与来自吸收喷淋区的烟气接触，能够捕集烟气中的细微粉尘，同时可以与烟气中的雾滴作用，达到絮凝效果，加重雾滴质量使其坠落。携带烟气粉尘和雾滴的除尘液在除尘除雾过程中重新凝结为大液滴，落入积液器中，经收集后循环利用。所述除尘液的配方没有特别的限制，可以使用本领域熟知的那些。经过本发明的除尘除雾设备处理后的烟气，其烟气粉尘含量优选低于10mg/Nm3，更优选低于5mg/Nm3，其雾滴含量优选低于40mg/Nm3，更优选低于25mg/Nm3。
任选地，本发明的装置还包括其他的除尘设备，其位于烟气进入烟气处理设备之前的任意位置，用于除去烟气中夹带的粉尘。除尘设备的类型和工艺条件没有特别的限制，可以使用本领域熟知的除尘装置和工艺。
本发明的臭氧供给设备，其用于向臭氧喷雾氧化反应层供给臭氧。由于臭氧易于分解而难以储存，通常现场制取现场使用。根据本发明的一个实施方式，臭氧供给设备包括臭氧发生器。臭氧发生器的类型没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。在臭氧发生器中，气源中的氧气分子经物理和/或化学反应转化为臭氧分子。臭氧发生器的气源可选自液氧、气态氧气或空气源，优选为液氧。用作臭氧发生器气源的液氧，其纯度优选为90％以上，更优选为99.5％。臭氧发生器的生成物(也可以称为供给物)中的臭氧浓度优选为2wt％～12wt％，更优选为5wt％～10wt％。根据本发明的一个实施方式，臭氧供给设备中的臭氧通过臭氧输送泵以及臭氧输送管路输送至臭氧喷雾氧化反应层。臭氧输送泵和臭氧输送管路的数量和布置方式没有特别的限制，可使用本领域熟知的泵和管路设计。
本发明的过氧化氢供给设备，其用于向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢。根据本发明的一个实施方式，过氧化氢供给设备包括过氧化氢储罐，其中存储有过氧化氢。过氧化氢储罐的类型没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。考虑到储存安全和使用便利，过氧化氢供给设备中的过氧化氢优选以水溶液形式存在(供给物)，其浓度优选为3wt％～35wt％，更优选为10wt％～27.5wt％。根据本发明的一个实施方式，过氧化氢储罐中的过氧化氢通过注射泵经过氧化氢输送管路输送至过氧化氢喷雾氧化反应层。过氧化氢输送管路的数量和布置方式没有特别的限制，可使用本领域熟知的管路设计。
本发明的装置还包括蒸发浓缩设备，用于将输送至其中的浆液(含有硫酸镁硝酸镁的浆液)进行循环蒸发浓缩，并形成浓缩产物。优选地，所述蒸发浓缩设备设置在烟气处理设备内部。更优选地，所述蒸发浓缩设备设置在烟气处理设备内部，且位于吸收喷淋区下方。优选地，所述蒸发浓缩设备包括蒸发浓缩喷淋层。根据本发明的一个实施方式，在所述蒸发浓缩喷淋层中，从蒸发浓缩喷淋层喷出的浆液(含有硫酸镁、硝酸镁的浆液)与携带余热的烟气接触，在烟气余热作用下进行蒸发浓缩，所形成的浓缩产物在自身重力作用下落入循环沉降设备中。
