一種基于紫外輻照強(qiáng)化的次氯酸鹽同時(shí)脫硫脫硝脫顆粒物方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大氣污染防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于紫外輻照強(qiáng)化的次氯酸鹽 同時(shí)脫硫脫硝脫顆粒物方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 化石燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的有害氣體(如302、勵(lì)、勵(lì)2、?1、!1(：等)對(duì)大氣環(huán)境造 成了嚴(yán)重污染。隨著工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展，燃用化石燃料所排放的大量有害氣體逐年累積，造成 區(qū)域性大氣污染問(wèn)題日趨明顯，部分地區(qū)頻繁出現(xiàn)諸如酸雨、光化學(xué)煙霧、霧霾等惡劣天 氣，危及人體健康與生態(tài)平衡。
[0003] 據(jù)我國(guó)環(huán)保部統(tǒng)計(jì)，2013年，全國(guó)年排放廢氣中S02排放量為2043.9萬(wàn)噸（工業(yè)S〇2 排放量為1835.2萬(wàn)噸、城鎮(zhèn)生活S〇2放量為208.5萬(wàn)噸），N0 X排放量為2227.4萬(wàn)噸(工業(yè)ΝΟχ排 放量為1545.6萬(wàn)噸、城鎮(zhèn)生活ΝΟχ排放量為40.7萬(wàn)噸、機(jī)動(dòng)車ΝΟχ排放量為640.6萬(wàn)噸），PM排 放量為1278.1萬(wàn)噸（工業(yè)PM排放量為1094.6萬(wàn)噸、城鎮(zhèn)生活PM排放量為123.9萬(wàn)噸、機(jī)動(dòng)車 PM排放量為59.4萬(wàn)噸）。相比2012年，S〇2排放量總體下降3.48 %、N0X排放量總體下降 4.72%，但是環(huán)境形勢(shì)依然嚴(yán)峻，主要污染物總量仍然較高，大氣污染治理任務(wù)艱巨。為此， 近年來(lái)，我國(guó)出臺(tái)或修訂了多部有關(guān)各類大氣污染源排放控制的法律法規(guī)，逐步推進(jìn)煙氣 中主要有害污染物的總量減排。
[0004] 在過(guò)去數(shù)十年間，雖然大量的煙氣凈化技術(shù)得以投入使用，但傳統(tǒng)的煙氣脫硫、脫 硝技術(shù)僅針對(duì)單一污染物為脫除目標(biāo)。例如，針對(duì)陸地?zé)煔馓幚?，?yīng)用較為廣泛的煙氣脫 硫、脫硝技術(shù)分別是石灰-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)與選擇性催化還原脫硝技術(shù)。然而，隨著 人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，煙氣中越來(lái)越多有害組分的排放受到約束，依靠傳統(tǒng)技術(shù)的兩兩聯(lián) 合、簡(jiǎn)單疊加雖可以滿足環(huán)保要求，但卻會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)復(fù)雜度高，占地面積大，投資與運(yùn)行成 本高等問(wèn)題。尤其針對(duì)發(fā)展中國(guó)家，為滿足環(huán)保要求，采用高投入、低收益的傳統(tǒng)煙氣凈化 技術(shù)將嚴(yán)重制約工業(yè)發(fā)展速度。
[0005] 綜上，開(kāi)發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的煙氣同時(shí)脫硫、脫硝、脫顆粒物技術(shù)將是當(dāng)前及未來(lái) 一段時(shí)間內(nèi)技術(shù)發(fā)展的主要方向，開(kāi)發(fā)一套系統(tǒng)或一個(gè)反應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)多污染物的一體化脫 除，則將有望大大降低系統(tǒng)復(fù)雜度與占地面積，進(jìn)而減少系統(tǒng)的投資與運(yùn)行成本。
