CN105536467B - 一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置及方法。第一烟气换热器设置在空预器和静电除尘器之间的烟道内，用以输送复合氧化剂，复合氧化剂吸收烟气的热量雾化后，在光助催化活化反应器内催化活化，产生多种自由基与脱硫脱碳后的烟气接触，进行多污染物原位氧化反应，将NO转变为高价态NOx，将Hg0氧化为Hg2+，NOx、Hg2+随烟气进入第二级喷淋塔内，第一级喷淋塔的废液上清液与第二级吸收液混合形成复合吸收液，复合吸收液吸收脱除NOx、Hg2+，并进一步脱除SO2、CO2；两级喷淋塔的固相干燥、结晶得到腐植酸晶体，液相利用烟气加热干燥析出反应产物，包括硫酸钾、碳酸钾、硝酸钾和亚硝酸钾等农业常用化肥，有利于资源化利用。

Description

一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置及方法
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，特别涉及一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置及方法。
背景技术
近年来，由于电站锅炉、工业锅炉和民用锅炉的数量大幅提高，燃煤烟气污染物排放量呈现爆发式增长，导致我国雾霾频发，严重危害了人民健康和生态环境。燃煤烟气污染物主要包括颗粒物、SO2、NOx和痕量重金属(Hg、As等)等，并且还有大量的温室气体如CO2和VOCs。
与工业锅炉和民用锅炉相比，电站锅炉对上述大部分污染物均采取了有效的控制措施，其中，主流脱硫技术为湿式石灰石-石膏工艺(WFGD)，该工艺具有技术成熟、脱硫效率较高、煤种适应范围宽、处理烟气量大等优点，但存在系统复杂、能耗高等不足，并且95％的脱硫效率无法满足特别地区50mg/m3的排放浓度限值。主要的脱硝技术为选择性催化还原脱硝(SCR)技术，但传统SCR催化剂存在成本高、寿命短的问题，并且氨逃逸、催化剂中毒和废弃催化剂难处理等也成为SCR脱硝技术发展的瓶颈。活性炭吸附脱汞方法为目前通用的脱汞方法，但其存在成本高、废弃活性炭难以回收利用等问题。上述技术对各自污染物均有相当的脱除效率，在一定程度上满足了当下排放标准，但这种串联式分级处理方式存在占地面积大、系统运行稳定性较差、设备能耗偏高和二次污染等诸多问题。因此，研发新兴的燃煤烟气多污染物协同脱除技术是我国能源行业可持续发展的需要。
需要指出的是，传统脱硝过程是一种较为消极的处理方式，这是因为NOx是一种潜在资源，而SCR脱硝的原理是利用NH3还原NOx转化为N2和H2O。从氨气利用角度来说，SCR脱硝也仅是权宜之计：氨气是工业生产中重要的基础原料，合成氨反应(N2+3H2＝2NH3)是极其重要的化工反应，其能耗较高，而在氨气的利用途径中，用于SCR脱硝的氨气每年要数以万吨计，最终NH3又转化为N2，这相当于是能源的二次消耗，也是一种巨大的资源浪费。
近年来，以优化双循环脱硫系统为代表的超低排放技术已在部分电厂得到了应用，其在高效脱除SO2方面实现了突破，然而该系统对燃煤烟气中其他污染物的控制较少。本发明拟对传统双循环系统进行优化改进来实现多污染物协同脱除的目的。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置及方法。
一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置，第一烟道10连通至静电除尘器4的烟气入口，静电除尘器4的烟气出口通过第二烟道11连通至第一级喷淋塔5的烟气入口，第一级喷淋塔5的烟气出口依次通过第三烟道12和增压风机6连通至第二级喷淋塔7的烟气入口，第二级喷淋塔7的烟气出口经高效除雾器连接至烟囱；
第一烟道10内设置第一烟气换热器2，所述第一烟气换热器2采用大管21内套小管22的结构，所述小管22的管壁上间隔设有缺口23，缺口23处设有圆形孔板24，所述孔板24固定在小管22的内壁上，其外径等于小管22的内径；第二烟道11内设置第二烟气换热器2＇，所述第二烟气换热器2＇为单管程结构；
