CN104941415A

CN104941415A - 烟气治理系统及其方法

Info

Publication number: CN104941415A
Application number: CN201510304958.4A
Authority: CN
Inventors: 童裳慧
Original assignee: Beijing Zhongjing Jiamei Environmental Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongjing Jiamei Environmental Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2035-06-05
Also published as: HK1215225A1; CN104941415B

Abstract

本发明公开了一种烟气治理系统及其方法。本发明的系统包括烟气处理设备、过氧化氢供给设备和除尘除雾设备等，其中，所述烟气处理设备包括过氧化氢喷雾氧化反应层、吸收喷淋区和浆液循环区，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述吸收喷淋区内；所述除尘除雾设备位于所述吸收喷淋区上方。本发明的系统及其方法适用于燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团、工业窑炉等含SO₂、NO_X、Hg和粉尘的烟气的综合治理。

Description

烟气治理系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种烟气治理系统及其方法，尤其是一种同时脱除烟气中的二氧化硫、氮氧化物、单质汞和粉尘的系统及其方法。

背景技术

目前，我国普遍采用的脱硫脱硝技术是湿法烟气脱硫技术(WFGD)(其中以钙法居多)结合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)。近阶段，又有专家提出结合原有的湿法脱硫装置再利用H₂O₂的强氧化性完成同时脱硫脱硝。现有的脱汞技术采用卤素氧化剂溶液对原烟气进行循环喷淋，在单质汞(Hg⁰)充分氧化后，将气相二价汞离子吸收成液相二价离子汞，再通过添加汞稳定剂将废水处理系统中液相二价离子汞转化成稳定的硫化汞沉淀物。现有的除雾技术主要是靠脱硫塔内的除雾器来脱除烟气中携带的水滴，而现有的除尘技术一般采用与脱硫脱硝分开的技术，应用比较广泛的是静电除尘和袋式除尘。虽然以上的各种技术对于单项污染物的处理效果很好，但是随着环境的恶劣，环保要求不断地提高，上述技术要达到超净排放非常困难。对每种污染物都分开处理的工艺势必造成投资、运行成本高，占地面积广等问题，特别是对于一些老厂改造项目，厂区里没有足够的空间放置这么多的设备，这些方法在工业应用上就受到了很大的限制。因此，研究脱硫脱硝脱汞除尘除雾一体化就成了当前环保行业的主要趋势。

在脱硫脱硝工艺方面，CN102327735A和CN103463978A分别公开了一种基于H₂O₂催化氧化烟气同时脱硫脱硝的系统及其方法，这些专利文献均采用在烟气进口处注入H₂O₂，这种注入方式存在以下的缺陷：(1)由于H₂O₂具有不稳定性，在120℃以上，尤其是在140℃及以上时会发生无效分解，强烈分解成H₂O和O₂，失去氧化氮氧化物(NO_X)的能力，而大部分烟气在烟道段(未进入吸收塔前)的烟气温度恰恰在这个温度范围之内。(2)无论是钢厂的烧结机烟气，还是燃煤锅炉烟气，都含有较多的粉尘，H₂O₂本身及其在一定条件下激发形成的活性物质羟基自由基遇到粉尘会发生瞬时聚集使其失去活性，大幅降低H₂O₂本应很强的氧化性能。(3)H₂O₂在50～70℃，雾化含水率在10％～13％，环境含水量30％～40％的条件下会激发出更多的羟基自由基·OH和·O₂H，而烟气进口位置烟温过高且含水量较低，达不到这样的条件，导致H₂O₂激发出实质性氧化意义的活性物质羟基自由基·OH和·O₂H的量大大地降低。(4)塔外用于脱硝的设备多且复杂，占地面积大，增加了投资、运行成本。

