CN108211704B - 烟气脱硫脱汞装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烟气脱硫脱汞装置及方法。该装置包括烟气通道、氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置以及硫化氢气体喷射装置；烟气通道用于提供烟气；氧化浆液喷淋装置设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷淋氧化浆液，以将烟气中的汞氧化为二价汞；脱硫浆液喷淋装置设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷淋脱硫浆液，以吸收烟气中的SO2；硫化氢气体喷射装置设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷射硫化氢气体，以将二价汞转化为硫化汞。利用上述装置处理能够同时对烟气进行脱硫脱汞联合处理，且装置简单，操作方便，节约占地，能够有效改善目前烟气脱硫脱汞处理的成本。同时，上述装置具有较好的脱硫脱汞效果。

Description

烟气脱硫脱汞装置及方法
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域，具体而言，涉及一种烟气脱硫脱汞装置及方法。
背景技术
汞是煤中的一种有毒的重金属痕量元素，汞污染对人类及生物环境造成的危害极大。全球每年排放到大气中汞总量约为5000t，其中4000t是人为的结果，且以煤化工和煤炭燃烧过程中的汞排放占主要污染来源。
煤炭中的硫元素也是造成大气污染的主要因素之一，煤化工生产和煤炭燃烧过程中都会产大量的二氧化硫(SO2)，SO2本身具有毒性，能引起人体呼吸系统疾病，大量SO2还会引起大范围酸雨。
现有的脱汞和脱硫技术方法是对汞和硫分开脱除，需要分开单独建设脱汞和脱硫的设备装置和控制系统，成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种烟气脱硫脱汞装置及方法，以解决现有技术中的烟气脱硫脱汞处理成本过高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种烟气脱硫脱汞装置，其包括：烟气通道，用于提供烟气；氧化浆液喷淋装置，设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷淋氧化浆液，以将烟气中的汞氧化为二价汞；脱硫浆液喷淋装置，设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷淋脱硫浆液，以吸收烟气中的SO2；以及硫化氢气体喷射装置，设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷射硫化氢气体，以将二价汞转化为硫化汞。
进一步地，按烟气在烟气通道内的流通方向，氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置及硫化氢气体喷射装置顺次设置。
进一步地，氧化浆液喷淋装置包括第一环形管道，第一环形管道设置有氧化浆液进口和至少一个第一喷淋孔，且第一环形管道沿烟气通道的周向设置在烟气通道的内部。
进一步地，脱硫浆液喷淋装置包括第二环形管道，第二环形管道设置有脱硫浆液进口和至少一个第二喷淋孔，且第二环形管道沿烟气通道的周向设置在烟气通道的内部。
进一步地，硫化氢气体喷射装置包括第三环形管道，第三环形管道设置有硫化氢进口和至少一个喷气孔，且第三环形管道沿烟气通道的周向设置在烟气通道的内部。
进一步地，烟气脱硫脱汞装置还包括除尘器，除尘器与烟气通道连通，且除尘器位于烟气通道的下游；或者除尘器设置在烟气通道的内部，且除尘器位于氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置及硫化氢气体喷射装置的下游。
进一步地，除尘器为袋式除尘器或静电除尘器。
进一步地，除尘器中安装有吸附填料层。
进一步地，烟气通道为烟囱。
根据本发明的另一方面，还提供了一种采用上述的烟气脱硫脱汞装置对烟气进行脱硫脱汞的方法，其包括以下步骤：利用烟气通道提供烟气；向烟气通道内部喷淋氧化浆液，以将烟气中的汞氧化为二价汞；向烟气通道内部喷淋脱硫浆液，以吸收烟气中的SO2；以及向烟气通道内部喷射硫化氢气体，以将二价汞转化为硫化汞。
进一步地，氧化浆液包括次氯酸和水；优选地，氧化浆液还包括氯化钠和/或溴化钙。