本发明的装置还包括循环沉降设备，用于接收来自蒸发浓缩设备中的浓缩产物，并使浓缩产物沉降形成沉降产物(其中包括初步结晶过程)。优选地，所述循环沉降设备设置在烟气处理设备内部。更优选地，所述循环沉降设备设置在烟气处理设备内部，且位于蒸发浓缩设备下方。进一步优选地，所述循环沉降设备位于烟气进口下方。本发明的循环沉降设备优选采用循环沉降池。根据工况，所述循环沉降设备可设置成单层沉降、双层沉降或多层沉降。循环沉降设备的材质优选是玻璃钢、特种钢或普通钢材料加防腐处理。根据本发明的一个实施方式，循环沉降设备的中上部设置有溢流口，其经过滤器与蒸发浓缩设备相通，用于使循环沉降设备上部的浆液(基本上不含晶体的浆液)从溢流口溢出并经过过滤器过滤后再输送至蒸发浓缩设备中；循环沉降设备底部设置有排出口，其与结晶设备相通，用于使循环沉降设备底部的沉降产物从排出口排出后输送至结晶设备中。在循环沉降设备中形成的沉降产物，其含固量优选大于25wt％，更优选大于30wt％，其中所含有的硫酸镁和硝酸镁晶体的粒度大于0.05mm，更优选大于0.10mm。
优选地，本发明的装置还包括结晶设备，用于接收循环沉降设备中的沉降产物并将其进一步结晶得到母液和结晶产物。为防晶粒沉降，在结晶设备内优选设置有搅拌装置，搅拌装置可以采用空气搅拌装置或电动搅拌装置等。根据本发明的一个实施方式，本发明的结晶设备采用冷却结晶沉降池。优选地，所述冷却结晶沉降池具有带水冷环装置的自动降温系统，其冷源可以是常温水也可是冷冻水，也可单独设置涼水塔等降温装置。在结晶设备中形成的结晶产物(晶浆)，其含固量优选大于35wt％，更优选大于40wt％，其中所含有的硫酸镁硝酸镁晶体的粒度大于0.15mm，更优选大于0.20mm。优选地，所述结晶设备与蒸发浓缩设备相通，用于将结晶设备所形成的母液输送至蒸发浓缩设备进行蒸发浓缩。
优选地，本发明的装置还包括离心设备，用于将来自结晶设备的结晶产物(晶浆)离心分离，形成母液和硫酸镁、硝酸镁产物。离心设备的类型没有特别的限制，可以使用本领域熟知的那些。根据本发明的一个实施方式，所述离心设备经母液回蒸发浓缩设备循环泵与蒸发浓缩设备相通，用于使离心分离形成的母液再输送至蒸发浓缩设备中进行蒸发浓缩。在离心设备中形成的硫酸镁、硝酸镁产物，其含水量优选小于10wt％，更优选小于5wt％，最优选小于2wt％。
优选地，本发明的装置还包括干燥设备，用于将来自离心设备的硫酸镁、硝酸镁产物干燥至成品。干燥设备的类型没有特别的限制，可以使用本领域熟知的那些。
任选地，本发明的装置还包括包装设备，用于对来自干燥设备的成品进行包装。包装设备的类型没有特别的限制，可以使用本领域熟知的那些。
此外，本发明所述的“排出”(例如从循环沉降设备中排出沉降产物，从结晶设备中排出结晶产物，从离心设备中排出硫酸镁和硝酸镁晶体等)可以使用排出设备，在一个具体的实施方式中，所述排出设备为排出泵。
<烟气一体化处理的方法>
利用本发明的上述装置进行烟气一体化处理的方法是一种烟气同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾并生产硫酸镁硝酸镁的方法。其包括如下步骤：烟气氧化步骤、湿法吸收步骤、浆液循环步骤、臭氧供给步骤、过氧化氢供给步骤、除尘除雾步骤、蒸发浓缩步骤和循环沉降步骤。任选地，本发明的方法还包括其他的除尘步骤和包装步骤。
本发明的方法包括烟气氧化步骤，用于在臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层中，利用臭氧和过氧化氢协同氧化烟气中的低价氮氧化物和单质汞，并形成高价氮氧化物和氧化汞。优选地，本发明的烟气氧化步骤包括：在臭氧喷雾氧化反应层中，通过臭氧雾化喷淋部件向下喷射出臭氧；在过氧化氢喷雾氧化反应层中，通过过氧化氢雾化喷淋部件向下喷射出过氧化氢。所述烟气氧化步骤所采用的雾化喷淋工艺没有特别的限制，可使用本领域熟知的那些。