[发明专利]一种利用有机废物脱除烟气中汞的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用有机废物脱除烟气中汞的方法及装置，属环境污染控制技术领域。

背景技术

汞及其化合物对人体具有很大的毒性。以有机汞化合物毒性为最大，特别是甲基汞具有很强的亲巯基性，能够与体内众多富含巯基的膜蛋白相结合，影响蛋白功能，从而导致多系统发生毒性效应，主要是5个方面的毒性：肾脏毒性、神经毒性、生殖毒性、免疫毒性和胚胎、发育毒性。

2013年联合国环境署公布的最新汞排放表明，全球人为汞排放量为2000吨/年，主要排放源为燃煤和水泥窑，其排放量分别占总汞排放量的24％和9％。2011年，我国水泥生产企业约4000家，新型干法水泥生产线1500多条，水泥产量达到20.9亿吨，占世界水泥产量的一半以上。工业锅炉约56.88万台，其中燃煤工业锅炉约48万台，年耗煤量约6.4亿吨，广泛分布于化工、冶金、建材等工业企业。因此，燃煤锅炉/窑炉的汞减排成为迫切的问题。

目前，烟气脱汞方法主要包括以下几种：

(1)活性炭吸附法

活性炭吸附法是目前研究应用最广的脱汞技术，也是目前美国燃煤电站应用最多的脱汞技术。该方法主要有两种方式，一种是在除尘装置前喷入粉末活性炭(PAC)，另外一种是将烟气通过活性炭吸附床。

活性炭吸附主要为改性炭吸附汞，主要为化学方法将活性炭表面渗入氯、溴或者碘卤化，硫化和负载金属等改性处理，以增强活性炭的吸附活性。改性物质以官能团的形式附着在活性炭表面，形成新的吸附活性位，因其与汞的亲和力比C与汞的亲和力强，优先与汞化学吸附，从而增强活性炭的吸附能力。改性活性炭的脱汞效率高，一般达到90％以上，在美国已有约80套装置运行，目前我国尚无运行实例。

(2)粉煤灰吸附法

燃煤过程中产生的粉煤灰具有一定的汞捕获能力。美国环保局的现场测试显示，在无吸附剂喷入的满负荷锅炉中，燃用美国西部煤时，粉煤灰可达到0～60％的除汞效率。粉煤灰中的未燃尽碳、粉煤灰表面卤化物、粉煤灰中的无机组分如Fe₂O₃、CuO等，对Hg的氧化吸附都有一定影响。国外开发了使用粉煤灰作为吸附剂的Hg控制技术-Thief Process，即从燃烧区域抽取一定量的粉煤灰喷入尾部烟气中吸附汞，中试试验显示总脱除效率可达到80％。由于受煤中氯含量的影响，粉煤灰脱汞效率受到很大的影响，煤中氯含量高，脱汞效率高，反之脱汞效率低。

(3)钙基吸附法

钙基类物质(CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃、CaSO₄·2H₂O)对HgCl₂的吸附效率可达到85％，但是对Hg(g)的吸附效率较低。因此，最关键的是要加强钙基类物质对单质汞的脱除能力，研究的热点为增加钙基类物质吸附单质汞的活性区域及加入氧化性物质，如KMnO₄、H₂O₂、AgNO₃、卤化物等。

以上现有的烟气脱汞方法存在以下不足：

活性炭脱汞技术存在三方面的不足：第一、投资运行费用高，据EPA的统计，每套“吸附剂喷注脱汞装置和袋滤机”的平均投资额为10590万美元，投资额变动范围在3820万到15620万美元之间，年运行成本平均值为67.4万美元。第二、烟气喷入活性炭后，飞灰中炭含量增加，一方面减低了ESP脱除飞灰的效率，另一方面，飞灰难以利用而填埋处理，额外增加了运行费用和土地占用，因而活性炭喷射脱汞技术难以大范围推广应用。第三、在SCR装置后，由于SCR催化氧化约1～1.5％的SO₂转化为SO₃，活性炭吸附SO₃而减少了Hg的吸附活性位，脱汞效率下降。

在添加氧化剂提高粉煤灰和钙基吸附剂脱除Hg方面，由于添加氧化剂以添加KMnO₄、H₂O₂、AgNO₃、卤化物等以提高脱汞效率为主，其主要问题是KMnO₄、H₂O₂为强氧化剂，不仅氧化烟气Hg⁰，而且氧化烟气中其他还原性物质，一方面需大量添加氧化剂，导致运行成本高；另一方面，设备腐蚀较重，长期运行困难。

发明内容