一種用于鍋爐煙氣顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除的方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能源利用與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，涉及一種可聯(lián)合脫除燃煤鍋爐煙氣中顆粒物以及重金屬的方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汞、砷是具有嚴(yán)重生理毒性的化學(xué)物質(zhì)，具有極強(qiáng)的生物累積性和致癌致畸性，是威脅人類健康和生態(tài)安全的重大環(huán)境問題。全球范圍內(nèi)煤炭的大量消耗，使得燃煤成為砷、汞最主要的人為污染源。各國(guó)繼煙塵、SO#P NOx之后，普遍將重金屬作為煙氣污染控制的又一重點(diǎn)，特別是對(duì)汞、砷已經(jīng)成為研宄的熱點(diǎn)。隨著燃煤煙氣重金屬排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法實(shí)現(xiàn)煙氣中重金屬的高效脫除勢(shì)在必行。
[0003]煙氣中的汞以顆粒態(tài)汞Hgp、元素態(tài)汞Hgtl和氧化態(tài)汞Hg 2+三種形式存在，其中顆粒態(tài)汞Hgp可通過除塵器脫除，氧化態(tài)汞Hg2+可在濕式脫除系統(tǒng)中吸收脫除，也可以被吸附轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)被捕集脫除，元素態(tài)Hgtl由于成氣態(tài)，且親水性差，所以除塵器和濕式脫除系統(tǒng)對(duì)其脫除效率皆低。盡管煙氣通過SCR系統(tǒng)時(shí)，少數(shù)元素態(tài)汞Hgtl會(huì)氧化成氧化態(tài)汞Hg2+，但是仍有相當(dāng)大比例的元素態(tài)汞Hgtl不能通過常規(guī)煙氣凈化系統(tǒng)脫除。針對(duì)汞污染問題，目前國(guó)內(nèi)外研宄大部分集中在兩個(gè)方面。一是研宄高效經(jīng)濟(jì)的吸附劑，二是將元素態(tài)汞轉(zhuǎn)化成氧化態(tài)汞Hg2+，利用氣態(tài)二價(jià)汞具有更易被飛灰或吸附劑吸附且易溶于水的特點(diǎn)，將一部分氣態(tài)二價(jià)汞吸附轉(zhuǎn)化成固態(tài)顆粒汞在除塵器中脫除，或者轉(zhuǎn)化成二價(jià)汞被濕法煙氣脫硫裝置吸收脫除。因此，一種有潛力的脫汞方式是利用催化劑將煙氣中的Hgtl氧化，提高煙氣中Hg2+的比例，從而增加下游除塵器以及WFGD對(duì)汞的捕獲效率。
[0004]另外在脫砷方面，CaO、活性炭、金屬氧化物等都是比較有效的吸附劑，能夠通過化學(xué)吸附或者反應(yīng)的形式，與煙氣中的氣態(tài)砷結(jié)合而將它轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)除塵裝置對(duì)砷的捕獲。與此同時(shí)，濕法脫硫裝置對(duì)重金屬砷也具有一定的脫除效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于鍋爐煙氣顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除的方法及其裝置，該裝置對(duì)于重金屬脫除包含了催化氧化脫除方法以及可回收吸附劑的吸附脫除方法，通過對(duì)該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠有效提高燃煤煙氣重金屬脫除效率，同時(shí)可以消除重金屬脫除過程中吸附劑對(duì)粉煤灰綜合利用的影響，實(shí)現(xiàn)吸附劑的循環(huán)利用，節(jié)約吸附劑，降低脫除成本。
