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CN107875824A - 一种脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置 - Google Patents

一种脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置 Download PDF

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CN107875824A
CN107875824A CN201711390463.3A CN201711390463A CN107875824A CN 107875824 A CN107875824 A CN 107875824A CN 201711390463 A CN201711390463 A CN 201711390463A CN 107875824 A CN107875824 A CN 107875824A
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flue gas
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dust removal
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宋小良
徐光泽
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SHUANGDUN ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，包括管式氧化反应器（1），所述管式氧化反应器（1）的顶部与输送含有SO2、NOx、粉尘颗粒的需净化处理的烟气的输送管道相连通，管式氧化反应器（1）的底部设置在洗涤填料塔（5）的下部且洗涤填料塔（5）的顶部设置湿式电除尘器（10），管式氧化反应器（1）、洗涤填料塔（5）、湿式电除尘器（10）构成脱硝脱硫除尘器的主体部分；所述的管式氧化反应器（1）通过管道与臭氧发生器（4）相连通，臭氧发生器（4）为管式氧化反应器（1）内的强氧化反应提供臭氧。本发明的装置与现有设备相比，设备占地节约40%以上、节省设备投资20%以上、运行费用节约20%以上。

Description

一种脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置
技术领域
本发明涉及各类燃料、冶炼（冶金）、燃煤或生物质发电、加热类的窑炉烟气处理技术领域，具体地说是一种能够进行深度脱硫脱硝除尘以除去烟气中的SO2、NOx、粉尘颗粒、二噁英等对环境有害物的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置。
背景技术
各类窑炉排放的烟气常含SO2、NOx及其它如HF、HCl、H2S等二种以上对环境有害组分及粉尘颗粒物，脏烟气吸附捕集处理一直是烟气清洁处理的重要工艺过程单元，方法很多：如脱硝采用SNCR法、SCR法等高中温区脱硝，低氮燃烧等；脱硫的方法有几十种之多，如钙法、钠法、氨法、镁法、氧化金属法、双氧水法、有机胺法、活性焦等等，洗涤或电滤除尘有洗涤空塔、洗涤板塔、文氏管洗涤、动力波洗涤、湿式电除尘器、袋式过滤法等。目前国内主要引入EDV法、LoTOxTM法、WGS+法、或模仿其方法进行改良，将脱硝、脱硫、除尘集合在同一装置中，但均存在投资巨大、运行成本高昂、设备腐蚀严重、处理深度不够等问题。对于经济、简单高效、长周期运行的一体化湿法脱硝、脱硫、除尘一体化湿法超净处理,一直是行业内技术人士的努力课题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够进行深度脱硫脱硝除尘以除去烟气中的SO2、NOx、粉尘颗粒、二噁英等对环境有害物的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，包括管式氧化反应器，其特征在于：所述管式氧化反应器的顶部与输送含有SO2、NOx、粉尘颗粒的需净化处理的烟气的输送管道相连通，管式氧化反应器的底部设置在洗涤填料塔的下部且洗涤填料塔的顶部设置湿式电除尘器，管式氧化反应器、洗涤填料塔、湿式电除尘器构成脱硝脱硫除尘器的主体部分；所述的管式氧化反应器通过管道与臭氧发生器相连通，臭氧发生器为管式氧化反应器内的强氧化反应提供臭氧；含有SO2、NOx、粉尘颗粒的需净化处理的烟气经管道送入管式氧化反应器的顶部，在管式氧化反应器内自上向下流动的烟气中的NOx与O3发生强氧化反应，将NOx氧化成高价态易溶于水的化合物NxOy，强氧化反应后的烟气进入洗涤填料塔内自下向上流动与添加吸收剂的循环液进行逆流接触反应吸收NxOy、SO2并对烟气中的粉尘颗粒进行洗涤，经洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴继续向上进入湿式电除尘器，经放电荷电及电场力作用下微细液滴与烟气中的颗粒物、酸雾得到彻底分离，超净烟气从湿式电除尘器的顶部排放。
