本發明屬于燃煤煙氣污染物脫除技術領域，具體地說是涉及一種前置氧化噴淋多種污染物協同控制系統及方法。

背景技術：

燃煤電廠是我國第一耗煤大戶，2013年全國電力行業耗煤總量約為18.8億噸，SO₂排放約780萬噸，占全國SO₂排放總量的38.2％；NOx排放約834萬噸，占全國NOx排放總量的37.4％；煙塵排放約142萬噸，占全國煙塵排放總量的11.1％。如何實現燃煤電廠煙氣中NOx、Hg等多種污染物的高效與協同脫除是解決我國大氣復合污染問題的關鍵。為此，我國在“十二五”提出了NOx減排10％的約束性指標，且提出重點區域到2015年汞等重金屬排放比2007年削減15％的控制目標，并頒布了全世界最嚴格的火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2011)。2013年2月，國家環保部又發布了《關于執行大氣污染物特別排放限值的公告》，要求京津冀、長三角、珠三角等“三區十群”19個省(區、市)47個地級及以上城市等重點控制區的火電等六大行業執行大氣污染物特別排放限值。

目前較為成熟的煙氣脫硝技術主要有低氮燃燒技術、選擇性催化還原技術(SCR)、選擇性非催化還原技術(SNCR)及SNCR+SCR耦合脫硝技術。對于SCR脫硝技術，目前，最佳的脫硝反應溫度窗口為320～380℃，脫硝效率可達90％以上，但SCR脫硝技術需借助于SCR催化劑，增加脫硝反應器，投資成本較高，脫硝系統復雜，且SCR催化劑運行一段時間后將發生催化劑堵塞、中毒等，影響SCR裝置的脫硝效率，需對催化劑進行再生，產生二次污染。而SNCR脫硝技術的反應溫度為850～1100℃，脫硝效率不超過70％，SNCR脫硝技術雖然方法簡單，不需要催化劑，但是對煙氣溫度要求高，且脫硝效率相對較低。SCR和SNCR脫硝技術運行成本均較高，尤其是反應過程都需要噴氨，氨逃逸在SCR和SNCR脫硝技術中是無法徹底解決的難題，該脫硝技術一般只適用于大型燃煤電站鍋爐；而對于工業鍋爐及生物質鍋爐，大部分分布在人口密集的居住區和工業區，煙氣污染物及氨逃逸對當地的環境空氣質量影響較大，另外，工業鍋爐及生物質鍋爐負荷不穩定、排煙溫度常低于SCR和SNCR的反應溫度，煙氣預熱或補燃又存在困難，因此，工業鍋爐及生物質鍋爐使用SCR和SNCR煙氣脫硝技術存在一定的困難。

燃煤煙氣中的汞主要以零價汞(Hg⁰)、二價汞(Hg²⁺)和顆粒態汞(Hg^P)的形式存在，其中，顆粒態的汞Hg^P可以在除塵器中脫除，二價汞Hg²⁺可在脫硫系統中脫除，而現有的煙氣治理路線對零價汞Hg⁰的脫除相對困難。

隨著我國環保要求的日益嚴格，現有的污染物控制技術已無法滿足當前環保要求，如何提高污染物的高效脫除效率、實現多種污染物協同控制，是燃煤煙氣污染物脫除領域的難點和熱點問題。

技術實現要素：

為了克服現有技術存在的不足，本發明提供了一種前置氧化噴淋多種污染物協同控制系統及方法。本發明可以實現燃煤煙氣中NO和Hg⁰的協同控制，有效提高煙氣中NO和Hg⁰的脫除效率，降低凈煙氣中氮氧化物和汞的排放濃度。

一種前置氧化噴淋多種污染物協同控制系統，包括脫硫塔，所述系統還包括氧化性添加劑噴淋系統，所述氧化性添加劑噴淋系統包括氧化性添加劑存儲箱、氧化性添加劑配制箱、噴淋裝置和液相添加劑回收箱，所述氧化性添加劑存儲箱通過轉移泵與氧化性添加劑配制箱相連通，氧化性添加劑配制箱通過計量泵與噴淋裝置相連通，所述噴淋裝置設置于脫硫塔入口煙道內，所述液相添加劑回收箱通過循環泵與氧化性添加劑配制箱相連通，液相添加劑回收箱通過液相添加劑回收管道與煙道相連通。

作為優選，所述氧化性添加劑配制箱內設有第一攪拌裝置，液相添加劑回收箱內設有第二攪拌裝置。

作為優選，所述噴淋裝置包括噴淋管和噴嘴，所述噴嘴均勻布置于煙道內，所述噴嘴與噴淋管相連通；所述噴嘴為空心錐噴嘴或雙流體噴嘴。

作為優選，所述噴淋裝置為雙流體噴淋裝置，所述雙流體噴淋裝置包括空氣入口、空氣開關閥、第一壓力表、液體入口、液體開關閥、第二壓力表，所述空氣入口依次通過空氣開關閥、第一壓力表與雙流體噴嘴相連通，液體入口依次通過液體開關閥、第二壓力表與雙流體噴嘴相連通。

