CN114452794A - 一种臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法。它包括如下依次执行的步骤，步骤一：来自锅炉的烟气通过引风机被送至SDA反应塔内；步骤二：来自臭氧制备及喷射系统的臭氧氧化烟气中的氮氧化物；步骤三：石灰浆制备系统连续配制石灰浆液；步骤四：SDA反应塔系统脱硫脱硝脱汞；步骤五：烟气检测控制系统检测氮氧化物浓度并反馈控制臭氧注入量。本发明具有脱除效率高、投资运行成本低、实施方便、占地面积小、无脱硫废水的优点。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硫脱硝除尘技术领域，更具体地说它是一种臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法。
背景技术
近年来，大气污染排放标准日益趋严，SO2和NOX的减排越来越受到重视。2017年8月，环保部要求逐步完善垃圾焚烧发电中的各方面标准，并且对污染物排放的标准进一步细化规定，向《欧盟工业排放指令(2010/75/EC)》排放标准靠拢。我国部分重点控制排放区域SO2和NOX的排放限值甚至小于欧盟排放标准。未来，垃圾焚烧烟气中SO2和NOX的排放要求将会进一步提高，达到超低排放要求。另外，垃圾焚烧烟气中的汞排放约占总排放量的8％，对人类健康和生态环境构成了巨大威胁，因此控制垃圾焚烧烟气中的污染物汞的排放具有重要意义。
目前，应用广泛的烟气脱硝技术包括选择性催化还原(SCR)、非选择性催化还原(SNCR)以及偶合法(SCR+SNCR)。SCR技术通过在尾部烟道350℃～400℃温度范围内加装催化剂，通过喷氨实现NOX的还原脱除，脱硝效率可到90％，但由于烟气经脱硫除尘后烟气温度无法满足脱硝反应要求的温度，需要消耗额外的热源对烟气加温至220-400℃之间。其存在着投资运行成本高，占地面积大、系统流程长等问题；SNCR技术投资成本低廉，但受温度窗口和炉内还原剂与烟气的混合限制，而脱硝效率往往仅在30％-50％左右，往往不能达到环保要求；偶合法(SCR+SNCR)投资运行成本介于SCR和SNCR之间，脱销效率也能满足环保排放要求，但系统流程长，投资成本高、设备维护大。另外，石灰石-石膏法工艺脱硫效率高、对不同的SO2浓度的烟气适应性强，目前我国的燃煤电厂、工业企业的烟气脱硫大多数采用该技术。但由于占地面积大，存在脱硫废水二次污染等问题。因此，开发一种系统简单、能耗低、无二次污染的垃圾焚烧烟气治理技术尤为必要。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，为一种适合垃圾焚烧烟气的低温氧化脱硝脱汞协同脱硫脱硝除尘一体化系统，系统简单、脱除效率高、能耗低、投资运行成本低、实施方便、占地面积小、无脱硫废水(无二次污染)，实现一套脱除设备同时脱硫、脱硝、除汞等多种污染物；解决现有垃圾焚烧烟气治理采用湿法脱硫+SCR脱硝工艺投资成本大，能耗高、占地面积大，脱硫废水容易造成二次污染等技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：包括如下依次执行的步骤，
步骤一：来自锅炉的烟气通过引风机被送至SDA反应塔内；
步骤二：来自臭氧制备及喷射系统的臭氧氧化烟气中的氮氧化物；
经臭氧发生器制成的臭氧通过臭氧喷入控制单元经臭氧格栅顺着烟气方向喷入第一烟道内；臭氧与来自锅炉的烟气在第一烟道内充分接触，在180℃-200℃烟气温度条件下，将烟气中的NO氧化为高价态的NO2或N2O5，氧化后的烟气进入SDA反应塔内；同时将喷入第一烟道中烟气的零价汞氧化成可溶于水的二价汞；
步骤三：石灰浆制备系统连续配制石灰浆液；
加入石灰浆液消化箱中的石灰与定量水配制成一定浓度的石灰浆液，并自流入储存箱中稀释成浓度为10-20％的石灰浆液，经搅拌均匀后石灰浆液经石灰浆液供给泵送入SDA反应塔内；
步骤四：SDA反应塔系统脱硫脱硝脱汞；
烟气沿着SDA反应塔顶部导叶片逆时针呈螺旋状向下运动进入塔内，与旋转雾化器中逆时针喷出的石灰浆液反应，脱除烟气中的SO2；同时可溶于水的二价汞被SDA反应塔内的石灰浆液吸收，完成烟气脱汞；
脱硫脱硝脱汞后的烟气经袋式除尘器系统除尘后进入烟囱；
步骤五：烟气检测控制系统检测氮氧化物浓度并反馈控制臭氧注入量；
