一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法及装置，该方法是烟气首先进入真空紫外辐照区，在高能紫外辐照下产生活性自由基和臭氧可氧化去除烟气中部分SO

Method and device for simultaneous desulfurization and denitrification of flue gas by photocatalytic oxidation

Method and apparatus for simultaneous desulfurization and denitrification of flue gas of the invention discloses a photocatalytic oxidation, the method is flue gas first enters the vacuum ultraviolet radiation zone in high-energy UV irradiation the production of free radicals and ozone oxidation can remove part of SO in flue gas

【技术实现步骤摘要】
一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法及装置
本专利技术涉及一种采用光催化技术进行同时脱硫脱硝的方法及装置，属于大气污染控制领域。
技术介绍
SO2和NOx作为两种主要的环境空气污染物，对自然环境和人类身体健康造成的不利影响不可估量，因此加强对SO2和NOx污染物的排放控制非常重要。根据2016年1月1日起实施的环境空气质量标准GB3095-2012和“十三五”规划提出的全国排放总量下降10%以上的约束性指标，今后对SO2和NOx的排放浓度限制将更为严格，相应的，一些更为高效经济的脱硫脱硝技术应随之出现。现有燃烧后烟气脱硫脱硝技术按工艺特点可分为联合处理和同时处理两种，联合处理即将已经成熟应用的脱硫设备（如Ca(OH)2喷雾干燥脱硫，SDA）和脱硝设备（如高温氨还原法）联合串联使用，二者前后协作才可实现烟气达标排放，而同时处理（如介质阻挡放电法）在一个连续反应腔体内即可完成SO2和NOx的脱除。同时脱硫脱硝技术还具有装置占据空间小、建设投资成本低、工艺流程简短、无化学品消耗或消耗少、无二次污染等优点，相信今后烟气的控制趋势将是同时高效脱硫脱硝。针对联合处理的不足，国内外积极开展了很多烟气同时脱硫脱硝技术的研究，而其中已付诸工业化且被推广运行的并不多，这些技术主要有低温等离子体处理法（如电子束法、电晕放电法和介质阻挡放电法）、固相吸收/再生技术（如CuO/Al2O3吸附法、NOxSO工艺、SNAP工艺）、气固催化法（如鲁奇流化床工艺、SNBR工艺、DESONOX工艺）、吸收剂喷射法（如喷射石灰和尿素混合浆料、喷射双氧水或臭氧、喷射亚氯酸钠溶液）和光催化氧化法等（1、烟气脱硫脱硝技术手册.北京：化学工业出版社，2012.2；2、刘潇等.燃煤烟气同时脱硫脱硝技术研究进展.现代化工.2015,35(10):25-29.；3、马丽萍等.燃煤烟气中多种污染物干法同时脱除研究进展。环境工程学报，2016,10(4):1584-1592；4、高翔等.工业烟气(脱硫、脱硝、除尘)污染防治可行技术案例汇编.北京：中国环境出版社，2016；5、钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例.北京：化学工业出版社，2002.4；6、王佳等.燃煤烟气脱硫脱硝新技术的发展及应用.平顶山学院学报.2016,31(2):54-59；7、林杉帆等.液相氧化吸收法同时脱硫脱硝技术的研究进展.煤化工.2015,43(5):24-27）。这些方法中有的须额外引入化学品，不仅存在发生泄露事故的风险，而且被持续消耗，产生高昂的运行费用，此外配套装置多占空间，不适合安装在移动污染源上；有的方法中核心技术需为国外知识产权付费，致使建设投资成本较高，如EBA法的电子束发生装置还依赖进口；吸脱附过程需要大量公用工程、能耗较高。现有脱硫脱硝工艺有待改进，新型烟气处理工艺备受期待。近年来光催化技术在环境污染物降解方面的研究受到普遍关注，但由于种种原因利用光催化技术实现烟气脱硫脱硝的工业化实例还少有报道。目前光催化脱硫脱硝技术着重合成基于电子能带机构设计的新型光催化剂，这些半导体催化剂通常呈悬浮态微粒（slurry）或固定化薄膜（thinfilm）两种形态。从反应工程的角度看，前者的优点在于具有大的传质和反应表面，而缺点在于催化剂难以与流态反应系统分离，而后者恰好相反。因此，要想更大限度地发挥催化剂的价值还需借助合理的光催化反应器设计和催化剂固定化技术。（陈诵英等.催化反应器工程.）中国专利CN102908883A公开了一种烟气同时脱硫脱硝方法，该方法利用发射185nm波长紫外光激发气相中H2O、O2转化为羟基自由基、过羟基自由基、氧原子、臭氧等活性自由基，可迅速氧化烟气中的SO2和NOx，最终产物为硫酸和硝酸雾滴。但用该方法每处理1gSO2和0.13gNOx会消耗约180Wh电量，高于强电离介质阻挡放电法的17Wh/gSO2和9Wh/gNOx，较高的能耗主要因185nm波长紫外光强只占总光强的26%左右，且在实验过程中紫外灯和气流间隔石英玻璃管，使紫外光光强度发生衰减。中国专利CN1843575A公开了一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法及装置，该方法利用二氧化钛负载型催化剂，在紫外光照射下催化氧化SO2和NOx，其产物用氨水吸收最终得到硫酸铵和硝酸铵。但该系统存在几个方面有待改善：1）该方法所述载体为粒径4~6mm的石英砂，其较大的堆积密度会遮挡紫外线的传播，结果只有少数紧靠在灯壁上的催化剂受光激发，而其它位置的催化剂被大材小用；2）为了保护紫外灯不受堆积的催化剂刮擦而加装的光源保护套削减了光强度；3）反应腔设计为普通圆柱体，烟气进口口径小致使空间存在死区。中国专利CN104707475A公开了一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法，该方法提供了制备以TiO2纳米管列阵或氮化碳为载体，以二氧化锰、氧化钴、氧化镍和石墨碳纳米粒子作负载物的负载型催化剂的方法，实验证明该催化剂可在低温下促进SO2和NOx之间发生自氧化还原反应，但催化剂为毫米级散粒，导致工业化运用过程中处理量会受到限制。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的之一是提供一种基于真空紫外辐照光解作用、光催化氧化和气液吸收的联合效应的烟气光催化氧化同时脱硫脱硝方法。一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）除尘控温控湿后的烟气首先进入真空紫外辐照区；2）在真空紫外线辐照区真空紫外灯发出的高能紫外线辐照光解水和氧产生臭氧和活性自由基，将烟气中大部分的NOx氧化脱除；3）经步骤2）处理后的烟气和臭氧入光催化床层，在光催化氧化和催化臭氧氧化的协同作用下烟气中的SO2被进一步净化脱除；4）经步骤3）处理后的烟气流经喷雾吸收区被洗脱液洗脱吸收，达到烟气排放要求后排放。本专利技术的目的之二是提供一种脱除效率高、结构简单、运行成本低廉、适用范围广的烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的装置。本专利技术的这一目的通过以下技术方案实现：一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝装置，包括真空紫外辐照区、整体式光催化剂床层及喷雾吸收区，这三个功能区均包含在同一个壳体中，所述真空紫外辐照区位于顶部，设有紫外灯组和与壳体焊接的紫外灯支撑架；所述整体式光催化剂床层通过支架固定在真空紫外辐照区下方，催化剂床层由若干催化剂和紫外灯组成，矩形催化剂平板以长边首尾相接，彼此相接所呈的锐角相等但折叠方向相反，催化剂平板以这种形式成为一层，若干长棍状紫外灯穿插其中；所述喷雾吸收区位于整体式光催化剂床层下方；壳体底部作为储液槽储存有吸收液，储液槽通过送液管道与循环泵进口连接，循环泵出口与喷雾吸收区和整体式光催化剂床层之间的喷淋液主管路连接，储液槽一侧开口连接管路输入新鲜吸收液，储液槽下方开口排放洗脱液。该装置融合真空紫外辐照光解作用、光催化氧化和喷雾吸收三种功能，高效利用真空紫外辐照的光解、自由基氧化、臭氧氧化，光催化氧化及吸收的协同作用同时脱除烟气中的SO2和NOx，三者的功能互相影响，协同作用，不可分开。本专利技术中，所述真空紫外辐照区采用发射172nm波长的准分子紫外灯或真空紫外灯，其中真空紫外灯包括微波无极紫外灯，可发射185nm波长，其形状为棒状或环形。紫外灯安装方向与烟气流动方向垂直，具体安装数量依照实际烟气处理量大小而定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）除尘控温控湿后的烟气首先进入真空紫外辐照区；2）在真空紫外线辐照区真空紫外灯发出的高能紫外线辐照光解水和氧产生臭氧和活性自由基，将烟气中大部分的NO

