一种光辐射电解耦合脱汞的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种光辐射电解耦合脱汞装置，所述光辐射射流床上部作为雾化射流反应区域，底部为溶液区域；所述光辐射射流床中间是紫外灯及冷却室，所述冷却室的底部设有空气入口，所述冷却室的顶部设有空气出口；所述光辐射射流床的侧壁上设有烟气入口；所述光辐射射流床底部设有电解装置；所述光辐射射流床底部设有溶液入口、溶液出口，溶液出口连接有循环泵，循环泵通过液体管路与旋流雾化喷嘴连接，所述烟气入口与旋流雾化喷嘴连通；所述烟气出口位于光辐射射流床的顶部，所述烟气出口与氯气回收装置连接。该系统具有极强的氧化性，能够实现100％脱汞率，且脱除过程无二次污染，具有广阔的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及烟气污染物控制领域，具体涉及一种光辐射电解耦合脱汞的方法及装置。
技术介绍
汞是一种剧毒性的重金属痕量元素，对人体健康和生态环境具有极大的危害。我国是世界第一大煤炭消费国，能源结构中煤炭的比例高达75％，并且这种格局在今后相当长的一段时间内仍不会有大的改变。随着燃煤污染物大气环保标准的日益严格，预计在不久的将来，燃煤烟气汞污染控制标准的出台将是必然趋势。国内外学者在研究脱汞新理论和新
做了大量卓有成效的工作。目前，在众多脱汞方法中，吸附剂吸附和湿法洗涤被认为是燃煤烟气脱汞领域的两个最有发展潜力的主流脱汞技术。湿法洗涤脱汞技术中研究最多的是应用现有的湿法烟气脱硫系统联合洗涤脱汞。该技术可以实现较高的Hg2+(g)脱除率，但是对难溶的Hg0(g)没有明显的脱除效果，部分氧化态汞还可能被还原为单质汞。不少学者尝试用一些氧化技术在脱硫塔前将烟气中的Hg0(g)先氧化为Hg2+(g)，然后再用湿法烟气脱硫系统洗涤脱除Hg2+(g)。目前研究较多的选择性催化还原(SCR)催化氧化脱汞可实现部分Hg0(g)转化为Hg2+(g)，但脱汞效果受到燃煤组分﹑催化剂类型﹑燃烧方式以及燃烧器结构的明显影响，相关催化氧化机理仍不十分清楚。其它氧化技术，例如等离子体氧化﹑光催化氧化和臭氧氧化等尚处于实验室探索阶段。利用高锰酸钾﹑过硫酸钾和亚氯酸钠等传统氧化剂在吸收塔中氧化吸收Hg0(g)也取得了良好效果，但也存在吸收剂昂贵或产物成分复杂难处理等不足，相关技术还有待于进一步完善。吸附法主要是通过活性炭或者其它吸附剂吸附烟气中的Hg2+(g)和Hg0(g)，先将其转化为颗粒汞，然后利用现有的除尘设备将其捕获而达到脱汞目的。目前研究较多且技术最成熟的活性炭吸附法具有较高的脱汞效率，但应用成本极高，企业难以承受。综上所述，目前还没有一种适合于大规模商业化的燃煤烟气脱汞技术。因此，在完善现有脱汞技术的同时，积极开发经济高效的新型燃煤烟气脱汞技术具有重要理论和现实意义。
技术实现思路