在脱汞工艺方面，卤素氧化剂除汞的方法既需要添加汞氧化剂，又需要添加稳定剂，经济成本较高，也容易造成二次污染。

在除尘除雾工艺方面，一方面，静电除尘对大于10μm的颗粒物除尘效率非常高，但是当颗粒物直径小于2μm时，除尘效率就会显著下降，除尘效率会低于90％，在极端情况下，效率甚至会降到50％以下，从电除尘器排放出来数量最多的就是0.2～2μm的细颗粒。另一方面，袋式除尘器除尘效果好，但不论其效率多高，排放的颗粒物大部分都小于2.5μm。静电除尘和袋式除尘均不能使除尘后烟气颗粒物含量达到排放限值，通常含量仍在100～200mg/Nm3。此外，湿法脱硫塔内安装的除雾器仅能去除粒径大于15μm的较大液滴，而烟气中的大量细小雾滴无法除去，造成排放烟气雾滴含量较高。

综上所述，目前尚无一种切实可行的同时对烟气进行脱硫脱硝脱汞除尘除雾的方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种借助氧化镁法吸收脱硫设备，结合过氧化氢氧化进行烟气同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾的系统及其方法。本发明的系统及其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、NO_X、Hg⁰和粉尘的烟气的一体化处理。

本发明提供一种烟气治理系统，包括：

烟气处理设备，其内部设置有：

过氧化氢喷雾氧化反应层，用于采用过氧化氢氧化烟气中的二氧化硫、低价氮氧化物和单质汞，并形成氧化产物；

吸收喷淋区，用于采用氢氧化镁浆液吸收烟气中的所述氧化产物，并形成吸收浆液；和

浆液循环区，用于向吸收喷淋区供给氢氧化镁浆液，并接收来自吸收喷淋区的吸收浆液；

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

除尘除雾设备，用于对烟气进行除尘除雾；

其中，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述吸收喷淋区内；所述除尘除雾设备位于所述吸收喷淋区上方。

根据本发明所述的系统，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；所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述第一吸收喷淋层和所述第二吸收喷淋层之间。

根据本发明所述的系统，优选地，所述第二吸收喷淋层距离所述第一吸收喷淋层2.8m～3.5m。

根据本发明所述的系统，优选地，所述除尘除雾设备采用旋转式除尘除雾器。

根据本发明所述的系统，优选地，所述除尘除雾设备包括：

导流筒，其为一个或多个竖直固定且内壁光滑平整的圆形筒；当采用多个导流筒时，每个导流筒以相切的方式布置在烟气处理设备内部；

旋转叶片组，其由中心筒、叶片组和外筒构成，所述中心筒和外筒用于连接固定叶片；

中轴和轴毂，所述轴毂用于连接固定中轴和导流筒；

密封式转承，所述旋转叶片组中心筒穿过中轴，由两个所述密封式轴承上下固定在中轴上；和

喷雾设备，其安装于中轴内部，用于雾化除尘液。

根据本发明所述的系统，优选地，所述旋转叶片组以一定倾斜角度与中心筒和外筒连接，且是可以活动的。

根据本发明所述的系统，优选地，所述旋转叶片组在烟气带动下转动，其转速为800r/s～1000r/s。

根据本发明所述的系统，优选地，所述中心筒的截面面积为所述导流筒的截面面积的5～55％。

本发明还提供一种利用上述系统进行烟气治理的方法，包括如下步骤：

烟气氧化步骤：在过氧化氢喷雾氧化反应层中，利用过氧化氢氧化烟气中的二氧化硫、低价氮氧化物和单质汞，并形成其氧化产物；

湿法吸收步骤：在吸收喷淋区中采用氢氧化镁浆液吸收烟气中的所述氧化产物，并形成吸收浆液；

浆液循环步骤：将浆液循环区中的氢氧化镁浆液供给至吸收喷淋区，并在浆液循环区中接收来自吸收喷淋区的吸收浆液；

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：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，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％。

