CN107694334A - 一种烟囱内光催化脱汞装置 - Google Patents

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张会
张禛
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何平
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Abstract

本发明涉及一种烟囱内光催化脱汞装置，安装在烟囱内部，用于脱除烟气中的汞，包括外壳、设于外壳内部的光催化脱汞单元以及UV灯单元，光催化脱汞单元由多个金属薄板组成，金属薄板以外壳的中轴线为中心呈辐射状布置在外壳内部，金属薄板表面负载有具有光催化和吸附双重功能的纳米催化剂，烟囱内的烟气穿过金属薄板时，与纳米催化剂接触，被催化氧化、吸附。与现有技术相比，本发明的金属薄板辐射状布置，增大烟气与催化剂的接触面积和接触时间，有利于进一步除去烟气中的气态汞，金属薄板可在外壳内转动，烟气通过时接触良好，可使烟气与上面的光催化剂接触充分，避免旁路，可与光催化剂更充分反应。

Description

一种烟囱内光催化脱汞装置
技术领域
本发明涉及烟气脱汞技术领域，具体涉及一种烟囱内光催化脱汞装置。
背景技术
汞由于其强烈的毒性、挥发性，还有其可以在生物体富集等特性，近年来，得到很多人的关注。汞元素从各种人为和自然来源排放到大气中，然后输送到地表水和陆地，然后传播到表面水土。此外，元素汞在大气中可持续1-2年，可远距离运输，造成全球汞污染。燃煤发电厂是汞排放的主要地区之一，大约是占汞排放的三分之一。现在许多国家开始对此采取了措施。在中国，煤炭占一次能源消费总量的70％，虽然煤中汞含量较低(平均约0.1mg/kg)，但煤在燃烧过程释放了大量的汞。2011年环保部首次发布一个新的国家标准，指出燃煤烟气中汞的排放量严格小于0.03mg/m3，为达到新的排放标准，提高电厂汞的去除效率是一个亟待解决的问题。
汞在燃煤烟气中主要有三种存在方式：气态汞(Hg0)，二价汞(Hg2+)和颗粒汞(Hgp)，汞是比较稳定的金属，在室温下不被空气氧化，加热至沸腾才慢慢与氧作用形成氧化汞。汞在自然界以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在。二价汞离子与硫离子(S2-)有很强的亲合力，一旦Hg2+与S2-相遇，便迅速结合成稳定的HgS 沉淀。有机物、粘土矿物、金属氧化物等固体物质对汞化合物具有吸附能力，其吸附作用与固体物种类和汞化合物形态及环境条件有关。二价汞(Hg2+)易溶于水，并且易被烟气中的颗粒物吸附，因此易被湿法脱硫除尘设备或静电除尘设备分离。零价汞不溶于水，除尘或脱硫设备很难捕获，几乎全部释放到大气中。
烟气脱除汞方法主要有以下几种：燃烧前脱汞、燃烧中脱汞、燃烧后脱汞。目前还没有一种高效利用的脱除手段进行脱汞，此外，现有的新型吸附剂研究也不多，而且存在着来源问题。活性炭应用最广泛，但是其应用在电厂脱汞成本高，目前在电厂没有进行广泛的推广。
电厂烟气中的气态汞由于很难被脱硫脱硝及除尘器等设备脱除，很大一部分随烟气排到了空气中，气态汞在空气中停留的时间长达1-2年。汞蒸气可随空气流在全球范围内长距离迁移，因此，远离污染源的生态系统也会受到汞污染的威胁。在大洋的洋流系统、大气的环流系统的共同作用下，人类排放的汞被扩散到全世界各地。火电厂脱汞技术的工艺，就是对排放的烟气通过吸附剂吸附，将烟气中的汞元素及其化合物吸附，减少直接排放。但是，目前国内专业从事火电脱汞吸附剂研发的厂商寥寥无几，治理能力的限制是现实，因此寻找一种高效脱汞的装置成为亟需解决的问题。