本技术的装置的基本原理：1、由图1所示，采用电子自旋共振技术可测定到紫外光辐射次氯酸溶液产生了氯原子和羟基。因此，紫外光辐射分解次氯酸溶液首先是释放了具有高活性的氯原子和羟基，具体过程可用如下的化学反应(1)-(7)表示：Cl·+H2O→OH-+·OH(6)·O-++H2O→OH-+·OH(7)2、羟基可氧化脱除烟气中的单质汞，具体过程可用如下的化学反应(8)表示：Hg0+·OH→HgO↓+H·(8)3、反应产生的氧化汞经过沉淀分离后可作为工业原料回收利用，脱汞过程无二次污染。依据上述原理，为实现以上脱除汞目的，本技术采用的实施方案及要求如下：一种光辐射电解耦合脱汞的方法及装置，设有一个光辐射射流床，它设有烟气入口﹑烟气出口﹑溶液入口﹑溶液出口﹑产物出口﹑空气入口﹑空气出口﹑旋流雾化喷嘴﹑石英板﹑紫外灯﹑循环泵﹑空气冷却装置﹑电解装置﹑氯气回收装置。所述光辐射射流床上部作为雾化射流反应区域，底部为溶液区域；所述光辐射射流床中间是紫外灯及冷却室，所述冷却室的底部设有空气入口，所述冷却室的顶部设有空气出口；所述光辐射射流床的侧壁上设有烟气入口；所述光辐射射流床底部设有电解装置；所述光辐射射流床底部设有溶液入口、溶液出口，溶液出口连接有循环泵，循环泵通过液体管路与旋流雾化喷嘴连接，所述烟气入口与旋流雾化喷嘴连通；所述烟气出口位于光辐射射流床的顶部，所述烟气出口与氯气回收装置连接。在光辐射射流床内，旋流雾化喷嘴的横向和纵向间距太大将无法形成良好的液滴雾化覆盖，太小将会导致液滴碰撞合并加剧，同样不利于液滴的雾化覆盖，故旋流雾化喷嘴的最佳横向和纵向间距A均位于20cm-50cm之间，且为便于安装，横向间距和纵向间距保持相等。紫外灯与石英板之间的横向间距太小不利于空气流动冷却，太大则导致紫外传播距离增加，增加能耗，故紫外灯与石英板之间的最佳横向间距B位于1cm-2cm之间。光辐射射流床的高度与烟气的停留时间/反应时间有关，高度增加，烟气停留时间增加，脱除效率会增加，但高度太高，反应器体积庞大，初始投资增加，因此光辐射射流床的最佳高度C位于0.5m-10m之间。光辐射射流床的反应室的宽度太小会导致旋流雾化喷嘴无法展开覆盖，而宽度太大会导致循环泵功率增加，因此反应室的最佳宽度D位于0.1m-2m。紫外灯的横向间距太大会导致紫外光辐射功率不足，而太小将导致能量消耗增加，故紫外灯的最佳横向间距E位于0.1m-1m之间。光辐射射流床的长度与处理烟气的流量以及占地面积有关，烟气流量越大，需要的反应器长度越长，但占地面积也相应增大，综合两者因素后发现光辐射射流床的最佳长度F位于0.1m-8m之间。旋流雾化喷嘴射出的溶液液滴直径太大无法提供足够的接触面积，故旋流雾化喷嘴射出的溶液液滴直径不大于100微米。旋流雾化喷嘴射出的溶液液滴出口流速太小无法形成足够的气流刚度，不能对石英板形成足够的冲刷，故旋流雾化喷嘴射出的溶液的出口流速不小于1m/s。所述的方法是先采用电解装置制备氯气，而氯气溶于水后形成次氯酸溶液。紫外光辐射分解次氯酸产生氯原子和羟基作为汞的氧化剂，在光辐射射流床中氧化脱除烟气中的汞。来自锅炉含汞烟气从烟气入口进入光辐射射流床中并与旋流雾化喷嘴出来的次氯酸液滴混合后射向对面的石英板。石英板上的次氯酸在紫外灯辐射下分解产生高活性氯原子和羟基。烟气中的汞会在石英板表面与羟基发生氧化反应。反应产生的氧化产物会被后续射流冲击清洗，从而保证石英板具有良好的紫外光穿透性。脱汞氧化产物主要是氧化汞沉淀，进入底部后会被回收利用。烟气中残留的氯气会被尾部的氯气回收装置吸收分离后循环再利用，洗涤后的烟气经烟气出口排入大气。空气冷却装置提供空气对紫外灯进行冷却，以保证紫外灯在低温下高效运行。烟气入口温度太高将导致电解产生的次氯酸加速自分解，不利于脱除过程的进行。另外，烟气温度太高还将增加紫外灯冷却负担，因此烟气入口温度不高于180℃，可通过增加前置烟气冷却器冷却后再进入反应器。