CN106621799A

CN106621799A - 一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法及装置

Info

Publication number: CN106621799A
Application number: CN201611190856.5A
Authority: CN
Inventors: 李春虎; 袁国峰; 侯立威; 卞俊杰; 王文泰; 冯丽娟; 王亮
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: CN106621799B

Abstract

本发明公开一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法及装置，该方法是烟气首先进入真空紫外辐照区，在高能紫外辐照下产生活性自由基和臭氧可氧化去除烟气中部分SO₂和NOx，然后穿过整体式光催化剂床层，其发挥光催化氧化和催化臭氧氧化的协同作用使SO₂和NOx被进一步净化脱除，含酸汽烟气再进入喷雾吸收区，在吸收作用下脱硫脱硝产物H₂SO₄和HNO₃得以被清洗脱除。烟气脱硫脱硝装置由真空紫外辐照区、整体式光催化剂床层及喷雾吸收区三部分组成。本发明设计的催化剂床层可使100%的紫外光照射到催化剂表面，也可使近乎100%的催化剂表面接收到紫外光照，解决了传统光催化治理废气中的光照利用率不理想的问题。

Description

一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种采用光催化技术进行同时脱硫脱硝的方法及装置，属于大气污染控制领域。

背景技术

SO₂和NOx作为两种主要的环境空气污染物，对自然环境和人类身体健康造成的不利影响不可估量，因此加强对SO₂和NOx污染物的排放控制非常重要。根据2016年1月1日起实施的环境空气质量标准GB 3095-2012和“十三五”规划提出的全国排放总量下降10%以上的约束性指标，今后对SO₂和NOx的排放浓度限制将更为严格，相应的，一些更为高效经济的脱硫脱硝技术应随之出现。

现有燃烧后烟气脱硫脱硝技术按工艺特点可分为联合处理和同时处理两种，联合处理即将已经成熟应用的脱硫设备（如Ca(OH)₂喷雾干燥脱硫，SDA）和脱硝设备（如高温氨还原法）联合串联使用，二者前后协作才可实现烟气达标排放，而同时处理（如介质阻挡放电法）在一个连续反应腔体内即可完成SO₂和NOx的脱除。同时脱硫脱硝技术还具有装置占据空间小、建设投资成本低、工艺流程简短、无化学品消耗或消耗少、无二次污染等优点，相信今后烟气的控制趋势将是同时高效脱硫脱硝。

针对联合处理的不足，国内外积极开展了很多烟气同时脱硫脱硝技术的研究，而其中已付诸工业化且被推广运行的并不多，这些技术主要有低温等离子体处理法（如电子束法、电晕放电法和介质阻挡放电法）、固相吸收/再生技术（如CuO/Al₂O₃吸附法、NOxSO工艺、SNAP工艺）、气固催化法（如鲁奇流化床工艺、SNBR工艺、DESONOX工艺）、吸收剂喷射法（如喷射石灰和尿素混合浆料、喷射双氧水或臭氧、喷射亚氯酸钠溶液）和光催化氧化法等（1、烟气脱硫脱硝技术手册.北京：化学工业出版社，2012.2；2、刘潇等.燃煤烟气同时脱硫脱硝技术研究进展.现代化工.2015,35(10):25-29.；3、马丽萍等. 燃煤烟气中多种污染物干法同时脱除研究进展。环境工程学报，2016, 10(4): 1584-1592；4、高翔等. 工业烟气(脱硫、脱硝、除尘)污染防治可行技术案例汇编. 北京：中国环境出版社，2016；5、钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例. 北京：化学工业出版社，2002.4；6、王佳等. 燃煤烟气脱硫脱硝新技术的发展及应用. 平顶山学院学报. 2016, 31(2): 54-59；7、林杉帆等. 液相氧化吸收法同时脱硫脱硝技术的研究进展. 煤化工. 2015, 43(5): 24-27）。这些方法中有的须额外引入化学品，不仅存在发生泄露事故的风险，而且被持续消耗，产生高昂的运行费用，此外配套装置多占空间，不适合安装在移动污染源上；有的方法中核心技术需为国外知识产权付费，致使建设投资成本较高，如EBA法的电子束发生装置还依赖进口；吸脱附过程需要大量公用工程、能耗较高。现有脱硫脱硝工艺有待改进，新型烟气处理工艺备受期待。

