CN103120893A - 脱除烟气中元素态汞的方法 - Google Patents

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赵毅
薛方明
崔帅
杜磊霞
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Abstract

本发明公开了一种气相脱除烟气中元素态汞的方法，属于烟气净化技术领域。本发明一种脱除烟气中元素态汞的方法，包括下述步骤：a、首先制得吸收液，即脱汞剂的水溶液：脱汞剂包括次氯酸钠、硫酸铜和添加剂，添加剂为碳酸氢钾、硫酸钾或过硫酸钾中的一种；b、将上述吸收液雾化后喷入烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；c、最后将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。本发明提供了一种气相脱除元素态汞的方法，将元素态汞氧化为离子态汞除去，脱除效率高，大大减小了二次污染；将吸收液直接喷入烟气管道，不用其它设备，投资和运行费用低。

Description

脱除烟气中元素态汞的方法
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，尤其是脱除烟气中元素态汞的方法。
背景技术
汞是一种重金属有害空气污染物，具有高挥发性、剧毒性、积累性、持久性，因此汞污染问题已经引起了全世界范围内的广泛关注。我国对燃煤电厂烟气汞排放控制起步较晚。2012年1月实施的《火电厂大气污染物排放标准》中新增加了汞的排放指标，规定我国火电厂汞及其化合物的排放限值为0.03mg/m3。因此，必须加强燃煤电厂汞污染排放控制的相关研究，进一步探索合理的汞排放控制途径，开发高效、经济、环保的汞氧化催化剂，这对未来我国燃煤电厂汞排放控制具有深远的意义。
烟气中汞的存在形式主要包括三种：氧化态汞（Hg2+）、颗粒态汞（Hgp）和元素态汞（Hg0）。烟气中的Hg2+易溶于水，脱除工艺较简单，用现有的湿法脱硫装置（WFGD）可吸收烟气中的80%-90%的Hg2+；Hgp吸附在烟气中的飞灰和粉尘上，可以通过除尘设备（静电除尘器ESP和过滤式除尘器FF）脱除；Hg0具有较高的蒸汽压且难溶于水，除尘设备和湿式脱硫设备很难将其直接捕获，几乎全部随烟气排放到大气中。此外，我国燃煤的主要煤种是褐煤，而在褐煤燃烧产生的烟气中，汞的存在形式以Hg0为主。烟气脱汞的重点和难点在于对Hg0的脱除。但目前尚无有效方法。
发明内容
本发明提供一种脱除烟气中元素态汞的方法，能将烟气中的元素态汞除去，有效减小二次污染，且方法简单易行、成本较低。
本发明所采取的技术方案是：
一种脱除烟气中元素态汞的方法，包括下述步骤：
a、首先制得吸收液，即脱汞剂的水溶液：脱汞剂包括次氯酸钠、硫酸铜和添加剂，添加剂为碳酸氢钾、硫酸钾或过硫酸钾中的一种；
b、将上述吸收液雾化后喷入烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；
c、最后将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。
其中，步骤a中制备吸收液的步骤为：先制得脱汞剂母液，即含有次氯酸钠、硫酸铜和添加剂的水溶液，脱汞剂母液中，NaClO的浓度为0.01-0.2mol/L，CuSO4的浓度为0.01-0.2mol/L，添加剂的浓度为0.001～0.05mol/L；用前将脱汞剂母液加水稀释2-10倍，即制得吸收液。
制备吸收液的步骤中，将脱汞剂母液的pH值调至0.2-5。
步骤b中，每立方米烟气中喷入300-800mL吸收液。
出烟管道中烟气的温度为50-180℃。
本发明针对燃煤烟气中Hg0脱除难的问题，提出一种烟气净化技术，该技术将吸收液喷入管道中使烟气中的Hg0氧化成离子态汞。实验表明，本发明在反应温度为50-180℃，当Hg0浓度为20～200 μg/m3时，气液接触时间达到2秒以上，脱除效率可达到72％以上，吸收液利用率达到98%以上。
本发明的方法不仅适合于大型锅炉，而且适用于中、小型锅炉和其它燃煤设备，具有很好的应用前景。
本发明吸收液作用原理为：将烟气中Hg0 氧化，生成离子态汞。离子态汞可以用硫化物的溶液直接吸收去除，也可以采用将硫化物的溶液加入湿法脱硫系统，将烟气导入湿法脱硫系统去除离子态汞。其作用机理如下（以硫化钠溶液吸收离子态汞为例）：
（1）                                               
（2）
Figure 2013100857369100002DEST_PATH_IMAGE004
（3）
Figure 2013100857369100002DEST_PATH_IMAGE006
反应过程中，CuSO4可以促进NaClO的分解，产生氧化单质汞所需的自由基，如：HO·、Cl·和HOO·，HO·、Cl·和HOO·等自由基具有较高的Hg0 氧化及固定能力；
添加剂作为汞稳定剂，减小了二次污染，很大程度提高了脱汞效率。添加剂采用廉价的碳酸氢钾、硫酸钾或过硫酸钾，可以降低脱汞剂的成本，便于大规模工业化应用。
浓溶液便于存放，无需避光保存，所以本申请采用临用前稀释脱汞剂母液的方法。
将脱汞剂母液pH值调至0.2-5之间，能保证脱汞剂母液的稳定性和强氧化性。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1.本发明的方法提供了一种脱除元素态汞的方法，能将烟气中的元素态汞除去，如吸收液配比合适，可大大提高脱除效率，大大减小二次污染。
2.将吸收液直接喷入烟气管道，方法简单易行，不用其它设备，投资和运行费用低，成本低。
具体实施方式
实施例1
a、首先配制脱汞剂母液，脱汞剂母液中CuSO4的浓度为0.01 mol/L、NaClO的浓度为0.01mol/L和KHCO3的浓度为0.001mol/L，用稀H2SO4溶液将pH值调节至0.2，将脱汞剂母液稀释10倍制成吸收液备用。
b、将吸收液用雾化喷射器喷入50℃烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；每立方米烟气中吸收液的喷入量为800mL。
c、将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。
对经过脱汞的烟气进行检测，元素态汞的脱汞效率为99%。
实施例2
a、首先配制脱汞剂母液，脱汞剂母液中CuSO4的浓度为0.10 mol/L、NaClO的浓度为0.05mol/L和KHCO3的浓度为0.004mol/L，用稀H2SO4溶液将pH值调节至0.5，制得脱汞剂母液，将脱汞剂母液稀释8倍制成吸收液备用。
b、将吸收液用雾化喷射器喷入100℃烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；每立方米烟气中吸收液的喷入量为700mL。
c、将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。
对经过脱汞的烟气进行检测，元素态汞的脱汞效率为88%。
实施例3
a、首先配制脱汞剂母液，脱汞剂母液中CuSO4的浓度为0.05mol/L、NaClO的浓度为0.01mol/L和KHCO3的浓度为0.005mol/L，用稀H2SO4溶液将pH值调节至1，制得脱汞剂母液，将脱汞剂母液稀释6倍制成吸收液备用。
b、将吸收液用雾化喷射器喷入130℃烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；每立方米烟气中吸收液的喷入量为600mL。
c、将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。
对经过脱汞的烟气进行检测，元素态汞的脱汞效率为90%。
实施例4
a、首先配制脱汞剂母液，脱汞剂母液中CuSO4的浓度为0.15 mol/L、NaClO的浓度为0.10mol/L和KHCO3的浓度为0.01mol/L，用稀H2SO4溶液将pH值调节至3，制得脱汞剂母液，将脱汞剂母液稀释5倍制成吸收液备用。
b、将吸收液用雾化喷射器喷入150℃烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；每立方米烟气中吸收液的喷入量为400mL。
c、将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。
对经过脱汞的烟气进行检测，元素态汞的脱汞效率为92%。
实施例5
a、首先配制脱汞剂母液，脱汞剂母液中CuSO4的浓度为0.15 mol/L、NaClO的浓度为0.15mol/L和KHCO3的浓度为0.03mol/L，用稀H2SO4溶液将pH值调节至2，制得脱汞剂母液，将脱汞剂母液稀释3倍制成吸收液备用。
b、将吸收液用雾化喷射器喷入160℃烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；每立方米烟气中吸收液的喷入量为500mL。
c、将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。
对经过脱汞的烟气进行检测，元素态汞的脱汞效率为76%。
实施例6
a、首先配制脱汞剂母液，脱汞剂母液中CuSO4的浓度为0.20 mol/L、NaClO的浓度为0.20mol/L和KHCO3的浓度为0.05mol/L，用稀H2SO4溶液将pH值调节至5，制得脱汞剂母液，将脱汞剂母液稀释2倍制成吸收液备用。
b、将吸收液用雾化喷射器喷入180℃烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；每立方米烟气中吸收液的喷入量为300mL。
c、将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。
对经过脱汞的烟气进行检测，元素态汞的脱汞效率为79%。 

