[发明专利]通过改造电除尘器实现高效脱汞的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过改造电除尘器，实现燃煤或焚烧烟气中汞被高效脱除的方法，属于 环境保护领域，更具体地说，涉及一种针对氨选择性催化还原脱硝→电除尘→湿式脱硫烟气 净化系统中的电除尘器进行改造，即可实现高效脱汞的方法。

背景技术

燃煤和焚烧烟气所含污染物包括烟尘、SO₂、NO_x和Hg等。常规的处理方法是先利用氨 选择性催化还原技术脱硝；然后，利用电除尘器分离烟尘(近年来布袋除尘器的应用越来越 广泛)；最后，利用湿式脱硫系统脱硫。

汞及其化合物属于具有严重生理毒性的化学物质，它可以通过呼吸道、食道和皮肤进入 人体，人体吸入过量汞会引起汞中毒。汞主要产生于燃煤烟气和垃圾焚烧烟气，各国继烟尘、 SO₂和NO_x之后，普遍将Hg作为烟气污染控制的又一重点。烟气中的汞以颗粒态汞(Hg^p)、 元素态汞(Hg⁰)和氧化态汞(Hg²⁺)三种形式存在，其中，颗粒态汞(Hg^p)可通过电除尘器或布袋 除尘器脱除，氧化态汞(Hg²⁺)可在湿式脱除系统有效去除。元素态汞(Hg⁰)由于呈气态，且亲 水性差，所以除尘器和湿式洗涤系统对其脱除效率皆很低。尽管烟气经过氨选择性催化还原 脱硝系统时，少量元素态汞(Hg⁰)会氧化为氧化态汞(Hg²⁺)，从而在湿式脱除系统中去除。但 是，仍有相当大比重的元素态汞(Hg⁰)不能通过常规烟气净化系统脱除。因此，随着汞排放标 准的日趋严格，采用适当的技术方法实现汞的高效脱除势在必行。

在除尘器前喷入活性炭吸附汞，然后利用除尘器分离含汞活性炭，既能脱除元素态汞， 又能脱除氧化态汞，这种方法已经成功应用于焚烧烟气中高浓度汞的脱除，尤其适用于不配 备湿式烟气净化系统的应用场合。不过，燃煤烟气中汞浓度很低，而且烟气在除尘器前停留 时间短，受热力学和动力学过程制约，吸附脱汞能力非常有限。要获得高的脱汞效率，必须 喷入大量吸附剂，并延长活性炭与烟气的接触时间，这势必大大增大处理成本，使投资和运 行费用难以承受。

在烟气进入湿式洗涤系统之前，将气相元素汞氧化为二价汞是提高脱汞效果的又一方法， 如美国Powerspan公司开发了一种称为电催化氧化的烟气污染物同时脱除技术，宣称对SO₂、 NO_x和Hg的脱除效率分别达到98％、90％和80％以上。但该技术用到的电催化氧化反应器电耗 高且结构复杂，因而投资和运行费用皆较高，维护管理难度也大，难以推广应用。近年来， 基于利用等离子体与吸收相结合脱除SO₂、NO_x和汞，并强化细颗粒物脱除的思路，国内学者 也做了不少工作，申请的专利包括集散控制式流光放电烟气脱硫的半湿法(ZL02116300.6)、 立式流光放电烟气脱硫湿式反应器(ZL02208831.8)、流光放电等离子体烟气污染物同步净化方 法(ZL200410029622.3)、一种等离子体燃煤锅炉烟气净化新工艺(ZL200310121117.7)、资源化 同时脱除烟气中二氧化硫、氮氧化物的臭氧氧化干法(CN101337152)等。值得注意的是，这些 专利技术皆建立在利用等离子体同步氧化NO和元素态汞(Hg⁰)，然后吸收脱除的设想之上， 没有注意到NO对于元素态汞(Hg⁰)氧化的抑制效应。实际上，由于NO和元素态汞(Hg⁰)的氧化 皆依赖于放电等离子体中所含氧化性组分(主要是O₃)，而烟气中NO浓度比元素态汞(Hg⁰)高得 高，对于燃煤烟气通常相差3个数量级以上，而且NO与O₃反应的速率也远高于元素态汞(Hg⁰) 与O₃反应的速率。因此，欲利用放电等离子体反应器同步氧化NO和元素态汞(Hg⁰)，要求注 入的能量非常高，以便产生足够高浓度的O₃，这势必导致能量消耗过高。实际上，由于活性 炭吸附和放电等离子体同步氧化技术存在上述问题，迄今为止，这些技术均未在燃煤烟气中 得到应用。

发明内容