近年来光催化技术在环境污染物降解方面的研究受到普遍关注，但由于种种原因利用光催化技术实现烟气脱硫脱硝的工业化实例还少有报道。目前光催化脱硫脱硝技术着重合成基于电子能带机构设计的新型光催化剂，这些半导体催化剂通常呈悬浮态微粒（slurry）或固定化薄膜（thin film）两种形态。从反应工程的角度看，前者的优点在于具有大的传质和反应表面，而缺点在于催化剂难以与流态反应系统分离，而后者恰好相反。因此，要想更大限度地发挥催化剂的价值还需借助合理的光催化反应器设计和催化剂固定化技术。（陈诵英等. 催化反应器工程.）

中国专利CN102908883A公开了一种烟气同时脱硫脱硝方法，该方法利用发射185nm波长紫外光激发气相中H₂O、O₂转化为羟基自由基、过羟基自由基、氧原子、臭氧等活性自由基，可迅速氧化烟气中的SO₂和NOx，最终产物为硫酸和硝酸雾滴。但用该方法每处理1g SO₂和0.13g NOx会消耗约180Wh电量，高于强电离介质阻挡放电法的17Wh/gSO₂和9Wh/gNOx，较高的能耗主要因185nm波长紫外光强只占总光强的26%左右，且在实验过程中紫外灯和气流间隔石英玻璃管，使紫外光光强度发生衰减。

中国专利CN1843575A公开了一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法及装置，该方法利用二氧化钛负载型催化剂，在紫外光照射下催化氧化SO₂和NOx，其产物用氨水吸收最终得到硫酸铵和硝酸铵。但该系统存在几个方面有待改善：1）该方法所述载体为粒径4~6mm的石英砂，其较大的堆积密度会遮挡紫外线的传播，结果只有少数紧靠在灯壁上的催化剂受光激发，而其它位置的催化剂被大材小用；2）为了保护紫外灯不受堆积的催化剂刮擦而加装的光源保护套削减了光强度；3）反应腔设计为普通圆柱体，烟气进口口径小致使空间存在死区。

中国专利CN104707475A公开了一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法，该方法提供了制备以TiO₂纳米管列阵或氮化碳为载体，以二氧化锰、氧化钴、氧化镍和石墨碳纳米粒子作负载物的负载型催化剂的方法，实验证明该催化剂可在低温下促进SO₂和NOx之间发生自氧化还原反应，但催化剂为毫米级散粒，导致工业化运用过程中处理量会受到限制。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一是提供一种基于真空紫外辐照光解作用、光催化氧化和气液吸收的联合效应的烟气光催化氧化同时脱硫脱硝方法。

一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）除尘控温控湿后的烟气首先进入真空紫外辐照区；

2）在真空紫外线辐照区真空紫外灯发出的高能紫外线辐照光解水和氧产生臭氧和活性自由基，将烟气中大部分的NOx氧化脱除；

3）经步骤2）处理后的烟气和臭氧入光催化床层，在光催化氧化和催化臭氧氧化的协同作用下烟气中的SO₂被进一步净化脱除；

4）经步骤3）处理后的烟气流经喷雾吸收区被洗脱液洗脱吸收，达到烟气排放要求后排放。

本发明的目的之二是提供一种脱除效率高、结构简单、运行成本低廉、适用范围广的烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的装置。

本发明的这一目的通过以下技术方案实现：

一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝装置，包括真空紫外辐照区、整体式光催化剂床层及喷雾吸收区，这三个功能区均包含在同一个壳体中，所述真空紫外辐照区位于顶部，设有紫外灯组和与壳体焊接的紫外灯支撑架；所述整体式光催化剂床层通过支架固定在真空紫外辐照区下方，催化剂床层由若干催化剂和紫外灯组成，矩形催化剂平板以长边首尾相接，彼此相接所呈的锐角相等但折叠方向相反，催化剂平板以这种形式成为一层，若干长棍状紫外灯穿插其中；所述喷雾吸收区位于整体式光催化剂床层下方；壳体底部作为储液槽储存有吸收液，储液槽通过送液管道与循环泵进口连接，循环泵出口与喷雾吸收区和整体式光催化剂床层之间的喷淋液主管路连接，储液槽一侧开口连接管路输入新鲜吸收液，储液槽下方开口排放洗脱液。