根据本发明的一个实施方式，所述烟气氧化步骤优选采用不锈钢喷嘴喷射臭氧和过氧化氢。臭氧和过氧化氢协同氧化原理如上所述。根据本发明的一个实施方式，所述烟气氧化步骤包括使烟气由下至上依次通过臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层。在该实施方式中，臭氧喷雾氧化反应层喷射出的未反应的臭氧随烟气上升进入过氧化氢喷雾氧化反应层，进一步激活过氧化氢。根据本发明的另一实施方式，所述烟气氧化步骤包括使烟气由下至上依次通过过氧化氢喷雾氧化反应层和臭氧喷雾氧化反应层。在该实施方式中，臭氧喷雾氧化反应层喷射出的未反应的臭氧向下进入过氧化氢喷雾氧化反应层，进一步激活过氧化氢。任选地，本发明的烟气氧化步骤还包括使烟气通过其他的臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层，其数量没有特别的限制，视氧化情况而定。臭氧喷雾氧化反应层的工艺条件、过氧化氢喷雾氧化反应层的工艺条件如前所述，这里不再赘述。
本发明的方法还包括湿法吸收步骤，用于采用氧化镁法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并捕集烟气中的氧化汞，形成吸收产物。
根据本发明的一个实施方式，所述湿法吸收步骤包括使烟气由下至上依次通过第一吸收喷淋层、臭氧喷雾氧化反应层、第二吸收喷淋层、过氧化氢喷雾氧化反应层和第三吸收喷淋层。
任选地，本发明的湿法吸收步骤还包括使烟气通过其他的吸收喷淋层，其数量视烟气中二氧化硫和氮氧化物含量而定。
本发明的方法还包括浆液循环步骤，用于接收来自吸收喷淋区的吸收浆液(含有亚硫酸镁、硫酸镁、亚硝酸镁、硝酸镁和氧化汞等吸收产物)，并将吸收浆液输送至吸收喷淋区和蒸发浓缩设备中。根据本发明的一个实施方式，在所述浆液循环步骤中，通过循环泵将吸收浆液(氢氧化镁浆液或含有吸收产物的氢氧化镁浆液)输送至吸收喷淋区，同时，将吸收浆液(含有吸收产物的氢氧化镁浆液)经过滤器过滤后输送至蒸发浓缩设备进行蒸发浓缩。优选地，使来自吸收喷淋区的吸收浆液经由积液器进入浆液循环区。根据本发明的一个实施方式，在所述浆液循环步骤中，在浆液循环区内的浆液中加入过氧化氢分解催化剂。过氧化氢分解催化剂的类型和用量如前所述，这里不再赘述。
本发明的方法还包括臭氧供给步骤，用于由臭氧供给设备向臭氧喷雾氧化反应层供给臭氧。根据本发明的一个实施方式，在臭氧发生器中由气源生成臭氧，并通过臭氧输送泵将所生成的臭氧输送至臭氧喷雾氧化反应层。臭氧发生器的气源选自液氧、气态氧气或空气源，优选为液氧。用作臭氧发生器气源的液氧，其纯度优选为99.5％。臭氧发生器生成的臭氧浓度为优选为2wt％～12wt％，更优选为5wt％～10wt％。
本发明的方法还包括过氧化氢供给步骤，用于由过氧化氢供给设备向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢。根据本发明的一个实施方式，过氧化氢以水溶液形式存储在过氧化氢储罐中，通过注射泵将过氧化氢储罐中的过氧化氢水溶液经过氧化氢输送管路输送至过氧化氢喷雾氧化反应层。过氧化氢储罐中过氧化氢水溶液的浓度优选为3wt％～35wt％，更优选为10wt％～27.5wt％。