所述的管式氧化反应器中设有臭氧喷射分布器和旋流式急扩散混合器，旋流式急扩散混合器位于臭氧喷射分布器的下方，臭氧喷射分布器向下螺旋式喷出的O3与自上向下流动的烟气中的NOx在旋流式急扩散混合器的作用下，能够使NOx与O3在0.3～1.5秒时间内完成强氧化反应。
所述的臭氧喷射分布器通过管道与臭氧发生器相连接。
所述洗涤填料塔的中部设有填料层且填料层的上方设有喷淋式分布器，喷淋式分布器通过带有循环液泵的循环液管与洗涤填料塔底部的循环液储槽相连通；喷淋式分布器向下喷出添加吸收剂的循环液与自下向上流动的烟气进行逆流接触反应吸收NxOy、SO2并对烟气中的粉尘颗粒进行洗涤。
所述的填料层采用的填料为PP/PVD/PTFE材质的规整填料或板式波纹状填料；填料层的上方设置一层或两层喷淋式分布器，且每层喷淋式分布器采用与之单独对应的循环液泵供应循环液。
所述的循环液管通过旁路管与沉降器或过滤器的顶部相连通，沉降器或过滤器将循环液中的尘泥过滤排出并将过滤后的清液通过清液管回流到洗涤填料塔底部的循环液储槽中。
所述洗涤填料塔底部的循环液储槽通过带有吸收剂补充泵的吸收剂补液管与吸收剂储槽相连通，通过吸收剂补充泵对循环液补充吸收剂使得循环液的pH值保持在5～10。
所述的洗涤填料塔底部的循环液储槽与带有废液排出泵的废液排出管相连通。
所述洗涤填料塔的顶部与湿式电除尘器的底部之间设有挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器，挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器能够将洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴中粒径大于5µm的液滴或含粉尘颗粒的液滴除去。
所述挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器的上方设有冲洗淋器，冲洗淋器能够对挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器进行反洗。
所述湿式电除尘器的阳极管为耐蚀、导电、阻燃型CFRP材质蜂窝形结构或耐蚀合金钢材质蜂窝形结构，阳极管的内切圆直径为300mm/330mm/350mm/360mm/、阳极管长度为4.0～6.0m；经过芒刺顺流化处理的阴极线为耐蚀耐电化学腐蚀的镍基合金、双相钢合金、钛合金、铅锑合金，高压直流电源应用恒流高压源或高频高压直流电源，湿式电除尘器的供电电压为40～70KV，阴极线放电电流密度0.1～1.0mA/m；在阴极线放电荷电及电场力作用下，洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴中的微粒及液滴被驱至阳极管，荷电微粒释放电荷，粉尘及被液滴溶解或附集的有害物从阳极管自然流下。
所述湿式电除尘器的顶部排气口处设有尾排烟气分析仪。
所述管式氧化反应器的壳体采用耐蚀耐氧化合金制成，洗涤填料塔的壳体采用FRP、工程塑料或合金钢制成，湿式电除尘器的壳体采用带有阻燃特性的FRP、工程塑料或合金钢制成。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的装置能够处理炉窑气体中同时含有SO2、NOx、粉尘颗粒物等的烟气，将管式氧化反应器与洗涤填料塔直接相连、洗涤填料塔上部与湿式电除尘器相连形成一体化湿法超净处理化装置，处理后的烟气中的NOx含量为0～50mg/m3、SO2含量为0～35mg/m3、粉尘颗粒物含量为0～10mg/m3，并除去烟气中绝大部分二噁英，以达到设定的净化洗涤或吸收效果；与常规的脱硝、脱硫、除尘单元分开处理相比，设备占地节约40%以上、节省设备投资20%以上、运行费用节约20%以上，具有烟气净化强度高、投资省、效率高且节能效果明显的特点，故适宜推广使用。
附图说明
附图1为本发明的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置的结构示意图。