进一步地，氧化浆液包括次氯酸、氯化钠、溴化钙和水，优选次氯酸、氯化钠及溴化钙的摩尔比为1:1.5～2.5:2.5～3.5。
进一步地，脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水，优选氢氧化钙和石灰石的重量比为1～2:1。
进一步地，向烟气通道内部喷射硫化氢气体的步骤之后得到待过滤烟气，方法还包括对待过滤烟气进行除尘的步骤。
进一步地，采用除尘器进行除尘步骤；优选地，除尘器中安装有吸附填料层；更优选地，吸附填料层为溴化活性炭层。
应用本发明的技术方案，提供了一种烟气脱硫脱汞装置，其包括烟气通道、氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置以及硫化氢气体喷射装置；烟气通道用于提供烟气；氧化浆液喷淋装置设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷淋氧化浆液，以将烟气中的汞氧化为二价汞；脱硫浆液喷淋装置设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷淋脱硫浆液，以吸收烟气中的SO2；硫化氢气体喷射装置设置在烟气通道的内部，用于向烟气通道内部喷射硫化氢气体，以将二价汞转化为硫化汞。
利用上述装置处理烟气，烟气进入烟气通道之后，通过与氧化浆液喷淋装置喷淋出来的氧化浆料接触，其中携带的单质汞能够被氧化为二价汞离子；通过与脱硫浆液喷淋装置喷淋出来的脱硫浆液能够吸收烟气中携带的SO2；通过与硫化氢气体喷射装置喷射的硫化氢气体接触，能够利用硫化氢气体与二价汞离子反应形成硫化汞固体颗粒，进而沉积下来达到脱汞的目的。本发明提供的装置能够同时对烟气进行脱硫脱汞联合处理，且装置简单，操作方便，节约占地，能够有效改善目前烟气脱硫脱汞处理的成本。同时，本发明的装置是在烟气运动过程中与喷淋出来的化学药剂液滴或气体接触，这能够有效增加反应界面，使反应更为充分，能够达到较高的脱硫脱汞效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一种实施例的烟气脱硫脱汞装置的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、烟气通道；20、氧化浆液喷淋装置；30、脱硫浆液喷淋装置；40、硫化氢气体喷射装置；50、除尘器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中的烟气脱硫脱汞处理成本过高。
为了解决这一问题，本发明提供了一种烟气脱硫脱汞装置，如图1所示，其包括烟气通道10、氧化浆液喷淋装置20、脱硫浆液喷淋装置30以及硫化氢气体喷射装置40；烟气通道10用于提供烟气；氧化浆液喷淋装置20设置在烟气通道10的内部，用于向烟气通道10内部喷淋氧化浆液，以将烟气中的汞氧化为二价汞；脱硫浆液喷淋装置30设置在烟气通道10的内部，用于向烟气通道10内部喷淋脱硫浆液，以吸收烟气中的SO2；硫化氢气体喷射装置40设置在烟气通道10的内部，用于向烟气通道10内部喷射硫化氢气体，以将二价汞转化为硫化汞。
利用上述装置处理烟气，烟气进入烟气通道10之后，通过与氧化浆液喷淋装置20喷淋出来的氧化浆料接触，其中携带的单质汞能够被氧化为二价汞离子；通过与脱硫浆液喷淋装置30喷淋出来的脱硫浆液能够吸收烟气中携带的SO2；通过与硫化氢气体喷射装置40喷射的硫化氢气体接触，能够利用硫化氢气体与二价汞离子反应形成硫化汞固体颗粒，进而沉积下来达到脱汞的目的。本发明提供的装置能够同时对烟气进行脱硫脱汞联合处理，且装置简单，操作方便，节约占地，能够有效改善目前烟气脱硫脱汞处理的成本。同时，本发明的装置是在烟气运动过程中与喷淋出来的化学药剂液滴或气体接触，这能够有效增加反应界面，使反应更为充分，能够达到较高的脱硫脱汞效果。
在一种优选的实施方式中，按烟气在烟气通道10内的流通方向，氧化浆液喷淋装置20、脱硫浆液喷淋装置30及硫化氢气体喷射装置40顺次设置。这样，烟气在流动过程中先与氧化浆液接触，再与脱硫浆液接触，最后与硫化氢气体接触。烟气中的汞转变为二价汞离子后，先经过二氧化硫吸收，再与硫化氢接触脱除二价汞。该流程运行起来更加稳定，各步骤均能达到较为充分的反应效果。
在一种优选的实施方式中，氧化浆液喷淋装置20包括第一环形管道，第一环形管道设置有氧化浆液进口和至少一个第一喷淋孔，且第一环形管道沿烟气通道10的周向设置在烟气通道10的内部。利用环形管道向烟气通道中喷淋氧化浆料，能够从各方向喷入氧化浆料，进一步增加氧化浆料与烟气的接触界面，提高反应效率，改善脱汞效果。