溶液与烟气的液气比太低会导致脱除效果下降，而太高则导致反应器无法充分利用，故溶液与烟气的最佳液气比是1L/m3-50L/m3。溶液中氯化钠是电解制备氯气的主要介质和原料，其浓度太高将导致雾化溶液粘稠度增加，增加旋流雾化喷嘴流动阻力和雾化难度，同时还会降低气体溶解度，而浓度太低则无法制取足够浓度的氯气，因此溶液中氯化钠的最佳浓度为0.01mol/L-2mol/L。溶液的pH太高不利于次氯酸的稳定，也不利于污染物的脱除，因此溶液的pH要求不高于7.5。溶液温度太高将会导致次氯酸分解和氯气溶解度下降，因此溶液温度不高于75℃。烟气中汞浓度太高会导致排放无法达到环保要求，因此烟气中汞浓度不高于500μg/m3。紫外光辐射强度越高，脱除效率越好，但能耗也将大大提高，故紫外光有效辐射强度为10μW/cm2-200μW/cm2。紫外线波长越短，释放的光子能量越大，分解次氯酸的能力越强，但传播距离明显下降，即处理能力不足，因此紫外线有效波长为180nm-366nm。根据烟气处理量﹑可用的占地面积和脱除效率等综合指标，光辐射射流床可以是一个单用，也可以是两个或两个以上的串联(串联可以增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光辐射电解耦合脱汞的装置，其特征在于：所述装置为光辐射射流床，它设有烟气入口﹑烟气出口﹑溶液入口﹑溶液出口﹑产物出口﹑空气入口﹑空气出口﹑旋流雾化喷嘴﹑紫外灯﹑循环泵﹑空气冷却装置﹑电解装置﹑氯气回收装置；所述光辐射射流床上部作为雾化射流反应区域，底部为溶液区域；所述光辐射射流床中间是紫外灯及冷却室，所述冷却室的底部设有空气入口，所述冷却室的顶部设有空气出口；所述光辐射射流床的侧壁上设有烟气入口；所述光辐射射流床底部设有电解装置；所述光辐射射流床底部设有溶液入口、溶液出口，溶液出口连接有循环泵，循环泵通过液体管路与旋流雾化喷嘴连接，所述烟气入口与旋流雾化喷嘴连通；所述烟气出口位于光辐射射流床的顶部，所述烟气出口与氯气回收装置连接。

【技术特征摘要】
2016.04.18 CN 20162032412161.一种光辐射电解耦合脱汞的装置，其特征在于：所述装置为光辐射射流床，它设有烟气入口﹑烟气出口﹑溶液入口﹑溶液出口﹑产物出口﹑空气入口﹑空气出口﹑旋流雾化喷嘴﹑紫外灯﹑循环泵﹑空气冷却装置﹑电解装置﹑氯气回收装置；所述光辐射射流床上部作为雾化射流反应区域，底部为溶液区域；所述光辐射射流床中间是紫外灯及冷却室，所述冷却室的底部设有空气入口，所述冷却室的顶部设有空气出口；所述光辐射射流床的侧壁上设有烟气入口；所述光辐射射流床底部设有电解装置；所述光辐射射流床底部设有溶液入口、溶液出口，溶液出口连接有循环泵，循环泵通过液体管路与旋流雾化喷嘴连接，所述烟气入口与旋流雾化喷嘴连通；所述烟气出口位于光辐射射流床的顶部，所述烟气出口与氯气回收装置连接。2.根据权利要求1所述的一种光辐射电解耦合脱汞的装置，其特征在于：所述冷却室采用石英板围成，紫外灯设于冷却室的中央，所述空气冷却装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨先，谢芳，丁海峰，张永春，刘勇，郝建刚，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32