CN102716635A

CN102716635A - 一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的方法及系统

Info

Publication number: CN102716635A
Application number: CN2012101934635A
Authority: CN
Inventors: 由长福
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2012-10-10

Abstract

一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的方法及系统，涉及一种燃烧设备排出的烟气中重金属和粉尘的脱除方法及设备。本发明采用循环流化床作为重金属与部分细颗粒物脱除反应器，活性炭或活性焦为脱除剂，干湿组合式静电除尘器作为除尘设备。其特点是采用旋风分离器实现活性炭或活性焦在循环流化床反应器内的物料循环，干湿组合式静电除尘器实现颗粒物的高效脱除。本发明具有重金属和细颗粒物脱除效率高、系统压力损失小、投资及运行维护费用低的优点，可用于工业锅炉和电站锅炉的烟气净化过程。

Description

一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种燃烧设备烟气的净化方法及装置，特别涉及一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的方法及系统，属于烟气净化技术领域。

背景技术

燃烧设备产生的大量污染物（诸如硫氧化物、氮氧化物、粉尘和重金属等）对大气环境和人类身体健康产生巨大危害。燃煤烟气经过湿法脱硫后，可脱除大部分重金属，但排放到大气的烟气中，仍然存在质量可观的、以汞为主要元素的重金属，其余重金属主要以铅、铬和镉等为主。联合国环境规划署(UNEP)指出，2005年全球大气汞的人为排放量达到1930吨，人为源主要包括化石燃料燃烧、土法炼金和氯碱工业等。化石燃料燃烧是最大的认为排放源，达到人为排放总量的45%，其中大部分来自燃煤排放。我国是以煤炭为主要一次能源的国家，燃煤排放的汞量是非常大的。尽管加装SCR和湿法脱硫等设备后有利于烟气中汞的脱除，但仍有煤中汞的20～30%（加装SCR后）排放到大气中，造成严重的环境污染。每年仅仅因为重金属污染而减产的粮食达到1000多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元。而细颗粒物（PM2.5）污染，更是我国目前亟需解决的环境问题。我国大气细颗粒物浓度比发达国家高数倍，已经对人体健康和经济社会发展造成严重的威胁。2011年发表的排放清单，截止到2005年我国人为活动造成的PM2.5一次排放量中,使用化石燃料的固定源排放超过60%，而移动源占3.0%，但增长很快，大城市已达到10%左右。PM2.5成分中，40～75％的重金属来自化石燃料燃烧。因此，控制以煤主要的化石燃料燃烧产生的PM2.5排放技术，是我国环境改善的重要技术需求。

多种污染物同时脱除技术具有减少占地、降低投资和运行费用的优势，受到国内外环保企业的高度重视。中国专利文献“燃煤锅炉烟气臭氧氧化除汞方法”（200510061123.7）提供了一种锅炉烟气汞排放控制方法：在温度范围为110～150℃的锅炉烟道低温段喷入臭氧，将锅炉烟气中不溶于水的零价汞氧化成为易溶于水的二价汞，然后在洗涤塔中对烟气进行水洗实现脱除。中国专利文献“锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及装置”（0610102077.5）提出了一种锅炉烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及装置：将烟气引入循环流化床反应器中，并向其内喷入富氧高活性吸收剂，吸收剂由以下物质组成：粉煤灰、消石灰、添加剂，添加剂为高锰酸钾、亚氯酸钠、氯化钠、次氯酸钙或过氧乙酸中一种或多种组合；该专利技术主要采用了氧化法实现了汞的价态变化从而将其脱除。中国专利文献“一种烟气中汞净化回收方法”（201110117647.9）提供了一种烟气中汞净化回收方法，提出了以担载催化剂的活性炭纤维为原料制备脱汞吸附剂，所提出的活性炭纤维难以用于基于旋风分离的循环床反应器。

目前，开发高效、低投资与运行维护费用的多种污染物联合脱除技术仍然是广大环境科研人员的努力方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种系统阻力小、脱除效率高、投资与运行维护费用低的同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的方法及系统。

本发明的技术方案如下

一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1）燃烧设备湿法脱硫反应器排出的烟气进入循环流化床反应器，同时将活性炭或活性焦采用螺旋进料方式送入循环流化床反应器内与烟气进行混合；