[0006] 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)煙氣中多污染物一體化脫除技術(shù)的研究發(fā)展迅速，其中以濕 法洗滌技術(shù)為代表，已經(jīng)形成許多專利技術(shù)產(chǎn)品。由于煙氣ΝΟχ中90%以上成分是難溶于水 的Ν0,因此實(shí)現(xiàn)濕法同時(shí)脫硫脫硝的關(guān)鍵問(wèn)題之一是尋找適宜的氧化劑將Ν0氣體快速轉(zhuǎn)化 為易溶于水的N〇2,從而實(shí)現(xiàn)高效脫除。如：公開(kāi)號(hào)CN103191628A《鈉堿法化學(xué)吸收-非熱放 電同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)》，通過(guò)將非熱等離子放電預(yù)氧化與鈉堿吸收技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煙氣同 時(shí)脫硫脫硝目的，但該方法卻存在等離子體能耗高、等離子體發(fā)生器復(fù)雜等問(wèn)題；公開(kāi)號(hào) CN103349907A《煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)》和公開(kāi)號(hào)CN101053750《一種煙氣聯(lián)合脫硫脫硝的方 法》，采用光催化氧化方法將煙氣中N0氧化，但由于光催化劑制備工藝復(fù)雜，且氣固反應(yīng)過(guò) 程催化劑表面易臟堵失活，因此限制了催化劑的脫硫脫硝效率;公開(kāi)號(hào)CN204275786《一種 煙氣脫硫脫硝裝置》公開(kāi)了基于電子加速器與紫外線發(fā)生器共同作用的輻照反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn) NO氧化脫硝，降低了傳統(tǒng)單純電子束脫硝的功耗，但是系統(tǒng)復(fù)雜程度隨之提升，操作管理難 度增加；公開(kāi)號(hào)CN204365118《一種基于光激發(fā)臭氧聯(lián)合濕法洗滌的同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)》公 開(kāi)了一種基于臭氧在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生強(qiáng)氧化性原子氧將煙氣中SOdPNO氧化為溶解度高 的氣態(tài)產(chǎn)物，進(jìn)而濕法洗滌吸收的技術(shù)，該技術(shù)脫除過(guò)程潔凈環(huán)保，但隨著臭氧消耗量增 大，裝置功耗會(huì)顯著增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種基于紫外輻照強(qiáng)化的次氯酸鹽同時(shí)脫硫脫 硝脫顆粒物方法。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：
[0009] -種基于紫外輻照強(qiáng)化的次氯酸鹽同時(shí)脫硫脫硝脫顆粒物方法，具有如下步驟：
[0010] S1、次氯酸鹽水溶液形成霧化氣溶膠；
[0011] S2、S1中得到的霧化氣溶膠經(jīng)紫外光輻照，霧化氣溶膠中的次氯酸鹽發(fā)生光分解 反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性R0S自由基；
[0012] S3、S2中得到的霧化氣溶膠與煙氣充分混合，將煙氣中的低價(jià)態(tài)有害氣體氧化成 高價(jià)態(tài)的氣態(tài)產(chǎn)物或者對(duì)應(yīng)的含氧酸鹽，煙氣中的細(xì)微顆粒則被S2中得到的霧化氣溶膠吸 附，
[0013] 步驟S3中的反應(yīng)過(guò)程為煙氣中的低價(jià)態(tài)有害氣體與S2中得到的霧化氣溶膠發(fā)生 迅速的氣液傳質(zhì)過(guò)程，并被氧化吸收，細(xì)微顆粒物則與S2中得到的霧化氣溶膠發(fā)生碰撞，并 由液橋作用被粘附在膠體顆粒表面，進(jìn)而逐漸團(tuán)聚長(zhǎng)大，其中，S2中得到的霧化氣溶膠中含 有強(qiáng)氧化性R0S自由基，主要包括OH·，0 3-，0(3P)與C10·;
[0014] S4、經(jīng)S3處理后的煙氣和經(jīng)S3反應(yīng)后的霧化氣溶膠經(jīng)濕法洗滌處理，吸收霧化氣 溶膠以及由低價(jià)態(tài)有害氣體氧化成的高價(jià)態(tài)的氣態(tài)產(chǎn)物或者對(duì)應(yīng)的含氧酸鹽；
[0015] S5、經(jīng)S4處理后的煙氣經(jīng)除霧器除去水霧后排入大氣。
[0016] 通過(guò)霧化氣溶膠預(yù)氧化處理與堿液濕法洗滌協(xié)同作用，可以較為徹底地脫除煙氣 中S0x、N0x與PM等有害成分，實(shí)現(xiàn)煙氣多污染物綜合處理目標(biāo)。