本发明的方法还包括除尘除雾步骤，在除尘除雾区采用除尘除雾设备对烟气进行除尘除雾。根据本发明的一个实施方式，在除尘除雾步骤中，采用旋转式除尘除雾设备对烟气进行除尘除雾，其内部设置有喷雾装置，喷雾装置内喷出雾化的除尘液。在所述实施方式中，所述雾化的除尘液与来自吸收喷淋区的烟气接触，捕集烟气中的细微粉尘，同时与烟气中的雾滴作用，达到絮凝效果，加重雾滴质量使其坠落。携带烟气粉尘和雾滴的除尘液在除尘除雾过程中重新凝结为大液滴，落入积液器中，经收集后循环利用。经过本发明的除尘除雾步骤处理后的烟气，其烟气粉尘含量优选低于10mg/Nm3，更优选低于5mg/Nm3，其雾滴含量优选低于40mg/Nm3，更优选低于25mg/Nm3。
任选地，本发明的方法还包括其他的除尘步骤，用于在烟气进入烟气处理设备之前除去烟气中夹带的粉尘。除尘步骤的工艺条件没有特别的限制，可以使用本领域所熟知的除尘工艺。
本发明的方法还包括蒸发浓缩步骤，用于在蒸发浓缩设备中将输送至其中的浆液(含有硫酸镁硝酸镁的浆液)进行循环蒸发浓缩，并形成浓缩产物。优选地，在蒸发浓缩步骤中，利用蒸发浓缩喷淋层进行浓缩。根据本发明的一个实施方式，在蒸发浓缩步骤中，从蒸发浓缩喷淋层喷出的浆液(含有硫酸镁硝酸镁的浆液)与携带余热的烟气接触，在烟气余热作用下进行蒸发浓缩，所形成的浓缩产物在自身重力作用下落入循环沉降设备中。
本发明的方法还包括循环沉降步骤，用于在循环沉降设备中接收来自蒸发浓缩设备的浓缩产物，并将浓缩产物进行沉降，形成沉降产物(其中包括初步结晶过程)。优选地，在循环沉降步骤中，利用循环沉降池进行沉降。根据本发明的一个实施方式，循环沉降设备上部的浆液(基本上不含晶体的浆液)从溢流口溢出并经过过滤器过滤后再输送至蒸发浓缩设备中；循环沉降设备底部的沉降产物从排出口排出后输送至结晶设备中。经循环沉降步骤所形成的沉降产物，其含固量优选大于25wt％，更优选大于30wt％，其中所含有的硫酸镁和硝酸镁晶体的粒度大于0.05mm，更优选大于0.10mm。
优选地，本发明的方法还包括结晶步骤，用于在结晶设备中接收循环沉降设备中的沉降产物并将其进一步结晶得到结晶产物。根据本发明的一个实施方式，在结晶步骤中，采用冷却结晶沉降池进行结晶。经结晶步骤所形成的结晶产物(晶浆)，其含固量优选大于35wt％，更优选大于40wt％，其中所含有的硫酸镁和硝酸镁晶体的粒度大于0.15mm，更优选大于0.20mm。优选地，所述结晶步骤还包括将所述结晶步骤形成的母液输送至蒸发浓缩设备中进行蒸发浓缩。
优选地，本发明的方法还包括离心步骤，用于在离心设备中将来自结晶设备的结晶产物(晶浆)离心分离，形成母液和硫酸镁、硝酸镁产物。根据本发明的一个实施方式，在离心步骤中，使离心分离形成的母液再输送至蒸发浓缩设备中进行蒸发浓缩。经离心步骤所形成的硫酸镁、硝酸镁产物，其含水量优选小于10wt％，更优选小于5wt％，最优选小于2wt％。
优选地，本发明的方法还包括干燥步骤，用于在干燥设备中将来自离心设备的硫酸镁、硝酸镁产物干燥至成品。干燥设备的类型没有特别的限制，可以使用本领域熟知的那些。
任选地，本发明的方法还包括包装步骤，用于在包装设备中对来自干燥设备的成品进行包装。包装步骤的工艺条件没有特别的限制，可以使用本领域熟知的包装工艺。
以下结合附图，对本发明作更详细的说明。
本发明以下实施例中使用的原料说明如下：
H2O2溶液为过氧化氢水溶液，其中的过氧化氢浓度为27.5wt％；
O3生成物的臭氧浓度为10wt％；
过氧化氢分解催化剂为二氧化锰。
实施例1
