[發明專利]一種基于光催化氧化脫硝脫汞及深度脫硫的系統及方法

在審

• 申請號: 201410384222.8
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104147909A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 趙莉;李本善;何青松;陸強;董長青
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: B01D53/75
• 分類號: B01D53/75;B01D53/60;B01D53/64
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明屬于大氣污染控制技術領域，特別涉及一種基于光催化氧化脫硝脫汞及深度脫硫的系統及方法。

背景技術

隨著火電廠大氣污染物排放新標準的實施，煙氣脫硫形勢日益嚴峻，如何采用更加經濟、高效的技術和工藝進一步提高脫硫效率是燃煤電站亟待解決的問題。

SCR脫硝技術因其效率高、運行方便、無副產品而成為電站煙氣脫硝的主流技術，但是SCR技術投資和運行費用較高，運行過程中SO₃的生成易導致設備腐蝕，且存在催化劑中毒現象，因此，尋求低成本、高效率、無二次污染的脫硝工藝成為新的研究目標。

隨著汞排放標準的出臺，經濟、高效、一體化脫除煙氣中的多種污染物控制技術和工藝成為未來發展方向。氣態單質汞是煙氣氣相汞的主要成分，由于其揮發性強、水溶性低而成為燃煤煙氣脫汞的重點。所以，通過催化氧化將單質汞轉化為離子汞則是多污染控制技術中的重要環節。

在眾多脫除單質汞的氧化法中，利用TiO₂等納米材料的特殊效應進行汞的脫除是當前新興的研究領域，TiO₂是當前最有應用潛力的一種光催化劑，以波長小于385nm的光照射其表面時，激發產生電子-空穴對，價帶空穴和導帶電子分別是良好的氧化劑和還原劑，能夠與H₂O和O₂反應生成強氧化性羥基自由基，可將許多有機和無機污染物氧化去除。其反應條件溫和，光催化活性好，耐光腐蝕能力強，可再生循環利用，在環保領域有著廣闊的應用前景。

基于上述分析，若能利用光催化氧化的方法將煙氣中的單質汞和NO氧化，并將濕法脫硫后煙氣中少量的SO₂進一步氧化后一并脫除，則是一種深度脫硫及煙氣多污染物控制技術的理想途徑。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種基于光催化氧化脫硝脫汞及深度脫硫的系統及方法。

實現本發明的技術措施及步驟如下：

(1)在煙氣濕法脫硫后設置光催化反應器，光催化反應器中裝有紫外燈及負載型納米光催化劑，光催化反應最佳溫度為50℃～60℃。

(2)在紫外光照射下，負載型納米光催化劑及煙氣組分O₂、H₂O共同作用產生強氧化性自由基將NO、Hg⁰和煙氣中剩余的SO₂氧化。

(3)經過光催化氧化處理后的煙氣通入堿吸收液，氧化產物NO₂、Hg²⁺和SO₃經堿液吸收脫除，實現資源化及煙氣多污染同時脫除。

(4)光催化氧化NO的脫除效率可達90％，Hg⁰在催化劑和紫外燈的照射的共同作用下脫除效率達100％，SO₂在催化氧化和溶解吸收的共同作用下脫除效率達100％。

一種基于光催化氧化脫硝脫汞及深度脫硫的方法，包括以下步驟：

(1)在除塵和濕法脫硫后的煙道內設置光催化反應器，所述光催化反應器中設置紫外燈和促進NO、Hg⁰氧化的負載型納米光催化劑；

(2)煙氣經除塵、脫硫后進入所述光催化反應器，在紫外光照射和催化劑作用下NO、Hg⁰被·OH、·O₂^–超氧自由基及O₂氧化為NO₂、Hg²⁺，經過脫硫的煙氣中剩余的少量SO₂進一步被氧化為SO₃，完成深度脫硫過程；經過前期脫硫和光催化氧化脫硫兩個過程，脫硫效率達到100％。

(3)在光催化反應器中完成氧化過程的煙氣通入氨液吸收塔中，將氧化產物NO₂和SO₂轉化為硝酸銨和硫酸銨肥料資源化利用，Hg²⁺被溶解固定，潔凈煙氣排放至大氣。

所述光催化反應器中，紫外燈的功率為40W～100W，波長為254.7nm～365nm，光照強度不低于10mW/cm²。

所述負載型納米光催化劑的載體為石英纖維布，不同元素摻雜的納米TiO₂催化劑負載于石英纖維布載體表面，構成所述負載型納米光催化劑。

所述石英纖維布的紫外光透過率在99％以上。