[發明專利]超聲波一體化脫硫脫硝脫汞方法及其裝置

無效

• 申請號: 200810021614.2
• 申請日: 2008-08-12
• 公開（公告）號: CN101337153A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 張軍;劉楊先;盛昌棟;張永春;袁士杰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01D53/60
• 分類號: B01D53/60;B01D53/64;B01D53/78;B01J19/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 奚幼堅

技術領域

本發明屬于大氣污染物控制領域，具體涉及一種超聲波一體化脫硫脫硝脫汞方法及其裝置。

背景技術

煙氣體中的硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨和酸霧的主要原因，對生態環境和人體健康造成了極大的危害，有效治理二者的排放勢在必行。燃煤過程排放的汞在局部汞循環中具有相當大的危害性，其危害不僅具有隱蔽性，而且具有潛在性，即汞的生物累積難于消除，因此對汞的減排問題同樣是國家面臨的一項重要問題。目前，煙氣污染物的脫除方法很多，但能夠獲得實際應用的很少，即使目前獲得工業應用的幾種污染物控制方法也都具有各自的不足之處，現歸納如下：

在眾多的脫硫方法中，石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術以其技術成熟，使用煤種廣，脫硫效率高而獲得廣泛應用，但該方法具有系統復雜，初始投資和運行費用相對較高，尤其是如何對反應產物進行有效的處理或利用已經成為該項技術面臨的一個難題；

在眾多的脫硝方法中，NH₃-SCR催化技術因其具有轉化率高、選擇性好、實用性強等特點在發達國家得到了廣泛的應用，但其過程中會因NH₃泄露而造成二次污染問題，而且，催化劑的損耗導致的運行費用的增加是其目前需要解決的重要問題；

煙氣脫Hg技術目前研究較多的活性碳吸附脫除法，但該技術具有成本過高，對Hg⁰的吸附脫除效率低等問題而難以獲得大規模的工業應用。

此外，對污染物進行分別脫除具有投資和運行費用高、設備復雜和占地面積大等諸多不足，目前許多煙氣污染物同時脫除方法大都是幾種方法的簡單結合，并非真正的實現同時脫除，因而，研究開發能夠對多種煙氣污染物進行一體化脫除的裝置及方法是當前的重要任務之一。

發明內容

為了克服當前的各種煙氣污染物控制技術的不足，本發明提供一種超聲波一體化脫硫脫硝脫汞的方法及其裝置，主要利用超聲波技術產生空化效應，實現煙氣中的硫氧化物、氮氧化物和汞的一體化脫除，該系統具有結構簡單，環保經濟等優點，具有良好的工業應用前景。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種超聲波一體化脫硫脫硝脫汞方法，其特征在于利用超聲波在反應液中產生空化效應時釋放出的具有強氧化性的羥基自由基OH·，與經過除塵的煙氣中的硫氧化物、氮氧化物和Hg⁰發生氧化脫除反應，反應后的潔凈煙氣由煙囪排入大氣，經分離所得的混合酸液用氨水吸收后制造肥料，而重金屬沉淀物則進行提取回收。

煙氣至少經過二級除塵，末級采用靜電除塵；所說反應液為水或包括Fenton試劑、類Fenton試劑、雙氧水、臭氧、高錳酸鉀、過硫酸鉀在內的氧化劑水溶液。

超聲波的有效頻率范圍為20KHz-500KHz，超聲波強度在20W/cm²-80W/cm²；化學反應在常壓下進行，有效反應溫度為0℃-80℃，煙氣出口流速在0.005m/s-0.08m/s之間，鼓泡床反應器內的反應溶液循環流速為0.02m/s-0.2m/s。

根據上述方法設計的一種超聲波一體化脫硫脫硝脫汞裝置，其特征在于設有超聲波發生器及其發射器、冷卻水系統(包括外置冷卻水套和內置冷卻盤管)、鼓泡床反應器、靜電除塵器、煙氣擴散器、分離塔和止回閥，超聲波發射器于鼓泡床反應器內的反應液中，鼓泡床反應器內外設有冷卻水系統，冷卻水出口和冷卻水入口分別位于冷卻水系統的上、下部，煙氣通入管順序通過靜電除塵器和止回閥并由鼓泡床反應器底部接入煙氣擴散器，煙氣出口位于鼓泡床反應器上部，鼓泡床反應器底部開有渣垢排泄口，分離塔入口接于鼓泡床反應器下部的反應產物出口，分離塔的底面、頂部和側面分別設有反應產物難溶物出口、藥劑投放口和反應產物易溶物出口。其中，進入分離塔內的易溶物主要為硫酸和硝酸混合溶液，而難溶物主要為硫酸汞沉淀物，主要通過從藥劑投放口添加藥劑(考慮溶液具有強酸性，可以選擇聚丙烯酰胺絮凝劑系列)促進難溶物沉淀。

所說煙氣擴散器采用旋流型噴嘴，強化鼓泡床反應器內擴散和撓動，其布置形式采用等距和等角的交差排列形式，具體排列密度由旋流噴嘴的旋流角和出口流速以及現場實際情況確定；

超聲波發射器必須保持豎直和懸空狀態，超聲波布陣方式采用交叉差排列形式，超聲波發射器的有效發射端面必須全部插入反應液液面以下；超聲波發生器及發射器可以是變幅桿式或清洗式；冷卻水系統采用外置和內置的雙冷卻系統，外部為冷卻套，內部為冷卻盤管，兩者并聯；

在安裝多部超聲波發生器及發射器時，多部要保持發射頻率相同、之間要保持等距、旋轉角度相同。