一種前置氧化噴淋多種污染物協同控制方法，包括下述步驟：

(1)煙氣首先進入氧化性添加劑噴淋系統，控制煙氣溫度為85～120℃；氧化性添加劑在85～120℃煙氣條件下具有揮發性，與煙氣混合，可將煙氣中的NO、氣態Hg⁰氧化；

(2)氧化性添加劑在噴淋過程中與煙氣中的NO、氣態Hg⁰充分接觸，實現對煙氣中的NO、氣態Hg⁰的進一步氧化，變為易溶于脫硫塔漿液的NO₂、Hg²⁺；煙氣經氧化后，煙氣中的NO被氧化成易溶于脫硫塔漿液的NO₂，氣態Hg⁰被氧化成易溶于脫硫塔漿液的Hg²⁺；

(3)經氧化后的煙氣進入脫硫塔，煙氣自下而上通過脫硫塔，與自上而下的噴淋漿液接觸，經脫硫塔漿液噴淋吸收后實現污染物的協同脫除；

(4)經噴淋裝置噴出的液相氧化性添加劑噴淋漿液，經循環返回至液相氧化性添加劑配置箱，循環利用。

作為優選，所述氧化性添加劑選用下述之一：NaClO₂、KMnO₄、H₂O₂、NaClO。

作為優選，氧化性添加劑在噴淋過程中噴淋覆蓋率為200％～400％，霧化粒徑為5～300μm。

作為優選，氧化性添加劑在氧化性添加劑配制箱中配成質量分數為2～20％的溶液。

作為優選，所述的前置氧化噴淋多種污染物協同控制方法，包括下述步驟：

(1)煙氣首先進入氧化性添加劑噴淋系統，選擇NaClO₂作為氧化性添加劑，將氧化性添加劑NaClO₂配成質量分數為10％的溶液，利用氧化添加劑噴淋系統將溶液噴入脫硫塔前煙道，控制煙氣溫度為98℃；

(2)10％的NaClO₂溶液與煙氣中的NO、Hg⁰反應，將NO和Hg⁰分別氧化成NO₂和Hg²⁺；

(3)氧化后的煙氣進入脫硫塔，將易溶于脫硫塔漿液的NO₂和Hg²⁺脫除；

(4)經噴淋裝置噴出的液相氧化性添加劑噴淋漿液，經循環返回至液相氧化性添加劑配置箱，循環利用。

本發明的有益效果在于：

(1)將煙氣中不易溶于脫硫塔漿液的NO、氣態Hg⁰通過氧化性添加劑氧化成易溶于脫硫塔漿液的NO₂、Hg²⁺，實現了煙氣中氮氧化物和汞在脫硫系統中的協同脫除；

(2)有效提高了氮氧化物和汞的脫除效率，降低了凈煙氣中氮氧化物和汞的排放濃度；

(3)根據不同工況，進行氧化性添加劑噴淋量的調節，提高噴淋量的可調性，方便控制；

(4)設置了氧化性添加劑的循環裝置，實現了氧化性添加劑的循環利用，提高氧化性添加劑的利用率。

附圖說明

圖1是本發明系統的結構示意圖；

圖2是噴淋裝置噴嘴布置圖；

圖3是雙流體噴淋裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明所要保護的范圍并不限于此。

實施例1

參照圖1～3，一種前置氧化噴淋多種污染物協同控制系統，包括脫硫塔10，所述系統還包括氧化性添加劑噴淋系統，所述氧化性添加劑噴淋系統包括氧化性添加劑存儲箱5、氧化性添加劑配制箱3、噴淋裝置1和液相添加劑回收箱7，所述氧化性添加劑存儲箱5通過轉移泵4與氧化性添加劑配制箱3相連通，氧化性添加劑配制3箱通過計量泵2與噴淋裝置1相連通，所述噴淋裝置1設置于脫硫塔入口煙道11內，所述液相添加劑回收箱7通過循環泵8與氧化性添加劑配制箱3相連通，液相添加劑回收箱7通過液相添加劑回收管道與煙道11相連通。

煙氣首先通過氧化性添加劑噴淋系統，將煙氣中的NO氧化成易溶于脫硫塔漿液的NO₂，將煙氣中的Hg⁰氧化成易溶于脫硫塔漿液的Hg²⁺；煙氣再進入脫硫塔，對煙氣中的NO₂和Hg²⁺進行脫除，實現NO和Hg⁰的高效協同控制。未反應的氧化性添加劑溶液收集至液相添加劑回收箱7內，未反應的氧化性添加劑溶液通過循環泵8轉移至氧化性添加劑配置箱3內循環使用。