[0006]本發(fā)明提供的裝置，包括中空的殼體，沿著煙氣流進(jìn)方向，所述的殼體內(nèi)依次設(shè)置電除塵區(qū)，汞催化氧化劑固定床，吸附劑噴射區(qū)以及袋式除塵區(qū)；電除塵區(qū)和袋式除塵區(qū)下方均設(shè)置有灰斗。殼體的一側(cè)設(shè)置有煙氣入口，在殼體的另一側(cè)設(shè)置有煙氣出口。
[0007]所述的汞催化氧化劑固定床，可設(shè)置固定床層至少為一層，所述固定床層若為多個(gè)，應(yīng)保持多個(gè)固定床層沿?zé)煔膺M(jìn)入的水平方向依次并列設(shè)置。所述固定床層包括透氣格柵I和透氣格柵II，透氣格柵I和II之間裝填有催化氧化劑，催化氧化劑采用催化劑包的形式裝填在進(jìn)透氣格柵之間。所述固定床層對(duì)應(yīng)殼體的上方設(shè)置有可封閉的裝料口，對(duì)應(yīng)殼體的下方設(shè)置有可封閉的卸料口。所述裝、卸料口均設(shè)置有電動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成裝卸料。
[0008]本發(fā)明提供的一種吸附劑噴射系統(tǒng)，該噴射系統(tǒng)由輸送管路和噴射管路兩部分組成，吸附劑輸送管道由殼體上方伸入裝置內(nèi)，有若干根吸附劑噴管等間距均勻垂直連通在吸附劑輸送管道上，吸附劑噴管上裝置多個(gè)噴槍，噴槍和噴管之間用軟管連接，設(shè)置噴槍于噴管的兩側(cè)，設(shè)置噴槍噴出吸附劑方向與煙氣氣流方向垂直。相鄰兩根噴管上噴槍均勻錯(cuò)開排布，以保證噴槍噴出吸附劑時(shí)，兩側(cè)噴槍充分增加吸附劑覆蓋面，同時(shí)也避免了對(duì)側(cè)噴槍噴出的吸附劑相互堵塞噴槍。
[0009]本發(fā)明提供的一種用于鍋爐煙氣顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除的方法，以粉末活性炭為吸附劑，所述活性炭為溴化改性后活性炭，通過氣流輸送至汞催化氧化固定床與袋區(qū)之間的吸附劑輸送管路中，經(jīng)噴槍噴射，使粉末活性炭充分分散在煙氣中，經(jīng)過汞催化氧化固定床的煙氣中，絕大部分零價(jià)汞轉(zhuǎn)化為二價(jià)汞，利用二價(jià)汞更易被飛灰以及吸附劑所吸附的特點(diǎn)，煙氣中絕大部分重金屬汞以及砷被吸附。同時(shí)，由于吸附劑活性炭附著在布袋表面，實(shí)則在濾袋表面形成了吸附劑固定床，因此也實(shí)現(xiàn)了高效脫汞?；煊谢钚蕴康臒煔馔ㄟ^布袋除塵器過濾使其氣固分離，煙氣透過布袋，進(jìn)入WFGD，未被活性炭吸附劑所吸附的二價(jià)汞以及重金屬砷被吸收脫除。脫汞后的活性炭及飛灰顆粒物捕集下來(lái)，捕集下來(lái)的活性炭及飛灰混合物中30% -40%外排，其余60% -70%循環(huán)至管道再次噴入循環(huán)利用。
[0010]設(shè)置汞催化氧化劑固定床，轉(zhuǎn)化不易脫除的零價(jià)汞為二價(jià)汞，提高煙氣中二價(jià)汞的比例，一方面利于后續(xù)吸附劑噴入吸附脫除重金屬，提高吸附效率，另一方面，隨著催化氧化，煙氣中二價(jià)汞比例的提高，可以使WFGD設(shè)備充分發(fā)揮其脫汞作用。煙氣通過上述的系統(tǒng)后，WFGD可以幾乎完全脫除通過袋區(qū)后煙氣中二價(jià)汞以及重金屬砷。
[0011]本發(fā)明的有益效果是有效的利用現(xiàn)有技術(shù)協(xié)同脫除重金屬的功能，重金屬脫除效率高；實(shí)現(xiàn)了重金屬及顆粒物脫除一體化，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)固定床的自動(dòng)化裝卸料。電區(qū)捕集的粉煤灰可保證灰的品質(zhì)，確保了粉煤灰的后續(xù)利用價(jià)值，吸附劑通過所述的噴射系統(tǒng)噴射，充分分散在煙氣中，可有效提高吸附效率，從而實(shí)現(xiàn)高效脫除重金屬。同時(shí)，吸附劑循環(huán)利用降低了吸附劑耗量，降低了脫汞成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是一種用于鍋爐煙氣顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除的裝置結(jié)構(gòu)及原理圖。