该装置融合真空紫外辐照光解作用、光催化氧化和喷雾吸收三种功能，高效利用真空紫外辐照的光解、自由基氧化、臭氧氧化，光催化氧化及吸收的协同作用同时脱除烟气中的SO₂和NOx，三者的功能互相影响，协同作用，不可分开。

本发明中，所述真空紫外辐照区采用发射172nm波长的准分子紫外灯或真空紫外灯，其中真空紫外灯包括微波无极紫外灯，可发射185nm波长，其形状为棒状或环形。紫外灯安装方向与烟气流动方向垂直，具体安装数量依照实际烟气处理量大小而定。

本发明中，所述的光催化剂床层由若干矩形片状催化剂组成，若干片状催化剂倾斜平行形成一组，每两片相邻的催化剂间隔距离相等，多组呈反向堆积构成床层，在烟气流向上形成多条曲折烟气道，与催化剂长边垂直方向的剖面呈多条锯齿状。当烟气流过烟气道时会撞击到倾斜的催化剂平面上产生微弱的局部阻力，受到壁面阻滞，烟气的动能变小而压力能增大，这个过程有利于烟气中的SO₂和NOx分子在催化剂表面上的吸附，同时一部分烟气穿过催化剂上的小孔进入到另一个流道中，在不同流道间穿梭的过程中，又会有SO₂和NOx吸附于小孔内孔壁上，所以曲折烟气道强化了SO₂和NOx在催化剂表面上的吸附过程，增大了烟气的湍动程度和停留时间，提高了光催化反应效率。现有技术中，平面网状催化剂往往垂直于烟气流量方向放置，不仅产生较大的压降而且紫外光不能全部利用，而本发明所述催化剂床层不存在上述缺陷。

本发明中，所述片状催化剂上穿有若干孔洞，孔洞的大小和形状取决紫外灯管横截面的大小和形状，并要求尽可能使灯管和陶瓷贴合紧密。经过在相邻两个用于穿插紫外灯的预留孔洞之间的中心点，于垂直于矩形薄片状负载型催化剂方向，在相邻两片催化剂之间的位置安置片状负载型催化剂，以接受紫外灯发射沿平行于矩形薄片状负载型催化剂长边传播的紫外光。紫外灯管穿过催化剂上的预留孔洞插入催化剂床层中，以这种方式安置紫外灯可以使一根紫外灯照射尽可能多的片状催化剂，有利于光催化反应高效进行。本发明设计的催化剂床层可使100%的紫外光照射到催化剂表面，也可使近乎100%的催化剂表面接收到光照。

所述片状催化剂间隔距离，若使互为平行的催化剂间紫外光得到100%的利用，互为平行的相邻两催化剂片距离不小于xsin(θ/2)cos(θ/2)，其中x为矩形片状催化剂短边长度，θ为首尾相接的两片催化剂所呈的夹角，0<θ<180°，按该方式安装催化剂床层，至少每隔一层矩形片状负载型催化剂安置一列245nm或356nm的紫外灯，可使近乎100%的催化剂表面接收到光照。若使催化剂表面的任意一点接受的光强度不小于紫外灯表面光强的70%，假设光强度与距离成反比，即，则θ≤，其中k值受紫外灯自身性能及环境因素影响，由实验测得。θ越小，紫外光光程越小，照射在催化剂表面的紫外光光强越大，光催化活性越好。

所述光催化剂的催化活性成分为TiO₂或改性TiO₂，改性的TiO₂可通过在钛的前驱体溶液中掺入一种或多种金属或非金属前驱体制成，所述金属为Fe、Cu、Ni、Bi、Mn、Ce，非金属为N、B、C。载体为片状蜂窝状堇青石陶瓷或片状Al₂O₃陶瓷、玻璃纤维布、玻璃片。催化剂活性成分通过浸渍法负载于载体表面，也可以通过离子交换法、热喷涂、化学气相沉积、电泳沉积法将催化剂活性组分负载于载体表面，催化剂负载量为1～60mg/cm²。或将TiO₂或改性TiO₂做成薄膜，用胶黏物质将催化剂薄膜粘贴在载体表面，所述胶黏物质为双面胶或改性丙烯酸酯胶或α-氰基丙烯酸乙酯胶。

