CN110559825A - 一种适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于燃煤烟气污染物处理相关技术领域，其公开了一种适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，该方法包括以下步骤：提供用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备，所述氧化吸收设备将液体氧化剂转化成气体氧化剂，进入所述氧化吸收设备的燃煤烟气与所述气体氧化剂混合，并经由超声震荡进行进一步混合，以使所述燃煤烟气中的多种污染物与所述气体氧化剂发生氧化反应；接着，所述设备采用脱硫剂制备脱硫浆液，并将所述脱硫浆液进行喷射，以与发生氧化反应后的燃煤烟气接触；之后，依次经过氧化及吸收后所得到的净化烟气自所述氧化吸收设备排出。本发明降低了成本，提高了脱除效率，实用性较强。

Description

一种适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法
技术领域
本发明属于燃煤烟气污染物处理相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法。
背景技术
近年来，中国对煤炭、石油、天然气以及一次电力和其他能源的消费总量突破40亿吨标准煤，其中，煤炭占能源消费总量的60％以上。由于煤炭的化学组成及其复杂，不仅包括C、H、O、N和S等主要元素，还包含很多其它的次量和痕量元素。因此，煤炭在燃烧过程中会产生大量的污染物，例如二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、重金属(如Hg、Cd、Pb、As、Se等)、有机污染物(如VOCs、PAHs等)和可吸入颗粒物(PM10)等，不仅严重危害人类身体健康，而且会对生态环境造成巨大的破坏。在未来相当长的一段时间内，煤炭在电力生产、化工工业等能源消耗领域会占据着极其重要的主导地位，严格控制燃煤电站、工业锅炉、窑炉等设施设备的污染物排放意义重大，并且减排需求十分迫切。
目前，上述设备对这些污染物的排放和控制一般都是将SO2、NOX在不同的污染处理设备中分别进行脱除，例如，SO2主要采用石灰石湿法(WFGD)和干法(FGD)技术脱除，而NOX主要采用选择性催化还原(SCR)技术进行脱除；虽然Hg等重金属可以在脱硝、除尘、脱硫设备的联合作用下大比例地从燃煤烟气中移除，但对其进行深度控制还需要联合活性炭吸附(ACI)等技术手段。此外，由于煤的成分复杂，燃烧工况多变，导致燃煤产生的有机污染物种类复杂，分子量范围大、官能团种类多，且具有不同的物理化学特性。根据挥发性的不同，有机污染物分为易挥发性有机物(VVOCs)、挥发性有机物(VOCs)、半挥发性有机物(SVOCs)、颗粒有机物(POMs)等，有机污染物进入大气后，部分(如烃类等)通过参与光化学反应，引发了如光化学烟雾等严重的大气污染问题。其中，大部分的有机污染物(例如醛、酮、PAHs等)因其具有致癌、致畸形和致突变的“三致性”，严重威胁着人类的健康，越来越受到人们的关注。然而，将不同污染物进行单独处理，存在设备占地面积大、系统复杂度高、设备投资和运行成本高等问题，并且不同污染物脱除环节间还存在着相互影响。
随着各类大气污染物排放标准的不断提升，这将迫使燃煤电站、工业锅炉、窑炉等设施不断对相关的设备进行增容改建，污染物控制的设备投资与运行成本在不断增加。因此，研发占地面积小、系统复杂度低、运行成本经济的多种污染物一体化脱除技术势在必行。相应地，在燃煤烟气污染物处理技术领域存在着需要同时脱除燃煤烟气中SO2、NOX、颗粒物、重金属和有机污染物的系统或方法的迫切需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其基于现有燃煤烟气污染物的脱除特点，研究及设计了一种成本较低的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法。所述一体化脱除方法氧化技术和吸收技术进行有机耦合，可以对燃煤烟气中的SO2、NOX、颗粒物、重金属(如Hg、Cd、Pb、As、Se等)和有机污染物(如VOCs、PAHs等)进行一体化的高效协同脱除，脱除效率高，成本低，实用性好，适合工业推广应用。
为实现上述目的，本发明提供了一种适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，该方法包括以下步骤：
(1)提供用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备，所述氧化吸收设备包括氧化吸收塔主体、液体氧化剂气化装置、脱硫剂输送装置、三级水池、脱硫浆液喷射组件及引风机，所述氧化吸收塔主体的顶端连接于所述引风机，其底端连接于所述三级水池；所述脱硫浆液喷射组件连接所述氧化吸收塔主体及所述三级水池；所述脱硫剂输送装置连接于所述三级水池；所述液体氧化剂气化装置连接于所述氧化吸收塔主体的一侧；