图1示出了本发明实施例1的装置示意图。由图可知，本发明的烟气一体化处理装置包括脱硫塔1、臭氧发生器8、过氧化氢储罐9和旋转式除尘除雾器7。脱硫塔1包括臭氧喷雾氧化反应层82、过氧化氢喷雾氧化反应层92、吸收喷淋区6、浆液循环池2、蒸发浓缩喷淋层4和循环沉降槽3，其中，臭氧喷雾氧化反应层82和过氧化氢喷雾氧化反应层92均设置在吸收喷淋区2内；旋转式除尘除雾器7位于吸收喷淋区6上方；蒸发浓缩喷淋层4和循环沉降槽3均设置在脱硫塔1内部。吸收喷淋区6包括第一吸收喷淋层61、第二吸收喷淋层62和第三吸收喷淋层63。臭氧喷雾氧化反应层82位于第一吸收喷淋层61与第二吸收喷淋层62之间。过氧化氢喷雾氧化反应层92位于第二吸收喷淋层62与第三吸收喷淋层63之间。臭氧喷雾氧化反应层82距离第一吸收喷淋层61为1.0m；过氧化氢喷雾氧化反应层92距离第三吸收喷淋层63为1.6m，距离第二吸收喷淋层62为1.5m。臭氧发生器8经臭氧输送泵81以及臭氧输送管路与臭氧喷雾氧化反应层82相通。过氧化氢储罐9通过过氧化氢注射泵91经过氧化氢输送管路与过氧化氢喷雾氧化反应层92相通。旋转式除尘除雾器7位于吸收喷淋区6上方，且距离吸收喷淋区6为0.6m。蒸发浓缩喷淋层4位于吸收喷淋层6下方，且位于烟气进口14上方。吸收喷淋区6与蒸发浓缩喷淋层4之间设置有积液器5。浆液循环池2位于蒸发浓缩喷淋层4下方。浆液循环池2中的浆液中加入有过氧化氢分解催化剂21。浆液循环池2中的浆液分别通过第一吸收喷淋层循环泵24、第二吸收喷淋层循环泵25、第三吸收喷淋层循环泵26经浆液输送管路输送至第一吸收喷淋层61、第二吸收喷淋层62和第三吸收喷淋层63。浆液循环池2中的吸收浆液经浆液循环池排出泵22、第一过滤器23、蒸发浓缩泵41输送至蒸发浓缩喷淋层4。循环沉降槽3位于浆液循环池2上方，且位于烟气进口14下方。循环沉降槽3底部设置有循环沉降槽排出口31，其与结晶槽10相通。循环沉降槽3中上部设置有溢流口32，其经第二过滤器33、蒸发浓缩泵41与蒸发浓缩喷淋层4相通。结晶槽10依次连接离心机11、干燥器12和包装机13。结晶槽10经母液回蒸发浓缩喷淋层循环泵42与蒸发浓缩喷淋层4相通。离心机11经母液回蒸发浓缩喷淋层循环泵42与蒸发浓缩喷淋层4相通。脱硫塔1顶部设有烟气出口15。
本发明实施例1的工艺流程为：
a、烟气从脱硫塔1的烟气进口14进入到脱硫塔1内，经过第一吸收喷淋层61后进入蒸发浓缩喷淋层4，经降温及初步吸收后依次进入臭氧喷雾氧化反应层82、第二吸收喷淋层62、过氧化氢喷雾氧化反应层92和第三吸收喷淋层63进行脱硫脱硝脱汞氧化吸收反应，最后进入旋转式除尘除雾器7进行除尘除雾后经顶部烟囱烟气出口15直接排放；
b、从臭氧喷雾氧化反应层82、第一吸收喷淋层61、第二吸收喷淋层62及第三吸收喷淋喷淋层63下来的吸收浆液经由积液器5进入浆液循环池2；
c、浆液循环池2中的吸收浆液经浆液循环池排出泵22排入第一过滤器23，经过滤后由蒸发浓缩泵41送入蒸发浓缩喷淋层4进行循环蒸发浓缩；
d、从循环沉降槽3的溢流口32溢出的浆液经第二过滤器33过滤后形成过滤后的清液，将所述过滤后的清液经由蒸发浓缩泵41送入蒸发浓缩喷淋层4进行再循环结晶；
e、从循环沉降槽3底部循环沉降槽排出口31排出含固量大于30wt％且含有粒度大于0.1mm的硫酸镁、硝酸镁晶体的固液混合物，将所述固液混合物送入结晶槽10，在结晶槽10内经降温进一步形成晶粒大于0.2mm的硫酸镁、硝酸镁晶体，为防晶体沉降，在结晶槽内设置有搅拌装置；