所述片状催化剂载体厚度为1～20mm，考虑到片状催化剂越薄，光催化反应表面越大，但相应的机械强度也越小，因此催化剂厚度优选1～5mm，孔密度为0～400CSI。

本发明中，所述光催化床层中放置365nm和254nm两种紫外灯或只放254nm紫外灯，其中254nm紫外可以分解由真空紫外辐照区产生的臭氧形成活性自由基，而365nm紫外和254nm紫外均可激发光催化剂催化氧化烟气中的SO₂和NOx。在放置365nm和254nm两种紫外灯情况下，光催化剂床层靠近真空紫外辐照区的一端放置254nm的紫外灯，而剩余位置全部用来安装365nm紫外灯，光催化剂床层中安装的254nm紫外灯和365nm紫外灯的总数依照实际烟气处理量、SO₂和NOx浓度大小而定，254nm紫外灯的安装数量小于365nm紫外灯的安装数量。两种紫外灯均按垂直于烟气流动的方向安装。

所述喷雾吸收区的喷雾结构设置在光催化剂床层下方，其中多根输送吸收液的管路靠近光催化剂床层底部平行分布，从每根输送吸收液管路竖直向下分出支管，每根支管上安装有多个水平喷射的雾化喷头。

本发明中，所述吸收液为水或海水，或者NaOH、Ca(OH)₂、NaClO₂、H₂O₂溶液中的一种或多种混合。无论使用何种吸收液应保证喷射量足以将烟气中含有的酸汽洗脱，还应保证喷射效果为雾化，以避免H₂SO₄和HNO₃酸雾随烟气流入大气污染环境。

在本发明中，当烟气处理量较低或SO₂和NOx浓度较低时，可关闭部分真空紫外灯或减少片状催化剂的数量；当污染物的浓度较高时，可增添真空紫外灯数量强化预氧化过程或增加状催化剂的数量以增大光催化剂反应表面或添加臭氧发生器，使臭氧在烟气进入反应器前混入。

本发明的装置使用时，首先在壳体底部储液槽内装有吸收液，该吸收液通过循环泵、输液管道和喷淋装置以喷雾形式喷出。除尘控温控温后的烟气从顶部入口首先进入真空紫外辐照区进行预氧化，部分SO₂和NOx变为H₂SO₄和HNO₃，同时烟气中会产生O₃。预氧化的烟气进入光催化剂床层，在紫外光和催化剂的作用下对烟气中的SO₂和NOx进行催化氧化和臭氧催化氧化，反应的最终产物为H₂SO₄和HNO₃，以酸雾形式存在的H₂SO₄和HNO₃在经过喷淋吸收区时被同时洗脱，净化后的烟气从底部一侧出口排出。

本发明涉及主要反应如下：

1、真空紫外辐照下脱硫脱硝过程：

H₂O+hv(185nm)→·H+·OH

O₂+hv(185nm)→2O(³P)

·H+O₂→·HO₂

O(³P)+O₂→O₃

SO₂+O(³P)→SO₃

NO+O₃→NO₂+O₂

NO₂+·OH→HNO₃

2、光催化氧化脱硫脱硝过程

2.1 光催化氧化脱硝过程：

TiO₂+hv→e_cb ^-+h_vb ⁺

H₂O(ads)+h_vb ⁺→·OH(ads)+H⁺

NO+·OH(ads)→HNO₂

NO₂+·OH(ads)→HNO₃

2.2 光催化氧化脱硫过程：

TiO₂+hv→e_cb ^-+h_vb ⁺

H₂O(ads)+h_vb ⁺→·OH(ads)+H⁺

OH^-(ads)+h_vb ⁺→·OH(ads)