同理，在一种优选的实施方式中，脱硫浆液喷淋装置30包括第二环形管道，第二环形管道设置有脱硫浆液进口和至少一个第二喷淋孔，且第二环形管道沿烟气通道10的周向设置在烟气通道10的内部。优选地，硫化氢气体喷射装置40包括第三环形管道，第三环形管道设置有硫化氢进口和至少一个喷气孔，且第三环形管道沿烟气通道10的周向设置在烟气通道10的内部。
在一种优选的实施方式中，烟气脱硫脱汞装置还包括除尘器50，除尘器50与烟气通道10连通，且除尘器50位于烟气通道10的下游；或者，除尘器50设置在烟气通道10的内部，且除尘器50位于氧化浆液喷淋装置20、脱硫浆液喷淋装置30及硫化氢气体喷射装置40的下游。经前述处理后，烟气中的二氧化硫被吸收在脱硫浆液里，汞被转化为硫化汞沉积下来。设置除尘器50能够进一步去除烟气中的颗粒物，提高烟气的清洁性。除尘器50的种类可以是烟气处理领域常用的类型。在一种优选的实施方式中，除尘器50包括但不限于袋式除尘器或静电除尘器。更优选地，除尘器50中安装有吸附填料层。利用吸附填料能够进一步去除烟气中还残余的微量汞等，进一步提高脱汞效果。
在一种优选的实施方式中，烟气通道10为烟囱。这样，可以在燃煤和煤化工生产的烟气排放过程中进行在线脱硫脱汞，实际应用过程中只需要将生产厂家的烟气排放烟囱作为烟气通道，在其中安装氧化浆液喷淋装置20、脱硫浆液喷淋装置30及硫化氢气体喷射装置40即可。这样一方面不影响正常的生产进度和烟气排放，另一方面也有利于降低设备成本，无需额外准备烟气通道，节约占地。
根据本发明的另一方面，提供了一种烟气进行脱硫脱汞方法，其包括以下步骤：利用烟气通道提供烟气；向烟气通道内部喷淋氧化浆液，以将烟气中的汞氧化为二价汞；向烟气通道内部喷淋脱硫浆液，以吸收烟气中的SO2；以及向烟气通道内部喷射硫化氢气体，以将二价汞转化为硫化汞。利用上述方法处理烟气，烟气进入烟气通道之后，通过与喷淋的氧化浆料接触，其中携带的单质汞能够被氧化为二价汞离子；通过与喷淋的脱硫浆液能够吸收烟气中携带的SO2；通过与喷射的硫化氢气体接触，能够利用硫化氢气体与二价汞离子反应形成硫化汞固体颗粒，进而沉积下来达到脱汞的目的(Hg2++H2S→HgS+2H+)。本发明提供的方法能够同时对烟气进行脱硫脱汞联合处理，且装置简单，操作方便，节约占地，能够有效改善目前烟气脱硫脱汞处理的成本。同时，本发明的装置是在烟气运动过程中与喷淋出来的化学药剂液滴或气体接触，这能够有效增加反应界面，使反应更为充分，能够达到较高的脱硫脱汞效果。
在一种优选的实施方式中，氧化浆液包括次氯酸和水。次氯酸水溶液经喷淋后与烟气接触，能较为迅速地将汞单质转化为二价汞离子。优选地，氧化浆液还包括氯化钠和/或溴化钙。在氧化浆液中加入这几种药剂，次氯酸与氯化钠可以混合成一种氯酸氧化剂(Tri-NOx Sorb)，是一种良好的脱硫试剂。溴化钙作为一种添加剂可以显著提高单价汞氧化为二价汞的能力。
在一种优选的实施方式中，氧化浆液包括次氯酸、氯化钠、溴化钙和水，优选次氯酸、氯化钠及溴化钙的摩尔比为1:1.5～2.5:2.5～3.5。采用以上氧化浆液，具有更强的反应能力和稳定性，能够进一步提高脱汞效果。
在一种优选的实施方式中，脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水利用上述脱硫浆液，能够与SO2更为充分地反应，已达到吸收SO2的效果。反应原理如下：
SO2+H2O→H2SO3 吸收
CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O 中和
CaSO3+1/2O2→CaSO4 氧化
CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O 结晶
CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2 pH控制
SO2+Ca(OH)2＝CaSO3↓+H2O 沉淀
更优选地，氢氧化钙和石灰石的重量比为1～2:1。这样能够更充分地吸收去除烟气中的SO2。