所述氧化性添加劑配制箱3內設有第一攪拌裝置6，液相添加劑回收箱7內設有第二攪拌裝置9。所述噴淋裝置包括噴淋管12和噴嘴13，所述噴嘴13均勻布置于煙道11內，所述噴嘴13與噴淋管12相連通；所述噴嘴13為空心錐噴嘴或雙流體噴嘴。

液相氧化性添加劑存儲在氧化性添加劑存儲箱5內，通過轉移泵4轉移到氧化性添加劑配置箱3中，在氧化性添加劑配置箱中設有第一攪拌裝置6，在氧化性添加劑配置箱中根據工況的需要配置不同質量濃度的氧化性添加劑溶液；所述的氧化性添加劑溶液由計量泵2輸入噴淋裝置1。

參照圖2，所述的噴淋裝置1置于脫硫塔入口煙道11內，氧化性添加劑由噴淋管12進入，在煙道11內均勻布置噴嘴13，噴嘴13與噴淋管12相連，噴淋覆蓋率為200％～400％，霧化粒徑為5～300μm；

參照圖3，所述噴淋裝置為雙流體噴淋裝置，所述雙流體噴淋裝置包括空氣入口15、空氣開關閥16、第一壓力表17、液體入口18、液體開關閥19、第二壓力表20，所述空氣入口15依次通過空氣開關閥16、第一壓力表17與雙流體噴嘴14相連通，液體入口18依次通過液體開關閥19、第二壓力表20與雙流體噴嘴14相連通。空氣由空氣入口15進入，由空氣開關閥16調節空氣流體的開啟，通過空氣調節閥和壓力表17調整空氣的壓力；氧化性添加劑漿液由液體入口18進入，由液體開關閥19調節液體的開啟，通過液體調節閥和壓力表20調整液體的壓力；通過空氣調節閥和壓力表17和液體調節閥和壓力表20的共同調節，控制雙流體霧化噴嘴的霧化效果。

實施例2

一種前置氧化噴淋多種污染物協同控制方法，包括下述步驟：

(1)煙氣首先進入氧化性添加劑噴淋系統，控制煙氣溫度為85～120℃；氧化性添加劑在85～120℃煙氣條件下具有揮發性，與煙氣混合，可將煙氣中的NO、氣態Hg⁰氧化；

(2)氧化性添加劑在噴淋過程中與煙氣中的NO、氣態Hg⁰充分接觸，實現對煙氣中的NO、氣態Hg⁰的進一步氧化，煙氣中的NO、氣態Hg⁰經液相氧化性添加劑氧化后變為易溶于脫硫塔漿液的NO₂、Hg²⁺；

(3)經氧化后的煙氣進入脫硫塔，煙氣自下而上通過脫硫塔，與自上而下的噴淋漿液接觸，經脫硫塔漿液噴淋吸收后實現污染物的協同脫除；

(4)經噴淋裝置噴出的液相氧化性添加劑噴淋漿液，經循環返回至液相氧化性添加劑配置箱，實現氧化劑的循環利用。

實施例3

步驟參照實施例2，選擇NaClO₂作為氧化性添加劑，將氧化性添加劑NaClO₂配成質量分數為10％的溶液，利用氧化添加劑噴淋系統將溶液噴入脫硫塔前煙道，煙氣溫度為98℃，10％的NaClO₂溶液與煙氣中的NO、Hg⁰反應，將NO和Hg⁰分別氧化成NO₂和Hg²⁺，氧化效率分別為55％和52％，氧化后的煙氣進入脫硫塔，將易溶于吸收塔漿液的NO₂和Hg²⁺脫除，脫除效率分別為94％和90％，通過氧化性吸收劑噴淋系統和脫硫塔的協同脫除作用，有效降低了煙氣中的NOx和氣態Hg。

實施例4

本實施例與實施例3的區別在于，選擇KMnO₄作為氧化性添加劑，將氧化性添加劑KMnO₄配成質量分數為4％的溶液，利用氧化添加劑噴淋系統將溶液噴入脫硫塔前煙道，煙氣溫度為103℃，4％的KMnO₄溶液與煙氣中的NO、Hg⁰反應，將NO和Hg⁰分別氧化成NO₂和Hg²⁺，氧化效率分別為58％和55％，氧化后的煙氣進入脫硫塔，將易溶于吸收塔漿液的NO₂和Hg²⁺脫除，脫除效率分別為95％和92％，通過氧化性吸收劑噴淋系統和脫硫塔的協同脫除作用，有效降低了煙氣中的NOx和氣態Hg。