第一烟气换热器2的小管22入口与空压机系统8相连，大管21入口与氧化剂储罐1相连，大管21出口与光助催化活化反应器3的入口相连，光助催化活化反应器3的出口连接至第一级喷淋塔5的烟气出口；所述光助催化活化反应器3为圆筒结构，其内部阵列排布有石英管33，石英管33内套有UV灯管32；
第一级喷淋塔5的废液出口连接至第二液固分离器9＇，第二液固分离器9＇的液相出口连通至第二级喷淋塔7的吸收液入口，第二液固分离器9＇的固相出口和第二级喷淋塔7的废液出口分别连通至第一液固分离器9，第一液固分离器9的液相出口连通至第二烟气换热器2＇的入口。
所述光助催化活化反应器3的入口处设有锥形气流分布装置31。
所述光助催化活化反应器3的圆筒结构，由外至内依次包括钢质外壳、保温层、隔离层和防腐层。
所述第一烟气换热器2包括左右两端的盘管段和中部的直管段；所述第二烟气换热器2＇包括左右两端的盘管段和中部的直管段。
所述缺口23的间距为10-15cm；所述孔板24上含有多个孔，孔隙率为80％。
一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置净化烟气的方法，空压机系统8向第一烟气换热器2的小管22内输送压缩空气，氧化剂储罐1向大管21内注入复合氧化剂，压缩空气由缺口23不断流出和进入小管22而进入或流出复合氧化剂溶液中，压缩空气通过缺口23和孔板24流动过程中形成剧烈紊流效应，不断挠动复合氧化剂溶液，使复合氧化剂溶液在大管23中形成沸腾状态；同时，热烟气在流经第一烟道10时，与第一烟气换热器2发生换热，使大管23中的液相复合氧化剂在沸腾的同时被雾化而变成雾状液滴，进而增大气液接触面积；雾化复合氧化剂进入光助催化活化反应器3，阵列UV灯管32产生的辐射穿过内嵌石英管33对复合氧化剂进行催化活化，产生多种自由基，自由基从光助催化活化反应器3的出口喷出，进入第一级喷淋塔5的烟气出口；同时，烟气依次经第一烟气换热器2换热、静电除尘器4除尘、第二烟气换热器2＇换热后，进入第一级喷淋塔5内，由第一级吸收液对烟气脱硫脱碳后，烟气与自由基在第一级喷淋塔5的烟气出口接触，进行多污染物原位氧化反应，将烟气中的NO转变为高价态的NOx，将Hg0氧化为Hg2+，NOx、Hg2+随烟气经增压风机6加压后进入第二级喷淋塔7内；
同时，第一级喷淋塔5的废液进入第二液固分离器9＇进行液固分离，液相进入第二级喷淋塔7，与第二级吸收液混合形成复合吸收液，复合吸收液吸收脱除NOx、Hg2+，同时SO2、CO2进一步被吸收脱除，烟气经过高效除雾器除雾后，由烟囱排入大气；
第二液固分离器9＇的固相和第二级喷淋塔7的废液进入液固分离器9进行液固分离，固相干燥、结晶得到腐植酸晶体，液相进入到第二烟气换热器2＇中，由第二烟道11内的烟气加热干燥析出反应产物，包括硫酸钾、碳酸钾、硝酸钾和亚硝酸钾，其均为农业生产常用化肥；
所述复合催化剂为含有H2O2和添加剂的混合溶液，以质量浓度计，H2O2为20-30wt％，添加剂为5-10wt％的K2S2O8和/或0.5-2wt％的KBr，溶液pH为4.5-6.5；
所述第一级吸收液为质量浓度为15-20wt％的腐植酸钾溶液，pH为12-13；
所述第二级吸收液为质量浓度为1-3wt％的KOH溶液，pH为9-10。
所述光助催化活化反应器3的入口处设有锥形气流分布装置31，雾化复合氧化剂由所述锥形气流分布装置31导流，使雾化复合氧化剂产生湍流，使得复合氧化剂在光助催化活化反应器3中均匀分布。
所述雾状液滴的粒径为50-60μm。
工况条件如下：
(1)复合氧化剂溶液加入量与烟气流量的液气比为15-20L/万m3；
(2)压缩空气进口压力为2-4kg，压缩空气与复合氧化剂溶液的流量比为(50-150):1；
(3)光催化活化反应器3内的能量密度为0.9-1.4KW/m3；
(4)第一级喷淋塔5入口烟气温度为80-100℃；第一级吸收液加入量与烟气流量的液气比为10-15L/m3；反应温度为60-70℃；烟气停留时间为3-4s；
(5)第三烟道12为烟气多污染物氧化反应段，其中烟气停留时间为1-2s；
(6)第二级喷淋塔7入口烟气温度为70-80℃；复合吸收液加入量与烟气流量的液气比为10-15L/m3；反应温度为50-60℃；烟气停留时间为4-5s；
(7)液相进入第二烟气换热器2＇的入口温度为110-130℃。