(2)所述液体氧化剂气化装置将液体氧化剂转化成气体氧化剂，并将所述气体氧化剂传输给所述氧化吸收塔主体；
(3)进入所述氧化吸收塔主体的燃煤烟气与所述气体氧化剂混合，并经由超声震荡进行进一步混合，以使所述燃煤烟气中的多种污染物与所述气体氧化剂发生氧化反应；
(4)所述脱硫剂输送装置将脱硫剂输送给所述三级水池，所述三级水池将所述脱硫剂进行搅拌及加热以得到脱硫浆液，进而所述脱硫浆液喷射组件自所述三级水池抽取所述脱硫浆液，并将所述脱硫浆液喷射到所述氧化吸收塔主体内，以与发生氧化反应后的燃煤烟气接触，由此喷淋吸收燃煤烟气中的多种污染物，且固定有污染物的脱硫浆液被排至所述三级水池；
(5)依次经过氧化及吸收后所得到的净化烟气被所述引风机吸收，进而所述引风机将所述净化烟气自所述氧化吸收设备排出，由此完成燃煤烟气中的多种污染物的一体化脱除。
进一步地，所述液体氧化剂为次氯酸溶液、亚氯酸钙溶液、硫酸亚铁溶液及氯化亚铁溶液中的一种或者多种；所述次氯酸溶液的浓度范围为0.5mol/L～5mol/L，所述亚氯酸钙溶液的浓度范围为0.1mol/L～2mol/L，所述硫酸亚铁溶液的浓度范围为0.1mol/L～1mol/L，所述氯化亚铁溶液的浓度范围为0.1mol/L～1mol/L。
进一步地，所述燃煤烟气的温度T1为50℃≤T1≤150℃。
进一步地，步骤(2)中所形成的气体氧化剂的温度T2为90℃≤T2≤150℃。
进一步地，所述脱硫浆液的温度T3为45℃≤T3≤75℃。
进一步地，所述三级水池内形成的脱硫浆液的pH为9.2～10.8。
进一步地，所述脱硫剂中预混有增效添加剂，所述增效添加剂为无机添加剂或者有机添加剂或者复合添加剂；所述脱硫剂为石灰石或者工业碱。
进一步地，步骤(3)中，所述燃煤烟气中的多种污染物与所述气体氧化剂发生氧化反应，以将NOX氧化并生成更高化学价态的氮氧化物，将固态或气态的重金属氧化并生成金属盐化合物，将有机污染物氧化并生成二氧化碳和水，以脱除掉燃煤烟气中的部分NOX、重金属和有机污染物；步骤(4)中，喷淋吸收燃煤烟气中的SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的部分NOX、重金属以及有机污染物，从而各类固态或气态污染物被固定在脱硫浆液中。
进一步地，所述脱硫剂输送装置包括螺旋输送器、电机及脱硫剂存储箱，所述三级水池的水池盖设置有通道，所述螺旋输送器的一端连接于所述通道，另一端连接于所述电机；所述电机用于驱动所述螺旋输送器；所述螺旋输送器的上部与所述脱硫剂存储箱相连接。
进一步地，所述脱硫浆液喷洒组件包括脱硫浆液循环泵及多个脱硫浆液喷嘴，多个所述脱硫浆液喷嘴设置在所述氧化吸收塔主体内，且分别连接于所述脱硫浆液循环泵。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法主要具有以下有益效果：
1.所述氧化吸收塔主体用于使燃煤燃气依次与气体氧化剂及脱硫浆液反应，以氧化脱除燃煤烟气中的部分NOX、重金属和有机污染物，并对SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的部分NOX、重金属以及有机污染物进行吸收脱除，有效地将氧化及吸收进行了有机耦合，解决了单一污染物控制技术脱除效果差、占地面积大、运行费用高以及彼此之间存在着相互影响等缺点，可以经济高效地协同脱除燃煤烟气中的SO2、NOX、颗粒物、重金属和有机污染物等多种污染物；同时，安装、维修、操作、管理方便，运行费用低，脱除效率高，并且可以采用石灰石或工业碱等作为吸收剂，资源丰富，廉价易得，利用率高，设备运行可靠性高，运行稳定，对煤种的适应性好。
2.本发明所采用的设备结构设计紧凑，占地面积少，将氧化脱除技术和吸收脱除技术耦合集成在氧化吸收塔中，采用先进的工艺和脱水技术严防风机带水，降低系统的故障发生率，对燃煤电站、工业锅炉、窑炉等设施负荷变化的适应性强，可对不同类型燃煤设施中的多种污染物进行一体化脱除。
3.本发明设计的液体氧化剂优选为次氯酸溶液、亚氯酸钙溶液、硫酸亚铁溶液和氯化亚铁溶液，可以精确地控制液体氧化剂的种类、注射量、注射速率等参数，从而调控气体氧化剂的氧化能力，在实际的工况中可采用合理的液体氧化剂气化参数，以提高运行经济性。
4.本发明设计的液体氧化剂气化装置可将一种或多种液体氧化剂进行气化，生成具有强氧化性的均匀气体氧化剂，气体氧化剂与燃煤烟气超声均匀混合并发生强烈的氧化反应，氧化脱除燃煤烟气中大部分的NOX、重金属和有机污染物，在实际工况中可以合理选择并调控液体氧化剂的种类、数量、混合比例、注射速率等以提高脱除效率。
5.通过在脱硫吸收剂中添加一定量、合适的增效添加剂，可以提高其对多种污染物的协同脱除效果。
附图说明
图1是适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法的流程示意图；
图2是图1中的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法涉及的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备的示意图；