其中：1—管式氧化反应器；2—臭氧喷射分布器；3—旋流式急扩散混合器；4—臭氧发生器；5—洗涤填料塔；6—填料层；7—喷淋式分布器；8—挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器；9—冲洗淋器；10—湿式电除尘器；11—尾排烟气分析仪；12—沉降器或过滤器；13—清液管；14—循环液泵；15—废液排出泵；16—吸收剂补充泵；17—吸收剂储槽。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：一种脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，包括管式氧化反应器1，该管式氧化反应器1的顶部与输送含有SO2、NOx、粉尘颗粒的需净化处理的烟气的输送管道相连通，管式氧化反应器1的底部设置在洗涤填料塔5的下部且洗涤填料塔5的顶部设置湿式电除尘器10，管式氧化反应器1、洗涤填料塔5、湿式电除尘器10构成脱硝脱硫除尘器的主体部分；管式氧化反应器1的壳体采用耐蚀耐氧化合金（如S31603、双相钢合金等）制成，洗涤填料塔的壳体采用FRP、工程塑料或合金钢制成，湿式电除尘器10的壳体采用带有阻燃特性的FRP、工程塑料或合金钢制成。该管式氧化反应器1通过管道与臭氧发生器4相连通，臭氧发生器4为管式氧化反应器1内的强氧化反应提供臭氧，O3采用空气源或纯氧气源通过高频高压整直流电源在臭氧发生器4内产生；使用过程中：含有SO2、NOx、粉尘颗粒的需净化处理的烟气经管道送入管式氧化反应器1的顶部，需净化处理的烟气指SO2含量为35～8000mg/m3、NOx含量为50～1200mg/m3、粉尘颗粒物含量为0～150mg/m3、且温度为0～180℃的待处理烟气；在管式氧化反应器1内自上向下流动的烟气中的NOx与O3发生强氧化反应，且管式氧化反应器1中的O3与烟气中的NO的摩尔比在0.8～2.0，将NOx氧化成高价态易溶于水的化合物NxOy，强氧化反应产生的NxOy包括NO3、N2O5、NO2、N2O3；强氧化反应后的烟气进入洗涤填料塔5内自下向上流动与添加吸收剂的循环液进行逆流接触反应吸收NxOy、SO2并对烟气中的粉尘颗粒进行洗涤，经洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴继续向上进入湿式电除尘器10，经放电荷电及电场力作用下微细液滴与烟气中的颗粒物、酸雾得到彻底分离，超净烟气从湿式电除尘器10的顶部排放，，湿式电除尘器10的顶部排放的超净烟气是指：处理后烟气中的NOx含量为0～50mg/m3、SO2含量为0～35mg/m3、粉尘颗粒物含量为0～10mg/m3。该装置单套处理烟气量为0～1600000m3/h，如果需净化处理的烟气中粉尘含量过高、SO2含量过高需要采用预处理措施。
在上述结构中，管式氧化反应器1中设有臭氧喷射分布器2和旋流式急扩散混合器3，旋流式急扩散混合器3位于臭氧喷射分布器2的下方且臭氧喷射分布器2通过管道与臭氧发生器2相连接，臭氧喷射分布器2向下螺旋式喷出的O3与自上向下流动的烟气中的NOx在旋流式急扩散混合器3的作用下，能够使NOx与O3在0.3～1.5秒时间内完成强氧化反应。洗涤填料塔5的中部设有填料层6，填料层6采用的填料为PP/PVD/PTFE材质的规整填料或板式波纹状填料；填料层6的上方设有一层或两层喷淋式分布器7，喷淋式分布器7通过带有循环液泵14的循环液管与洗涤填料塔5底部的循环液储槽相连通，且每层喷淋式分布器7采用与之单独对应的循环液泵14供应循环液；喷淋式分布器7向下喷出添加吸收剂的循环液与自下向上流动的烟气进行逆流接触反应吸收NxOy、SO2并对烟气中的粉尘颗粒进行洗涤。循环液管通过旁路管与沉降器或过滤器12的顶部相连通，沉降器或过滤器12将循环液中的尘泥过滤排出并将过滤后的清液通过清液管13回流到洗涤填料塔5底部的循环液储槽中以保持循环系统的清液循环，循环液的过滤通过测定循环液密度以控制溶液盐不饱和度，防止填料吸收洗涤塔结晶、积泥堵塞。另外在洗涤填料塔5底部的循环液储槽通过带有吸收剂补充泵16的吸收剂补液管与吸收剂储槽17相连通，通过吸收剂补充泵16对循环液补充吸收剂使得循环液的pH值保持在5～10，吸收剂一般为碱性吸收剂或添加剂或双氧水吸收剂，碱性吸收剂包括氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、含氧化镁溶液、尿素溶液等；洗涤填料塔5底部的循环液储槽与带有废液排出泵15的废液排出管相连通。在洗涤填料塔5的顶部与湿式电除尘器10的底部之间设有挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器8，挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器8能够将洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴中粒径大于5µm的液滴或含粉尘颗粒的液滴除去，该挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器8的上方设有冲洗淋器9，冲洗淋器9能够对挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器8进行反洗以保持其清洁免结垢。湿式电除尘器10的阳极管为耐蚀、导电、阻燃型CFRP材质蜂窝形结构或耐蚀合金钢材质蜂窝形结构，阳极管的内切圆直径为300mm/330mm/350mm/360mm/、阳极管长度为4.0～6.0m；经过芒刺顺流化处理的阴极线为耐蚀耐电化学腐蚀的镍基合金、双相钢合金、钛合金、铅锑合金，高压直流电源应用恒流高压源或高频高压直流电源，湿式电除尘器10的供电电压为40～70KV，阴极线放电电流密度0.1～1.0mA/m；在阴极线放电荷电及电场力作用下，洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴中的微粒及液滴被驱至阳极管，荷电微粒释放电荷，粉尘及被液滴溶解或附集的有害物从阳极管自然流下。