本发明的系统及其方法借助湿法吸收脱硫设备，结合过氧化氢氧化，实现了烟气同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾综合治理。根据本发明优选的技术方案，本发明的系统及其方法相比于现有的在烟道处加入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50％～60％之多，有效提高了氮氧化物和二氧化硫的脱除效率，SO₂脱除率可达到100％，NO_X脱除率可达到80％以上，同时降低了H₂O₂的注入量，节约成本的同时也避免了H₂O₂过量、高温引发爆炸的危险。根据本发明进一步优选的技术方案，本发明的系统及其方法采用氧化镁法吸收脱硫脱硝工艺，由于氧化镁是一种活性非常高的金属氧化物，更能激发部分H₂O₂产生活性物质羟基自由基，不仅提高了脱硫的效率，而且能够对脱硝的效率起到同步促进的作用，这是现有脱硫脱硝方法所不具有的优点。根据本发明进一步优选的技术方案，本发明的系统及其方法在脱汞过程中不需要加入卤素氧化剂和汞稳定剂，节约运行成本，不会造成卤素、稳定剂等的二次污染。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可以代替现在普遍使用的除雾器和湿式电除尘器，且除尘除雾效果优于二者的组合，经过该除尘除雾器处理后的烟气，其烟气粉尘含量可低于5mg/Nm³、雾滴含量不高于25mg/Nm³，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。再有，本发明的系统及其方法简化了现有技术的设备，包括H₂O₂催化分解装置、预热装置、加热装置、风机等装置，大大降低了脱硫脱硝前期建设投资、占地面积和运行成本。

附图说明

图1是比较例1的装置示意图。

图1中：11为过氧化氢储罐，12为过氧化氢注射泵，13为过氧化氢喷头，14为过氧化氢催化分解装置，15为鼓风机，16为活性物质喷头。

图2是比较例2的装置示意图。

图2中：21为过氧化氢储罐，22为过氧化氢注射泵，23为过氧化氢喷头，24为过氧化氢催化分解装置，25为鼓风机，26为活性物质喷头，27为预热装置，28为加热装置。

图3是本发明实施例1的系统示意图。

图3中：31为烟气处理塔，32为浆液循环池，321为过氧化氢分解催化剂，322为烟气处理循环泵，33为吸收喷淋区，331为第一吸收喷淋层，332为第二吸收喷淋层，333为第三吸收喷淋层，334为脱硫脱硝脱汞喷嘴，34为过氧化氢储罐，341为过氧化氢注射泵，342为过氧化氢喷雾氧化反应层，343为过氧化氢雾化喷嘴，35为旋转式除尘除雾器，36为烟气进口。

具体实施方式

以下结合附图，通过对本发明系统及其方法与现有技术的系统及其方法进行比较，对本发明作更详细的说明。

本发明所述的“系统”为一种产品，即各设备的系统集合。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(NO_X)；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(NO_X)。

本发明所述的“单质汞”，是指以单质形式存在的零价汞元素(Hg⁰)。本发明所述的“二价汞离子”是指处于二价氧化态的汞离子(Hg²⁺)，包括氧化汞。

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。

本发明中，吸收喷淋区采用浆液吸收烟气中的原有物质和过氧化氢氧化反应后物质，主要包括硫酸、高价氮氧化物和氧化汞，还可能包括亚硫酸、二氧化硫、粉尘等。

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。本发明所述的“氢氧化镁浆液”或“氢氧化镁浆料”，其与“氧化镁浆液”或“氧化镁浆料”具有实质上相同的含义，二者可以替换，其是指由氧化镁脱硫脱硝剂与水经熟化反应形成的含有氢氧化镁的浆料。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。

<烟气治理系统>

本发明的烟气治理系统可以实现烟气脱硫脱硝脱汞除尘除雾一体化处理。其包括如下设备：烟气处理设备、过氧化氢供给设备和除尘除雾设备。根据本发明的系统，所述烟气处理设备内部设有：过氧化氢喷雾氧化反应层、吸收喷淋区和浆液循环区，其中，所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述吸收喷淋区内。所述除尘除雾设备位于所述吸收喷淋区上方。任选地，本发明的系统还包括其他的除尘设备。