图3是图2中的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备的局部结构的俯视图；
图4是图2中的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备的超声波震荡器的布置示意图；
图5中的(a)、(b)分别是图2中的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备的第一烟气布风板及第二烟气布风板的示意图；
图6中的(a)、(b)分别是图2中的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备的第一烟气布风板的第一布风孔及第二烟气布风板的第二布风孔的示意图；
图7是图2中的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备的三级水池及脱硫剂输送装置的连接示意图；
图8是图2中的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备的氧化吸收塔主体中回旋氧化区的放大示意图；
图9是图2中的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备的椭圆翅片对的单个椭圆翅片的示意图；
图10是图2中的用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备涉及的脱硫浆液和混合烟气在回旋氧化区内的流动方向示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-烟囱，2-引风机，3-旋流板，4-脱硫浆液喷嘴，5-脱硫浆液管路进口，6-烟气取样口，7-氧化吸收塔主体，8-检修口，9-气体氧化剂管路，10-超声波震荡器，11-第一烟气布风板，12-电控加热带，13-智能温度控制组件，14-液体氧化剂气化腔室，15-液体氧化剂雾化喷嘴，16-液体氧化剂循环注射泵，17-第一液体氧化剂存储箱，18-第二液体氧化剂存储箱，19-第三液体氧化剂存储箱，20-第四液体氧化剂存储箱，21-第一液体氧化剂流量泵，22-第二液体氧化剂流量泵，23-第三液体氧化剂流量泵，24-第四液体氧化剂流量泵，25-脱硫浆液循环泵，26-三级水池，27-超声波液位测量组件，28-水池盖，29-水池隔板，30-循环泵连接口，31-pH检测口，32-进水口，33-浆液循环区，34-浆液中和区，35-灰渣沉淀区，36-排污口，37-支撑钢架，38-烟气进口，39-烟气测温口，40-中央控制柜，41-烟气测压口，42-第一布风孔，43-脱硫剂存储箱，44-螺旋输送器，45-电机，46-搅拌组件，47-温度测量组件，48-加热组件，49-压缩空气接口，50-空气压缩机，51-第二烟气布风板，52-回旋氧化区，53-椭圆翅片对，54-回水管道，55-第二布风孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图2及图3，本发明提供的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，所述一体化脱除方法主要包括以下步骤：
步骤一，提供用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备，所述氧化吸收设备包括氧化吸收塔主体、液体氧化剂气化装置、脱硫剂输送装置、三级水池、脱硫浆液喷射组件及引风机，所述氧化吸收塔主体的顶端连接于所述引风机，其底端连接于所述三级水池；所述脱硫浆液喷射组件连接所述氧化吸收塔主体及所述三级水池；所述脱硫剂输送装置连接于所述三级水池；所述液体氧化剂气化装置连接于所述氧化吸收塔主体的一侧，且其位于所述三级水池的上方。
其中，所述液体氧化剂气化装置用于将液体氧化剂转变成气体氧化剂，并将所述气体氧化剂传输给所述氧化吸收塔主体，以便后续与燃煤烟气中的多种污染物发生氧化反应；所述脱硫剂输送装置用于将脱硫剂输送至所述三级水池；所述三级水池用于对脱硫剂进行搅拌及加热以得到脱离浆液；所述脱硫浆液喷射组件用于自所述三级水池抽取所述脱硫浆液，并将所述脱硫浆液喷洒到所述氧化吸收塔主体内；所述氧化吸收塔主体用于使燃煤燃气依次与气体氧化剂及脱硫浆液反应，以氧化脱除燃煤烟气中的部分NOX、重金属和有机污染物，并对SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的部分NOX、重金属以及有机污染物进行吸收脱除；所述引风机用于将所述氧化吸收塔主体内氧化吸收所产生的净化烟气传送至所述烟囱，以将所述净化烟气排放到大气中。
