CN104353325A

CN104353325A - 一种电站锅炉烟气脱汞的装置及方法

Info

Publication number: CN104353325A
Application number: CN201410635546.4A
Authority: CN
Inventors: 韩坤坤; 倪建军; 肖琨; 张翔
Original assignee: Shanghai Boiler Works Co Ltd
Current assignee: Shanghai Boiler Works Co Ltd
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2015-02-18

Abstract

本发明涉及一种电站锅炉烟气脱汞方法及装置，属于大气污染物控制领域。本发明装置包括除尘系统、吸附剂喷射系统、吸附剂输送系统、吸附剂再生系统。吸附剂喷射口位于静电除尘器和布袋除尘器之间，静电除尘器负责收集粗灰和大部分细灰，布袋除尘器只收集吸附剂和少量细颗粒飞灰，从而不影响飞灰品质的同时又实现了高效除尘。本发明还利用了飞灰的吸附汞的性能，将细灰斗中一定比例的细灰和吸附剂一并循环输送到再生装置加热再生，实现吸附剂的循环利用，提高了脱汞的效率，使脱汞运行成本明显降低。

Description

一种电站锅炉烟气脱汞的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电站锅炉烟气脱汞的装置及方法，属于大气污染物控制领域。

背景技术

近年来，工业快速发展引发的痕量金属元素的污染问题受到了人们的广泛关注，特别是汞污染危机日益严峻。汞作为一种主要的全球性污染物，在大气中停留时间长，毒性大，并且具有生物累积作用，不仅污染生态环境，还可通过呼吸、皮肤接触、饮食等方式进入人体，严重危及到人类的身体健康。汞主要通过自然界及人类活动释放到环境中，其中煤燃烧是人类活动的最大污染排放源。在我国煤是最主要的一次能源，占到全部能源消费的75％，大气中汞污染的40％以上均来自于燃煤电厂的烟气排放，因此，火电厂将成为汞污染治理的首要阵地。

燃煤烟气中的汞的主要存在形式为氧化态汞(Hg²⁺)、颗粒态汞(Hg^P)和元素态汞(Hg⁰)。不同形态的汞具有不同的物理和化学性质：气态Hg²⁺易溶于水，可以被湿式脱硫装置设备除去；颗粒态汞也易被除尘、湿法脱硫等烟气净化装置捕集去除；由于Hg⁰的高挥发性及在水中的难溶性，现有的烟气净化设备很难将其去除。因此，燃煤电厂脱汞的关键就是Hg⁰的脱除。目前针对烟气中Hg的排放控制主要有两个途径：

(1)将Hg⁰氧化为Hg²⁺，结合现有的湿法脱硫系统和除尘装置脱除Hg。Hg⁰的氧化可以通过改性的SCR催化剂和添加卤素和卤化物来实现。专利CN102366722公开了一种兼脱汞的脱硝催化剂及其制备方法，采用MCl_n或MBr_n浸渍V₂O₅-WO₃/TiO₂或V₂O₅-MoO₃/TiO₂(M选自金属元素Fe、Cu、Mn等)，经烘干、焙烧制成，该催化剂能够同时实现NO_x的催化还原和Hg⁰的催化氧化。CN 102078757 A公开了一种用于烟气脱汞的卤素喷加装置，用于制备含特定浓度的卤素蒸气并通入烟道中，进而对烟气中的单质汞进行氧化。这种方法会导致汞进入脱硫废液中，后续处理麻烦。

(2)利用吸附剂进行汞的吸附脱除，常用的吸附材料包括活性炭、沸石、钙基材料、飞灰等。其中活性炭是研究最多的吸附技术，通过在活性炭上负载其它元素，如硫、铁、卤素等，可以提高其吸附容量和吸附速率，最高脱汞率可达97％。专利101474551A报道了一种载硫活性碳及其制备方法，所述载硫活性炭中硫的质量百分含量为18-30％，均匀分布在活性炭表面，能够有效脱除烟气中的汞。CN 103084145 A公开了一种用于烟气脱汞的铁氯改性活性炭吸附剂，与原始活性炭相比，改性后的活性炭具有汞吸附能力强、吸附量大等优点，能够有效吸附烟气中的汞。

目前，利用吸附剂脱汞主要有烟道喷射法和设置固定床的方法，固定床技术是在脱硫塔后面增设专用的汞吸收固定床，通过汞的吸附和脱附实现吸附剂的循环利用，其特点是脱汞效率高，并且便于对汞进行回收，但是投资成本和运行成本高昂。烟道喷射技术是在除尘器前喷入粉末状的活性炭吸附剂，吸附汞后的吸附剂与粉煤灰一起被除尘器所捕集以实现汞的脱除。该方法的特点是投资成本低，但是运行成本高，并且除尘器灰斗排出的粉煤灰混入了吸附汞后的吸附剂，影响了粉煤灰的综合利用。