本发明的烟气处理设备包括过氧化氢喷雾氧化反应层，其设置在吸收喷淋区内(而不是设置在烟道内)，用于氧化烟气中的二氧化硫、低价氮氧化物和单质汞，并形成其氧化物产物(例如硫酸、高价氮氧化物和氧化汞等)。在所述过氧化氢喷雾氧化反应层中，优选通过过氧化氢雾化喷淋部件向下喷射出雾化的过氧化氢。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。过氧化氢喷雾氧化反应层喷射出的过氧化氢与烟气中的二氧化硫、氮氧化物和单质汞发生氧化反应，形成相应的氧化产物(硫酸、高价氮氧化物和氧化汞等)。其中，烟气中的二氧化硫被氧化为硫酸，烟气中的低价氮氧化物(例如NO)被氧化为高价氮氧化物(如NO₂、N₂O₅等)，所述硫酸和高价氮氧化物均容易被氢氧化镁浆液中和吸收；同时，烟气中的单质汞(Hg⁰)被氧化为氧化汞(Hg²⁺)，其容易被氢氧化镁浆液捕集。过氧化氢氧化烟气中的二氧化硫、氮氧化物和单质汞的主要原理如下。

A、二氧化硫和氮氧化物氧化步骤：

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)活性物质羟基自由基与烟气中二氧化硫和氮氧化物反应：

SO₂+·OH→HSO₃

HSO₃+·OH→H₂SO₄

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

4)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，上述步骤3)中的氧气来源于两部分：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。

B、单质汞氧化步骤：

HCl+·OH→Cl·+H₂O

2Cl·+Hg⁰→Hg²⁺+Cl₂

HgO+2HNO₃→Hg(NO₃)₂+H₂O(反应微弱)

在上述步骤中，由于烟气中通常存在HCl气体，在NO_X存在的情况下，过氧化氢分解出来的活性物质羟基自由基会激发HCl气体产生另一种活性物质Cl·，Hg⁰会与Cl·反应，被氧化成Hg²⁺，而脱硝生成的高价氮氧化物会消耗亚硫酸根，从而抑制了湿法吸收中常见的亚硫酸根对二价汞离子的还原，同时亚硫酸根与镁离子结合成亚硫酸镁，更加促进了Hg²⁺在浆液中的稳定存在。当然，本发明并不限制于含HCl的烟气。即使没有HCl，单质汞仍然可以在H₂O₂作用下生产汞的氧化物。

在本发明的系统中，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，其用于采用氢氧化镁浆液吸收烟气中的所述氧化产物，形成吸收产物。其中，氢氧化镁浆液吸收氮氧化物氧化产物的主要反应原理如上所述，氢氧化镁浆液吸收二氧化硫及其氧化产物的主要反应原理如下。

C、吸收二氧化硫及其氧化产物的步骤：

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烟气步骤中步骤3)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，采用氢氧化镁浆液吸收烟气中的所述氧化产物。本发明的吸收喷淋区优选包括至少一个位于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多个吸收喷淋层，并且所述过氧化氢喷雾氧化反应层位于两个吸收喷淋层之间。

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；过氧化氢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。任选地，本发明的吸收喷淋区还设有其他的吸收喷淋层，其数量视烟气中二氧化硫和氮氧化物含量而定。优选地，烟气处理设备内第一层喷淋层和第二吸收喷淋层之间的间距由原来的1.8m～2.5m增加到2.8m～3.5m，优选为2.8m～3.0m。在所述第一吸收喷淋层、第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层中，通过浆液雾化喷淋部件向下喷射出雾化的氢氧化镁浆液。所述第一吸收喷淋层、第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层所采用的雾化喷淋部件可以使用在前面描述过氧化氢喷雾氧化反应层时所提及的雾化喷淋部件，这里不再赘述。