具体地，所述氧化吸收设备包括氧化吸收塔主体7、液体氧化剂气化装置、脱硫剂输送装置、三级水池26、脱硫浆液喷射组件、烟囱1、引风机2及中央控制柜40。所述氧化吸收塔主体7的顶端通过所述引风机2连接于所述烟囱1，其底端连接于所述三级水池26，所述脱硫浆液喷射组件及所述脱硫剂输送装置分别连接于所述三级水池26。所述液体氧化剂气化装置连接于所述氧化吸收塔主体7的一侧，且其位于所述三级水池26的上方。所述氧化吸收塔主体7、所述液体氧化剂气化装置、所述脱硫剂输送装置、所述三级水池26、所述脱硫浆液喷射组件及所述引风机2分别连接于所述中央控制柜40，所述中央控制柜40用于对所述氧化吸收塔主体7、所述液体氧化剂气化装置、所述脱硫剂输送装置、所述三级水池26、所述脱硫浆液喷射组件及所述引风机2进行控制及状态数据的集成显示。
所述液体氧化剂气化装置用于将液体氧化剂转变成具有强氧化性的均匀气体氧化剂，并将所述均匀气体氧化剂传输给所述氧化吸收塔主体7，以便后续与燃煤烟气中的多种污染物发生氧化反应。所述脱硫剂输送装置用于将脱硫剂输送至所述三级水池26。所述三级水池26用于对脱硫剂进行搅拌及加热以得到脱硫浆液。所述脱硫浆液喷射组件用于自所述三级水池26抽取所述脱硫浆液，并将所述脱硫浆液雾化后喷入所述氧化吸收塔主体7内。所述氧化吸收塔主体7用于使燃煤燃气分别与气体氧化剂及脱硫浆液反应，以氧化脱除燃煤烟气中的部分NOX、重金属和有机污染物，并对SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的部分NOX、重金属以及有机污染物进行吸收脱除。所述引风机2用于将所述氧化吸收塔主体7内氧化吸收所产生的净化烟气传送至所述烟囱1，以将所述净化烟气排放到大气中。
本实施方式中，所述液体氧化剂可以是单一的一种液体氧化剂物质，也可以是两种、三种或者三种以上的多种具有氧化性的化学物质的混合物，当然也可以根据经济性、有效性等要求，在实际工况中选择合适的一种或者多种液体氧化剂，并按照合适的比例混合均匀后经过所述液体氧化剂气化装置进行气化后再送入到所述氧化吸收塔主体7的内部。所述氧化吸收塔主体7中主要发生两个反应，一个是在所述氧化吸收塔主体7所形成的回旋氧化区52中，燃煤烟气与气体氧化剂混合后形成混合烟气，所述混合烟气经过超声波震荡以进一步混合均匀，所述混合烟气在所述引风机2的压力作用下在所述氧化吸收塔主体7中上升，并在所述回旋氧化区52中进行回旋缓慢上升以发生充分的氧化反应，将NOX氧化为更高化学价态的氮氧化物，将固态或气态重金属氧化为金属盐化合物，将有机污染物氧化生成二氧化碳和水，以脱除掉燃煤烟气中大部分的NOX、重金属(如Hg、Cd、Pb、As、Se等)和有机污染物(如VOCs、PAHs等)；另一个是所述混合烟气经过所述回旋氧化区后，继续在所述氧化吸收塔主体7中上升，且燃煤烟气与脱硫浆液进行充分接触并发生吸收反应，以喷淋吸收燃煤烟气中的SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的少部分NOX、重金属以及有机污染物，各类固态或气态污染物被固定在脱硫浆液中，进而脱硫浆液自所述氧化吸收塔主体7被排放到所述三级水池26中。此外，所述脱硫剂中可以预混合适的增效添加剂，以最大限度地在所述氧化吸收塔主体7中同时对燃煤烟气中的SO2、NOX、颗粒物、重金属和有机污染物进行一体化的高效协同脱除；所述中央控制柜40上设置有相关组件的显示面板、工作指示灯、报警提示及控制按钮，以用于对所述氧化吸收设备中涉及到电气控制的相关组件进行控制及集成显示，进而提高自动化程度。
请参阅图4、图5、图6、图8、图9及图10，所述氧化吸收塔主体7为中空的圆柱体结构，其设置在支撑钢架37上。所述支撑钢架37连接于所述氧化吸收塔主体7，其用于支撑所述氧化吸收塔主体7。
所述氧化吸收塔主体7的底部通过回水管道54连接于所述三级水池26，且其底部及顶部均为锥形，中部为圆柱体。所述氧化吸收塔主体7的顶部连接于所述引风机2，所述引风机2与所述烟囱1相连接，在所述引风机2的作用下，经过氧化吸收的净化烟气由所述烟囱1排放到大气中。所述引风机2的启停开关连接于所述中央控制柜40上，所述中央控制柜40用于控制所述引风机2的启停。
其中，所述氧化吸收塔主体7的底部设置为锥形，是为了便于反应产物及使用后的浆液回流到所述三级水池26的灰渣沉淀区35中；所述氧化吸收塔主体7的上部设置为锥形，是为了便于烟气在所述引风机2的压力作用下更好地缓慢上升，且在所述引风机2的压力作用下，净化烟气最后进入所述烟囱1中，并经由所述烟囱1排放到大气中。此外，所述中央控制柜40上设置有所述引风机2的工作指示灯等，以便于对所述引风机2的工作状态进行显示。
所述氧化吸收塔主体7内自上而下依次设置有旋流板3、第二烟气布风板51、椭圆翅片对53、超声波震荡器10及第一烟气布风板11。所述氧化吸收塔主体7的底部还设置有烟气进口38，所述第一烟气布风板11位于所述烟气进口38的上方。所述烟气进口38用于供燃煤烟气进入到所述氧化吸收塔主体7内，所述燃煤烟气温度T1范围优选为50℃≤T1≤150℃。所述第一烟气布风板11上均匀设置有多个第一布风孔42，所述第一布风孔42呈正六边形，其边长范围为3≤l1≤9mm，优选为l1＝6mm。