脱硝脱硫脱汞除尘后的烟气经过烟囱入口处的第三NOX检测装置时，当第三NOX检测装置检测到的氮氧化物的实测值大于设定值时，此时通过第三NOX检测装置反馈信号到臭氧喷入控制单元、增加臭氧注入量，从而提高臭氧格栅喷入第一烟道的臭氧当量，保证脱硝效率；
当第三NOX检测装置检测到的臭氧的实测值大于出口设计要求时，此时通过第三NOX检测装置反馈信号到臭氧喷入控制单元、减少臭氧注入量，从而降低臭氧格栅喷入第一烟道的臭氧量，避免臭氧喷入过量，造成二次污染；
净化后的烟气从烟囱排出。
在上述技术方案中，第一烟道中O3/NO的摩尔比值控制在0.9-1.1；臭氧格栅喷入点距离SDA反应塔系统入口的距离为10m-15m；混合器位于第一烟道上、且位于臭氧格栅与SDA反应塔系统之间，臭氧格栅与混合器的总压损控制小于或等于50Pa。
在上述技术方案中，第一烟道中O3/NO的摩尔比值控制在0.9-1.1。
在上述技术方案中，臭氧发生器以冷却水作为冷却剂，冷却水温度为15-20℃；
臭氧发生器采用不锈钢材质。
在上述技术方案中，第一烟道内设置支撑装置；臭氧支管设置在支撑装置上。
在上述技术方案中，多个臭氧支管并联联接呈一个工作组；
工作组有多个，多个工作组并联连接在臭氧总管上；
工作组与臭氧总管之间设置气动调节阀；
每个臭氧支管上均设置手动调节阀；
臭氧总管前安装自动调节阀。
在上述技术方案中，臭氧格栅包括臭氧格栅上分区和臭氧格栅下分区；
根据烟道截面尺寸及实际使用需求将臭氧格栅上分区和臭氧格栅下分区进行再次分区，使臭氧格栅上分区和臭氧格栅下分区分成更多的小分区，每个小分区根据使用情况设置一个工作组。
在上述技术方案中，每根臭氧支管上布置4个喷嘴；
喷嘴采用螺旋形喷嘴。
在上述技术方案中，烟气检测控制系统包括第一NOX检测装置、第二NOX检测装置、第三NOX检测装置、臭氧喷入控制单元、臭氧浓度检测仪；
臭氧浓度检测仪设置在臭氧总管上；
臭氧喷入控制单元设置在臭氧总管前端；
第一NOX检测装置设置在锅炉烟道出口处；
第二NOX检测装置设置在臭氧格栅后方、且位于SDA反应塔系统3的入口烟道前方；
第三NOX检测装置设置在烟囱入口处。
本发明采用臭氧低温氧化脱硝协调脱硫除尘技术，通过臭氧格栅在SDA反应塔前烟道内喷入臭氧，达到达到脱硫脱硝脱汞的目的，是一种脱除效率高、投资运行成本低、实施方便、占地面积小、无脱硫废水洁净环保技术，具有以下优点：
(1)相比现有的湿法脱硫+SCR工艺，本发明温度要求低、可在小于200℃完成烟气脱硝，且系统简单，占地面积小；
(2)采用非氨法脱硝，不会产生氨逃逸二次污染，不会造成系统设备设备堵塞的风险；
(3)臭氧对NOX反应选择性高、速度快，无需对烟气加热，N2O5很容易通过碱液吸收；
(4)实现NO和Hg等污染物的氧化吸收，真正实现多种污染物协同脱除，做到一塔多脱；
(5)脱硫脱硝后的副产物为无毒害，无废水排放及二次污染等；
(6)采用臭氧格栅分区设计，可控制喷入臭氧的总量，并精准控制各分区的臭氧喷入量，增加臭氧的利用率；同时，通过分区控制，增强烟气与臭氧的混合均匀性，更有利于反应；
(7)采用臭氧作为氧化剂将烟气中的NO氧化为高阶态的NO2和N2O5，与SDA反应塔中雾化的石灰浆液在低温烟气下发生中和反应，完成脱硫脱硝，其脱硫效率可达98％以上，同时脱硝效率可达90％以上；
(8)本发明能耗低、运行维护成本相对低廉、具有良好运行性能，主要体现在如下方面：
1)运行成本低廉，其运行成本低于SCR脱硝的运行成本；
2)维护成本低廉，现有技术采用SCR脱硝系统相对于本发明所述的臭氧氧化脱硝技术系统复杂，设备多，着地面积大导致维护工作量大，维护费用高、同时催化剂的寿命一般在2-3年就需要更换一次；
3)运行性能良好；现有技术中的SCR系统阻力大，且SCR催化剂老化容易堵塞，造成锅炉运行风险；而本发明仅增设臭氧格栅，系统阻力小，不会造成堵塞，不影响锅炉安全运行。
附图说明
图1为本发明采用的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘的结构示意图。
图2为本发明中的臭氧格栅的布置结构示意图。
图3为本发明中的臭氧格栅上分区的布置结构示意图。
图4为本发明中的臭氧格栅下分区的布置结构示意图。
图5为本发明中的臭氧支管、喷嘴、支撑装置的连接结构示意图。
图6为本发明中的臭氧格栅的结构示意图。
图7为本发明中的臭氧支管与喷嘴的连接结构示意图。
图8为本发明的工艺流程图。