f、由循环沉降槽3进入结晶槽10的固液混合物在结晶槽10中分离，母液回蒸发浓缩喷淋层4进一步循环结晶，含固量大于40wt％的晶浆送离心机11分离，离心机母液回蒸发浓缩喷淋层4，含水量小于2wt％的硫酸镁、硝酸镁送干燥器12进一步干燥至成品送入包装机13。
主要工艺参数详见表1。
表1
序号 参数 单位 数值
1 装置入口烟气量(工况) m3/h 320000
2 装置入口烟温 ℃ 120～180
3 平均入口二氧化硫浓度 mg/m3 1500
4 平均入口氮氧化物浓度 mg/m3 450
5 平均入口粉尘浓度 mg/m3 98
6 平均入口汞浓度 μg/m3 10
7 硫镁比 mol/mol 1.02
8 O3与NOX摩尔比 O3/NOX 0.3
9 H2O2与NOX摩尔比 H2O2/NOX 0.5
10 氧化时间 s 0.5
11 平均出口二氧化硫浓度 mg/m3 17
12 平均出口氮氧化物浓度 mg/m3 43
13 平均出口粉尘浓度 mg/m3 3
14 平均出口汞浓度 μg/m3 0.01
15 出口雾滴含量 mg/m3 20
16 最高脱硫效率 ％ 98.9
17 最高脱硝效率 ％ 90.4
18 最高除尘效率 ％ 96.9
19 最高脱汞效率 ％ 99.9
20 硫酸镁、硝酸镁产出量 t/h 1.41
从上述实施例的实施效果可以看出，本发明的烟气脱硫脱硝脱汞除尘除雾一体化装置和方法的脱硫效率可达98％以上，脱硝效率可达90％以上，O3与NOX摩尔比仅为0.3，H2O2与NOX摩尔比仅为0.5，节约了近50％的臭氧用量，实现了脱硫、脱硝、脱汞、除尘、除雾的综合治理，生成的副产品的价值能抵扣相当大一部分运行费用，能够满足环保要求的超低排放的同时又降低投资和运行成本。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (6)

1.一种烟气一体化处理装置，其特征在于，包括：
烟气处理设备，其内部设置有：
臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层，用于协同氧化烟气中的低价氮氧化物和单质汞，并形成高价氮氧化物和氧化汞；
吸收喷淋区，用于采用氧化镁法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并捕集烟气中的氧化汞，形成吸收浆液；
浆液循环区，用于接收来自吸收喷淋区的吸收浆液，并将吸收浆液输送至吸收喷淋区和蒸发浓缩设备中；和
除尘除雾区，用于对烟气进行除尘除雾；
蒸发浓缩设备，用于将输送至其中的浆液蒸发浓缩，形成浓缩产物；
循环沉降设备，用于接收来自蒸发浓缩设备的浓缩产物，并将浓缩产物进行沉降，形成沉降产物；
臭氧供给设备，用于向臭氧喷雾氧化反应层供给臭氧；和
过氧化氢供给设备，用于向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢；
其中，所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层均设置在所述吸收喷淋区内；所述除尘除雾区位于所述吸收喷淋区上方；所述蒸发浓缩设备和循环沉降设备均设置在所述烟气处理设备内部；