本发明的烟气处理设备还包括浆液循环区，用于将浆液循环区中的氢氧化镁浆液供给至吸收喷淋区，并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)。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，经湿法吸收(氧化镁法吸收)所形成的硫酸镁、亚硫酸镁、硝酸镁、亚硝酸镁和氧化汞凝结后，靠着自身的重量落入烟气处理设备中的浆液循环区中。根据本发明的一个实施方式，在浆液循环区内的氢氧化镁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循环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镁、亚硝酸镁氧化成硫酸镁、硝酸镁。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。更优选地，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，在浆液循环区的氢氧化镁浆液中也可不加入过氧化氢分解催化剂。

本发明的系统还包括过氧化氢供给设备，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。

本发明的系统还包括除尘除雾设备，用于对烟气进行除尘除雾。所述除尘除雾设备位于所述吸收喷淋区上方。本发明的除尘除雾设备优选采用旋转式除尘除雾器。根据本发明的一个实施方式，所述除尘除雾设备优选包括：导流筒，其为一个或多个竖直固定且内壁光滑平整的圆形筒，当采用多个导流筒时，每个导流筒以相切的方式布置在烟气处理设备内部；旋转叶片组，其由中心筒、叶片组和外筒构成，所述中心筒和外筒用于连接固定叶片；中轴和轴毂，所述轴毂用于连接固定中轴和导流筒；密封式转承，所述旋转叶片组中心筒穿过中轴，由两个所述密封式轴承上下固定在中轴上；和喷雾部件，其安装于中轴内部，用于喷射出雾化的除尘液。其中，所述导流筒的直径、高度和数量没有特别的限制，可根据除尘除雾要求进行设置。所述旋转叶片组可以在导流筒中以一层或多层的形式布置。当布置多层旋转叶片组时，所述旋转叶片组的层数可根据除尘除雾要求进行调整。所述旋转叶片组优选以一定倾斜角度与中心筒和外筒连接，且是可以活动的。所述旋转叶片组的倾斜角度没有特别的限制，可根据烟气流速进行调整。根据本发明一个优选的实施方式，所述旋转叶片组可以在烟气自然力带动下转动。所述旋转叶片组的转速优选为800r/s～1000r/s，更优选为850r/s～950r/s。由所述旋转叶片组的叶片旋转所产生的拨力可以在叶片组下方形成负压区，从而加速烟气流动，减小烟气阻力。所述旋转叶片组的高速转动使得烟气中的粉尘和雾滴与叶片接触面积增加了300％，除尘除雾效率提高了100％以上。在该实施方式中，所述中心筒的截面面积优选为导流筒截面面积的5～55％，更优选为导流筒截面面积的10～40％。

根据本发明一个优选的实施方式，所述除尘除雾设备中所采用的除尘液包含阴离子表面活性剂、除静电剂和增稠剂。其中，所述阴离子表面活性剂能够吸附细微颗粒PM10、PM2.5等细微、极细微颗粒物，还能吸附颗粒物中夹带的多环芳烃、二噁英等有机物。所述除静电剂用于中和电除尘后颗粒物所带电荷。所述增稠剂用于增加浆液粘稠性。所述阴离子表面活性剂、除静电剂和增稠剂的类型和用量没有特别的限制，可以使用本领域熟知的类型和用量。从所述除尘除雾设备的喷雾部件喷射出的雾化除尘液，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。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。

此外，本发明的除尘除雾设备也可以采用CN201195093Y公开的旋转式除尘除雾器。

任选地，本发明的系统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设备和工艺。

<烟气治理方法>

利用本发明的上述系统进行烟气治理方法是一种烟气同时脱硫脱硝脱汞除尘除雾的方法。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、过氧化氢供给步骤和除尘除雾步骤。任选地，本发明的方法还包括其他的除尘步骤。