图9为本发明中的第二NOX检测装置的分区NOX测点布置示意图。
图10为本发明中的烟气检测控制系统的控制流程图。
图11为本发明实施例中某湖垃圾焚烧烟气治理项目中试用数据图。
图1中的M表示液氧槽罐车；N表示臭氧发生器的冷却水进口，C表示烟囱。
图3中，小联箱Y的作用为：使得每个小分区独立控制；同时有一定的蓄压作用，以保证臭氧喷入烟道中。
图中1-臭氧制备及喷射系统，11-液氧储罐，12-气化器，13-臭氧发生器，14-臭氧格栅，141-臭氧格栅上分区，142-臭氧格栅下分区，15-混合器，16-臭氧总管，17-臭氧支管，18-喷嘴，19-支撑装置，2-石灰浆制备系统，21-生石灰仓，22-石灰浆液消化箱，23-石灰浆液消化箱，24-石灰浆液供给泵，25-搅拌器，26-仓顶除尘器，27-排气装置，3-SDA反应塔系统，31-SDA反应塔，32-旋转雾化器，4-袋式除尘器系统，41-布袋除尘器，42-飞灰输送装置，43-小车，5-烟气检测控制系统，A1-第一NOX检测装置，A2-第二NOX检测装置，A3-第三NOX检测装置，A4-臭氧喷入控制单元，A5-臭氧浓度检测仪，6-膨胀节，7-引风机，A-锅炉，B-烟道，B1-第一烟道，B2-第二烟道，B3-第三烟道，F1-手动调节阀，F2-气动调节阀，F3-自动调节阀，G-工艺水系统，Z-工作组，Y-小联箱，D-小分区。
从图9可以看出，第二NOX检测装置A2的布置与臭氧格栅14的分区布置方式一致，且在每个小分区内设置多个测点。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
臭氧作为一种强氧化剂，其氧化还原电位比过氧化氢、高锰酸钾等都高。此外，臭氧的反应产物是氧气，所以它是一种高效清洁的强氧化剂。同时可在低温烟气环境(110-200℃)下容易的将NO氧化成高价态的NO2、N2O3、N2O5等，且溶于水生成HNO2和HNO3，溶解能力强，从而可与后期的SO2同时被吸收，实现一套脱除设备同时脱硫、脱硝、除汞等多种污染物。具有脱除效率高、投资运行成本低、实施方便、占地面积小、无脱硫废水等特点，尤其适合垃圾焚烧炉、玻璃窑以及老旧电厂改造的烟气治理。
本发明采用臭氧作为氧化剂。外购的液氧经气化器气化后进入臭氧发生器中，在臭氧放电室内的高压电场内部分氧气变成臭氧。臭氧通过臭氧格栅喷入SDA反应塔前烟道中，将烟气中不溶于水的NO氧化为可溶于水的NO2和N2O5，将零价汞(Hg0)氧化成可溶于水的二价汞(Hg2+)。再通过SDA反应塔利用石灰浆液完成NOX、SO2及Hg的吸收，产生的含有亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐的灰渣从底部排出。经脱硫脱硝后的烟气进入袋式除尘器完成除尘。净化后的烟气经烟囱排出。本发明具有脱除效率高、投资运行成本低、实施方便、占地面积小、无脱硫废水等特点。
参阅附图可知：所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，如图8所示，包括如下依次执行的步骤，
步骤一：来自锅炉A的烟气通过引风机7被送至SDA反应塔31内；
步骤二：来自臭氧制备及喷射系统的臭氧氧化烟气中的氮氧化物；
经臭氧发生器13制成的臭氧通过臭氧浓度检测仪A5、臭氧喷入控制单元A4后经臭氧格栅14顺着烟气方向喷入第一烟道B1内；喷入第一烟道B1中烟气的臭氧与来自锅炉A的烟气在距离SDA入口烟道10-15米的第一烟道B1内充分接触，在180℃-200℃烟气温度条件下，将烟气中的NO氧化为高价态的NO2或N2O5，氧化后的烟气进入SDA反应塔31内；同时将喷入第一烟道B1中烟气的零价汞(Hg0(g))氧化成可溶于水的二价汞(Hg2+(g))；
步骤三：石灰浆制备系统连续配制石灰浆液；
加入石灰浆液消化箱22中的石灰与定量水配制成一定浓度的石灰浆液，并自流入储存箱中稀释成浓度为10-20％的石灰浆，石灰浆连续配制，经搅拌均匀后石灰浆液经石灰浆液供给泵24送入SDA反应塔31内；
步骤四：SDA反应塔系统脱硫脱硝脱汞；
烟气沿着SDA反应塔31顶部导叶片逆时针呈螺旋状向下运动进入塔内，与旋转雾化器32中逆时针喷出的石灰浆液反应(烟气的旋转方向和浆液的喷出方向相反)，脱除烟气中的SO2；同时，烟气中的NO在臭氧作用下进一步氧化生成的N2O5与石灰浆液发生中和反应，完成烟气脱硫脱硝；