其中，所述吸收喷淋区包括至少三个吸收喷淋层，并且所述至少三个吸收喷淋层彼此不邻接，并被所述臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层间隔开；所述吸收喷淋区由下至上依次包括第一吸收喷淋层、第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层；臭氧喷雾氧化反应层设置在第一吸收喷淋层和第二吸收喷淋层之间；过氧化氢喷雾氧化反应层设置在第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层之间；
其中，所述臭氧喷雾氧化反应层距离第一吸收喷淋层0.5～1.5m；所述过氧化氢喷雾氧化反应层距离第二吸收喷淋区0.8～1.8m，且距离第三吸收喷淋层1～2.2m。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述除尘除雾区距离所述吸收喷淋区0.2～2.0m。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述除尘除雾区包含除尘除雾设备，所述除尘除雾设备为旋转式除尘除雾器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：
结晶设备，用于将来自循环沉降设备的沉降产物结晶，形成母液和结晶产物；
离心设备，用于将来自结晶设备的结晶产物离心分离，形成母液和硫酸镁、硝酸镁产物；和
干燥设备，用于将来自离心设备的硫酸镁、硝酸镁产物干燥至成品。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述的装置进行烟气一体化处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：
烟气氧化步骤：在臭氧喷雾氧化反应层和过氧化氢喷雾氧化反应层中，利用臭氧和过氧化氢协同氧化烟气中的低价氮氧化物和单质汞，并形成高价氮氧化物和氧化汞；
湿法吸收步骤：在吸收喷淋区中采用氧化镁法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并捕集烟气中的氧化汞，形成吸收浆液；
浆液循环步骤：在浆液循环区中接收来自吸收喷淋区的吸收浆液，并将吸收浆液输送至吸收喷淋区和蒸发浓缩喷淋层中；
蒸发浓缩步骤：在蒸发浓缩设备中将输送至其中的浆液蒸发浓缩，并形成浓缩产物；
循环沉降步骤：在循环沉降设备中接收来自蒸发浓缩设备的浓缩产物，并将浓缩产物进行沉降，形成沉降产物；
臭氧供给步骤：由臭氧供给设备向臭氧喷雾氧化反应层供给臭氧；
过氧化氢供给步骤：由过氧化氢供给设备向过氧化氢喷雾氧化反应层供给过氧化氢；和
除尘除雾步骤：在除尘除雾区采用除尘除雾设备对烟气进行除尘除雾；
其中，在所述烟气氧化步骤中，臭氧喷雾氧化反应层的工艺条件为：烟气温度为50～80℃，尘含量为30～50mg/Nm3，相对湿度大于30％，烟气含湿量为10％～15％；过氧化氢喷雾氧化反应层的工艺条件为：烟气温度为40～70℃，含水率为10％～13％，相对湿度为30％～40％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
结晶步骤：在结晶设备中将来自循环沉降设备的沉降产物结晶，形成母液和结晶产物；
离心步骤：在离心设备中将来自结晶设备的结晶产物离心分离，形成母液和硫酸镁、硝酸镁产物；和
干燥步骤：在干燥设备中将来自离心设备的硫酸镁、硝酸镁产物干燥至成品。
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