[发明专利]基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置及方法

权利要求书

1.一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，包括反应塔(2)，其特征在于：所述反应塔(2)中部布置有多级冷凝换热器(9)，其表面冷凝液直接落入冷凝液回收装置(19)中进入后续处理；反应塔(2)顶部开有与除尘器(1)连通的烟气入口，将通过除尘器(1)处理后的烟气通过此烟气入口送入反应塔(2)中；顶部的烟气入口与冷凝换热器(9)之间依此布置有格栅(7)和催化剂单元(8)，格栅(7)通过反应塔(2)上部一侧的第一上部开口(18)连通调湿装置(3)，格栅(7)通过反应塔(2)上部另一侧的第二上部开口(17)连通氧化剂制备与存储装置(4)，在与氧化剂制备与存储装置(4)连通的管路上设置有流量计(5)和输送泵(6)，当烟气湿度低时，调湿装置(3)通过反应塔第一上部开口(18)将水送入格栅(7)增加烟气湿度；氧化剂制备与存储装置(4)中制得的氧化剂依次通过流量计(5)和输送泵(6)从反应塔第二上部开口(17)处送入格栅(7)与烟气混合；所述反应塔(2)底部设置有冷凝液回收装置(19)，冷凝液回收装置(19)直接通过管道与酸液分离处理装置(10)连通；反应塔(2)底部烟气管道内依次设置有除雾器(11)和多级烟气再热器(12)，除雾器(11)所得冷凝液也送入酸液分离处理装置(10)中处理，末级烟气再热器的烟气出口通过管道和引风机(15)与烟囱(16)相连通；多级烟气再热器(12)的数量与多级冷凝换热器(9)的数量相同，且每级冷凝换热器的进出口分别与对应的烟气再热器的进出口连通，为对应的烟气再热器提供热量。

2.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述多级冷凝换热器(9)的换热元件采用管式或管板式换热器，换热元件采用2205/2507双相不锈钢材料或氟塑料，或换热元件外侧敷设聚四氟乙烯、搪瓷涂层、Cr₂O₃或TiO₂类耐腐蚀材料，防止多级冷凝换热器(9)外表面被冷凝酸液腐蚀，换热元件内侧材料采用强导热系数的材料碳钢，增强换热。

3.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述多级冷凝换热器(9)用来确保烟气中氧化产物的完全冷凝，第一级冷凝换热器主要对烟气的显热进行回收，后续各级冷凝换热器分别对酸露点依次降低的不同气态酸蒸气进行冷凝回收，经过多级冷凝换热器后烟气温度水平为25-35℃。

4.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述多级冷凝换热器(9)，以冷却水为第一级冷凝工质，其获取方便，且成本较低；后续各级冷凝工质使用液态金属、氨水或溴化锂类相变介质，逐级降温冷凝确保烟气中气态酸蒸气的充分冷凝。

5.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述氧化剂制备与存储装置(4)中使用的氧化剂为臭氧或过氧化氢蒸气，其中氧化剂与烟气中污染物的摩尔比为(0.8～1.1)：1。

6.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述催化剂单元(8)中的催化剂选取以α-MnO₂为活性成分的复合型过渡性金属氧化物，复合型过渡性金属氧化物的负载浓度为10-20％。

7.根据权利要求6所述的一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述复合型过渡性金属氧化物为锰钛氧化物、锰铈氧化物或锰钒氧化物。

8.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述氧化剂制备与存储装置(4)、反应塔(2)内氧化剂与烟气混合区域以及二者之间的连接管路涂覆聚四氟乙烯或陶瓷类惰性材料，用于防止氧化剂的无效分解和设备腐蚀。

9.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述催化剂单元(8)为蜂窝状。

10.权利要求1至9任一项所述的基于催化氧化和深度冷凝的半干法脱硫脱硝脱汞装置进行脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于：

氧化剂制备与存储装置(4)中的氧化剂由流量计(5)精确计量后通过输送泵(6)从反应塔第二上部开口(17)送入格栅(7)，与通过除尘器(1)处理后的烟气进行混合，混合气体通过催化剂单元(8)进行反应，反应温度为110-160℃，烟气中的NO_X、SO₂和Hg⁰经催化氧化过程转化成为HNO₃、H₂SO₄以及HgO；为保证催化剂的催化活性，通过调湿装置(3)将进入催化剂单元(8)前的烟气湿度控制在10％～15％范围内；经过多级冷凝换热器(9)后烟气中的氧化产物通过深度冷凝的方式由蒸汽转化生成为液体产物，然后经除雾器(11)实现烟气中酸性产物完全凝并脱除；多级冷凝换热器(9)和除雾器(11)中冷凝产物送入酸液分离处理装置(10)中通过沉淀、浓缩和富集处理，进行资源化回收利用；净化后烟气通过多级烟气再热器(12)加热，然后通过引风机(15)输送由烟囱(16)排入大气中；所述多级烟气再热器(12)是使用深度冷凝过程中回收余热将净化烟气加热到45℃，从而实现消除“烟羽”的目的。