[0017] 所述次氯酸鹽水溶液的溶質(zhì)為NaC10、Ca(C10)2、KC10中的一種或多種，所述次氯 酸鹽水溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-1%，所述次氯酸鹽水溶液的pH值為5-7。
[0018] 所述步驟S1中的次氯酸鹽水溶液通過(guò)超聲或高速氣流沖擊作用形成霧化氣溶膠。
[0019] 霧化氣溶膠的膠體顆粒粒徑為10-1 ΟΟμπι。
[0020]所述步驟S2中所述紫外光的光源的有效波長(zhǎng)范圍為175-400nm。
[0021] 所述步驟S2中所述紫外光輻照的時(shí)間為l_5s。
[0022] 所述濕法洗滌處理中的堿液的溶質(zhì)包括似0!1工&(0!1)2、1(0!1工 &0)3和0&(0!〇2中的 一種或多種，即本申請(qǐng)中所述濕法洗滌處理中使用的液體為堿液。
[0023] 所述步驟S5中還包括將步驟S4處理后得到的廢液經(jīng)離心分離凈化器凈化處理，得 到的固體顆粒等雜質(zhì)存儲(chǔ)到污泥柜中，而含有高濃度的硫酸鹽、硝酸鹽的廢液則回收處理。 [0024]本發(fā)明的方法基于的原理及反應(yīng)過(guò)程如下：
[0025] 在紫外光輻照作用下，次氯酸鹽光分解反應(yīng)生成羥基自由基(HO'）、氧化氯自由基 (CIO'）等強(qiáng)氧化劑，具體的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
[0026] HOCl+hv^HO'+Cl· (1)
[0027] OCr+hv-O.-+C1· (2)
[0028] 〇··.十 Η20 η ΟΗ·十 OH- (3 )
[0029] 0cr+hv^cr+0(3p) (4)
[0030] H0.+HC10-C10.+H20 (5)
[0031] C1.+HC10-H++C1-+C10· (6)
[0032] C1.+0C1-4C1-+C10. (7)
[0033] H0.+0C1--C10.+H0- (8)
[0034] 〇.-+〇2^〇3- (9)
[0035] 2C10^Cl2〇2 (1〇)
[0036] CI2O2+H2O4CIO2-+0C1-+2H+ (11)
[0037] CI2O2+CIO2--C103-+CI2O (12)
[0038] Cl2〇2-Cl2+〇2 (13)
[0039] 由上述化學(xué)反應(yīng)（1-13)可知，次氯酸鹽光分解生成大量強(qiáng)氧化性R0S自由基（如 HO·、〇3-、C10·、0(3P)等），這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)與有害氣體成分(如s〇2、N〇等)發(fā)生氧化還原反 應(yīng)，方程式如下：
[0040] CIO' + NO ^ CINO： (14)
[0041] ClN〇2-Cl.+N〇2 (15)
[0042] ΝΟ+ΟΗ·-Η++Ν〇2- (16)
[0043] ΝΟ+ΟΗ·-Ν〇2+Η· (17)
[0044] S〇2 +Η20 ^ HSQ3_ + Η+ (18)
[0045] S〇2+OH*^S〇3+H· (19)
[0046] 此外，由于H0Cl/0Cr自身也具有一定的氧化性，因此在液相條件下，會(huì)將S0x與 N0x氧化為對(duì)應(yīng)的硫酸鹽和硝酸鹽，具體反應(yīng)如下：
[0047] NO + HOCI η NCh + HCI (加）
[0048] 3N〇2+H20^2HN〇3+NO (21)
[0049] 2N〇2+H2O^HN〇3+HN〇2 (22)
[0050] 3HN〇2^HN〇3+H20+2NO (23)
[0051] NO2-+HC10-N03-+HC1 (24)
[0052] N0+0C1 ^N02+Cr (25)
[0053] S〇2+HOCl^S〇3+HCl (26)
[0054] S〇3+H2O^H2S〇4 (27)
[0055] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于紫外輻照強(qiáng)化的次氯酸鹽同時(shí)脫硫脫硝脫顆粒物裝置， 包括盛有次氯酸鹽水溶液的存儲(chǔ)柜，所述存儲(chǔ)柜的出口與霧化器的入口連通，所述霧化器 的出口與混合器連通，所述混合器上設(shè)有與煙氣排放源連通的煙氣入口，與所述霧化器的 出口連通的所述混合器的入口和與洗滌塔的入口連通的所述混合器的出口，所述煙氣入 口、所述混合器的入口和所述混合器的出口沿?zé)煔饬飨蚍较蛞来闻帕?，所述洗滌塔的上?設(shè)有煙氣排放口，所述洗滌塔的下端與盛有堿液的儲(chǔ)液槽連通，所述洗滌塔內(nèi)靠近所述煙 氣排放口的一端設(shè)有除霧器，所述洗滌塔內(nèi)還設(shè)有噴淋裝置，所述噴淋裝置位于所述除霧 器與所述儲(chǔ)液槽之間，所述噴淋裝置通過(guò)供給栗與所述儲(chǔ)液