同时烟气中的零价汞(Hg0(g))在臭氧氧化的作用下生成的可溶于水的二价汞(Hg0(g))，被SDA反应塔31内的石灰浆液吸收，完成烟气脱汞；
脱硫脱硝脱汞后的烟气经袋式除尘器系统4除尘后进入烟囱C；
工艺水系统G供水：工艺水采用连续运行方式，其PH在6-9之间，悬浮颗粒物≤20mg/L，氯化物≤300mg/L；一路供石灰浆配制、稀释成浓度为10％-20％的浆液，经SDA反应塔旋转雾器喷入塔内与烟气充分混合接触；另一路工艺水作为旋转雾化器调节烟气温度用的冷却水，并用此冲洗设备及管路；
由于烟气呈螺旋状快速转动，石灰浆不会喷射到反应器壁上，从而使器壁保持干燥，不致结垢；反应生成物落入反应器锥体，由锥体底部排出；一部分反应生成物由锥体底部排出，另一部分挟带着飞灰及各种粉尘的烟气进入袋式除尘器，灰渣通过小车运输场外综合利用，可作为水泥原料；
步骤五：烟气检测控制系统检测氮氧化物浓度并反馈控制氧气注入量；
如图10所示，臭氧喷射总量前馈部分通过入口第一NOX检测装置A1测量的NOX浓度值和出口NOX浓度设定值计算出每立方烟气中氮氧化物的脱除质量，再乘以系统烟气总流量得到脱除氮氧化物质量。根据脱除氮氧化物的质量计算出此时需要的臭氧的量，并用该量值作为控制前馈喷射臭氧量的设定值。将前馈喷射臭氧量的设定值、出口NOX设定值和出口处第三NOX检测装置A3测量的NOX浓度值作为主PID(Proportion IntegrationDifferentaiation，PID)控制器的设定值,从而得到反馈后的臭氧喷射总量。反馈后的臭氧喷射总量将信号反馈到臭氧喷入单元，通过臭氧喷入单元调节位于臭氧总管前的自动调节阀F3的开度来控制喷入的臭氧总量。同时将反馈后的臭氧喷射总量作为副PID控制器的设定值与第二NOX检测装置A2检测的分区NOX测量值的偏差经副PID运算后生成指令信号，并反馈到臭氧喷入控制单元调节各小分区臭氧喷射自动调节阀F2的开度，使出口NOX浓度实际值符合设定值要求，从而达到最佳臭氧喷射量，本发明根据检测反馈情况进行动态控制、动态控制臭氧的喷入量，从而精准地控制臭氧的喷入区域以及喷入量、同时使本发明达标排放，进而实现各分区臭氧喷射的精准控制，避免喷入过量的臭氧造成资源浪费和二次污染，降低运行成本；
同时，臭氧属于有害气体，对眼、鼻、喉有刺激的感觉，出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症。其毒性与浓度和接触时间有关，例如长期接触4ppm以下的臭氧会引起永久性心脏障碍，但接触20ppm以下的臭氧不超过2h，对人体无永久性危害。因此，臭氧浓度的允许值定为0.1ppm，接触时间小于8h。在臭氧发生器室内封闭空间内安装环境臭氧仪表，探测任何臭氧的泄露，提供警告、报警和关机以免房间内臭氧浓度过高；
净化后的烟气从烟囱排出。
本发明方法作为一个整体各步骤依次执行，进行烟气脱硝脱汞协同脱硫除尘处理，达到烟气净化的效果，使得烟气满足环保标准排放，从而减少污染物排放，净化空气。
进一步地，如图1所示，本发明采用的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘系统，包括臭氧制备及喷射系统1，石灰浆制备系统2，SDA反应塔系统3，袋式除尘器系统4和烟气检测控制系统5；
锅炉A、SDA反应塔系统3、袋式除尘器系统4、烟囱C通过烟道B依次连接；石灰浆制备系统2与SDA反应塔系统3连接；
烟道B包括第一烟道B1、第二烟道B2和第三烟道B3；
臭氧制备及喷射系统1设置在锅炉A与SDA反应塔系统3之间的第一烟道B1上；
臭氧制备及喷射系统1包括液氧储罐11、气化器12、臭氧发生器13、臭氧格栅14、混合器15；液氧储罐11、气化器12、臭氧发生器13、臭氧格栅14依次连接；臭氧格栅14位于第一烟道B1内，臭氧格栅14喷入点距离SDA反应塔系统3入口的距离为10m-15m；混合器15位于第一烟道B1上、且位于臭氧格栅14与SDA反应塔系统3之间，臭氧格栅14与烟气混合器(即烟气混合器)的总压损控制小于或等于50Pa；保证臭氧于烟气中的氮氧化物氧化反应充分；在臭氧格栅后设置烟气混合器，使烟气与臭氧在混合器内发生湍流混合更充分。氧化后的烟气经SDA反应器进口蜗壳螺旋进入SDA塔内；