2）从循环流化床反应器顶部出来的烟气携带固体颗粒进入旋风分离器，大部分颗粒被分离收集，其中一部分经回料口重新送入循环流化床反应器内继续参与重金属与部分细颗粒物的吸附，另一部分由排料口排出进行填埋处理；

3）从旋风分离器出来的烟气携带颗粒物进入干湿组合式静电除尘器除尘，脱除其中的颗粒物，烟气经引风机进入烟囱排放；

4）烟气净化过程中补充的水分首先进入干湿组合式静电除尘器中的湿式静电除尘器，除尘后含有颗粒物的浆液排入沉淀池；

5）沉淀池内的上清液经除尘循环水泵与补充的水重新送入湿式静电除尘器。

上述技术方案中，所述活性炭或活性焦粒径范围为0.1～5mm，可以由煤或生物质热解制得。

本发明提供的一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的系统，其特征在于：所述系统包括烟气进口段、大孔射流布风装置、循环流化床反应器、螺旋给料器、旋风分离器、干湿组合式静电除尘器和沉淀池；旋风分离器布置在循环流化床反应器的气体出口处；所述的干湿组合式静电除尘器由干式静电除尘器和湿式静电除尘器组成，湿式静电除尘器的排水口与沉淀池连接，沉淀池的中上部设有上清液使用出口，上清液使用出口通过连接管道与湿式静电除尘器喷水入口相连，在该连接管道上安装有调节阀和除尘循环水泵；烟气经进口段依次经过大孔射流布风装置、循环流化床反应器、旋风分离器、干式静电除尘器和湿式静电除尘器后，通过引风机送入烟囱；旋风分离器分离下来的颗粒一部分通过回料口重新进入循环流化床反应器中，另一部分颗粒由排料口定期排出。

在沉淀池下部设有沉淀池排灰口和调节阀；在干式静电除尘器的下部设有干式静电除尘器排灰口和调节阀。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：①由于循环流化床反应器采用了旋风分离器作为物料循环装置，与静电除尘和布袋除尘相比，简化了工序与运行费用，易于维护。②末端除尘装置采用干湿组合式静电除尘器，与布袋除尘器相比，在保证细颗粒物高效分离的前提下使得系统流动大大阻力，且易于维护，可降低运行、维护费用。③现有烟气脱汞技术中，以活性炭为原料的脱汞剂较多，在原料制备与应用过程中未考虑其对细颗粒物作用的影响规律，因此在活性炭或活性焦颗粒粒径方面未考虑该功能的实现，以及物料循环过程的实现方式。本发明所提出的重金属与细颗粒物同时脱除方法与系统，集成了旋风分离物料循环过程以及低阻的控制细颗粒物排放的湿式静电方式，实现了系统同时高效脱除重金属与细颗粒物、运行阻力低、操作简便、投资与运行费用低的目的，可用于工业锅炉和电站锅炉的烟气净化过程。

附图说明

图1为本发明提供的同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的系统实施例的结构示意图。

图中：1-烟气进口段；2-大孔射流布风装置；3-循环流化床反应器；4-吸附剂进口；5-螺旋给料器；6-吸附剂加入口；7-旋风分离器；8-回料口；9-排料口；10-干式静电除尘器；11-干式静电除尘器排灰口；12-湿式静电除尘器；13-沉淀池；14-除尘循环水泵；15-湿式静电除尘器喷水入口；16-沉淀池排灰口；17-系统补水口；18-引风机；19-烟囱。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的原理、结构及工作过程。

图1为本发明提供的同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的系统实施例的结构示意图。该系统包括该系统包括所述系统包括烟气进口段1、大孔射流布风装置2、循环流化床反应器3、螺旋给料器5、旋风分离器7、干湿组合式静电除尘器和沉淀池13；旋风分离器布置在循环流化床反应器的气体出口处；所述的干湿组合式静电除尘器由干式静电除尘器10和湿式静电除尘器12组成，湿式静电除尘器12的排水口与沉淀池13连接，沉淀池13的中上部设有上清液使用出口，上清液使用出口通过连接管道与湿式静电除尘器喷水入口15相连，在该连接管道上安装有调节阀和除尘循环水泵14。