本发明反应机理
第一级吸收液为高浓度腐植酸钾溶液，主要同烟气中SO2和CO2发生酸碱中和吸收反应，其反应机理如下：
2HA-K+H2O+SO2→SO3 -+2H++2K++2A-→K2SO3+2HA↓
2HA-K+H2O+CO2→CO3 -+2H++2K++2A-→K2CO3+2HA↓
第二级吸收液由第一级喷淋塔吸收废液过滤液和氢氧化钾溶液组成，该复合吸收液在弱碱性环境下对Hg2+和NO2、NO3、N2O5进行吸收，反应机理如下：
HA-K+N(V)+N(III)+N(V)→KNO2+KNO3+HA↓
Hg2++SO4 2-→HgSO4↓
Hg2++2NO3 -→Hg(NO3)2↓
HgO+HgBr2+2M→HgO···M↓+HgBr2···M↓
同时，SO2、亚硫酸盐、氮氧化物与腐植酸钾发生共吸收反应，反应机理如下：
7A-+3H2O+4NO2+SO2+HSO3 -→2SO4 2-+4NO2 -+7HA↓
光催化活化反应反应机理如下：
H2O2+hv→2HO·
HO·+Br-→BrOH·-
BrOH·-+H+→Br·+H2O
Br·+Br·→Br2
2H++ClO-+Cl-→Cl2+2H2O
4H++ClO2 -+Cl-+2Br-→Cl2+Br2+2H2O
S2O8 2-+hv+heat→2SO4·-
H2O2+SO4·-→HSO5 -+HO·
H2O+SO4·-→H++SO4 2-+HO·
HO·+SO4·-→HSO5 -
NO和Hg0氧化反应机理如下：
H2O2+N(II)+Hg0→N(V)+Hg(II)+H2O
HO·+N(II)+Hg0→N(V)+Hg(II)+H2O
BrOH·-+Br·+Br2+N(II)+Hg0→N(V)+Hg(II)+Br-
S2O8 2-+SO4·-+2N(II)→N(V)+N(IV)+SO4 2-+SO4·-
S2O8 2-+SO4·-+HSO5+Hg0→Hg(II)+SO4 2-
本发明的有益效果为：
1、本发明方法独特，通过光催化氧化结合双循环吸收的一种集成系统，实现了对燃煤烟气中SO2、NOx、CO2和重金属的高效、协同脱除，是对现有烟气净化设备的高度集成和提升，多污染物协同脱除效果如表1所示，在我国火电厂典型运行工况条件下，能满足当前的火电厂大气污染物排放标准。相比于串联式的分级处理系统，本发明的处理系统的基建及运行费用更低，操作更为简便，解决了现有烟气污染物控制系统分级布置的系统复杂、占地面积大和运行费用偏高的问题。
表1
项目 处理前 处理后 脱除效率
Hg0浓度 30μg/m3 3-1.5μg/m3 90％-95％
NO浓度 500mg/m3 60-80mg/m3 84％-88％
SO2浓度 3000mg/m3 0-60mg/m3 98％-100％
CO2浓度 13％ 6.9-7.2％ 45％-47％
2、本发明通过预设一级吸收塔将烟气中的SO2脱除，抑制了其对后续NO和Hg0氧化反应的影响，同时，通过对第一级吸收废液于第二级喷淋塔中的二次利用，实现了不稳定亚硫酸盐向稳定化硫酸盐的转化，一方面提高了吸收剂的利用率，另一方面，也促进了高价态氮氧化物的吸收过程，同时，也降低了运行成本，提高了反应产物的产率。
3、光催化反应系统所产生的高活性自由基是绿色、高效的活性物种，不仅能加快污染物的氧化速率，而且其衍生物和反应产物均无毒无害，对反应系统亦无显著的腐蚀作用。
4、本发明有效的利用了烟气余热来进行产物提炼，一方面减少了吸收反应过程中烟气带水的现象，另一方面降低了气液传质阻力，促进了吸收反应的高效进行。
5、脱除产物为一种高品质复合肥，实现了烟气净化产物的资源化利用，具有较高的经济和环境效益。
6、光催化氧化结合双循环吸收技术适用于多种工业锅炉，是解决北方煤烟型雾霾的一种可行性方案之一。
附图说明
图1为一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置示意图；
图2为第一烟气换热器或第二烟气换热器的结构示意图；
图3为第一烟气换热器横向剖视图；
图4为光催化活化反应器示意图。