【技术特征摘要】
1.一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）除尘控温控湿后的烟气首先进入真空紫外辐照区；2）在真空紫外线辐照区真空紫外灯发出的高能紫外线辐照光解水和氧产生臭氧和活性自由基，将烟气中大部分的NOx氧化脱除；3）经步骤2）处理后的烟气进入光催化床层，在光催化氧化和催化臭氧氧化的协同作用下烟气中的SO2被进一步净化脱除；4）经步骤3）处理后的烟气流经喷雾吸收区被洗脱液洗脱吸收，达到烟气排放要求后排放。2.一种烟气光催化氧化同时脱硫脱硝的装置，其特征在于：该装置包括真空紫外辐照区、整体式光催化剂床层及喷雾吸收区，这三个功能区均包含在同一个壳体中，所述真空紫外辐照区位于顶部，设有紫外灯组和与壳体焊接的紫外灯支撑架；所述整体式光催化剂床层通过支架固定在真空紫外辐照区下方，催化剂床层由若干催化剂和紫外灯组成，矩形催化剂平板以长边首尾相接，彼此相接所呈的锐角相等但折叠方向相反，催化剂平板以这种形式成为一层，若干长棍状紫外灯穿插其中；所述喷雾吸收区位于整体式光催化剂床层下方；壳体底部作为储液槽储存有吸收液，储液槽通过送液管道与循环泵进口连接，循环泵出口与喷雾吸收区和整体式光催化剂床层之间的喷淋液主管路连接，储液槽一侧开口连接管路输入新鲜吸收液，储液槽下方开口排放洗脱液。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的真空紫外辐照区采用发射172nm的准分子紫外灯或真空紫外灯。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的光催化剂床层由若干矩形片状催化剂组成，若干片状催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春虎，袁国峰，侯立威，卞俊杰，王文泰，冯丽娟，王亮，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37