O₂(ads)+e_cb ^-→O₂ ^-

2H₂O(ads)+2O₂ ^-→2·OH+2OH^-+O₂

光催化过程：

SO₂(ads)+2·OH→SO₃(ads)+H₂O

SO₃ ^2-+2·OH→SO₄ ^2-+H₂O

SO₃(ads)+2OH^-→SO₄ ^2-+H₂O

SO₂(ads)+O(lattice)→SO₃(ads)

SO₃(ads)+H₂O(ads)→H₂SO₄(ads)

臭氧催化及光解过程：

TiO₂+hv→e_cb ^-+h⁺ _vb

H₂O(ads)+h_vb ⁺→·OH(ads)+H⁺

O₃+e^-→O₃ ^-

O₃ ^-+H⁺→HO₃

HO₃→O₂+·OH

O₃+hv(λ<310nm)→O+O₂

O+H₂O→2·OH

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）本发明联合真空紫外辐照光解作用、光催化氧化和喷雾吸收三重效应，高效利用真空紫外辐照的光解、自由基氧化、臭氧氧化，光催化氧化及吸收的协同作用可真正实现同时高效脱除烟气中的SO₂和NOx，具有整体结构简单、运行成本低、无二次污染、操作弹性稳定的优点。

2）本发明设计的催化剂床层可使100%的紫外光照射到催化剂表面，也可使近乎100%的催化剂表面接收到紫外光照，解决了传统光催化治理废气中的光照利用率不理想的问题。此外光催化剂床层还具有压降小、催化剂负载稳定好的优点，值得广泛推广。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为光催化剂床层紫外灯和催化剂的组合方式的示意图。

图3为矩形片状负载型催化剂的结构示意图。

图4为平行四边形片状负载型催化剂结构示意图。

其中，1、烟气入口；2、壳体；3、微波无极紫外灯；4、254nm紫外灯或365nm紫外灯；5、矩形片状负载型催化剂；6、吸收液输送管一；7、泵；8、新鲜吸收液入口；9、吸收液输送管二；10、洗脱液出口；11、集液槽；12、除沫器；13、排气口；14、雾化喷嘴；15、喷雾器支管；16、喷雾器主管路；17、254nm紫外灯或365nm紫外灯插孔；18、孔道；19、平行四边形片状负载型催化剂。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来详细说明本发明。

实施例1：

本发明的烟气催化氧化同时脱硫脱硝装置的结构如图1所示，该装置包括壳体2，所述壳体2为适配紫外灯的形状设计成长方体造型，在该壳体2的顶部有烟气入口1，在靠近底部一侧有烟气出口13。壳体2内沿气体流动方向内设有真空紫外灯灯组、光催化床层和喷雾器，气体流动方向为筒体2的轴向从上往下，真空紫外灯灯组有三层，每层由4根微波无极紫外灯3按2×2矩形阵列排布，靠近真空紫外灯组的正下方设置光催化床层，光催化床层由片状负载型催化剂5和365nm紫外灯4组成，每块片状负载型催化剂开有孔洞供棒状365nm紫外灯穿插，多片片状负载型催化剂5倾斜平行对齐排列形成一个组合，多层组合堆叠形成光催化剂床层，其中每两个首尾相接矩形薄片状负载型催化剂之间的夹角θ为110°。待负载型催化剂安装完毕再将365nm紫外灯通过片状负载型催化剂5的孔洞插入，实现光源和催化剂的深度融合。处在光催化剂床层的正下方为喷雾器，包括喷雾器主管路16、喷雾器支管15和雾化喷嘴14构成，其中所述雾化喷嘴14沿壳体径向设置。与喷雾器主管路16相连的是吸收液输送管6，吸收液输送管一6处于壳体之外，其另一端与泵7相连，泵7的进口端与吸收液输送管二9连接，吸收液输送管9的另一端接入倒金字塔形集液槽11，集液槽11底端设有洗脱液出口10。在集液槽11上方远离泵7的一侧有排气口13供烟气排除，为防止烟气排出时带出雾汽，排气口13和壳体相交处设有除沫器12。

