[发明专利]一种强化吸附脱除燃煤烟气中汞的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于燃煤烟气污染物排放控制技术领域，具体涉及一种强化吸附脱除燃煤烟气中汞的系统及方法。

背景技术

汞是剧毒的微量元素，具有挥发性和积累性。煤燃烧后所排放的汞在空气中传输扩散，沉降到水和土壤中，对环境和人类健康产生危害。

美国已经对燃煤电厂汞排放立法控制，欧洲和日本、加拿大以及其他国家正在陆续实行类似的排放控制。我国作为燃煤大国，已经颁布实施了新的《火电厂大气污染物排放标准》（Gb13223-2011），对燃煤电厂汞的排放进行了限制。旨在全球范围内控制和减少汞排放的国际公约《水俣公约》于今年10月签署，要求对燃煤电厂等行业的汞排放进行限制。

燃煤电厂汞的排放主要受煤种、锅炉型式、烟气净化装置等因素的影响，汞的主要形态有三种：元素汞(Hg⁰)、氧化汞(Hg²⁺)和颗粒汞(Hg^p)。氧化汞易溶于水，可在湿法脱硫装置中脱除；颗粒态汞易于被除尘设备收集。元素态汞易挥发且难溶于水，常规烟气净化设备很难脱除，几乎全部排放到大气中。因此，脱汞的关键是烟气中元素汞的脱除。但烟气中汞的浓度很低，一般在10～100μg/m³之间，脱除比较困难、成本很高。

吸附法脱汞技术是目前研究最多、最成熟的脱汞技术之一，它采用在除尘器之前喷入活性炭等吸附剂吸附零价汞和二价汞，使之形成颗粒汞，从而实现在后续的除尘系统中脱除。研究表明，汞的形态不同，活性炭对其的吸附容量及吸附稳定性也不同。零价汞比较稳定，活性炭等吸附剂对零价汞的吸附主要为物理吸附，汞吸附容量小、稳定性差；二价汞则较为活泼，活性炭等吸附剂对它的吸附以化学吸附为主，吸附容量大、稳定性好。因此，在吸附法脱汞时，应尽可能利用吸附剂的化学吸附能力，以提高脱汞效率及汞的稳定性。

常规的吸附法直接在烟气中喷入活性炭等吸附剂，吸附剂用量大，成本很高；而且喷入过量的碳基吸附剂可能会导致飞灰成分的改变，影响飞灰的进一步资源化利用，变相增加了汞的脱除成本。目前一些研究人员为提高吸附剂对汞的脱除效率，采用直接在吸附剂中添加卤素等活性剂对吸附剂进行改性，取得了一定的效果。但活性剂对汞的转化作用需要一定的最佳温度窗口，该温度窗口往往与吸附剂的最佳吸附温度窗口并不一致，限制了活性剂和吸附剂的功效，增加了吸附剂的用量和脱汞成本。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种强化吸附脱除燃煤烟气中汞的系统及方法，通过在燃煤系统中加入添加剂，促进零价汞转化为二价汞，使吸附剂对汞的物理吸附转化为化学吸附，从而降低吸附剂的用量、提高吸附效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种强化吸附脱除燃煤烟气中汞的系统，包括设置在给煤系统1、锅炉本体2、脱硝装置3或空气预热器4上的添加剂加入系统8，以及设置在空气预热器4和除尘装置5间的吸附剂喷射系统9。

上述系统强化吸附脱除燃煤烟气中汞的方法，通过添加剂加入系统8向给煤系统1、锅炉本体2、脱硝装置3或空气预热器4中加入添加剂，添加剂在锅炉炉膛或中高温烟道系统中与零价汞发生复杂的物理化学反应，将零价汞大部分转化为更容易被吸附剂吸附的二价汞；同时通过吸附剂喷射系统9向空气预热器4和除尘装置5间的中低温烟气系统中喷入吸附剂，汞及其化合物被吸附剂吸附形成颗粒汞；最后，烟气通过除尘装置5时，汞随吸附剂和飞灰一起被除尘装置5捕获，从而实现燃煤烟气中汞的脱除；

进一步地，所述添加剂与给煤量的重量比为1:1000000～1:1000。

进一步地，所述吸附剂喷入的量为每立方米烟气中喷入1～2000mg吸附剂。

进一步地，所述添加剂为卤素或卤素化合物。

进一步地，所述吸附剂为碳基吸附剂和非碳基吸附剂的一种或其混合物，当为混合物时，两者以任意比混合。

进一步地，所述碳基吸附剂为活性炭。

进一步地，所述非碳基吸附剂为高岭土、沸石和氢氧化钙中的一种或多种，当为多种时，以任意比混合。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明通过在锅炉炉膛或中高温烟道系统中添加添加剂，以保证零价汞与添加剂的充分反应，保证转化效率，同时在中低温烟气系统中喷入吸附剂，通过添加剂和吸附剂的协同作用，共同实现汞的高效脱除。