[发明专利]基于声光耦合作用强化过硫酸铵的脱硫脱硝的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧过程中烟气排放污染物的控制，尤其涉及一种基于声光耦合作用强化过硫酸铵的同时脱硫脱硝系统及方法。

背景技术

工业化生产的燃烧过程中产生的硫氧化物和氮氧化物能够引起酸雨和光化学烟雾等环境污染问题。因此，研发有效的烟气脱硫脱硝方法是各国环保科技人员的重要任务之一。近些年来，尽管人们开发了大量的烟气脱硫脱硝技术，但由于人类认识过程的局限性和科学技术发展的渐进性，现有的各种脱硫脱硝技术在研发当初仅针对单一污染物为脱除目标，一般无法实现烟气多污染物的同时脱除。例如，目前应用较多的烟气脱硫脱硝技术主要为湿法石灰石-石膏法烟气脱硫技术和氨选择性催化还原法。这两种方法虽然可以分别单独脱硫脱硝，但均无法在一个反应器内实现同时脱除。两种工艺的联合叠加使用虽然可以实现同时脱硫脱硝，但同时也造成整个系统复杂，占地面积大，投资和运行成本高等不足。

综上所述，如果能够在一个反应器内将硫氧化物和氮氧化物实现同时脱除，则有望大大降低系统的复杂性和占地面积，减少系统的投资与运行费用。湿法烟气净化技术是一种传统的烟气处理技术，具有初投资小﹑工艺流程简单和易于实现多污染物同时脱除等特点，是一种具有良好开发和应用前景的烟气净化技术，但传统的湿法烟气净化技术的研究却一直相对缓慢，其主要原因就在于烟气氮氧化物中含有90%以上难溶的NO。由双膜理论可知，气相分子必须首先由气态经传质和扩散过程溶入液相，然后才能发生化学反应固定到吸收液中，而NO难溶的特性使得其在液相的吸收传质阻力大大增加，仅通过调控吸收液pH和温度的方法难以显著提高NO在液相的溶解度，这一特性造成了传统的湿法脱硫脱硝技术普遍存在脱硫效率高，但脱硝效率低等不足，实际上无法实现真正的同时脱硫脱硝。因此，寻找能够将NO快速转化为易溶形态的有效方法是解决该问题的关键之一。

发明内容

本发明公开了一种基于声光耦合作用强化过硫酸铵的同时脱硫脱硝的系统及方法，利用超声波和紫外光耦合作用活化过硫酸铵，并释放具有强氧化性的硫酸根自由基(SO₄^-·)同时氧化脱除烟气中的SO₂和NO_x。氧化产物经过产物后处理系统处理后实现资源化利用。该方法能够同时脱除燃煤烟气多种污染物，且脱除产物可资源化利用，是一种具有广阔应用前景的新型烟气净化系统。

为实现以上目的，本发明采用的实施方案如下：

基于声光耦合作用强化过硫酸铵的脱硫脱硝的方法，来自锅炉排放的烟气经过除尘器除尘后进入烟气温度调节器，经过调温后的烟气进入声光耦合反应器；来自新液系统的过硫酸铵溶液由循环泵通入声光耦合反应器，过硫酸铵溶液在紫外光和超声波的耦合作用下释放强氧化性的过硫酸根自由基，过硫酸根自由基氧化脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。

声光耦合反应器入口的烟气温度不高于70℃，通入声光耦合反应器的溶液温度也不高于70℃，

声光耦合反应器内的紫外光辐射强度为15-100，紫外线有效波长为120nm-280nm；超声波的有效频率范围为15KHz-100KHz，有效辐射强度为25-200。

声光耦合反应器的液气比为5L/m3-30L/m3，过硫酸铵的物质的量浓度在0.5mol/L-2.5mol/L之间，溶液的pH位于2.0-9.0之间，溶液温度为10℃-70℃。

来自锅炉烟气中的二氧化硫和氮氧化物的有效入口浓度范围分别为0ppm-8000ppm和0ppm-2500ppm。

所述系统包括锅炉、除尘器、烟气温度调节器、声光耦合反应器、紫外灯和超声波控制系统、新液系统以及产物后处理系统；锅炉通过管道与除尘器入口连接，除尘器出口与声光耦合反应器的烟气入口连接；声光耦合反应器的液体入口与新液系统连通，声光耦合反应器上部设有反应后的烟气出口，烟气出口通过管道与烟囱连通，声光耦合反应器的底端侧部设有液体出口，液体出口与产物后处理系统连接。

声光耦合反应器内设有紫外灯管和超声波发射器，且紫外灯管和超声波发射器均与声光耦合反应器底面呈垂直布置；紫外灯管由紫外光控制系统控制，超声波发射器由超声波控制系统控制；设置多根紫外灯管和超声波发射器时，多根紫外灯管和超声波发射器在声光耦合反应器底面上呈同心圆布置，紫外灯管和超声波发射器相间布置在同一个圆周上；相邻同心圆之间距离相等，且最小间距应当不小于15cm，多根紫外灯管或超声波发射器分别均匀布置在不同直径的同心圆上，沿同一直径线布置，各相邻两直径线之间的中心角相同，取值为10-30度。