所述超声波震荡器10设置在所述氧化吸收塔主体7的内壁上，且其位于所述第一烟气布风板11与所述椭圆翅片对53之间。所述超声波震荡器10用于将燃煤烟气与气体氧化剂混合后进行超声分散，以使燃煤烟气与气体氧化剂充分接触、混合均匀。本实施方式中，所述超声波震荡器10的数量为偶数，偶数个所述超声波震荡器10分别对称设置；优选地，所述超声波震荡器10的数量为4个或者6个，且对称设置。
每个所述椭圆翅片对53包括两个椭圆翅片，每个所述椭圆翅片焊接在所述氧化吸收塔主体7的内壁上，其与所述氧化吸收塔主体7的内壁之间形成倾斜角α，所述倾斜角α的角度为55°～75°，所述椭圆翅片的水平长度L的长度范围优选为所述氧化吸收塔主体7的直径D的2/3～5/6；所述椭圆翅片对53的数量优选为3对～5对。所述椭圆翅片对53组成回旋氧化区52，燃煤烟气在经过所述第一烟气布风板11后均匀上升，并在所述超声波震荡器10的作用下与具有强氧化性的均匀气体氧化剂充分混合而形成混合烟气，所述混合烟气主要在所述回旋氧化区52内发生氧化反应以脱除掉燃煤烟气中大部分的NOX、重金属(如Hg、Cd、Pb、As、Se等)和有机污染物(如VOCs、PAHs等)；所述混合烟气在所述回旋氧化区52的停留时间可以通过调节所述倾斜角α的角度、所述椭圆翅片对53的数量及所述椭圆翅片的水平长度L来进行调节；所述第二烟气布风板51位于所述回旋氧化区52的上方，其上均匀设置有多个第二布风孔55，所述第二布风孔55呈正六边形，且其边长范围为3≤l2≤8mm，优选为l2＝5mm。
所述旋流板3临近所述氧化吸收塔主体7的顶端设置，其数量为1层～3层，优选为2层。所述旋流板3用于将所述氧化吸收塔主体7内的气雾滴甩到所述氧化吸收塔主体7的内壁上流下，以实现气、水分离，然后经过氧化吸收的净化烟气在所述引风机2的压力作用下被送至所述烟囱1。
所述氧化吸收塔主体7上还分别设置有脱硫浆液管路进口5、烟气取样口6、检修口8、烟气测温口39及烟气测压口41。所述脱硫浆液管路进口5的数量为多个，多个所述脱硫浆液管路进口5间隔设置，其用于供脱硫浆液进入所述氧化吸收塔主体7的内部。本实施方式中，所述氧化吸收塔主体7通过所述脱硫浆液管路进口5连接于所述脱硫浆液喷射组件。所述烟气取样口6处设置有烟气采样组件，所述烟气采样组件用于对烟气进行采样，以便于后续进行分析及优化。通过所述检修口8在所述氧化吸收设备停止工作时，对所述氧化吸收塔主体7的内部进行检查及修缮。所述烟气进口38设置在所述氧化吸收塔主体7的底部侧壁上，其用于使燃煤烟气从所述氧化吸收塔主体7的底部进入到所述氧化吸收塔主体7的内部中。所述烟气测温口39处设置有烟气测温组件，所述烟气测温组件连接于所述中央控制柜40，其用于对所述氧化吸收塔主体7内对应高度处的烟气温度进行测量，并将测到的温度数据传输给所述中央控制柜40，所述中央控制柜40将接收到的温度数据进行显示。所述烟气测压口41处设置有测压组件，所述测压组件连接于所述中央控制柜40上，其用于对所述氧化吸收塔主体7内对应高度处的烟气压力进行测量，并将测量到的压力数据传输给所述中央控制柜40，进而所述中央控制柜40将接收到的所述压力数据进行显示。
本实施方式中，从俯视角度观看，所述烟气进口38与所述烟气取样口6之间呈90°，所述烟气取样口6与所述烟气测温口39之间呈45°，所述烟气测温口39与所述脱硫浆液管路进口5之间呈45°，所述脱硫浆液管路进口5与所述烟气测压口41之间呈45°，所述烟气测压口41与所述检修口8之间呈45°，所述检修口8与所述烟气进口38之间呈90°。
所述液体氧化剂气化装置包括气体氧化剂管路9、液体氧化剂气化腔室14、电控加热带12、智能温度控制组件13、液体氧化剂循环注射泵16、液体氧化剂雾化喷嘴15、第一液体氧化剂流量泵21、第二液体氧化剂流量泵22、第三液体氧化剂流量泵23、第四液体氧化剂流量泵24、第一液体氧化剂存储箱17、第二液体氧化剂存储箱18、第三液体氧化剂存储箱19及第四液体氧化剂存储箱20。
所述液体氧化剂气化腔室14的一侧通过所述气体氧化剂管路9连接于所述氧化吸收塔主体7，其中所述气体氧化剂管路9的一端伸入所述氧化吸收塔主体7内，且位于所述第一烟气布风板11与所述椭圆翅片对53之间。所述气体氧化剂管路9用于将具有强氧化性的均匀气体氧化剂传输至所述氧化吸收塔主体7内。所述液体氧化剂气化腔室14的另一侧连接于所述液体氧化剂雾化喷嘴15，所述液体氧化剂雾化喷嘴15位于所述液体氧化剂气化腔室14内，其用于将呈液体形态的液体氧化剂雾化，使得雾化后的液体氧化剂随后在所述液体氧化剂气化腔室14中充分气化形成具有强氧化性的均匀气体氧化剂。
所述液体氧化剂雾化喷嘴15与所述液体氧化剂循环注射泵16相连接，所述液体氧化剂循环注射泵16用于将各种液体氧化剂充分混合后并以一定的注射速度将混合好的液体氧化剂输送给所述液体氧化剂雾化喷嘴15。所述液体氧化剂循环注射泵16分别连接于所述第一液体氧化剂流量泵21、所述第二液体氧化剂流量泵22、所述第三液体氧化剂流量泵23及所述第四液体氧化剂流量泵24。所述第一液体氧化剂流量泵21与所述第一液体氧化剂存储箱17相连接。所述第二液体氧化剂流量泵22与所述第二液体氧化剂存储箱18相连接。所述第三液体氧化剂流量泵23与所述第三液体氧化剂存储箱19相连接。所述第四液体氧化剂流量泵24与所述第四液体氧化剂存储箱20相连接。