经余热锅炉余热利用后的烟气温度控制在180℃-200℃，烟气经臭氧格栅喷嘴喷入的臭氧充分接触后发生氧化反应，将烟气中难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物，将零价汞(Hg0)氧化成可溶于水的二价汞(Hg2+)；O3与NO和Hg之间的反应如下：
NO+O3→NO2+O2
NO2+O3→NO3+O2
NO3+NO2→N2O5
NO3+Hg→HgO+O2
臭氧发生器13与臭氧格栅14通过臭氧总管16连接；
臭氧格栅14上设置臭氧支管17，臭氧支管17上设置多个喷嘴18，有利于喷入臭氧的覆盖面和均匀性；
第一烟道B1中O3/NO的摩尔比值控制在0.9-1.1，保证臭氧将烟气中的将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物，同时将零价汞(Hg0)氧化成可溶于水的二价汞(Hg2+)，通过臭氧格栅分区动态控制，进一步精准控制臭氧喷入量，从而使得O3/NO的摩尔比处于最佳值，避免喷入过量的臭氧造成资源浪费和二次污染。
臭氧制备及喷射系统采用臭氧作为氧化剂。液氧纯度大于99％经液氧卸料阀加注到液氧储罐中，液氧储罐的压力控制在0.2MPa-0.4MPa之间，以保证稳定工作并满足臭氧气体投加的需要。液氧储罐容量可根据机组烟气量大小设计，一般不得低于3天氧气耗量。液氧经气化器气化成氧气并经减压后输入到臭氧发生器中，氧气要求含水量气源低于露点-55℃，含油量低于0.001mg/m3，杂质颗粒度低于0.01μm，温度要求温度不高于35℃。
氧气分子首先在中频高压形成低温等离子区分裂，产生的氧原子与氧分子结合成臭氧。臭氧经动态控制单元(包括第一NOX检测装置A1，第二NOX检测装置A2，第三NOX检测装置A3，臭氧喷入控制单元A4，臭氧浓度检测仪A5)的控制、通过臭氧格栅顺着烟气方向喷入烟道中。
进一步地，臭氧发生器13以冷却水作为冷却剂，反应过程中释放的热量冷却水带走；冷却水温度以15-20℃为最佳，最大不高于28℃，臭氧是活泼气体，随着温度的升高会加快臭氧分解为氧气，臭氧的产量也会越低，因此将冷却水温度控制在28℃以下为宜。冷却水浑浊度不超过10度(NTU)，硬度不大于450mg/L，氯化物不大于150mg/L，COD不大于100mg/L，悬浮物不大于10mg/L，有利于防止结垢、有机物沉积；
臭氧发生器13采用不锈钢材质，对氯离子腐蚀相当敏感，控制氯离子含量有利于降低腐蚀，增加设备使用寿命，本发明通过控制冷却水中的氯化物浓度，从而控制氯离子进入臭氧发生器中，避免发生器本体的不锈钢被腐蚀。
进一步地，第一烟道B1内设置支撑装置19；臭氧支管17设置在支撑装置19上，用于支撑臭氧支管17和喷嘴；
臭氧支管17通过手动调节阀F1、气动调节阀F2与臭氧总管16连接。
进一步地，多个臭氧支管17并联联接呈一个工作组；
工作组Z有多个，多个工作组Z并联连接在臭氧总管16上；
多个工作组Z中的臭氧支管17伸入第一烟道B1中的长度不同；
工作组与臭氧总管16之间设置气动调节阀F2，通过气动调节阀F2调节臭氧总管16通入工作组Z的臭氧量；
每个臭氧支管17上均设置手动调节阀F1；
各小分区的喷入的臭氧量由自动调节阀(即气动调节阀F2)进行控制，同时在各小分区的臭氧支管上装设手动调节阀(即手动调节阀F1)，便于在热态下进行精细化调整，正常运行中手动调节阀开度保持不变。
臭氧总管通过气动调节阀与小联箱Y相连，小联箱分别引出多根臭氧支管，支管上安装手动调节阀。臭氧支管的另一端是工字型喷淋管，3组工字型喷淋管组成臭氧格栅的一个小分区。工字型喷淋管端部安装螺旋形喷嘴，用于喷射臭氧使用。所有臭氧支管组成臭氧格栅。
进一步地，臭氧格栅14包括臭氧格栅上分区141和臭氧格栅下分区142；根据烟道截面尺寸及实际使用需求将臭氧格栅上分区141和臭氧格栅下分区142进行再次分区，使臭氧格栅上分区141和臭氧格栅下分区142分成更多的小分区D(即臭氧格栅上分区141和臭氧格栅下分区142由多个小分区D组成)；每个小分区根据使用情况设置一个工作组(即，当该小分区使用时、在该小分区内设置多个臭氧支管并联联接组成的工作组)，精准控制臭氧量、且保证脱硝效率；
在烟道的纵截面上，各个小分区的臭氧支管伸入烟道的长度不等；
例如，臭氧格栅分为臭氧格栅上分区141和臭氧格栅下分区142两个大分区设计，每个臭氧格栅上分区141和臭氧格栅下分区142均可以根据烟道截面大小和实际情况分为2x2、2x3、2x4等面积不等的小分区设计。每个小分区臭氧支管连接小联箱后分出4根支管伸入烟道内部，烟道截面上层的小分区引出的支管贯穿整个烟道深度，下层的小分区引出的支管的支管伸入烟道1/3到1/2处。