目前，中国环保部发布了的新版《火电厂大气污染物排放标准》，其中对火电厂烟气汞及其化合物的排放限值定为30μg/m³，这一标准将在2015年1月开始执行。因此，在一系列政策和环保压力的推动下，火电行业迫切需要投资和运行成本低、操作简单和负影响较少的脱汞技术。

发明内容

本发明的目的是为火电行业提供一种投资和运行成本低、操作简单和负影响较少的脱汞技术。

为了达到上述目的，本发明一个的技术方案是提供了一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，包括：

静电除尘器，用于去除烟气中的粗灰和大部分细灰，烟气出静电除尘器后经过吸附剂喷射区域再进入布袋除尘器；

吸附剂喷射系统，用于将脱汞吸附剂喷射入吸附剂喷射区域；

布袋除尘器，用于对进入其中的烟气进行气固分离，脱汞后的烟气透过布袋除尘器，进入后续的脱硫工艺，分离下来的吸附了汞的吸附剂和少量细灰则被捕集下来进入吸附剂再生系统；

吸附剂再生系统，用于将吸附了汞的吸附剂和细灰再生脱附出汞后送回给吸附剂喷射系统。

优选地，在所述静电除尘器的底部设有用于收集粗灰和大部分细灰的粗灰灰斗。

优选地，所述吸附剂喷射区域包括将所述静电除尘器与所述布袋除尘器连通的管路，在该管路上设有静态混合器，在静态混合器中吸附剂充分分散于烟气中并吸附脱除其中的汞。

优选地，所述吸附剂喷射系统包括吸附剂喷射装置，该吸附剂喷射装置的进口端与所述吸附剂再生系统相通，其出口端接入所述静电除尘器与所述静态混合器之间的管路。

优选地，在所述布袋除尘器的底部设有用于捕集吸附了汞的吸附剂和少量细灰的细灰斗；

所述吸附剂再生系统包括吸附剂再生装置，吸附剂再生装置的进口端与细灰斗相通，吸附剂再生装置的出口端经由吸附剂输送管与所述吸附剂喷射系统相通，在吸附剂再生装置的顶部设有汞收集管路，含有高浓度汞的气流通过汞收集管路被收集。

优选地，所述吸附剂再生装置采用加热方式将所述吸附了汞的吸附剂和细灰再生脱附出汞。

优选地，所述吸附剂再生装置的出口端还与废弃物排出管相连通，由废弃物排出管将多次循环使用的失活吸附剂排出，在废弃物排出管上设有开关阀一。

优选地，所述吸附剂输送管还经由开关阀二与用于补充新鲜吸附剂的吸附剂储仓相通。

本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的电站锅炉烟气脱汞的装置的电站锅炉烟气脱汞的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、烟气首先进入静电除尘器进行除尘处理，捕集大部分飞灰；

步骤2、处理后的烟气进入吸附剂喷射区域，由吸附剂喷射系统喷入吸附剂进行吸附脱汞，烟气和吸附剂在静态混合器内充分混合，以提高吸附剂的脱汞效率。

步骤3、脱汞后的烟气进入布袋除尘器，吸附了汞的吸附剂和少量细灰被捕集到细灰斗，净化后的烟气进入后续脱硫工艺段；

步骤4、将细灰斗中一定比例的吸附了汞的吸附剂和少量细灰输送到吸附剂再生系统脱附出汞再生，富含汞的气流出吸附剂再生系统后被收集并进一步处理，再生后的吸附剂和细飞灰则再次输送到吸附剂喷射系统，完成吸附剂的循环利用；

定期从吸附剂再生系统总排出一定比例的吸附剂和细灰，同时，定期向吸附剂再生系统中补充新鲜的吸附剂。

优选地，在所述步骤4中，将细灰斗中60％-100％的吸附剂和细灰输送到所述吸附剂再生系统。

优选地，在所述步骤4中，所述吸附剂再生系统采用电加热或蒸汽加热的方式从吸附剂及细飞灰中脱附出汞，温度范围为150℃-500℃。

优选地，在所述步骤4中，定期从吸附剂再生系统总排出的吸附剂和细灰占吸附剂和细灰总循环量的1％-10％，新鲜吸附剂的补充量为吸附剂和细灰总循环量的1％-10％。

为与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过该系统实现了脱汞吸附剂的循环利用，同时，利用了飞灰的吸附汞的性能，同时，将吸附了汞的细灰和吸附剂通过再生装置加热再生，然后循环输送到烟气道中脱汞，由此吸附剂的使用量较常规的技术大为降低，显著降低了脱汞运行成本。另外，充分利用燃煤电厂现有的常规设备，显著降低投资成本。

