[发明专利]一种热活化氧化剂联合蒸汽协同净化烟气的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除燃煤烟气中SO₂、NO_X、Hg⁰和细颗粒物的装置和方法，具体涉及一种热活化氧化剂联合蒸汽协同净化烟气的装置和方法。

背景技术

火力发电、工业生产等过程中产生的SO₂，NO_X，Hg⁰以及PM2.5(大气中空气动力学直径小于或等于2.5μm的颗粒物)能够引起酸雨、光化学烟雾、致癌和雾霾等严重的大气污染问题，这些污染物和细颗粒物的排放对人体健康和生态环境造成了极大的危害。因此，研发有效的燃煤烟气脱硫脱硝脱汞脱细颗粒物方法是全球范围内环保科研人员的重要任务之一。虽然在过去的几十年里人们开发了多种有关脱硫脱硝脱汞脱细颗粒物的方法和技术，但绝大部分技术和方法都是针对单一污染物为脱除目标，无法实现多种污染物的联合脱除。如目前工业上应用最为广泛的烟气脱硫脱硝技术主要为石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术和SCR脱硝技术。这两种工艺的同时使用可以有效的控制SO₂和NO_X在大气中的排放量，但是无法在同一个反应器内同时实现脱硫脱硝的目标，造成整个系统复杂，占地面积大，投资和运行成本高等不足。另外随着人类对环境保护的要求日益提高，有关部门针对烟气汞排放控制的法律法规正在逐步出台，但目前还没有一种行之有效的脱汞技术获得大规模的工业应用。此外，现有燃煤烟气除尘设备针对大颗粒物的脱除效率可达到99％，但对细颗粒的脱除效率并不高，并且随着粒径的减小其脱除效率急剧下降，因此造成大量的细颗粒物进入大气环境，引起严重的环境污染—雾霾。如果在现有的脱硫和脱硝系统尾部再次增加单独的烟气脱汞系统或者控制细颗粒物的装置和设备，则势必会进一步增加整个系统的初投资和运行费用，任何企业都难以承担巨额的投资和运行费用，因此在发展中国家也难以获得大规模的工业应用。综上所述，如果能在一个反应器内同时将SO₂、NO_X、Hg⁰和细颗粒物联合脱除，则有望大大降低系统的复杂性和占地面积，进而减少系统的投资成本和运行费用。因此，开发经济有效的SO₂，NO_X、Hg⁰和细颗粒物同时脱除技术是环保领域的一大热点。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出一种热活化氧化剂联合蒸汽协同净化烟气的装置和方法，所述装置利用热活化过氧化物产生强氧化性的羟基自由基(·OH)或者硫酸根自由基(SO₄^2-·)作为氧化剂，在鼓泡塔中氧化脱除烟气中的污染物SO₂，NO_X和Hg⁰，并应用蒸汽相变凝结技术促进细颗粒物凝并长大进而高效脱除细颗粒物，从而实现烟气中SO₂，NO_X、Hg⁰和细颗粒物同时脱除的目标。

本发明中所采用方法的反应过程及原理：

1、热活化过氧化物首先释放了具有强化性的羟基自由基(·OH)或硫酸根自由基(SO₄^2-·)，具体过程可用如下的化学反应式(1)、(2)和(3)表示：

2、产生的具有强氧化性的羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO₄^2-·)可将烟气中的SO₂、NO_X和Hg⁰氧化生成H₂SO₄、HNO₃和Hg²⁺混合溶液，从而达到脱除SO₂，NO_X和Hg⁰的目的：

·OH+Hg⁰→Hg⁺+OH^-(5)

·OH+Hg⁰→Hg²⁺+OH^-(6)