本实施例1中，负载型催化剂5是通过浸渍法制备的，其活性组分为铁掺杂的TiO₂，负载量为1.5mg/cm²，载体为薄片状蜂窝结构的堇青石陶瓷，厚度3mm。

作为实施例1的变换，负载型光催化剂可选用纯TiO₂或其它改性TiO₂，改性的TiO₂可通过在钛的前驱体溶液中掺入一种或多种金属或非金属前驱体制成，所述金属为Fe、Cu、Ni、Bi、Mn、Ce，非金属为N、B、C。催化剂载体为薄片状蜂窝结构的堇青石陶瓷或在平面结构的Al₂O₃陶瓷、玻璃纤维布、玻璃片上负载TiO₂或改性TiO₂。

采用实施例1的装置处理含SO₂和NOx烟气的方法，步骤如下：

1）除尘控温控湿后的烟气从顶部入口首先进入真空紫外辐照区；

2）在真空紫外线辐照区发生一系列光化学反应，反应中紫外灯3发出的高能紫外线辐照光解水和氧产生活性自由基和臭氧氧化SO₂和NO_x污染物；

3）经步骤2）处理后得到的剩余污染物和臭氧进入光催化床层，在光催化氧化和催化臭氧氧化的协同作用下被进一步净化脱除；

4）经步骤3）处理后得到的烟气中含主成分为H₂SO₄和HNO₃的酸雾，在流经喷雾吸收区时被吸收洗脱，洗脱液用倒金字塔形集液槽11收集；

5）集液槽11中的洗脱液利用泵7再次循环利用，净水经新鲜吸收液入口8补充；

6）净化后烟气通过除沫器12除沫后从排气口13排走。

采用本实施例1的烟气处理装置对以下烟气进行处理：

烟气流量为500m³/h，SO₂、NO和NO₂浓度分别为2600mg/m³、1500mg/m³和100mg/m³，含水量8%，烟气温度控制为60℃，利用实施例1所述烟气处理装置处理上述烟气，排放的尾气检测结果表明SO₂和NOx脱除效率近乎100%。

实施例2：

在壳体2中如图1所示安装紫外灯灯组和喷雾器，紫外灯灯组具体为三层微波无极紫外灯灯组，每层由4根微波无极紫外灯3按2×2矩形阵列排布，喷雾器由雾化喷嘴14、吸收液输送管6，9、喷雾器支管15和泵7组成。在本实施例2适量自来水预装入集液槽11，开启紫外灯组和泵7，待系统状态稳定后由烟气入口1通入500m³/h SO₂、NO和NO₂的浓度分别为2600mg/m³1500mg/m³和100mg/m³的烟气，烟气含水量8%、温度约60℃，排放的尾气检测结果表明SO₂和NOx脱除率分别为41%和97%。

实施例3：

在壳体2中如图所示安装光催化剂床层和喷雾器，光催化剂床层的具体安装方式为光催化床层由片状负载型催化剂5和365nm紫外灯4组成，每块片状负载型催化剂开有孔洞供棒状365nm紫外灯穿插，多片片状负载型催化剂5倾斜平行对齐排列形成一个组合，多层组合堆叠形成光催化剂床层，其中每两个首尾相接矩形薄片状负载型催化剂之间的夹角θ为110°。待催化剂床层安装完毕再将365nm紫外灯通过片状负载型催化剂5的孔洞插入，喷雾器由雾化喷嘴14、吸收液输送管6，9、喷雾器支管15和泵7组成。负载型催化剂5是通过浸渍法制备的，其活性组分为铁掺杂的TiO₂，负载量为1.5mg/cm²，载体为薄片状蜂窝结构的堇青石陶瓷，厚度3mm。在本实施例3适量自来水预装入集液槽11，开启365nm紫外灯和泵7，待系统状态稳定后由烟气入口1通入500m³/h SO₂、NO和NO₂的浓度分别为2600mg/m³1500mg/m³和100mg/m³的烟气，烟气含水量8%、温度约60℃，排放的尾气检测结果表明SO₂和NOx脱除率分别为42%和35%。