[0013]圖2是吸附劑噴射系統(tǒng)示意圖
[0014]圖中，1-殼體，2-電除塵區(qū)，3-汞催化氧化劑固定床，4-吸附劑噴射系統(tǒng)，4-1-吸附劑輸送管道，4-2-噴管，4-3-噴槍，5-袋式除塵區(qū)，6-灰斗，7-煙氣進(jìn)口，8-煙氣出口，9-循環(huán)管道
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的方法及其裝置進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016]參見圖1，一種用于鍋爐煙氣顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除的裝置，沿著煙氣流進(jìn)方向，中空的殼體(I)內(nèi)，依次設(shè)置有電除塵區(qū)(2)，汞催化氧化劑固定床(3)，吸附劑噴射系統(tǒng)(4)以及袋式除塵區(qū)(5);電除塵區(qū)和袋式除塵區(qū)下方均設(shè)置有灰斗(6)。殼體的一側(cè)設(shè)置有煙氣入口(7)，在殼體的另一側(cè)設(shè)置有煙氣出口(8)。
[0017]燃煤鍋爐高濃度煙氣首先經(jīng)過電除塵區(qū)(2)進(jìn)行除塵過濾，去除大部分的顆粒物及部分顆粒態(tài)重金屬，并將過濾獲得的飛灰顆粒物收集至灰斗I中，用于粉煤灰的回收利用，然后煙氣經(jīng)過汞催化氧化劑固定床(3)，煙氣中絕大部分零價(jià)汞轉(zhuǎn)化為二價(jià)汞；
[0018]在汞催化氧化劑固定床(3)和袋式除塵區(qū)(5)之間設(shè)置用于活性炭噴出的噴射系統(tǒng)(4)，溴化改性后活性炭，通過氣流輸送至汞催化氧化固定床與袋區(qū)之間管路(4-1)中，有若干根吸附劑噴管等間距均勻垂直連通在吸附劑輸送管道(4-1)上，噴管上裝置多個(gè)噴槍，粉末活性炭經(jīng)噴槍噴射，充分分散在煙氣中，經(jīng)過汞催化氧化固定床的煙氣中大部分二價(jià)汞以及重金屬砷被吸附劑活性炭以及飛灰所吸附；
[0019]隨后煙氣進(jìn)入袋區(qū)，吸附劑活性炭附著在布袋表面，濾袋表面實(shí)則形成了固定床吸附脫汞。袋式除塵區(qū)(5)將活性炭及逃逸飛灰捕集并貯存于灰斗2中?；叶?中混合物的30% -40%外排，其余60% -70%循環(huán)至管道(9)再次作為吸附劑補(bǔ)充噴入循環(huán)利用；
[0020]通過布袋除塵器的煙氣，進(jìn)入WFGD，未被活性炭吸附劑所吸附的二價(jià)汞以及重金屬砷被吸收脫除。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于鍋爐煙氣顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除的方法及其裝置，其特征在于，該裝置包括中空的殼體(1)，沿著煙氣流進(jìn)方向，所述的殼體內(nèi)依次設(shè)置有電除塵區(qū)(2)，汞催化氧化劑固定床(3)，吸附劑噴射系統(tǒng)⑷以及袋式除塵區(qū)(5);電除塵區(qū)和袋式除塵區(qū)下方均設(shè)置有灰斗(6)。