所述电控加热带12包裹在所述液体氧化剂气化腔室14上，其用于对所述液体氧化剂气化腔室12进行加热和保温，以使所述液体氧化剂气化腔室14内部的气体氧化剂温度T2保持在90℃≤T2≤150℃。所述智能温度控制组件13与所述液体氧化剂气化腔室12相连接，且其连接于所述中央控制柜40，可以通过所述中央控制柜40来设置并自动调节所述电控加热带12的加热功率，使得所述液体氧化剂气化腔室14内的气体氧化剂温度保持在设定值的允许误差范围。本实施方式中，所述液体氧化剂循环注射泵16、所述第一液体氧化剂流量泵21、所述第二液体氧化剂流量泵22、所述第三液体氧化剂流量泵23及所述第四液体氧化剂流量泵24的开关分别连接于所述中央控制柜40，通过所述中央控制柜40来控制所述液体氧化剂循环注射泵16、所述第一液体氧化剂流量泵21、所述第二液体氧化剂流量泵22、所述第三液体氧化剂流量泵23及所述第四液体氧化剂流量泵24的启停及流量。
所述第一液体氧化剂存储箱17、所述第二液体氧化剂存储箱18、所述第三液体氧化剂存储箱19及所述第四液体氧化剂存储箱20中分别存储着一定浓度的次氯酸溶液、亚氯酸钙溶液、硫酸亚铁溶液和氯化亚铁溶液；优选地，所述次氯酸溶液的浓度范围为0.5mol/L～5mol/L，所述亚氯酸钙溶液的浓度范围为0.1mol/L～2mol/L，所述硫酸亚铁溶液的浓度范围为0.1mol/L～1mol/L，所述氯化亚铁溶液的浓度范围为0.1mol/L～1mol/L。
所述三级水池26内设置有两个水池隔板29，两个所述水池隔板29将所述三级水池26均匀地分割为灰渣沉淀区35、浆液中和区34及浆液循环区33，其中所述水池隔板29的高度为所述三级水池26的高度的2/3。所述三级水池26设置有排污口36，所述排污口36位于所述灰渣沉淀区35，且所述灰渣沉淀区35通过所述回水管道54与所述氧化吸收塔主体7的底部相连通，其用于临时存储所述氧化吸收设备产生的少量灰渣脏污，可以通过所述排污口36进行定期清理。
所述三级水池26上设置有水池盖28，所述水池盖28覆盖所述三级水池26的开口，以防止脏污杂质进入所述三级水池26。所述水池盖28上设置有超声波液位测量组件27，所述超声波液位测量组件27与所述中央控制柜40相连接，以用于实时监测所述三级水池26中的液位高度，当监测到的液位高度低于设定高度值时，所述超声波液位测量组件27向所述中央控制柜40发出反馈信号。本实施方式中，所述三级水池26与所述水池隔板29等高处还分别设置有进水口32、pH检测口31及循环泵接口30，且所述进水口32、所述pH检测口31及所述循环泵接口30分别位于所述浆液循环区33。所述进水口32与水泵相连接，通过所述水泵向所述三级水池26内补充水，水可以是自来水或者去离子水或者超纯水，所述水泵的启停开关连接于所述中央控制柜40，通过所述中央控制柜40来控制所述水泵的启停。所述pH检测口31处设置有pH检测组件，所述pH检测组件用于实时测量所述浆液循环区33内的脱硫浆液pH值，并将pH值测量结果输出到所述中央控制柜40的终端上显示，系统运行过程中pH优选保持在9.2～10.8之间；所述循环泵连接口30与所述脱硫浆液喷洒组件的脱硫浆液循环泵25相连接。
请参阅图7，本实施方式中，所述浆液中和区34及所述浆液循环区33均在底部设置有加热组件48，所述加热组件48连接于所述中央控制柜40，其用于对所述三级水池26内的脱硫浆液进行加热。所述浆液循环区33还设置有温度测量组件47，所述温度测量组件47连接于所述中央控制柜40，其用于测量所述三级水池26内的脱硫浆液温度，并将测量结果传输到所述中央控制柜40上以进行显示；所述浆液中和区34及所述浆液循环区33内还分别设置有搅拌组件46，所述搅拌组件46用于对所述浆液中和区34及所述浆液循环区33内的脱硫浆液进行搅拌均匀；所述浆液中和区34还设置有一个压缩空气接口49，所述压缩空气接口49与空气压缩机50相连接；所述空气压缩机50用于连续不断地向所述三级水池26内注入空气，以提高脱硫浆液的混合均匀性及反应活性；所述空气压缩机50的启停开关连接于所述中央控制柜40，通过所述中央控制柜40来控制所述空气压缩机50的启停。
所述脱硫浆液喷洒组件包括脱硫浆液循环泵25及多个脱硫浆液喷嘴4，多个所述脱硫浆液喷嘴4设置在所述氧化吸收塔主体7内，且分别连接于所述脱硫浆液循环泵25。本实施方式中，所述脱硫浆液喷嘴4连接于所述脱硫浆液管路进口5，三个所述脱硫浆液喷嘴4间隔设置以形成一个喷淋层，所述喷淋层位于所述旋流板3与所述椭圆翅片对53之间，其数量为2～5。每层喷淋层的所述脱硫浆液喷嘴4用于使脱硫浆液充分雾化后与混合烟气充分接触，喷淋吸收烟气中的SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的少部分NOX、重金属以及有机污染物；其中，所述脱硫浆液温度T3范围优选为45℃≤T3≤75℃。每层喷淋层均设置有开关，且开关分别连接于所述中央控制柜40，通过所述中央控制柜40可以控制所述喷淋层的开关的启闭，以用于单独控制每一层所述喷淋层的工作状态。此外，所述脱硫浆液循环泵25的开关也连接于所述中央控制柜40，通过所述中央控制柜40可以控制所述脱硫浆液循环泵25的启停。