(2)在吸附剂喷射区域后安装静态混合器，增加吸附剂的停留时间，从而提高吸附剂的脱汞效率。

(3)利用静电除尘器和布袋除尘器高效除尘，静电除尘器收集大部分飞灰。在静电除尘器和布袋除尘器间喷入吸附剂，布袋除尘器只收集吸附剂和少量细颗粒灰尘，不影响飞灰的品质。综上所述，该脱汞吸附剂循环利用系统是适合我国燃煤电厂使用的高效汞污染控制技术。

附图说明

图1为本发明一种电站锅炉烟气脱汞装置的系统示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

图1为本发明提供的一种电站锅炉烟气脱汞的装置示意图，烟气从空气预热器出来后进入静电除尘器1除尘，静电除尘区底部设有粗灰灰斗2，回收静电除尘环节除去的粗灰和大部分细灰。吸附剂通过吸附剂喷射装置3喷入到静电除尘器1与布袋除尘器6之间的吸附剂喷射区域4中，在吸附剂喷射区域4中布置有静态混合器5，烟气进入到静态混合器5后吸附剂充分分散于烟气中并吸附脱除其中的汞。接着含有吸附剂和少量细飞灰的烟气进入布袋除尘器6进行气固分离。脱汞后的烟气透过布袋除尘器6，进入后续的脱硫工艺，进入脱硫塔8及烟囱9。吸附了汞的吸附剂和少量细灰则被捕集下来进入位于布袋除尘器6底部的细灰斗7。细灰斗7经由吸附剂输送管10连通吸附剂再生装置11。根据各电厂实际运行情况，细灰斗7中的吸附剂和细灰进入吸附剂输送管道10的比例可调。吸附剂再生装置11底部设有气流入口，顶部设有气流出口，吸附了汞的吸附剂和细灰被加热再生脱附出汞，含有高浓度汞的气流在吸附剂再生装置11顶部被收集并进一步处理。再生后的吸附剂和细灰则通过吸附剂输送管道16及开关阀三17输送到吸附剂喷射装置3，由此形成一个吸收剂循环利用的流程。由于吸附剂多次循环使用会导致失去活性，故需在吸附剂输送管道16上连通一废弃物排出管12，在废弃物排出管12上设置开关阀一13，通过废弃物排出管12定期排出一定比例的吸附剂和细灰。同时，吸附剂输送管道16经由开关阀二14与吸附剂储仓15相通，通过吸附剂储仓15定期补充新鲜的吸附剂，维持系统的高效运行。

本发明还提供了一种电站锅炉烟气脱汞的方法，其步骤为：

步骤1、烟气首先进入静电除尘器1进行除尘处理，捕集大部分飞灰；

步骤2、处理后的烟气进入吸附剂喷射区域4，由吸附剂喷射系统喷入吸附剂进行吸附脱汞，烟气和吸附剂在静态混合器5内充分混合，以提高吸附剂的脱汞效率。

步骤3、脱汞后的烟气进入布袋除尘器6，吸附了汞的吸附剂和少量细灰被捕集到细灰斗7，净化后的烟气进入后续脱硫工艺段；

步骤4、将细灰斗中一定比例的吸附了汞的吸附剂和少量细灰输送到吸附剂再生系统脱附出汞再生。吸附剂再生系统采用电加热或蒸汽加热的方式从吸附剂及细飞灰中脱附出汞，温度范围为150℃-500℃。富含汞的气流出吸附剂再生系统后被收集并进一步处理。再生后的吸附剂和细飞灰中的60％-100％则再次输送到吸附剂喷射系统，完成吸附剂的循环利用；