本发明的方法包括烟气氧化步骤，用于在过氧化氢喷雾氧化反应层中，利用过氧化氢氧化烟气中的二氧化硫、低价氮氧化物和单质汞，并形成其氧化产物(硫酸、高价氮氧化物和氧化汞等)。其中，烟气中的二氧化硫被氧化为硫酸，烟气中的低价氮氧化物(例如NO)被氧化为高价氮氧化物(如NO₂、N₂O₅等)，所述硫酸和高价氮氧化物均容易被氢氧化镁浆液中和吸收；同时，烟气中的单质汞(Hg⁰)被氧化为氧化汞(Hg²⁺)，其容易被氢氧化镁浆液捕集。优选地，本发明的烟气氧化步骤包括：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过氧化氢。过氧化氢氧化原理如上所述。任选地，本发明的烟气氧化步骤还包括使烟气通过其他的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。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，用于采用氢氧化镁浆液吸收烟气中的所述氧化产物，并形成吸收产物。氢氧化镁浆液吸收二氧化硫和氮氧化物及其氧化产物的反应原理如前所述。优选地，所述湿法吸收步骤包括使烟气通过至少一个位于过氧化氢喷雾氧化反应层下方的吸收喷淋层。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、过氧化氢喷雾氧化反应层、第二吸收喷淋层和第三吸收喷淋层。在本发明的湿法吸收步骤中，优选通过在所述吸收喷淋层上设置的浆液雾化喷淋部件向下喷射出雾化的氢氧化镁浆液。所述吸收喷淋层所采用的雾化喷淋部件已在前面描述，这里不再赘述。

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，用于将浆液循环区中的氢氧化镁浆液供给至吸收喷淋区，并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)。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，经湿法吸收(氧化镁法吸收)所形成的硫酸镁、亚硫酸镁、硝酸镁、亚硝酸镁和氧化汞凝结后，靠着自身的重量落入烟气处理设备中的浆液循环区中。根据本发明的一个实施方式，在浆液循环区内的氢氧化镁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，用于采用除尘除雾设备对烟气进行除尘除雾。优选地，在所述除尘除雾步骤中，采用旋转式除尘除雾设备对烟气进行除尘除雾，其内部设置有喷雾部件，喷雾部件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，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。根据本发明的一个实施方式，在所述除尘除雾步骤中，脱硫脱硝脱汞烟气进入旋转式除尘除雾器中并带动旋转式除尘除雾器中的旋转叶片组高速转动。在该实施方式中，细微粉尘和雾滴相互碰撞凝聚成较大的颗粒沉降下来，在旋转叶片组高速转动产生的离心力作用下，凝聚的颗粒被甩到光滑的导流筒内壁上并沿该内壁流下。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。

比较例1

比较例1为一种现有的过氧化氢氧化同时脱硫脱硝工艺，其装置示意图如图1所示。该工艺流程为：

a、过氧化氢储罐11中的H₂O₂液体通过过氧化氢注射泵22加入过氧化氢催化分解装置24内位于催化剂上方的过氧化氢喷头23中，H₂O₂液体从过氧化氢喷头23喷出与过氧化氢催化分解装置24中的催化剂反应，产生活性物质；

b、在过氧化氢催化分解装置24中产生的活性物质伴随鼓风机25鼓入的气流通过活性物质喷头26进入烟道，在烟道中氧化二氧化硫和氮氧化物。

比较例1的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	镁硫比	Mg/S	1.02
4	H₂O₂与NO_X摩尔比	H₂O₂/NO_X	2
				5	氧化时间	s	1
6	最高脱硫效率	％	98
				7	最高脱硝效率	％	69.4
8	最高除尘效率	％	51.6