进一步地，每根臭氧支管17上布置4个喷嘴18，这样设计有利于喷入臭氧的覆盖面和均匀性；
喷嘴18采用螺旋形喷嘴，增强喷射扩散效果和抗堵灰性能。
进一步地，石灰浆制备系统2包括生石灰仓21、石灰浆液消化箱22、石灰浆液储存箱23、石灰浆液供给泵24、搅拌器25；
生石灰仓21、石灰浆液消化箱22、石灰浆液储存箱23、石灰浆液供给泵24依次连接；
工艺水系统G与石灰浆液消化箱22连接；
石灰浆液消化箱22、石灰浆液储存箱23上均设置搅拌器25；
生石灰仓21顶部设置仓顶除尘器26；
石灰浆液消化箱22上设置排气装置27；
石灰浆制备系统以消石灰粉为原料，采用连续自动的批次配制，用于SDA反应塔的吸收剂。工艺水通过输送泵注入到石灰浆消化箱内，达到设置的预定量后，启动消化箱的搅拌器，然后将消石灰仓内的消石灰粉送入制备罐，搅拌器不断搅拌，防止罐内发生沉淀结块现象。将加入的消石灰粉和水制成浓度为10％～20％石灰浆液，制备好的石灰浆液将储存在石灰浆液储存箱中。消化罐及储存罐配有搅拌器及驱动电机，消化罐设有排气装置。
从储存箱出来的石灰浆液经过石灰浆供给泵连续输送到SDA反应塔顶部的旋转雾化器中，与来自SDA反应塔内逆流旋转的烟气发生反应，完成脱硫脱硝脱汞。由于石灰浆是一种悬浮液，只有一小部分溶解于水，大部分呈微小颗粒悬浮于水中，容易沉淀，石灰浆泵采用离心泵，并且输浆母管设计较大的回流比率，以防止石灰在泵及管路内沉积堵塞；
SDA反应塔系统3包括SDA反应塔31、旋转雾化器32；旋转雾化器32设置在SDA反应塔31上端；
SDA反应塔31的烟气入口与第一烟道B1连接、烟气出口与第二烟道B2连接；
石灰浆液供给泵24、工艺水系统G分别与旋转雾化器32连接；
烟气进入SDA反应塔的顶部蜗壳内。顶部通道设有导流板，可使烟气呈螺旋状向下运动。旋转雾化器位于喷雾反应器上部，从石灰浆配制系统来的石灰浆进入旋转雾化器，由于雾化器的高速转动,石灰浆被雾化成微小液滴，该液滴与呈螺旋状向下运动的烟气形成逆流，并被巨大的烟气流裹带着向下运动。在此过程中，石灰浆与烟气中的酸性气体HCl、HF、SO2、N2O5等发生反应。在反应过程的第一阶段，气-液接触发生中和反应，石灰浆液滴中的水份得到蒸发，同时烟气得到冷却；第二阶段，气-固接触进一步中和并获得干燥的固态反应生成物亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐等。该冷却过程还使二噁英、呋喃和重金属产生凝结。反应生成物落入反应器锥体，一部分反应生成物由锥体底部排出，灰经旋转排灰阀并通过反应塔底部收集下来，另一部分挟带着飞灰及各种粉尘的烟气进入袋式除尘器。为防止反应生产成物吸潮沉积，喷雾反应塔锥体设置电伴热装置，在系统冷态启动及灰斗温度偏低时加热保温。另外，反应塔锥体部分设置振打装置，且在出灰口装有出料破碎装置，可防止大灰块堵塞出口。
石灰浆对臭氧氧化产物协同吸收，其主要反应如下：
Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2O
2CaSO3+O2→2CaSO4
N2O5+H20→2HNO3
Ca(OH)2+2HNO3→Ca(NO3)2+H2O。
进一步地，袋式除尘器系统4一端通过第二烟道B2与SDA反应塔31连接，另一端通过第三烟道B3与烟囱C连接；
袋式除尘器系统4包括布袋除尘器41、飞灰输送装置42、小车43等；布袋除尘器41一端通过第二烟道B2与SDA反应塔31连接，另一端通过第三烟道B3与烟囱C连接；飞灰输送装置42连接在除尘器41下端、且连接在SDA反应塔31下端；飞灰输送装置42与小车43连接；经过脱硝脱硫后的烟气进入除尘器，此时烟气温度在150℃-160℃之间。烟气中剩余的气相污染物在通过除尘器时与未完全反应的Ca(OH)2进一步反应而被去除。另外由于烟温降低，烟气中的部分有毒有机物和重金属也可以被凝聚或被干燥的粉尘吸附而除去。粉尘经除尘器底部排出和SDA反应塔底部收集的粉尘一起经飞灰处理装置输送至小车运送至厂外可用作建筑原材料。
进一步地，第一烟道B1、第二烟道B2上均设置膨胀节6；
第三烟道B3上设置膨胀节6、引风机7；膨胀节6分别位于引风机7两侧；