标号说明：1-催化剂储罐，2-第一烟气换热器，2＇-第二烟气换热器，3-光催化活化反应器，4-静电除尘器，5-第一级喷淋塔，6-增压风机，7-第二级喷淋塔，8-空压机系统，9-第一液固分离器，9＇-第二液固分离器，10-第一烟道，11-第二烟道，12-第三烟道，13-第一管道，14-第二管道，15-第三管道，21-大管，22-小管，23-缺口，24-孔板，31-锥形气流分布装置，32-UV灯管，33-石英管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
如图1所示一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置，第一烟道10连通至静电除尘器4的烟气入口，静电除尘器4的烟气出口通过第二烟道11连通至第一级喷淋塔5的烟气入口，第一级喷淋塔5的烟气出口依次通过第三烟道12和增压风机6连通至第二级喷淋塔7的烟气入口，第二级喷淋塔7的烟气出口经高效除雾器连接至烟囱；
第一烟道10内设置第一烟气换热器2，如图2-3所示，所述第一烟气换热器2包括左右两端的盘管和中部的直管，采用大管21内套小管22的结构，所述小管22的管壁上间隔10-15cm设有缺口23，缺口处设有圆形孔板24，固定在小管22的内壁上，所述孔板24上含有多个孔，孔隙率为80％，其外径等于小管22的内径；第二烟道11内设置第二烟气换热器2＇，如图2所示，所述第二烟气换热器2＇为单管程结构，包括左右两端的盘管和中部的直管；
第一烟气换热器2的小管22入口与烟道外的空压机系统8相连，大管21入口与烟道外的氧化剂储罐1相连，大管21出口与烟道外的光助催化活化反应器3的入口相连，所述光助催化活化反应器3的入口处设有锥形气流分布装置31，雾化复合氧化剂由所述锥形气流分布装置31导流，使雾化复合氧化剂产生湍流，有利于复合氧化剂在光助催化活化反应器3中均匀分布；光助催化活化反应器3的出口连接至第一级喷淋塔5的烟气出口；如图4所示，所述光助催化活化反应器3为圆筒结构，由外至内依次包括钢质外壳、保温层、隔离层和防腐层，其内部阵列排布有石英管33，石英管33内以外插入式的方式套入UV灯管32；
第一级喷淋塔5的废液出口连接至第二液固分离器9＇，第二液固分离器9＇的液相出口通过第一管道13连通至第二级喷淋塔7的吸收液入口，第二液固分离器9＇的固相出口通过第二管道14、第二级喷淋塔7的废液出口通过第三管道15分别连通至第一液固分离器9，第一液固分离器9的液相出口连通至第二烟气换热器2＇的入口。
上述装置应用于烟气净化的方法：
实施例1
第一级吸收液：腐植酸钾质量浓度为15wt％，pH为12。
第二级吸收液：KOH质量浓度为3wt％，pH为10。
液相复合氧化剂：H2O2和K2S2O8质量浓度比为30:10，pH为4.5。
光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化系统的反应条件见表2。
表2
按上述条件对烟气进行净化处理，检测得到：脱硫效率达到99％，脱硝效率达到86％，脱汞效率达到91％，脱碳效率分别为46％。
实施例2
第一级吸收液：腐植酸钾质量浓度为20wt％，pH为13。
第二级吸收液：KOH质量浓度为1wt％，pH为9。
液相复合氧化剂：H2O2和K2S2O8质量浓度比为30:5，pH为5。
光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化系统的反应条件见表3。
表3
按上述条件对烟气进行净化处理，检测得到：脱硫效率达到98％，脱硝效率达到85％，脱汞效率达到90％，脱碳效率分别为45％。
实施例3
第一级吸收液：腐植酸钾质量浓度为18wt％，pH为12.5。
第二级吸收液：KOH质量浓度为2wt％，pH为9。
液相复合氧化剂：H2O2和K2S2O8质量浓度比为20:10，pH为6。
光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化系统的反应条件见表4。
表4
按上述条件对烟气进行净化处理，检测得到：脱硫效率达到98％，脱硝效率达到88％，脱汞效率达到92％，脱碳效率分别为46％。
实施例4
第一级吸收液：腐植酸钾质量浓度为15wt％，pH为12。
第二级吸收液：KOH质量浓度为3wt％，pH为10。
液相复合氧化剂：H2O2和KBr质量浓度比为30:1，pH为5。