实施例4：

在本实施例4中装置的结构和组成与实施例1一致，区别在于装置喷雾器的运行状态不同，本实施例4中泵7处于关闭状态，无吸收剂喷入壳体2，开启微波无极紫外灯3灯组和365nm紫外灯4灯组，待系统稳定后由烟气入口1通入500m³/h SO₂、NO和NO₂的浓度分别为2600mg/m³1500mg/m³和100mg/m³的烟气，烟气含水量8%、温度约60℃，排放的尾气检测结果表明SO₂和NOx脱除率近乎100%，但从排气口13流出的尾气中可见大量白烟，捕集、检测得知白烟的主要成分为H₂SO₄、HNO₃。

实施例5：

在本实施例中，按照首尾相接的两片矩形薄片催化剂所呈的夹角θ为170°拼接，除此以外装置的结构、组成和催化剂的用量、尺寸与实施例1一致。开启微波无极紫外灯3灯组和365nm紫外灯4灯组以及泵7，待系统状态稳定后由烟气入口1通入500m³/h SO₂、NO和NO₂的浓度分别为2600mg/m³、1500mg/m³和100mg/m³的烟气，烟气含水量8%、温度约60℃，排放的尾气检测结果表明SO₂和NOx脱除率分别为87%和99%。

Claims

1.一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）除尘控温控湿后的烟气首先进入真空紫外辐照区；

2）在真空紫外线辐照区真空紫外灯发出的高能紫外线辐照光解水和氧产生臭氧和活性自由基，将烟气中大部分的NO_x氧化脱除；

3）经步骤2）处理后的烟气进入光催化床层，在光催化氧化和催化臭氧氧化的协同作用下烟气中的SO₂被进一步净化脱除；

2.一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的装置，其特征在于：该装置包括真空紫外辐照区、整体式光催化剂床层及喷雾吸收区，这三个功能区均包含在同一个壳体中，所述真空紫外辐照区位于顶部，设有紫外灯组和与壳体焊接的紫外灯支撑架；所述整体式光催化剂床层通过支架固定在真空紫外辐照区下方，催化剂床层由若干催化剂和紫外灯组成，矩形催化剂平板以长边首尾相接，彼此相接所呈的锐角相等但折叠方向相反，催化剂平板以这种形式成为一层，若干长棍状紫外灯穿插其中；所述喷雾吸收区位于整体式光催化剂床层下方；壳体底部作为储液槽储存有吸收液，储液槽通过送液管道与循环泵进口连接，循环泵出口与喷雾吸收区和整体式光催化剂床层之间的喷淋液主管路连接，储液槽一侧开口连接管路输入新鲜吸收液，储液槽下方开口排放洗脱液。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的真空紫外辐照区采用发射172nm的准分子紫外灯或真空紫外灯。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的光催化剂床层由若干矩形片状催化剂组成，若干片状催化剂倾斜平行形成一组，每两片相邻的催化剂间隔距离相等，多组呈反向堆积构成床层，在烟气流向上形成多条曲折烟气道，与催化剂长边垂直方向的剖面呈多条锯齿状。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述片状催化剂上穿有若干孔洞，紫外灯管穿过催化剂上的孔洞插入催化剂床层中，经过在相邻两个用于穿插紫外灯的预留孔洞之间的中心点，于垂直于矩形薄片状负载型催化剂方向，在相邻两片催化剂之间的位置安置片状负载型催化剂，以接受紫外灯发射沿平行于矩形薄片状负载型催化剂长边传播的紫外光。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于：所述片状催化剂之间间隔距离不小于xsin(θ/2)cos(θ/2)，其中x为矩形片状催化剂短边长度，θ为首尾相接的两片催化剂所呈的夹角，0<θ<180°。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述光催化剂的催化活性成分为TiO₂或改性TiO₂，载体为片状蜂窝状堇青石陶瓷或片状Al₂O₃陶瓷、玻璃纤维布、玻璃片。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：改性的TiO₂可通过在钛的前驱体溶液中掺入金属Fe、Cu、Ni、Bi、Mn、Ce中的一种或多种或非金属N、B、C中的一种或多种的前驱体制成。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述光催化床层中放置365nm和254nm两种紫外灯中的一种或两种，按垂直于烟气流动的方向安装。

10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述吸收液为水或海水，或者NaOH、Ca(OH)₂、NaClO₂、H₂O₂溶液当中的一种或多种混合。