同时在湿式电除尘器10的顶部排气口处设有尾排烟气分析仪11，通过尾排烟气分析仪11测量湿式电除尘出口烟气的NOx、SO2、粉尘颗粒物含量，调整O3给入量、调整碱性脱硫剂或催化剂给入量、调整湿式电除尘器10供电量、调整循环液排出量，使得处理后烟气中的NOx含量为0～50mg/m3、SO2含量为0～35mg/m3、粉尘颗粒物含量为0～10mg/m3，并除去烟气中绝大部分二噁英，以达到设定的净化洗涤或吸收效果。
本发明的装置使用时，首先将含有NOx、SO2、粉尘颗粒物及其它如HF、HCl、二噁英的烟气，经烟道送入管式氧化反应器1中使得NOx与O3快速发生强氧化反应，生成易溶于水的高价氮氧化物，强氧化反应后的烟气进入洗涤填料塔5与循环液内的碱性吸收剂或添加剂进行NOx、SO2的吸收，并对粉尘颗粒物进行捕集吸附，具体为烟气在塔内同时发生传质、传热、吸附、绝热蒸发等物理化学作用，NxOy、SO2、烟尘颗粒等被洗涤吸收捕集净化；湿烟气经挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器8除去大粒径液滴后，烟气进入湿式电除尘器10，在阴极放电荷电及电场力作用下，微粒及液滴被驱至阳极管，荷电微粒释放电荷，粉尘及被液滴溶解的有害物从阳极管自然流下；尾排烟气分析仪11对尾排烟气中的NOx、SO2、粉尘颗粒物浓度进行检测，通过自动或手自一体控制系统调整臭氧发生器3的供臭氧量、调整洗涤填料塔5的吸收剂供应量、调整循环液泵14排出循环液量，从而控制处理后烟气中的NOx含量为0～50mg/m3、SO2含量为0～35mg/m3、粉尘颗粒物含量为0～10mg/m3，并除去烟气中绝大部分二噁英，以实现设定的净化洗涤或吸收效果。在洗涤填料塔5处理的过程中：循环液泵14为洗涤填料塔5提供洗涤吸收液，吸收液经一层或两层喷淋式分布器7喷淋分布落入填料层6内与烟气逆流高效接触完成吸收洗涤过程，随着吸收的进行，循环液中吸收剂或催化剂的消耗，需要从吸收剂储槽17中进行补加；随着循环液中的固含量增加，循环液旁出一部分进入沉降器或过滤器12进行浓缩，清液返回洗涤填料塔5进行循环、高含固量浓浆液排出系统外去处理。
本发明的装置能够处理炉窑气体中同时含有SO2、NOx、粉尘颗粒物等的烟气，将管式氧化反应器1与洗涤填料塔2直接相连、洗涤填料塔2上部与湿式电除尘器10相连形成一体化湿法超净处理化装置，处理后的烟气中的NOx含量为0～50mg/m3、SO2含量为0～35mg/m3、粉尘颗粒物含量为0～10mg/m3，并除去烟气中绝大部分二噁英，以达到设定的净化洗涤或吸收效果；与常规的脱硝、脱硫、除尘单元分开处理相比，设备占地节约40%以上、节省设备投资20%以上、运行费用节约20%以上，具有烟气净化强度高、投资省、效率高且节能效果明显的特点，故适宜推广使用。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (13)

1.一种脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，包括管式氧化反应器（1），其特征在于：所述管式氧化反应器（1）的顶部与输送含有SO2、NOx、粉尘颗粒的需净化处理的烟气的输送管道相连通，管式氧化反应器（1）的底部设置在洗涤填料塔（5）的下部且洗涤填料塔（5）的顶部设置湿式电除尘器（10），管式氧化反应器（1）、洗涤填料塔（5）、湿式电除尘器（10）构成脱硝脱硫除尘器的主体部分；所述的管式氧化反应器（1）通过管道与臭氧发生器（4）相连通，臭氧发生器（4）为管式氧化反应器（1）内的强氧化反应提供臭氧；含有SO2、NOx、粉尘颗粒的需净化处理的烟气经管道送入管式氧化反应器（1）的顶部，在管式氧化反应器（1）内自上向下流动的烟气中的NOx与O3发生强氧化反应，将NOx氧化成高价态易溶于水的化合物NxOy，强氧化反应后的烟气进入洗涤填料塔（5）内自下向上流动与添加吸收剂的循环液进行逆流接触反应吸收NxOy、SO2并对烟气中的粉尘颗粒进行洗涤，经洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴继续向上进入湿式电除尘器（10），经放电荷电及电场力作用下微细液滴与烟气中的颗粒物、酸雾得到彻底分离，超净烟气从湿式电除尘器（10）的顶部排放。