中国专利CN102430328B公开了一种光催化脱除烟气中气态汞的装置，采用纳米TiO2-SiO2负载在钛丝网纤维上，中间安装UV紫外光源的方法，通过多分支型分段可拆卸双筒管道布置在烟道中，将流通过钛丝网纤维中的烟气气态汞氧化为 Hg2+，然后通过湿法脱硫设备的石灰浆液而脱除，但该装置采用纳米TiO2-SiO2负载在钛丝网纤维的方式脱除汞的效率比较低，烟气中仍残留有不少气态汞。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种烟囱内光催化脱汞装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种烟囱内光催化脱汞装置，安装在烟囱内部，用于脱除烟气中的汞，包括外壳、设于外壳内部的光催化脱汞单元以及UV灯单元，其中，所述的光催化脱汞单元由多个金属薄板组成，所述的金属薄板以外壳的中轴线为中心呈辐射状布置在外壳内部，所述的金属薄板表面负载有具有光催化和吸附双重功能的纳米催化剂，烟囱内的烟气穿过所述金属薄板时，与纳米催化剂接触，被催化氧化、吸附。
作为优选的技术方案，所述的金属薄板为波浪形金属薄板。
作为优选的技术方案，所述的金属薄板两两相间15-45°角分布，金属薄板布置分配合理，有利于烟气与其光催化剂的接触，也在烟气流动过程中不会产生过大的阻力。
作为优选的技术方案，所述的纳米催化剂为二氧化钛/木炭复合光催化剂 (TiO2-WC)。
作为优选的技术方案，所述的外壳中间设有转动驱动机构，所述的金属薄板安装在转动驱动机构上并在其带动下在外壳内部转动，可使烟气与上面的光催化剂接触充分，避免旁路。
作为优选的技术方案，所述的转动驱动机构为电动机。
作为优选的技术方案，所述的UV灯单元设于光催化脱汞单元的上部或下部，光源充满脱汞装置，包括UV灯管、与UV灯管连接的UV灯导线，所述的UV灯管安装在石英玻璃的防护罩内。
作为优选的技术方案，该脱汞装置安装在整个烟囱高度的1/3-1/2位置处，以取得适宜的反应温度环境作为布置位置参考
作为优选的技术方案，该脱汞装置在烟囱出口位置处设有用于测试烟气中汞含量的在线监测仪器，通过监测传到电脑的数据来观察烟气汞含量，当发现烟气汞含量超过正常值时，这时需要进行加涂光催化剂载体等操作。
作为优选的技术方案，所述壳体为圆筒形，壳体外部设有用于与烟囱内壁配合安装的固定钩。
针对烟气中气态汞难以脱除，本发明采用波浪形金属薄板辐射状布置在装置壳体内，这样烟气经过波浪形金属板停留时间相对长，在波浪形金属薄板上负载有双重功能(光催化与吸附)的纳米材料，烟气在最后排出烟囱时与波浪形金属薄板上的光催化剂相接触，当烟气与负载有吸附作用的光催化剂时，在高强度紫外线的照射下，光催化剂对烟气进行了催化氧化，将烟气中的气态汞氧化为二价汞，然后再被吸附。
本发明的有益效果为：
1、波浪形金属薄板辐射状布置，增大烟气与催化剂的接触面积和接触时间，有利于进一步除去烟气中的气态汞，烟气中的气态汞氧化为二价汞后直接进行吸附，达到了高效脱汞效果。
2、波浪形金属薄板在外壳内转动，烟气通过时接触良好，可使烟气与上面的光催化剂接触充分，避免旁路，可与光催化剂充分反应。
3、装置安装方便，更换容易，操作简单，经济性良好，可应用于电厂烟气脱汞、工业锅炉烟气脱汞、燃煤设备烟气脱汞等相关领域，在烟气汞污染物治理技术推广与应用方面具有广阔的前景。
附图说明
图1为本发明一种脱汞装置的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图中：1-UV灯导线；2-UV灯管；3-金属薄板；4-电动机；5-防护罩；6-外壳； 7-固定钩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1、2所示，一种烟囱内光催化脱汞装置，包括波浪形的金属薄板3，波浪形金属薄板3采用挂布布置在装置外壳6里面，在波浪形金属薄板3上面涂有具有吸附功能的光催化剂，本实施例采用二氧化钛/木炭复合光催化剂，具体说来，将金属板做成波浪形，并且挂布布置，金属薄板3两两相间15-45°角分布，在装置中间安装有电动机4以一定转速带动波浪形金属薄板3旋转，这样在烟气经过时就可以充分的与金属薄板3上的光催化剂接触充分，避免旁路。