光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化系统的反应条件见表5。
表5
按上述条件对烟气进行净化处理，检测得到：脱硫效率达到99％，脱硝效率达到85％，脱汞效率达到92％，脱碳效率分别为45％。
实施例5
第一级吸收液：腐植酸钾质量浓度为20wt％，pH为13。
第二级吸收液：KOH质量浓度为1wt％，pH为9。
液相复合氧化剂：H2O2和KBr质量浓度比为30:2，pH为4.5。
光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化系统的反应条件见表6。
表6
按上述条件对烟气进行净化处理，检测得到：脱硫效率达到100％，脱硝效率达到88％，脱汞效率达到95％，脱碳效率分别为47％。
实施例6
第一级吸收液：腐植酸钾质量浓度为18wt％，pH为12.5。
第二级吸收液：KOH质量浓度为3wt％，pH为10。
液相复合氧化剂：H2O2、K2S2O8和KBr质量浓度比为30:5:0.5，pH为5。
光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化系统的反应条件见表7。
表7
按上述条件对烟气进行净化处理，检测得到：脱硫效率达到99％，脱硝效率达到86％，脱汞效率达到93％，脱碳效率分别为47％。
实施例7
第一级吸收液：腐植酸钾质量浓度为20wt％，pH为13。
第二级吸收液：KOH质量浓度为1wt％，pH为9.5。
液相复合氧化剂：H2O2、K2S2O8和KBr质量浓度比为20:10:1，pH为6。
光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化系统的反应条件见表8。
表8
按上述条件对烟气进行净化处理，检测得到：脱硫效率达到99％，脱硝效率达到85％，脱汞效率达到95％，脱碳效率分别为47％。

Claims (8)

1.一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置，其特征在于，第一烟道(10)连通至静电除尘器(4)的烟气入口，静电除尘器(4)的烟气出口通过第二烟道(11)连通至第一级喷淋塔(5)的烟气入口，第一级喷淋塔(5)的烟气出口依次通过第三烟道(12)和增压风机(6)连通至第二级喷淋塔(7)的烟气入口，第二级喷淋塔(7)的烟气出口经高效除雾器连接至烟囱；
第一烟道(10)内设置第一烟气换热器(2)，所述第一烟气换热器(2)采用大管(21)内套小管(22)的结构，所述小管(22)的管壁上间隔设有缺口(23)，缺口(23)处设有圆形孔板(24)，所述孔板(24)固定在小管(22)的内壁上，其外径等于小管(22)的内径；第二烟道(11)内设置第二烟气换热器(2＇)，所述第二烟气换热器(2＇)为单管程结构；
第一烟气换热器(2)的小管(22)入口与空压机系统(8)相连，大管(21)入口与氧化剂储罐(1)相连，大管(21)出口与光助催化活化反应装置(3)的入口相连，光助催化活化反应装置(3)的出口连接至第一级喷淋塔(5)的烟气出口；所述光助催化活化反应装置(3)为圆筒结构，其内部阵列排布有石英管(33)，石英管(33)内套有UV灯管(32)；
第一级喷淋塔(5)的废液出口连接至第二液固分离器(9＇)，第二液固分离器(9＇)的液相出口连通至第二级喷淋塔(7)的吸收液入口，第二液固分离器(9＇)的固相出口和第二级喷淋塔(7)的废液出口分别连通至第一液固分离器(9)，第一液固分离器(9)的液相出口连通至第二烟气换热器(2＇)的入口。
2.根据权利要求1所述一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置，其特征在于，所述光助催化活化反应装置(3)的入口处设有锥形气流分布装置(31)。
3.根据权利要求1所述一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置，其特征在于，所述光助催化活化反应装置(3)的圆筒结构，由外至内依次包括钢质外壳、保温层、隔离层和防腐层。
