[发明专利]一种光催化脱除烟气汞的装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化脱除烟气汞的装置及其在电厂烟气、工业锅炉烟气、燃煤设备烟气中进行脱除汞的应用，主要应用于燃煤烟气污染物控制领域，是一种脱汞效率高、操作更换方便、经济成本低的烟气汞脱除装置。

背景技术

    汞是一种广泛存在于环境中的元素，但它不是生物体在生命活动所必须的物质，而且对高等生物具有强烈的毒性。更为可怕的是进入大气圈、水圈和土壤中的汞及其化合物在多数情况下能通过食物链在生物体内富集到很高的浓度。环境中的汞通过动植物的生命活动，向动植物中转移并蓄积，最后进入人体。当人体中汞的积累达到一定程度，就会使人体发生形态学、电生理学和生物化学的改变，危害人的神经系统，造成反应迟钝，严重时产生抽筋、震颤，孕妇、胎儿、婴儿最易受到伤害。各国对汞污染的研究都非常重视。在对汞污染的排放源的研究中，人们发现煤的燃烧是人为汞排放的主要污染源。我国是一个以煤为能源主体的国家，而且我国煤炭中的汞含量明显高于国外煤炭中汞含量的平均水平，随着煤耗的不断增长，环保标准的日益严格，燃煤锅炉烟气中汞的排放正在成为我们面临的一个重要的环境问题，寻找一种高效、低成本的脱汞方法迫在眉睫。本发明就是针对以上问题而设计的。

汞( Hg )是人们熟知的环境污染物，它存在于大气、土壤、水体、岩层中，在生态系统中循环，给人类及生态环境造成极大危害。煤的燃烧是人为汞排放的主要污染源。目前烟气汞脱除方法主要有以下几种：燃烧前脱汞、燃烧中脱汞、燃烧后脱汞。燃烧前脱汞主要采用的方法是洗煤技术以及煤的热处理技术；国内外关于燃烧中脱汞的研究较少，主要是利用改进燃烧方式，在降低NO_x的同时，抑制一部分汞的排放。燃烧后脱汞主要可以分为两个手段：一个手段是通过电厂现有的烟气处理设备对汞进行脱除，另外一个手段就是通过在电厂锅炉炉膛出口尾部烟道喷射吸附剂来进行脱除。从吸附剂的应用来说，活性碳应用最广，但由于其控制汞的成本过高，目前在实际电厂中没有进行很好的推广。钙基类吸附剂虽然可以达到同时脱除硫氧化物和汞的目的，但是其本身的脱除效率并不高，需要采用一定的方法来提高它的脱除效率。新型的吸附剂现有的研究还不多，而且存在着来源的问题。

   目前关于烟气汞脱除方面公开的专利主要有：

1、中国环境科学研究院的王凡、张凡等人的一种烟气脱硫脱汞的方法，专利号CN200910244547.5

2. 华电环保系统工程有限公司、中国华电工程（集团）有限公司的李建浏等人发明的一种燃煤电厂烟气的脱汞方法及其所用的脱汞剂，专利号CN201110030287.9

3. 山西省太原市长治路33号经典家园3号楼2单元1605房的李鹏举发明的一种综合烟气脱硫脱汞脱硝工艺及装置，专利号CN201010585407.7

4. 华北电力大学的赵毅、刘松涛等人发明的锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及装置，专利号CN200610102077.5

5. 上海交通大学的申哲民、梅志坚等人发明的催化氧化烟气脱汞方法，专利号CN200510024939.2

目前公开的专利中，对于光催化的应用主要在净水与净化空气两方面，它主要是针对空气中的污染物，而对于烟气中汞的光催化装置及方法报道得很少。在目前专门用于烟气脱汞的方法中，工艺比较复杂，成本高昂，目前还没有一种可推广应用的脱汞技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的技术问题而提出了一种光催化脱除烟气汞的装置及其在电厂烟气、工业锅炉烟气、燃煤设备烟气中进行脱除汞的应用。本发明的光催化脱汞装置在燃煤电厂烟气汞脱除方面则表现出明显的优势：成本低廉、脱除效率高、结构简单、操作方便。

    电厂烟气中的气态汞很难在现有脱硫脱硝及除尘设备中被脱除，大部分随烟气进入大气环境中。气态汞可以在大气中存留很长时间，长达0.5~2年之久，伴随着大气运动，由污染源长距离传播，形成区域性污染，乃至参与全球汞循环，给人类健康带来巨大的威胁。汞在大气中主要以干湿两种方式沉降到大地。到目前为止，国内尚未有一种成熟的脱汞技术，最有可能成为脱汞应用技术的烟道吸附剂喷射法也因为其高昂的费用至今尚未采用。如何寻找一种低成本高效率的脱汞方法成为亟需解决的问题。

本发明装置针对烟气气态汞难于脱除，而易在UV紫外线照射下被纳米TiO₂光催化氧化这一特性，设计出一种光催化脱除烟气中气态汞的装置及方法。

本发明的技术原理