烟气检测控制系统5包括第一NOX检测装置A1、第二NOX检测装置A2、第三NOX检测装置A3、臭氧喷入控制单元A4、臭氧浓度检测仪A5；
臭氧浓度检测仪A5设置在臭氧总管16上，用于监测臭氧总管16内的臭氧浓度；
臭氧喷入控制单元A4设置在臭氧总管16前端，其作用是通过烟囱入口处的第三NOX检测装置A3的反馈信号来控制臭氧进入臭氧总管的量；通过臭氧格栅后方、且位于SDA入口烟道前方的第二NOX检测装置A2的反馈信号来控制臭氧格栅各分区喷入烟道中臭氧的量。
第一NOX检测装置A1设置在锅炉烟道出口处；在锅炉烟道出口处、臭氧格栅14前设置NOX检测装置A1，用于检测入口烟气中NOX的浓度；
第二NOX检测装置A2设置在臭氧格栅后方、且位于SDA反应塔系统3的入口烟道前方；在臭氧格栅14后、SDA入口烟道(即第一烟道B1)前设置NOX检测装置A2,用于测量氧化后烟气中NOX的浓度以及O3的浓度。NOX检测装置A2采用分区设置，与臭氧格栅各小分区一一对应，可以同时测量各小分区NOX浓度，如图9所示，每个测点沿深度方向上三个不同的位置的点取样后混合测量，保证了测点取样的均匀性和代表性；
第三NOX检测装置A3设置在烟囱C入口处，在烟囱入口处设置NOX检测装置A3，用于净化后的烟气NOX浓度和O3浓度检测以及环保排放指标监控。
为了能够更加清楚的说明本发明所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法与现有技术相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表1所示：
表1对比结果
由上表可知，本发明所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法与现有技术相比，烟气脱硫脱硝效率高、且同时具备脱汞的能力，投资运行成本低，实施方便，占地面积小，无脱硫废水产生。
实施例
将本发明试用于某湖垃圾焚烧烟气治理项目中。
本实施例中某湖垃圾焚烧烟气采用本发明净化处理前、后的烟气成分对比分析如下表2所示：
表2烟气成分对比表
从上表2可以看出，本实施例采用本发明对圾焚烧烟气进行处理，脱硝效率达到90％，脱硫效率达到98.9％，脱汞效率达到99％，二噁英脱除效率达到94％，烟尘脱除效率达到99.8％，均达到垃圾焚烧烟气的排放标准。
申请人采用本发明在某湖垃圾焚烧烟气治理项目中进行试用，试用数据分析如图11所示。从图11可以看出：烟气中氮氧化物的脱除率随着O3/NO摩尔比的增大而增大，当O3/NO摩尔比值增加到一定值时，氮氧化物的脱硝效率增加明显放缓；且当摩尔比为0.8时，脱硝效率达到了78.6％；摩尔比为1时，脱硝率达到了90.5％；当摩尔比为2时，脱硝率为96.8％。SO2与NO之间不存在竞争氧化，本发明控制O3/NO摩尔比在0.9-1.1之间为宜。
验证试验
根据某项目，针对同一台600吨/天的垃圾焚烧炉，烟气量按110000Nm3/h，初始NOx浓度为450mg/Nm3，炉内采用SNCR脱至180mg/Nm3，后面分别配置本发明(臭氧脱硝)和现有技术(低温SCR)，计算其年运行费用如下表3：
表3臭氧低温氧化脱硝和低温SCR脱硝运行成本对比表
由上述表3可以看出，采用本发明进行氧化脱硝的成本远低于现有技术(低温SCR)的成本。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (9)
1.一种臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：包括如下依次执行的步骤，
步骤一：来自锅炉(A)的烟气通过引风机(7)被送至SDA反应塔(31)内；
步骤二：来自臭氧制备及喷射系统(1)的臭氧氧化烟气中的氮氧化物；
经臭氧发生器(13)制成的臭氧经臭氧格栅(14)顺着烟气方向喷入第一烟道(B1)内；臭氧与来自锅炉(A)的烟气在第一烟道(B1)内充分接触，在180℃-200℃烟气温度条件下，将烟气中的NO氧化为高价态的NO2或N2O5，氧化后的烟气进入SDA反应塔(31)内；同时将喷入第一烟道(B1)中烟气的零价汞氧化成可溶于水的二价汞；
步骤三：石灰浆制备系统连续配制石灰浆液；
加入石灰浆液消化箱(22)中的石灰与定量水配制成一定浓度的石灰浆液，并自流入储存箱中稀释成浓度为10-20％的石灰浆液，经搅拌均匀后石灰浆液经石灰浆液供给泵(24)送入SDA反应塔(31)内；