4.根据权利要求1所述一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置，其特征在于，所述第一烟气换热器(2)包括左右两端的盘管段和中部的直管段；所述第二烟气换热器(2＇)包括左右两端的盘管段和中部的直管段。
5.根据权利要求1所述一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置，其特征在于，所述缺口(23)的间距为10-15cm；所述孔板(24)上含有多个孔，孔隙率为80％。
6.权利要求1-5任一权利要求所述一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置净化烟气的方法，其特征在于，空压机系统(8)向第一烟气换热器(2)的小管(22)内输送压缩空气，氧化剂储罐(1)向大管(21)内注入复合氧化剂，压缩空气由缺口(23)不断流出和进入小管(22)而进入或流出复合氧化剂溶液中，压缩空气通过缺口(23)和孔板(24)流动过程中形成紊流效应，不断挠动复合氧化剂溶液，使复合氧化剂溶液在大管(21)中形成沸腾状态；同时，热烟气在流经第一烟道(10)时，与第一烟气换热器(2)发生换热，使大管(21)中的液相复合氧化剂在沸腾的同时被雾化而变成雾状液滴，进而增大气液接触面积；雾化复合氧化剂进入光助催化活化反应装置(3)，阵列UV灯管(32)产生的辐射穿过内嵌石英管(33)对复合氧化剂进行催化活化产生多种自由基，自由基从光助催化活化反应装置(3)的出口喷出，进入第一级喷淋塔(5)的烟气出口；同时，烟气依次经第一烟气换热器(2)换热、静电除尘器(4)除尘、第二烟气换热器(2＇)换热后，进入第一级喷淋塔(5)内，由第一级吸收液对烟气脱硫脱碳后，烟气与自由基在第一级喷淋塔(5)的烟气出口接触，进行多污染物原位氧化反应，将烟气中的NO转变为高价态的NOx，将Hg0氧化为Hg2+，NOx、Hg2+随烟气经增压风机(6)加压后进入第二级喷淋塔(7)内；
同时，第一级喷淋塔(5)的废液进入第二液固分离器(9＇)进行液固分离，液相进入第二级喷淋塔(7)与第二级吸收液混合形成复合吸收液，复合吸收液吸收脱除NOx、Hg2+，同时SO2、CO2进一步被吸收脱除，烟气经过高效除雾器除雾后，由烟囱排入大气；
第二液固分离器(9＇)的固相和第二级喷淋塔(7)的废液进入液固分离器(9)进行液固分离，固相干燥、结晶得到腐植酸晶体，液相进入到第二烟气换热器(2＇)中，由第二烟道(11)内的烟气加热干燥析出反应产物；
所述光助催化活化反应装置(3)的入口处设有锥形气流分布装置(31)，雾化复合氧化剂由所述锥形气流分布装置(31)导流，使雾化复合氧化剂产生湍流，使得复合氧化剂在光助催化活化反应装置(3)中均匀分布；
所述复合氧化剂为含有H2O2和添加剂的混合溶液，以质量浓度计，H2O2为20-30wt％，添加剂为5-10wt％的K2S2O8和/或0.5-2wt％的KBr，溶液pH为4.5-6.5；
所述第一级吸收液为质量浓度为15-20wt％的腐植酸钾溶液，pH为12-13；
所述第二级吸收液为质量浓度为1-3wt％的KOH溶液，pH为9-10。
7.根据权利要求6所述一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置净化烟气的方法，其特征在于，所述雾状液滴的粒径为50-60μm。
8.根据权利要求6所述一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置净化烟气的方法，其特征在于，工况条件如下：
(1)复合氧化剂溶液加入量与烟气流量的液气比为15-20L/万m3；
(2)压缩空气进口压力为2-4kg，压缩空气与复合氧化剂溶液的流量比为(50-150):1；
(3)光催化活化反应器(3)内的功率体积比为0.9-1.4KW/m3；
(4)第一级喷淋塔(5)入口烟气温度为80-100℃；第一级吸收液加入量与烟气流量的液气比为10-15L/m3；反应温度为60-70℃；烟气停留时间为3-4s；
(5)第三烟道(12)为烟气多污染物氧化反应段，其中烟气停留时间为1-2s；
(6)第二级喷淋塔(7)入口烟气温度为70-80℃；复合吸收液加入量与烟气流量的液气比为10-15L/m3；反应温度为50-60℃；烟气停留时间为4-5s；