在一种优选的实施方式中，向烟气通道内部喷射硫化氢气体的步骤之后得到待过滤烟气，方法还包括对待过滤烟气进行除尘的步骤。经前述处理后，烟气中的二氧化硫被吸收在脱硫浆液里，汞被转化为硫化汞沉积下来。除尘处理能够进一步去除烟气中的颗粒物，提高烟气的清洁性。优选地，采用除尘器进行除尘步骤；优选地，除尘器中安装有吸附填料层。利用吸附填料能够进一步去除烟气中还残余的微量汞等，进一步提高脱汞效果。更优选地，吸附填料层为溴化活性炭层。烟气里的汞和活性炭上的溴反应并被活性炭吸附，最后被除尘器所捕集。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：
实施例1
以宁夏回族自治区某煤制油企业生产排放的烟气为处理对象，在烟囱中安装氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置、硫化氢气体喷射装置及袋式除尘器，结构如图1所示，其中，
氧化浆液包括次氯酸、氯化钠、溴化钙和水，次氯酸、氯化钠、溴化钙之间的摩尔比为1:2:3，次氯酸的质量浓度为20％；
脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水，氢氧化钙和石灰石的重量比为3:2，氢氧化钙的质量浓度为20％；
袋式除尘器中设置有溴化活性炭的吸附填料层。
运行稳定后，烟气的平均脱汞率为94.3％，平均脱硫率为94.0％。
实施例2
以宁夏回族自治区某煤制油企业生产排放的烟气为处理对象，在烟囱中安装氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置、硫化氢气体喷射装置及袋式除尘器，结构如图1所示，其中，
氧化浆液包括次氯酸、氯化钠、溴化钙和水，次氯酸、氯化钠、溴化钙之间的摩尔比为1:1.5:2.5，次氯酸的质量浓度为20％；
脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水，氢氧化钙和石灰石的重量比为2:1，氢氧化钙的质量浓度为20％；
袋式除尘器中设置有溴化活性炭的吸附填料层。
运行稳定后，烟气的平均脱汞率为93.9％，平均脱硫率为92.2％。
实施例3
以宁夏回族自治区某煤制油企业生产排放的烟气为处理对象，在烟囱中安装氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置、硫化氢气体喷射装置及袋式除尘器，结构如图1所示，其中，
氧化浆液包括次氯酸、氯化钠、溴化钙和水，次氯酸、氯化钠、溴化钙之间的摩尔比为1:2.5:3.5，次氯酸的质量浓度为20％；
脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水，氢氧化钙和石灰石的重量比为1:1，氢氧化钙的质量浓度为20％；
袋式除尘器中设置有溴化活性炭的吸附填料层。
运行稳定后，烟气的平均脱汞率为92.5％，平均脱硫率为93.1％。
实施例4
以宁夏回族自治区某煤制油企业生产排放的烟气为处理对象，在烟囱中安装氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置、硫化氢气体喷射装置及袋式除尘器，结构如图1所示，其中，
氧化浆液包括次氯酸、氯化钠、溴化钙和水，次氯酸、氯化钠、溴化钙之间的摩尔比为1:1:1，次氯酸的质量浓度为20％；
脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水，氢氧化钙和石灰石的重量比为0.5:1，氢氧化钙的质量浓度为20％；
袋式除尘器中设置有溴化活性炭的吸附填料层。
运行稳定后，烟气的平均脱汞率为91.0％，平均脱硫率为90.2％。
实施例5
以宁夏回族自治区某煤制油企业生产排放的烟气为处理对象，在烟囱中安装氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置、硫化氢气体喷射装置及袋式除尘器，结构如图1所示，其中，
氧化浆液包括次氯酸和水，次氯酸的质量浓度为20％；
脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水，氢氧化钙和石灰石的重量比为3:2，氢氧化钙的质量浓度为20％；
袋式除尘器中设置有溴化活性炭的吸附填料层。
运行稳定后，烟气的平均脱汞率为89.3％，平均脱硫率为93.7％。
实施例6
以宁夏回族自治区某煤制油企业生产排放的烟气为处理对象，在烟囱中安装氧化浆液喷淋装置、脱硫浆液喷淋装置、硫化氢气体喷射装置，结构如图1所示，只是不设置除尘器，其中，
氧化浆液包括次氯酸、氯化钠、溴化钙和水，次氯酸、氯化钠、溴化钙之间的摩尔比为1:2:3，次氯酸的质量浓度为20％；
脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水，氢氧化钙和石灰石的重量比为3:2，氢氧化钙的质量浓度为20％。
运行稳定后，烟气的平均脱汞率为88.2％，平均脱硫率为87.1％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
利用本发明的烟气脱硫脱汞装置处理烟气，能够实现同时脱汞和脱硫，且具有较高的脱硫脱汞效率。
更为特别地，实施例1至3中将各药剂的成分配比控制在优选范围内，并增设具有溴化活性炭填料层的除尘器，具有更好的脱硫脱汞效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种烟气脱硫脱汞装置，其特征在于，包括：
烟气通道（10），用于提供烟气；
氧化浆液喷淋装置（20），设置在所述烟气通道（10）的内部，用于向所述烟气通道（10）内部喷淋氧化浆液，以将所述烟气中的汞氧化为二价汞；所述氧化浆液喷淋装置（20）包括第一环形管道，所述第一环形管道设置有氧化浆液进口和至少一个第一喷淋孔，且所述第一环形管道沿所述烟气通道（10）的周向设置在所述烟气通道（10）的内部；
脱硫浆液喷淋装置（30），设置在所述烟气通道（10）的内部，用于向所述烟气通道（10）内部喷淋脱硫浆液，以吸收所述烟气中的SO2；所述脱硫浆液喷淋装置（30）包括第二环形管道，所述第二环形管道设置有脱硫浆液进口和至少一个第二喷淋孔，且所述第二环形管道沿所述烟气通道（10）的周向设置在所述烟气通道（10）的内部；以及
硫化氢气体喷射装置（40），设置在所述烟气通道（10）的内部，用于向所述烟气通道（10）内部喷射硫化氢气体，以将所述二价汞转化为硫化汞；所述硫化氢气体喷射装置（40）包括第三环形管道，所述第三环形管道设置有硫化氢进口和至少一个喷气孔，且所述第三环形管道沿所述烟气通道（10）的周向设置在所述烟气通道（10）的内部；
按所述烟气在所述烟气通道（10）内的流通方向，所述氧化浆液喷淋装置（20）、所述脱硫浆液喷淋装置（30）及所述硫化氢气体喷射装置（40）顺次设置；
所述氧化浆液包括次氯酸和水；所述氧化浆液还包括氯化钠和/或溴化钙；
所述烟气脱硫脱汞装置还包括除尘器（50），所述除尘器（50）设置在所述烟气通道（10）的内部，且所述除尘器（50）位于所述氧化浆液喷淋装置（20）、所述脱硫浆液喷淋装置（30）及所述硫化氢气体喷射装置（40）的下游；所述除尘器（50）为袋式除尘器或静电除尘器；所述除尘器（50）中安装有吸附填料层。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱汞装置，其特征在于，所述烟气通道（10）为烟囱。
3.一种采用权利要求1或2所述的烟气脱硫脱汞装置对烟气进行脱硫脱汞的方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用烟气通道提供烟气；
向所述烟气通道内部喷淋氧化浆液，以将所述烟气中的汞氧化为二价汞；
向所述烟气通道内部喷淋脱硫浆液，以吸收所述烟气中的SO2；以及
向所述烟气通道内部喷射硫化氢气体，以将所述二价汞转化为硫化汞；
所述氧化浆液包括次氯酸和水；所述氧化浆液还包括氯化钠和/或溴化钙；
向所述烟气通道内部喷射硫化氢气体的步骤之后得到待过滤烟气，所述方法还包括对所述待过滤烟气进行除尘的步骤，采用除尘器进行所述除尘步骤，所述除尘器中安装有吸附填料层。
4.根据权利要求3所述的烟气脱硫脱汞方法，其特征在于，所述氧化浆液包括所述次氯酸、所述氯化钠、所述溴化钙和所述水。
5.根据权利要求4所述的烟气脱硫脱汞方法，其特征在于，所述次氯酸、所述氯化钠及所述溴化钙的摩尔比为1:1.5~2.5:2.5~3.5。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的烟气脱硫脱汞方法，其特征在于，所述脱硫浆液包括氢氧化钙、石灰石及水。
7.根据权利要求6所述的烟气脱硫脱汞方法，其特征在于，所述氢氧化钙和所述石灰石的重量比为1~2:1。
8.根据权利要求3所述的烟气脱硫脱汞方法，其特征在于，所述吸附填料层为溴化活性炭层。
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CN202427317U (zh) * 2012-04-23 2012-09-12 日照市环境保护科学研究所 一种烟气净化装置

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