所述脱硫剂输送装置包括螺旋输送器44、电机45及脱硫剂存储箱43，所述三级水池26的水池盖28设置有通道，所述螺旋输送器44的一端连接于所述通道，另一端连接于所述电机45。所述螺旋输送器44用于将所述脱硫剂存储箱43内的脱硫剂输送到所述三级水池26内，所述脱硫剂通过所述管道掉落至所述浆液中和区34。所述电机45用于驱动所述螺旋输送器44。所述螺旋输送器44的上部与所述脱硫剂存储箱43相连接，所述脱硫剂存储箱43用于存储脱硫剂。
此外，所述脱硫剂可用石灰石作为吸收剂，资源丰富且廉价易得，利用率高，也可以采用工业碱(如氢氧化钠等)作为吸收剂，水可以是自来水或去离子水或超纯水；此外，还可以在其中添加合适的增效添加剂以提高其对SO2、颗粒物、氧化残余物，以及NOX、重金属(如Hg、Cd、Pb、As、Se等)和有机污染物(如VOCs、PAHs等)等多种污染物的协同脱除效果，增效添加剂可以是无机添加剂或有机添加剂或复合添加剂。同时，液体氧化剂包括但不局限于上述提到的次氯酸溶液、亚氯酸钙溶液、硫酸亚铁溶液和氯化亚铁溶液。
本实施方式将氧化吸收塔主体的上部和下部均设计为锥形，便于燃煤烟气在引风机的压力作用下缓慢上升，先后发生氧化反应和吸收反应后排放至大气，同时使脱硫浆液与燃煤烟气接触充分发生反应后的脱硫浆液及反应残余物通过回水管道回流至三级水池的灰渣沉淀区，然后在排污口进行清理脏污。
此外，设置了加热组件、搅拌组件和空气压缩机，保证脱硫剂进入到三级水池后形成的脱硫浆液具有良好的混合均匀性及反应活性，提高了脱硫浆液对多种污染物的脱除效率。
本实施方式设计了多层可单独控制的脱硫浆液喷淋层，雾化的脱硫浆液与发生氧化反应后的燃煤烟气充分接触，喷淋吸收燃煤烟气中的SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的NOX、重金属以及有机污染物。
本实施方式设计的回旋氧化区结构简单实用，通过在氧化吸收塔内部安装合适数量的椭圆翅片对，实现混合烟气在回旋氧化区内缓慢回旋上升以充分发生氧化反应，减小喷淋吸收对氧化反应的不利影响，烟气停留时间可通过改变椭圆翅片对的数量、安装距离、倾斜角α以及椭圆翅片的水平长度L等参数进行调节。
本发明采用第一烟气布风板使燃煤烟气进入氧化吸收塔主体后分布均匀地上升，然后与气体氧化剂接触，并通过超声均匀混合以便于混合烟气在回旋氧化区内充分发生氧化反应，再经过设置的第二烟气布风板，发生氧化反应后的混合烟气再次分布均匀地上升，进行喷淋吸收反应，通过设置第一烟气布风板、超声波震荡器和第二烟气布风板保证了燃煤烟气在氧化吸收塔主体中能够一直分布均匀、充分反应，提高污染物的脱除效率。
步骤二，所述液体氧化剂气化装置将液体氧化剂转化成气体氧化剂，并将所述气体氧化剂传输给所述氧化吸收塔主体。
具体地，所述液体氧化剂气化装置将次氯酸溶液、亚氯酸钙溶液、硫酸亚铁溶液及氯化亚铁溶液这四种液体氧化剂中的一种或多种气化变为具有强氧化性的均匀气体氧化剂，以便后续与燃煤烟气中的多种污染物发生氧化反应。
步骤三，进入所述氧化吸收塔主体的燃煤烟气与所述气体氧化剂混合，并经由超声震荡进行进一步混合，以使所述燃煤烟气中的多种污染物与所述气体氧化剂发生氧化反应。
具体地，燃煤设施产生的燃煤烟气与具有强氧化性的均匀气体氧化剂混合，经过超声波震荡进一步混合均匀并发生强烈的氧化反应，将NOX氧化并生成更高化学价态的氮氧化物，将固态或气态的重金属氧化并生成金属盐化合物，将有机污染物氧化并生成二氧化碳和水，以脱除掉燃煤烟气中大部分的NOX、重金属(如Hg、Cd、Pb、As、Se等)和有机污染物(如VOCs、PAHs等)。
步骤四，所述脱硫剂输送装置将脱硫剂输送给所述三级水池，所述三级水池将所述脱硫剂进行搅拌及加热以得到脱硫浆液，进而所述脱硫浆液喷射组件自所述三级水池抽取所述脱硫浆液，并将所述脱硫浆液喷射到所述氧化吸收塔主体内，以与发生氧化反应后的燃煤烟气接触，由此喷淋吸收燃煤烟气中的多种污染物，且固定有污染物的脱硫浆液被排至所述三级水池。
具体地，从设置在多个喷淋层的所述脱硫浆液喷嘴雾化喷出的脱硫浆液与发生氧化反应后的燃煤烟气充分接触，喷淋吸收燃煤烟气中的SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的NOX、重金属以及有机污染物，从而各类固态或气态污染物被固定在浆液中，然后被排至三级水池的灰渣沉淀区。
步骤五，依次经过氧化及吸收后所得到的净化烟气被所述引风机吸收，进而所述引风机将所述净化烟气自所述氧化吸收设备排出，由此完成燃煤烟气中的多种污染物的一体化脱除。具体地，经过氧化吸收的净化烟气在引风机的压力作用下送至烟囱，进而被排放到大气中。