本发明的工作过程如下：由燃烧设备湿法脱硫反应器排出的烟气经过烟气进口段1和大孔射流布风装置2进入循环流化床反应器3内，烟气在循环流化床反应器3内的平均流速约为2～5m/s。由螺旋给料器5将从吸附剂加入口6加入的活性炭或者活性焦由吸附剂进口4送入循环流化床反应器3内吸附烟气中的汞和部分细颗粒物。随后烟气携带固体颗粒进入旋风分离器7，大部分颗粒被分离，分离下来的颗粒一部分通过回料口8重新进入循环流化床反应器中参与吸附过程，另一部分颗粒由排料口9定期排放以维持循环流化床反应器内物料平衡并进行填埋处理。

从旋风分离器7出来的烟气携带颗粒物进入干式静电除尘器10，部分颗粒物被收集并由干式静电除尘器排灰口11排出。烟气携带剩余颗粒物进入湿式静电除尘器12进行除尘，达到排放标准的烟气由引风机18进入烟囱19排放。湿式静电除尘器12排出的含有颗粒物的浆液进入沉淀池13进行沉淀，沉淀池排灰口16定期清理颗粒物并填埋。

沉淀池13通过管道和除尘循环水泵14将上清液重新送回湿式静电除尘器12内，与来自系统补水口17进入的补充水混合，经湿式静电除尘器喷水入口15进入湿式静电除尘器内以脱除颗粒物。

为保证旋风分离器实现物料循环的目的、以及发挥对细颗粒物吸附的作用，所选择的吸附剂一活性炭或活性焦粒径范围为0.1～5mm，可以由煤或生物质热解制得。

Claims

1.一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1）燃烧设备湿法脱硫反应器排出的烟气通过大孔射流布风装置(2)进入循环流化床反应器(3)，同时将活性炭或活性焦采用螺旋进料方式送入循环流化床反应器内与烟气进行混合；

2）从循环流化床反应器顶部出来的烟气携带固体颗粒进入旋风分离器(7)，大部分颗粒被分离，分离下来的颗粒一部分经回料口(8)重新送入循环流化床反应器内继续参与重金属与部分细颗粒物的吸附，另一部分由排料口(9)排出进行填埋处理；

4）烟气净化过程中补充的水分首先进入干湿组合式静电除尘器中的湿式静电除尘器（12），除尘后含有颗粒物的浆液排入沉淀池（13）；

5）沉淀池内的上清液经除尘循环水泵（14）与补充的水混合重新送入湿式静电除尘器（12）。

2.如权利要求1所述的一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的方法，其特征在于：所述活性炭或活性焦粒径范围为0.1～5mm，由煤或生物质热解制得。

3.如权利要求1所述方法的一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的系统，其特征在于：所述系统包括烟气进口段（1）、大孔射流布风装置（2）、循环流化床反应器（3）、螺旋给料器（5）、旋风分离器（7）、干湿组合式静电除尘器和沉淀池（13）；旋风分离器布置在循环流化床反应器的气体出口处；所述的干湿组合式静电除尘器由干式静电除尘器（10）和湿式静电除尘器（12）组成，湿式静电除尘器（12）的排水口与沉淀池（13）连接，沉淀池（13）的中上部设有上清液使用出口，上清液使用出口通过连接管道与湿式静电除尘器喷水入口（15）相连，在该连接管道上安装有调节阀和除尘循环水泵（14）；烟气经进口段依次经过大孔射流布风装置（2）、循环流化床反应器（3）、旋风分离器（7）、干式静电除尘器（10）和湿式静电除尘器（12）后，通过引风机（18）送入烟囱（19）；旋风分离器分离下来的颗粒一部分通过回料口（8）重新进入循环流化床反应器中，另一部分颗粒由排料口(9)定期排出。

4.如权利要求3所述的一种同时脱除烟气中重金属和细颗粒物的系统，其特征在于：在沉淀池下部设有沉淀池排灰口（16）和调节阀；在干式静电除尘器的下部设有干式静电除尘器排灰口（11）和调节阀。