定期从吸附剂再生系统总排出吸附剂和细灰总循环量的1％-10％的吸附剂和细灰，同时，定期向吸附剂再生系统中补充吸附剂和细灰总循环量的1％-10％的新鲜的吸附剂。

在某燃煤锅炉上使用本发明装置进行脱汞试验，在本试验中，脱汞吸附剂采用载溴活性炭，系统启动时活性炭的喷射量为200kg/h，正常运行时的新鲜活性炭补充量为20kg/h，分别在静电除尘器前(监测点1)、静电除尘器与布袋除尘器之间的吸附剂喷射区域前(监测点2)、布袋除尘器后(监测点3)设置粉尘浓度和汞浓度监测点。各检测点的数据如表1所示，烟气经过常规静电除尘器除尘后，灰尘浓度能基本达到国家排放标准，再经过布袋除尘器除后，灰尘的浓度进一步降低，最低到10mg/Nm³。经过静电除尘器时烟气中的汞基本无变化，在喷入吸附剂后，烟气中的汞大幅降低，脱汞效率可达96.2％。

表1不同监测点的粉尘浓度和汞浓度。

Claims

1.一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，包括：

静电除尘器(1)，用于去除烟气中的粗灰和大部分细灰，烟气出静电除尘器(1)后经过吸附剂喷射区域(4)再进入布袋除尘器(6)；

吸附剂喷射系统，用于将吸附脱除烟气中的汞的吸附剂喷射入吸附剂喷射区域(4)；

布袋除尘器(6)，用于对进入其中的烟气进行气固分离，脱汞后的烟气透过布袋除尘器(6)，进入后续的脱硫工艺，分离下来的吸附了汞的吸附剂和少量细灰则被捕集下来进入吸附剂再生系统；

2.如权利要求1所述的一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，在所述静电除尘器(1)的底部设有用于收集粗灰和细灰的粗灰灰斗(2)。

3.如权利要求1所述的一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，所述吸附剂喷射区域(4)包括将所述静电除尘器(1)与所述布袋除尘器(6)连通的管路，在该管路上设有静态混合器(5)，在静态混合器(5)中吸附剂充分分散于烟气中并吸附脱除其中的汞。

4.如权利要求3所述的一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，所述吸附剂喷射系统包括吸附剂喷射装置(3)，该吸附剂喷射装置(3)的进口端与所述吸附剂再生系统相通，其出口端接入所述静电除尘器(1)与所述静态混合器(5)之间的管路。

5.如权利要求1所述的一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，在所述布袋除尘器(6)的底部设有用于捕集吸附了汞的吸附剂和少量细灰的细灰斗(7)；

所述吸附剂再生系统包括吸附剂再生装置(11)，吸附剂再生装置(11)的进口端与细灰斗(7)相通，吸附剂再生装置(11)的出口端经由吸附剂输送管(16)与所述吸附剂喷射系统相通，在吸附剂再生装置(11)的顶部设有汞收集管路，含有高浓度汞的气流通过汞收集管路被收集。

6.如权利要求5所述的一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，所述吸附剂再生装置(11)采用加热方式将所述吸附了汞的吸附剂和细灰再生脱附出汞。

7.如权利要求5所述的一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，所述吸附剂再生装置(11)的出口端还与废弃物排出管(12)相连通，由废弃物排出管(12)将多次循环使用的吸附剂排出，在废弃物排出管(12)上设有开关阀一(13)。

8.如权利要求5所述的一种电站锅炉烟气脱汞的装置，其特征在于，所述吸附剂输送管(16)还经由开关阀二(14)与用于补充新的吸附剂的吸附剂储仓(15)相通。

9.一种采用如权利要求1所述的电站锅炉烟气脱汞的装置的电站锅炉烟气脱汞的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、烟气首先进入静电除尘器(1)进行除尘处理，捕集大部分飞灰；

步骤2、处理后的烟气进入吸附剂喷射区域(4)，由吸附剂喷射系统喷入吸附剂进行吸附脱汞，烟气和吸附剂在静态混合器(5)内充分混合，以提高吸附剂的脱汞效率。

步骤3、脱汞后的烟气进入布袋除尘器(6)，吸附了汞的吸附剂和少量细灰被捕集到细灰斗(7)，净化后的烟气进入后续脱硫工艺段；

10.如权利要求9所述的一种电站锅炉烟气脱汞的方法，其特征在于，在所述步骤4中，将细灰斗(7)中60％-100％的吸附剂和细灰输送到所述吸附剂再生系统。

11.如权利要求9所述的一种电站锅炉烟气脱汞的方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述吸附剂再生系统采用电加热或蒸汽加热的方式从吸附剂及细飞灰中脱附出汞，温度范围为150℃-500℃。

12.如权利要求9所述的一种电站锅炉烟气脱汞的方法，其特征在于，在所述步骤4中，定期从吸附剂再生系统总排出的吸附剂和细灰占吸附剂和细灰总循环量的1％-10％，新鲜吸附剂的补充量为吸附剂和细灰总循环量的1％-10％。