《活性分子臭氧氧化燃烧烟气多种污染物一体化脱除技术》

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燃煤烟气是雾霾形成的最主要原因之一,随着中国大型电站锅炉超低排放改造接近尾声,中小型工业锅炉的烟气治理问题凸显。中国在用中小型工业锅炉约60万台,年消耗约4.9亿吨标煤,由于其单体容量小、位置分散、改造困难,又缺乏高效脱硫脱硝装置,污染物排放强度高、对环境质量影响大。

该项目面向中小型工业锅炉的烟气治理难题,针对其烟温低、湿度大、污染物浓度高、治理难的特点,创新性地提出了一种烟气多种污染物一体化脱除新技术,采用活性分子臭氧的强氧化能力,将烟气中不溶于水的NO、Hg0充分氧化,实现烟气中NOx、SO2、Hg和VOCs等多种污染物的一体化同时脱除,大幅节省污染物的治理成本。项目面向国家重大需求,历经12年研发,形成以下创新成果:

1)揭示了活性分子臭氧与污染物的高效氧化反应机理。获得了复杂烟气环境下臭氧与NOx、SO2、CO、Hg、VOCs等污染物的竞争性反应机制,探明了NO向NO2和N2O5转化的多级反应途径,研发了污染物深度氧化的高活性催化剂,实现了低当量、短时间下N2O5的高效生成,大幅度提高了污染物的氧化效率。

2)提出了氧化产物高效吸收与副产物无害化处理的新方法。针对主流的石灰石石膏湿法脱硫装置液气比小、停留时间短、NO2吸收效率低的特点,创新性地研发了促进NO2高效吸收的液相催化剂、N2O5的塔内高效生成及吸收方法,利用现有脱硫塔实现了SO2与NOx的同时高效脱除,脱硫脱硝效率分别可达98%、95%以上。提出了副产物无害化处理方法,实现了硝酸盐、硫酸盐等副产物的高值化回收利用。

3)形成了活性分子臭氧氧化燃烧烟气多种污染物一体化脱除的新技术体系。自主研发了多点可控喷射、强化扰动混合、瞬时高效氧化的一体化烟道反应系统,建立了针对不同炉型工业锅炉烟气超低排放治理的活性分子计算和设计方法,率先提出耦合湿法脱硫的“深度氧化+高效吸收+副产物处理”的工业锅炉多种污染物一体化脱除新工艺,并在链条炉、炭黑尾气炉、流化床锅炉、煤粉炉等不同炉型烟气的超低排放治理工程上实现了成功应用。

项目实现了中小型工业锅炉烟气治理的重大突破,获国家发明专利授权5项,论文46篇(27篇SCI,11篇EI),英文专著1部,省专利金奖1项。该技术已在浙江、山东等地实施工程项目16个,均达到“超低排放”标准,近三年合同总额达1.83亿元,其中萧山经开热电项目为杭州G20峰会的顺利召开做出了贡献。

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