[发明专利]一种基于光催化氧化脱硝脱汞及深度脱硫的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，特别涉及一种基于光催化氧化脱硝脱汞及深度脱硫的系统及方法。

背景技术

随着火电厂大气污染物排放新标准的实施，烟气脱硫形势日益严峻，如何采用更加经济、高效的技术和工艺进一步提高脱硫效率是燃煤电站亟待解决的问题。

SCR脱硝技术因其效率高、运行方便、无副产品而成为电站烟气脱硝的主流技术，但是SCR技术投资和运行费用较高，运行过程中SO₃的生成易导致设备腐蚀，且存在催化剂中毒现象，因此，寻求低成本、高效率、无二次污染的脱硝工艺成为新的研究目标。

随着汞排放标准的出台，经济、高效、一体化脱除烟气中的多种污染物控制技术和工艺成为未来发展方向。气态单质汞是烟气气相汞的主要成分，由于其挥发性强、水溶性低而成为燃煤烟气脱汞的重点。所以，通过催化氧化将单质汞转化为离子汞则是多污染控制技术中的重要环节。

在众多脱除单质汞的氧化法中，利用TiO₂等纳米材料的特殊效应进行汞的脱除是当前新兴的研究领域，TiO₂是当前最有应用潜力的一种光催化剂，以波长小于385nm的光照射其表面时，激发产生电子-空穴对，价带空穴和导带电子分别是良好的氧化剂和还原剂，能够与H₂O和O₂反应生成强氧化性羟基自由基，可将许多有机和无机污染物氧化去除。其反应条件温和，光催化活性好，耐光腐蚀能力强，可再生循环利用，在环保领域有着广阔的应用前景。

基于上述分析，若能利用光催化氧化的方法将烟气中的单质汞和NO氧化，并将湿法脱硫后烟气中少量的SO₂进一步氧化后一并脱除，则是一种深度脱硫及烟气多污染物控制技术的理想途径。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种基于光催化氧化脱硝脱汞及深度脱硫的系统及方法。

实现本发明的技术措施及步骤如下：

(1)在烟气湿法脱硫后设置光催化反应器，光催化反应器中装有紫外灯及负载型纳米光催化剂，光催化反应最佳温度为50℃～60℃。

(2)在紫外光照射下，负载型纳米光催化剂及烟气组分O₂、H₂O共同作用产生强氧化性自由基将NO、Hg⁰和烟气中剩余的SO₂氧化。

(3)经过光催化氧化处理后的烟气通入碱吸收液，氧化产物NO₂、Hg²⁺和SO₃经碱液吸收脱除，实现资源化及烟气多污染同时脱除。

(4)光催化氧化NO的脱除效率可达90％，Hg⁰在催化剂和紫外灯的照射的共同作用下脱除效率达100％，SO₂在催化氧化和溶解吸收的共同作用下脱除效率达100％。

一种基于光催化氧化脱硝脱汞及深度脱硫的方法，包括以下步骤：

(1)在除尘和湿法脱硫后的烟道内设置光催化反应器，所述光催化反应器中设置紫外灯和促进NO、Hg⁰氧化的负载型纳米光催化剂；

(2)烟气经除尘、脱硫后进入所述光催化反应器，在紫外光照射和催化剂作用下NO、Hg⁰被·OH、·O₂^–超氧自由基及O₂氧化为NO₂、Hg²⁺，经过脱硫的烟气中剩余的少量SO₂进一步被氧化为SO₃，完成深度脱硫过程；经过前期脱硫和光催化氧化脱硫两个过程，脱硫效率达到100％。

(3)在光催化反应器中完成氧化过程的烟气通入氨液吸收塔中，将氧化产物NO₂和SO₂转化为硝酸铵和硫酸铵肥料资源化利用，Hg²⁺被溶解固定，洁净烟气排放至大气。

所述光催化反应器中，紫外灯的功率为40W～100W，波长为254.7nm～365nm，光照强度不低于10mW/cm²。

所述负载型纳米光催化剂的载体为石英纤维布，不同元素掺杂的纳米TiO₂催化剂负载于石英纤维布载体表面，构成所述负载型纳米光催化剂。

所述石英纤维布的紫外光透过率在99％以上。