比较例2

比较例2为一种现有的过氧化氢氧化同时脱硫脱硝工艺，其装置示意图如图2所示。该工艺流程为：

a、过氧化氢储罐21中的H₂O₂液体通过过氧化氢注射泵22加入过氧化氢催化分解装置24内位于催化剂上方的过氧化氢喷头23中，H₂O₂液体从过氧化氢喷头23喷出与过氧化氢催化分解装置24中的催化剂反应，产生活性物质；

b、过氧化氢催化分解装置24外侧的加热装置28对H₂O₂和催化剂进行加热，激发H₂O₂产生更多的活性物质；

c、在过氧化氢催化分解装置24中产生的活性物质伴随由鼓风机25鼓入且经预热装置27预热的气流，通过活性物质喷头26进入烟道，在烟道中氧化二氧化硫和氮氧化物。

比较例2的主要工艺参数详见表2。

表2

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	预热装置27	℃	100～140
4	加热装置28	℃	40～100
				5	镁硫比	Mg/S	1.02
6	H₂O₂与NO_X摩尔比	H₂O₂/NO_X	2
				7	氧化时间	s	1
8	最高脱硫效率	％	99.5
				9	最高脱硝效率	％	79.3
10	最高除尘效率	％	50.4

本发明以下实施例中使用的原料说明如下：

烟气为燃煤锅炉的烟气(含HCl)；

H₂O₂溶液为过氧化氢水溶液，其中的过氧化氢浓度为27.5wt％；

过氧化氢分解催化剂为二氧化锰。

实施例1

图3示出了本发明实施例1的系统示意图。由图可知，本发明的烟气治理系统包括烟气处理塔31、过氧化氢储罐34和旋转式除尘除雾器35。烟气处理塔31包括过氧化氢喷雾氧化反应层342、吸收喷淋区33和浆液循环池32，其中，过氧化氢喷雾氧化反应层342设置在吸收喷淋区33内；旋转式除尘除雾器35位于吸收喷淋区33上方。吸收喷淋区33包括第一吸收喷淋层331、第二吸收喷淋层332和第三吸收喷淋层333。过氧化氢喷雾氧化反应层342位于第一吸收喷淋层331与第二吸收喷淋层332之间。烟气处理塔31内第一吸收喷淋层331和第二吸收喷淋层332之间的间距为2.8m。过氧化氢储罐34通过过氧化氢注射泵341经过氧化氢输送管路与过氧化氢喷雾氧化反应层342相通。过氧化氢喷雾氧化反应层342设置有若干个向下喷射的过氧化氢雾化喷嘴343。浆液循环池32中的氢氧化镁浆液中加入有过氧化氢分解催化剂321。浆液循环池32中的氢氧化镁浆液通过烟气处理循环泵322经浆液输送管路输送至第一吸收喷淋层331、第二吸收喷淋层332和第三吸收喷淋层333。第一吸收喷淋层331、第二吸收喷淋层332和第三吸收喷淋层333设置有若干个向下喷射的脱硫脱硝脱汞喷嘴334。烟气处理塔31顶部设置有烟气进口36。

本发明实施例1的工艺流程为：

a、烟气处理塔31的浆液循环池32中含有过氧化氢分解催化剂321的氢氧化镁浆液，通过烟气处理循环泵322经浆液输送管路输送至吸收喷淋区33的第一吸收喷淋层331、第二吸收喷淋层332和第三吸收喷淋层333中，并通过脱硫脱硝脱汞喷嘴334雾化后向下喷射；

b、来自燃煤锅炉的烟气，从烟气处理塔31的烟气进口36进入烟气处理塔31内部并上升进入吸收喷淋区33，烟气在上升过程中与第一吸收喷淋层331喷射出的氢氧化镁浆液逆流接触发生中和反应，除去烟气中的大部分SO₂和粉尘，得到含有亚硫酸镁和硫酸镁的吸收产物，并形成初步净化的烟气；