2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述的管式氧化反应器（1）中设有臭氧喷射分布器（2）和旋流式急扩散混合器（3），旋流式急扩散混合器（3）位于臭氧喷射分布器（2）的下方，臭氧喷射分布器（2）向下螺旋式喷出的O3与自上向下流动的烟气中的NOx在旋流式急扩散混合器（3）的作用下，能够使NOx与O3在0.3～1.5秒时间内完成强氧化反应。
3.根据权利要求2所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述的臭氧喷射分布器（2）通过管道与臭氧发生器（2）相连接。
4.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述洗涤填料塔（5）的中部设有填料层（6）且填料层（6）的上方设有喷淋式分布器（7），喷淋式分布器（7）通过带有循环液泵（14）的循环液管与洗涤填料塔（5）底部的循环液储槽相连通；喷淋式分布器（7）向下喷出添加吸收剂的循环液与自下向上流动的烟气进行逆流接触反应吸收NxOy、SO2并对烟气中的粉尘颗粒进行洗涤。
5.根据权利要求4所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述的填料层（6）采用的填料为PP/PVD/PTFE材质的规整填料或板式波纹状填料；填料层（6）的上方设置一层或两层喷淋式分布器（7），且每层喷淋式分布器（7）采用与之单独对应的循环液泵（14）供应循环液。
6.根据权利要求4所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述的循环液管通过旁路管与沉降器或过滤器（12）的顶部相连通，沉降器或过滤器（12）将循环液中的尘泥过滤排出并将过滤后的清液通过清液管（13）回流到洗涤填料塔（5）底部的循环液储槽中。
7.根据权利要求1或4所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述洗涤填料塔（5）底部的循环液储槽通过带有吸收剂补充泵（16）的吸收剂补液管与吸收剂储槽（17）相连通，通过吸收剂补充泵（16）对循环液补充吸收剂使得循环液的pH值保持在5～10。
8.根据权利要求1或4所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述的洗涤填料塔（5）底部的循环液储槽与带有废液排出泵（15）的废液排出管相连通。
9.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述洗涤填料塔（5）的顶部与湿式电除尘器（10）的底部之间设有挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器（8），挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器（8）能够将洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴中粒径大于5µm的液滴或含粉尘颗粒的液滴除去。
10.根据权利要求9所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器（8）的上方设有冲洗淋器（9），冲洗淋器（9）能够对挡板式除沫器或单元模块式旋流脱水器（8）进行反洗。
11.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述湿式电除尘器（10）的阳极管为耐蚀、导电、阻燃型CFRP材质蜂窝形结构或耐蚀合金钢材质蜂窝形结构；经过芒刺顺流化处理的阴极线为耐蚀耐电化学腐蚀的镍基合金、双相钢合金、钛合金、铅锑合金，高压直流电源应用恒流高压源或高频高压直流电源；在阴极线放电荷电及电场力作用下，洗涤吸收后的烟气及其夹带的微细液滴中的微粒及液滴被驱至阳极管，荷电微粒释放电荷，粉尘及被液滴溶解或附集的有害物从阳极管自然流下。
12.根据权利要求1或11所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述湿式电除尘器（10）的顶部排气口处设有尾排烟气分析仪（11）。
13.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化湿法超净处理烟气的装置，其特征在于：所述管式氧化反应器（1）的壳体采用耐蚀耐氧化合金制成，洗涤填料塔（5）的壳体采用FRP、工程塑料或合金钢制成，湿式电除尘器（10）的壳体采用带有阻燃特性的FRP、工程塑料或合金钢制成。
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