进一步具体说来，装置还包括UV光源系统，其中UV灯管2和UV灯管导线 1位于UV灯管石英玻璃防护罩5内，UV光源在脱汞装置的上方和下方安装4套，与装置有一定的距离，通过调整合适距离使得光源充满整个脱汞装置，对光催化剂的效果达到最大；另外，在烟囱出口位置设置在线监测仪器，以用来观察烟气汞含量，当发现烟气汞含量超出正常值时，需要进行更换金属薄板和加涂光催化剂等操作。
本实施例工作原理如下：
该装置安装在整个烟囱高度的1/3-1/2位置处，通过固定钩7固定，烟气从下面通过脱汞装置时，电动机4带动波浪形金属薄板3旋转，烟气与其上面的光催化剂相互接触，在装置中金属薄板3做成波浪形状，这样有利烟气的停留时间，有利于烟气中的汞被光催化剂氧化为二价的汞，在电动机4的带动下金属板旋转，这样更加有利于烟气与其充分接触。在烟气与光催化剂反应时，将气态汞氧化为二价汞，再被具有吸附功能的光催化剂吸附，克服了湿法脱硫装置吸收二价汞被再次还原，排入大气造成二次污染。在烟囱的出口处安装在线监测仪器，当观察到汞含量超出正常值时，及时更换金属薄板3，加涂光催化剂等操作。
以上所述内容仅为本构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟囱内光催化脱汞装置，安装在烟囱内部，用于脱除烟气中的汞，其特征在于，包括外壳(6)、设于外壳(6)内部的光催化脱汞单元以及UV灯单元，其中，所述的光催化脱汞单元由多个金属薄板(3)组成，所述的金属薄板(3)以外壳(6)的中轴线为中心呈辐射状布置在外壳(6)内部，所述的金属薄板(3)表面负载有具有光催化和吸附双重功能的纳米催化剂，烟囱内的烟气穿过所述金属薄板(3)时，与纳米催化剂接触，被催化氧化、吸附。
2.根据权利要求1所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，所述的金属薄板(3)为波浪形金属薄板。
3.根据权利要求2所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，所述的金属薄板(3)两两相间15-45°角分布。
4.根据权利要求1所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，所述的纳米催化剂为二氧化钛/木炭复合光催化剂。
5.根据权利要求1所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，所述的外壳(6)中间设有转动驱动机构，所述的金属薄板(3)安装在转动驱动机构上并在其带动下在外壳(6)内部转动。
6.根据权利要求5所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，所述的转动驱动机构为电动机(4)。
7.根据权利要求1所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，所述的UV灯单元设于光催化脱汞单元的上部或下部，光源充满脱汞装置，包括UV灯管(2)、与UV灯管(2)连接的UV灯导线(1)，所述的UV灯管(2)安装在石英玻璃的防护罩(5)内。
8.根据权利要求1所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，该脱汞装置安装在整个烟囱高度的1/3-1/2位置处。
9.根据权利要求1所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，该脱汞装置在烟囱出口位置处设有用于测试烟气中汞含量的在线监测仪器。
10.根据权利要求1所述的一种烟囱内光催化脱汞装置，其特征在于，所述壳体为圆筒形，壳体外部设有用于与烟囱内壁配合安装的固定钩(7)。
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