c、过氧化氢储罐34中的H₂O₂溶液，通过过氧化氢注射泵341经过氧化氢输送管路输送至过氧化氢喷雾氧化反应层342中，并通过过氧化氢雾化喷嘴343雾化后向下喷射，初步净化的烟气在上升过程中与过氧化氢喷雾氧化反应层342喷射出的过氧化氢逆流接触发生氧化反应，将烟气中的部分二氧化硫、低价氮氧化物和单质汞氧化为硫酸、高价氮氧化物和氧化汞，形成过氧化氢氧化烟气，过氧化氢喷雾氧化反应层342喷射出的未反应的过氧化氢落入浆液循环池32中，与过氧化氢分解催化剂321接触，生成水和氧气；

d、过氧化氢氧化烟气继续上升，依次与第二吸收喷淋层332、第三吸收喷淋层333喷射出的氢氧化镁浆液逆流接触，过氧化氢氧化烟气中的硫酸、高价氮氧化物和未除尽的二氧化硫与氢氧化镁浆液发生中和反应，过氧化氢氧化烟气中的氧化汞也被捕集在氢氧化镁浆液中，得到含有亚硫酸镁、硫酸镁、亚硝酸镁、硝酸镁和氧化汞的吸收产物，并形成过氧化氢氧化脱硫脱硝脱汞烟气；

e、过氧化氢氧化脱硫脱硝脱汞烟气继续上升，在旋转式除尘除雾器35中脱除粉尘和雾滴后从烟气处理塔31顶部排出；

f、整个烟气处理过程中生成的亚硫酸镁、硫酸镁、亚硝酸镁、硝酸镁和氧化汞落入烟气处理塔31中的浆液循环池32中，亚硫酸镁、亚硝酸镁与氧气发生氧化反应生成硫酸镁、硝酸镁。

本发明实施例1的主要工艺参数详见表3。

表3

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	镁硫比	Mg/S	1.02
4	H₂O₂与NO_X摩尔比	H₂O₂/NO_X	0.9
				5	氧化时间	s	1
6	最高脱硫效率	％	100
				7	最高脱硝效率	％	81.5
8	最高除尘效率	％	96.9
				9	最高脱汞效率	％	61.3

通过对本发明实施例1与比较例1-2的对比可以看出，本发明的烟气治理系统和方法的脱硫效率最高可达100％，脱硝效率可达80％以上，脱汞效率可达60％以上，H₂O₂与NO_X摩尔比仅为0.9，大大降低了H₂O₂的用量，不仅能够满足环保要求的超低排放标准，而且能够降低投资和运行成本，在一塔内实现较高的脱硫脱硝脱汞除尘除雾效率。

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

1.一种烟气治理系统，包括：

烟气处理设备，其内部设置有：

除尘除雾设备，用于对烟气进行除尘除雾；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，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；所述过氧化氢喷雾氧化反应层设置在所述第一吸收喷淋层和所述第二吸收喷淋层之间。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二吸收喷淋层距离所述第一吸收喷淋层2.8m～3.5m。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述除尘除雾设备采用旋转式除尘除雾器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述除尘除雾设备包括：

中轴和轴毂，所述轴毂用于连接固定中轴和导流筒；

喷雾设备，其安装于中轴内部，用于雾化除尘液。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述旋转叶片组以一定倾斜角度与中心筒和外筒连接，且是可以活动的。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述旋转叶片组在烟气带动下转动，其转速为800r/s～1000r/s。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述中心筒的截面面积为所述导流筒的截面面积的5～55％。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的系统进行烟气治理的方法，包括如下步骤：

烟气氧化步骤：在过氧化氢喷雾氧化反应层中，利用过氧化氢氧化烟气中的二氧化硫、低价氮氧化物和单质汞，并形成氧化产物；

除尘除雾步骤：采用除尘除雾设备对烟气进行除尘除雾。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述烟气氧化步骤中，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％。