步骤四：SDA反应塔系统脱硫脱硝脱汞；
烟气沿着SDA反应塔(31)顶部导叶片逆时针呈螺旋状向下运动进入塔内，与旋转雾化器(32)中逆时针喷出的石灰浆液反应，脱除烟气中的SO2；同时，烟气中的NO在臭氧作用下进一步氧化生成的N2O5、与石灰浆液发生中和反应，完成烟气脱硫脱硝；
同时烟气中的二价汞被SDA反应塔(31)内的石灰浆液吸收，完成烟气脱汞；
脱硫脱硝脱汞后的烟气经袋式除尘器系统(4)除尘后进入烟囱(C)；
步骤五：烟气检测控制系统检测氮氧化物浓度并反馈控制臭氧注入量；
脱硝脱硫脱汞除尘后的烟气经过烟囱(C)入口处的第三NOX检测装置(A3)时，当第三NOX检测装置(A3)检测到的氮氧化物的实测值大于设定值时，此时通过第三NOX检测装置(A3)反馈信号到臭氧喷入控制单元(A4)、增加臭氧注入量，从而提高臭氧格栅(14)喷入第一烟道(B1)的臭氧当量，保证脱硝效率；
当第三NOX检测装置(A3)检测到的臭氧的实测值大于出口设计要求时，此时通过第三NOX检测装置(A3)反馈信号到臭氧喷入控制单元(A4)、减少臭氧注入量，从而降低臭氧格栅(14)喷入第一烟道(B1)的臭氧量，避免臭氧喷入过量，造成二次污染；
净化后的烟气从烟囱排出。
2.根据权利要求1所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：第一烟道(B1)中O3/NO的摩尔比值控制在0.9-1.1；臭氧格栅(14)喷入点距离SDA反应塔(31)入口的距离为10m-15m；混合器(15)位于第一烟道(B1)上、且位于臭氧格栅(14)与SDA反应塔系统(3)之间，臭氧格栅(14)与混合器(15)的总压损控制小于或等于50Pa。
3.根据权利要求2所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：第一烟道中O3/NO的摩尔比值控制在0.9-1.1。
4.根据权利要求3所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：臭氧发生器(13)以冷却水作为冷却剂，冷却水温度为15-20℃；
臭氧发生器(13)采用不锈钢材质。
5.根据权利要求4所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：第一烟道(B1)内设置支撑装置(19)；臭氧支管(17)设置在支撑装置(19)上。
6.根据权利要求5所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：多个臭氧支管(17)并联联接呈一个工作组(Z)；
工作组(Z)有多个，多个工作组(Z)并联连接在臭氧总管(16)上；
工作组(Z)与臭氧总管(16)之间设置气动调节阀(F2)；
每个臭氧支管(17)上均设置手动调节阀(F1)；
臭氧总管前安装自动调节阀(F3)。
7.根据权利要求6所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：臭氧格栅(14)包括臭氧格栅上分区(141)和臭氧格栅下分区(142)；
根据烟道截面尺寸及实际使用需求将臭氧格栅上分区(141)和臭氧格栅下分区(142)进行再次分区，使臭氧格栅上分区(141)和臭氧格栅下分区(142)分成更多的小分区，每个小分区根据使用情况设置一个工作组。
8.根据权利要求7所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：每根臭氧支管(17)上布置4个喷嘴(18)；
喷嘴(18)采用螺旋形喷嘴。
9.根据权利要求8所述的臭氧低温氧化脱硝脱汞协同脱硫除尘方法，其特征在于：烟气检测控制系统(5)包括第一NOX检测装置(A1)、第二NOX检测装置(A2)、第三NOX检测装置(A3)、臭氧喷入控制单元(A4)、臭氧浓度检测仪(A5)；
臭氧浓度检测仪(A5)设置在臭氧总管(16)上；
臭氧喷入控制单元(A4)设置在臭氧总管(16)前端；
第一NOX检测装置(A1)设置在锅炉烟道出口处；
第二NOX检测装置(A2)设置在臭氧格栅(14)后方、且位于SDA反应塔(31)的入口烟道前方；
第三NOX检测装置(A3)设置在烟囱(C)入口处。
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