[发明专利]超声波一体化脱硫脱硝脱汞方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于大气污染物控制领域，具体涉及一种超声波一体化脱硫脱硝脱汞方法及其装置。

背景技术

烟气体中的硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨和酸雾的主要原因，对生态环境和人体健康造成了极大的危害，有效治理二者的排放势在必行。燃煤过程排放的汞在局部汞循环中具有相当大的危害性，其危害不仅具有隐蔽性，而且具有潜在性，即汞的生物累积难于消除，因此对汞的减排问题同样是国家面临的一项重要问题。目前，烟气污染物的脱除方法很多，但能够获得实际应用的很少，即使目前获得工业应用的几种污染物控制方法也都具有各自的不足之处，现归纳如下：

在众多的脱硫方法中，石灰石一石膏湿法烟气脱硫技术以其技术成熟，使用煤种广，脱硫效率高而获得广泛应用，但该方法具有系统复杂，初始投资和运行费用相对较高，尤其是如何对反应产物进行有效的处理或利用已经成为该项技术面临的一个难题；

在众多的脱硝方法中，NH₃-SCR催化技术因其具有转化率高、选择性好、实用性强等特点在发达国家得到了广泛的应用，但其过程中会因NH₃泄露而造成二次污染问题，而且，催化剂的损耗导致的运行费用的增加是其目前需要解决的重要问题；

烟气脱Hg技术目前研究较多的活性碳吸附脱除法，但该技术具有成本过高，对Hg⁰的吸附脱除效率低等问题而难以获得大规模的工业应用。

此外，对污染物进行分别脱除具有投资和运行费用高、设备复杂和占地面积大等诸多不足，目前许多烟气污染物同时脱除方法大都是几种方法的简单结合，并非真正的实现同时脱除，因而，研究开发能够对多种烟气污染物进行一体化脱除的装置及方法是当前的重要任务之一。

发明内容

为了克服当前的各种烟气污染物控制技术的不足，本发明提供一种超声波一体化脱硫脱硝脱汞的方法及其装置，主要利用超声波技术产生空化效应，实现烟气中的硫氧化物、氮氧化物和汞的一体化脱除，该系统具有结构简单，环保经济等优点，具有良好的工业应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超声波一体化脱硫脱硝脱汞方法，其特征在于利用超声波在反应液中产生空化效应时释放出的具有强氧化性的羟基自由基OH·，与经过除尘的烟气中的硫氧化物、氮氧化物和Hg⁰发生氧化脱除反应，反应后的洁净烟气由烟囱排入大气，经分离所得的混合酸液用氨水吸收后制造肥料，而重金属沉淀物则进行提取回收。

烟气至少经过二级除尘，末级采用静电除尘；所说反应液为水或包括Fenton试剂、类Fenton试剂、双氧水、臭氧、高锰酸钾、过硫酸钾在内的氧化剂水溶液。

超声波的有效频率范围为20KHz-500KHz，超声波强度在20W/cm²-80W/cm²；化学反应在常压下进行，有效反应温度为0℃-80℃，烟气出口流速在0.005m/s-0.08m/s之间，鼓泡床反应器内的反应溶液循环流速为0.02m/s-0.2m/s。

根据上述方法设计的一种超声波一体化脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于设有超声波发生器及其发射器、冷却水系统(包括外置冷却水套和内置冷却盘管)、鼓泡床反应器、静电除尘器、烟气扩散器、分离塔和止回阀，超声波发射器于鼓泡床反应器内的反应液中，鼓泡床反应器内外设有冷却水系统，冷却水出口和冷却水入口分别位于冷却水系统的上、下部，烟气通入管顺序通过静电除尘器和止回阀并由鼓泡床反应器底部接入烟气扩散器，烟气出口位于鼓泡床反应器上部，鼓泡床反应器底部开有渣垢排泄口，分离塔入口接于鼓泡床反应器下部的反应产物出口，分离塔的底面、顶部和侧面分别设有反应产物难溶物出口、药剂投放口和反应产物易溶物出口。其中，进入分离塔内的易溶物主要为硫酸和硝酸混合溶液，而难溶物主要为硫酸汞沉淀物，主要通过从药剂投放口添加药剂(考虑溶液具有强酸性，可以选择聚丙烯酰胺絮凝剂系列)促进难溶物沉淀。

所说烟气扩散器采用旋流型喷嘴，强化鼓泡床反应器内扩散和挠动，其布置形式采用等距和等角的交差排列形式，具体排列密度由旋流喷嘴的旋流角和出口流速以及现场实际情况确定；

超声波发射器必须保持竖直和悬空状态，超声波布阵方式采用交叉差排列形式，超声波发射器的有效发射端面必须全部插入反应液液面以下；超声波发生器及发射器可以是变幅杆式或清洗式；冷却水系统采用外置和内置的双冷却系统，外部为冷却套，内部为冷却盘管，两者并联；

在安装多部超声波发生器及发射器时，多部要保持发射频率相同、之间要保持等距、旋转角度相同。