本发明提供的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，所述一体化脱除方法有效地将氧化及吸收进行了有机耦合，解决了单一污染物控制技术脱除效果差、占地面积大、运行费用高以及彼此之间存在着相互影响等缺点，可以经济高效地协同脱除燃煤烟气中的SO2、NOX、颗粒物、重金属和有机污染物等多种污染物，效率较高，且成本较低，灵活性较好。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)提供用于燃煤烟气多污染物一体化脱除的氧化吸收设备，所述氧化吸收设备包括氧化吸收塔主体(7)、液体氧化剂气化装置、脱硫剂输送装置、三级水池(26)、脱硫浆液喷射组件及引风机，所述氧化吸收塔主体(7)的顶端连接于所述引风机，其底端连接于所述三级水池(26)；所述脱硫浆液喷射组件连接所述氧化吸收塔主体(7)及所述三级水池(26)；所述脱硫剂输送装置连接于所述三级水池(26)；所述液体氧化剂气化装置连接于所述氧化吸收塔主体(7)的一侧；
(2)所述液体氧化剂气化装置将液体氧化剂转化成气体氧化剂，并将所述气体氧化剂传输给所述氧化吸收塔主体(7)；
(3)进入所述氧化吸收塔主体(7)的燃煤烟气与所述气体氧化剂混合，并经由超声震荡进行进一步混合，以使所述燃煤烟气中的多种污染物与所述气体氧化剂发生氧化反应；
(4)所述脱硫剂输送装置将脱硫剂输送给所述三级水池(26)，所述三级水池(26)将所述脱硫剂进行搅拌及加热以得到脱硫浆液，进而所述脱硫浆液喷射组件自所述三级水池(26)抽取所述脱硫浆液，并将所述脱硫浆液喷射到所述氧化吸收塔主体(7)内，以与发生氧化反应后的燃煤烟气接触，由此喷淋吸收燃煤烟气中的多种污染物，且固定有污染物的脱硫浆液被排至所述三级水池(26)；
(5)依次经过氧化及吸收后所得到的净化烟气被所述引风机吸收，进而所述引风机将所述净化烟气自所述氧化吸收设备排出，由此完成燃煤烟气中的多种污染物的一体化脱除。
2.如权利要求1所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：所述液体氧化剂为次氯酸溶液、亚氯酸钙溶液、硫酸亚铁溶液及氯化亚铁溶液中的一种或者多种；所述次氯酸溶液的浓度范围为0.5mol/L～5mol/L，所述亚氯酸钙溶液的浓度范围为0.1mol/L～2mol/L，所述硫酸亚铁溶液的浓度范围为0.1mol/L～1mol/L，所述氯化亚铁溶液的浓度范围为0.1mol/L～1mol/L。
3.如权利要求1所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：所述燃煤烟气的温度T1为50℃≤T1≤150℃。
4.如权利要求1所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：步骤(2)中所形成的气体氧化剂的温度T2为90℃≤T2≤150℃。
5.如权利要求1所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：所述脱硫浆液的温度T3为45℃≤T3≤75℃。
6.如权利要求1所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：所述三级水池(26)内形成的脱硫浆液的pH为9.2～10.8。
7.如权利要求1-6任一项所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：所述脱硫剂中预混有增效添加剂，所述增效添加剂为无机添加剂或者有机添加剂或者复合添加剂；所述脱硫剂为石灰石或者工业碱。
8.如权利要求1-6任一项所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：步骤(3)中，所述燃煤烟气中的多种污染物与所述气体氧化剂发生氧化反应，以将NOX氧化并生成更高化学价态的氮氧化物，将固态或气态的重金属氧化并生成金属盐化合物，将有机污染物氧化并生成二氧化碳和水，以脱除掉燃煤烟气中的部分NOX、重金属和有机污染物；步骤(4)中，喷淋吸收燃煤烟气中的SO2、颗粒物、氧化残余物和未反应完全的部分NOX、重金属以及有机污染物，从而各类固态或气态污染物被固定在脱硫浆液中。
9.如权利要求1-6任一项所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：所述脱硫剂输送装置包括螺旋输送器(44)、电机(45)及脱硫剂存储箱(43)，所述三级水池(26)的水池盖设置有通道，所述螺旋输送器(44)的一端连接于所述通道，另一端连接于所述电机(45)；所述电机(45)用于驱动所述螺旋输送器(44)；所述螺旋输送器(44)的上部与所述脱硫剂存储箱(43)相连接。
10.如权利要求1-6任一项所述的适用于燃煤烟气多污染物的一体化脱除方法，其特征在于：所述脱硫浆液喷洒组件包括脱硫浆液循环泵(25)及多个脱硫浆液喷嘴(4)，多个所述脱硫浆液喷嘴(4)设置在所述氧化吸收塔主体(7)内，且分别连接于所述脱硫浆液循环泵(25)。
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