殼體的一側(cè)設(shè)置有煙氣入口(7)，在殼體的另一側(cè)設(shè)置有煙氣出口(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除裝置，其特征在于，吸附劑噴射區(qū)設(shè)置有吸附劑噴射系統(tǒng)(4)，該系統(tǒng)由輸送管路(4-1)和噴射管路(4-2)兩部分組成，吸附劑輸送管道由殼體上方伸入裝置內(nèi)，有若干根吸附劑噴管等間距均勻垂直連通在吸附劑輸送管道上，吸附劑噴管上裝置多個(gè)噴槍(4-3)，噴槍和噴管之間用軟管連接，設(shè)置噴槍于噴管的兩側(cè)，設(shè)置噴槍噴出吸附劑方向與煙氣氣流方向垂直，相鄰兩根噴管上噴槍均勻錯(cuò)開排布，以保證噴槍噴出吸附劑時(shí)，兩側(cè)噴槍充分增加吸附劑覆蓋面，同時(shí)避免對(duì)側(cè)噴槍噴出的吸附劑相互堵塞噴槍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除裝置，其特征在于，所述的汞催化氧化劑固定床(3)，可設(shè)置固定床層至少為一層，設(shè)置固定床層如為若干個(gè)，應(yīng)保持多個(gè)固定床層沿著煙氣進(jìn)入的水平方向依次并列設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固定床，其特征在于，固定床層包括透氣格柵I和透氣格柵II，透氣格柵I和II之間裝填有汞催化氧化劑，催化氧化劑采用催化劑包的形式裝填在進(jìn)透氣格柵之間，所述固定床層對(duì)應(yīng)殼體的上方設(shè)置有可封閉的裝料口，對(duì)應(yīng)殼體的下方設(shè)置有可封閉的卸料口，所述裝卸料口均設(shè)置有電動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成裝卸料過程。
5.—種用于鍋爐煙氣顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除的方法及其裝置，其特征在于，該方法采用權(quán)利I所述的顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除裝置，以粉末溴化改性活性炭為吸附劑，通過氣流輸送至汞催化氧化固定床與袋區(qū)之間的吸附劑輸送管路中，經(jīng)權(quán)利2所述的吸附劑噴射系統(tǒng)，吸附劑由噴槍噴射，使粉末活性炭充分分散在煙氣中，經(jīng)過汞催化氧化固定床的煙氣中絕大部分重金屬汞以及砷被吸附，混有活性炭的煙氣通過布袋除塵器過濾使其氣固分離，煙氣透過布袋，進(jìn)入WFGD，未被活性炭所吸附的少量二價(jià)汞以及重金屬砷被吸收脫除。未通過布袋的活性炭及顆粒物被捕集后，除部分外排外，其余通過氣流輸送至循環(huán)管道再次噴入循環(huán)利用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于鍋爐煙氣顆粒物與重金屬聯(lián)合脫除的方法及其裝置，該裝置包含電除塵區(qū)、重金屬催化氧化區(qū)、吸附劑噴射區(qū)以及袋式除塵區(qū)幾部分。鍋爐煙氣首先經(jīng)過電除塵區(qū)，電除塵器高效捕集顆粒物及顆粒態(tài)重金屬汞、砷等，隨后煙氣通過汞催化氧化劑固定床，實(shí)現(xiàn)煙氣中零價(jià)汞向二價(jià)汞轉(zhuǎn)化，在催化氧化劑固定床后噴入活性炭吸附脫除汞砷等重金屬，吸附重金屬的活性炭及逃逸飛灰進(jìn)入袋區(qū)被捕集下來(lái)。電區(qū)灰斗下卸的為原品質(zhì)粉煤灰，袋區(qū)灰斗下卸的為吸附重金屬的活性炭和少量粉煤灰，少量外排，大部分循環(huán)至管道再次噴入煙氣循環(huán)利用。本發(fā)明提供的裝置及方法能夠有效地實(shí)現(xiàn)顆粒物與重金屬的聯(lián)合脫除，大大提高燃煤煙氣重金屬脫除的效率。
【IPC分類】B01D53-10, B01D53-74, B01D50-00, B01D53-64
【公開號(hào)】CN104740983
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510163475
【發(fā)明人】李德波, 呂建燚, 陸義海
【申請(qǐng)人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)（保定）
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日