(7)液相进入第二烟气换热器(2＇)的入口温度为110-130℃。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109289465A (zh) * 2018-09-17 2019-02-01 中国神华能源股份有限公司 富氧燃烧烟气协同催化方法及装置
CN110038408A (zh) * 2019-04-25 2019-07-23 上海第二工业大学 一种糖厂废气资源化利用及超低排放净化方法和装置
CN110385038B (zh) * 2019-07-26 2021-10-22 华北电力大学（保定） 一种微波耦合紫外光催化氧化脱硫脱硝的方法
CN110732233B (zh) * 2019-11-12 2022-04-15 佛山科学技术学院 一种大气污染治理净化塔
CN111495158B (zh) * 2020-05-29 2024-02-27 广东佳德环保科技有限公司 一种电子束协同氧化剂脱硫脱硝的系统及方法
CN114367192A (zh) * 2021-12-29 2022-04-19 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种脱硝反应预处理装置系统与预处理方法
CN116637495B (zh) * 2023-07-21 2023-09-19 内蒙古东华能源有限责任公司 一种煤制甲醇过程中co2减排装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2924623A1 (fr) * 2007-12-05 2009-06-12 Air Liquide Procede de reduction catalytique selective d'oxydes d'azote dans des fumees de combustion et installation pour sa mise en oeuvre
JP5638262B2 (ja) * 2010-02-23 2014-12-10 三菱重工業株式会社 Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
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
CN102350192A (zh) * 2011-09-01 2012-02-15 湖南湘达环保工程有限公司 一种烟气光催化氧化结合氨法同步脱硫脱硝的方法
JP5646524B2 (ja) * 2012-02-27 2014-12-24 株式会社東芝 二酸化炭素分離回収システムおよびその運転方法
CN202762308U (zh) * 2012-05-08 2013-03-06 浙江浙能节能科技有限公司 一种基于烟气脱硫脱硝工艺优化的深度节能系统
CN103055675B (zh) * 2013-01-18 2015-04-15 大恩(天津)环境技术研发有限公司 一种基于高级氧化作用的工业烟气综合治理系统及方法
CN203899431U (zh) * 2013-12-13 2014-10-29 江苏大学 一种基于光活化过硫酸铵的脱硫脱硝脱汞的系统
CN104801178B (zh) * 2015-04-21 2019-12-31 南京朗洁环保科技有限公司 自由基预氧化结合湿法吸收的同时脱硫脱硝脱汞方法
CN104785076B (zh) * 2015-04-21 2016-08-17 南京朗洁环保科技有限公司 基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方法
CN104772018A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 北京华电盈通环保工程有限公司 一种火电厂烟气一体化脱硫脱硝系统及方法
CN204865481U (zh) * 2015-07-22 2015-12-16 华北电力大学 类气相预氧化结合吸收的烟气一体化脱除系统

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