Claims (5)

1.一种脱除烟气中元素态汞的方法，其特征在于包括下述步骤：
a、首先制得吸收液，即脱汞剂的水溶液：所述脱汞剂包括次氯酸钠、硫酸铜和添加剂，所述添加剂为碳酸氢钾、硫酸钾或过硫酸钾中的一种；
b、将上述吸收液雾化后喷入烟气管道中，使元素态汞转化为离子态汞；
c、最后将出烟管道排除的烟气通入硫化物的溶液，直接吸收去除离子态汞。
2.根据权利要求１所述的脱除烟气中元素态汞的方法，其特征在于步骤a中制得吸收液的步骤为：先制得脱汞剂母液，即含有次氯酸钠、硫酸铜和添加剂的水溶液，脱汞剂母液中NaClO的浓度为0.01-0.2mol/L，CuSO4的浓度为0.01-0.2mol/L，添加剂的浓度为0.001～0.05mol/L；用前将脱汞剂母液加水稀释2-10倍，即制得吸收液。
3.根据权利要求2所述的脱除烟气中元素态汞的方法，其特征在于将脱汞剂母液的pH值调至0.2-5。
4.根据权利要求1所述的脱除烟气中元素态汞的方法，其特征在于步骤b中每立方米烟气中喷入300-800mL吸收液。
5.根据权利要求4所述的脱除烟气中元素态汞的方法，其特征在于所述出烟管道中烟气的温度为50-180℃。
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