CN111135665B

CN111135665B - 吸附剂脱汞工艺和设备

Info

Publication number: CN111135665B
Application number: CN201911075392.7A
Authority: CN
Inventors: 刘毅; 王树民; 宋畅; 张翼; 余学海; 苏国萍; 张帅; 赵永椿; 张军峰; 魏书洲
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology; Shenhua Guohua Beijing Electric Power Research Institute Co Ltd; Guohua Power Branch of China Shenhua Energy Co Ltd
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology; Shenhua Guohua Beijing Electric Power Research Institute Co Ltd; Guohua Power Branch of China Shenhua Energy Co Ltd
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2039-11-06
Also published as: CN111135665A

Abstract

本发明公开一种吸附剂脱汞工艺，其包括如下步骤：(1)利用具有磁性的吸附剂吸附烟气中的汞单质及汞化合物；(2)对附着有汞单质或者汞化合物的吸附剂进行第一次加热，以使汞单质及汞化合物与吸附剂分离；(3)对包含有汞单质或者汞化合物的气体进行第二次加热，以使汞单质从其化合物中分离出来；(4)对第二次加热后的气体进行冷却，收集凝结的汞单质，并将剩余的气体排出。本发明公开的吸附剂脱汞工艺利用加热的方式来使吸附剂和汞单质及汞化合物分离，第一次加热时，汞单质及汞化合物与吸附剂分离，第二次加热时，可以使汞化合物分解形成汞单质，从而实现吸附剂和汞单质的回收和利用。本发明还公开了一种吸附剂脱汞设备。

Description

吸附剂脱汞工艺和设备

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种吸附剂脱汞工艺和设备。

背景技术

目前燃煤烟气汞排放控制技术尚处于研究和示范阶段，其中飞灰脱汞技术初步解决了气相汞的脱除，可再生飞灰磁性吸附剂由于其具有可从飞灰中提取、容易与飞灰颗粒分离的特性，能够比较好的解决吸附剂的回收、再生以及吸附于吸附剂上汞的集中控制和资源化利用，是比较有前景的脱汞技术，既可以实现烟气汞的深度脱除，还可实现汞回收和资源化利用。

但是如何实现飞灰中磁性吸附剂的脱附还没有成熟的工艺，无法实现吸附剂和汞的回收利用。

发明内容

本发明公开一种吸附剂脱汞工艺和设备，以解决现有的无法实现吸附剂和汞的回收利用的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述的目的，本发明的实施例公开了一种吸附剂脱汞工艺，包括如下步骤：

(1)利用具有磁性的吸附剂吸附烟气中的汞单质或者汞化合物；

(2)对附着有汞单质或者汞化合物的吸附剂进行第一次加热，并对加热后的吸附剂进行回收，第一次加热的温度至少达到汞单质的沸点；

(3)对包含有汞单质或者汞化合物的气体进行第二次加热，第二次加热的温度至少达到汞化合物的分解温度；

(4)对第二次加热后的气体进行冷却，收集凝结的汞单质，并将剩余的气体排出。

基于上述的目的，本发明的实施例还公开了一种用于权利要求所述的吸附剂脱汞工艺的设备，包括：

磁选机，所述磁选机包括第一出口和第二出口；

第一加热装置，所述第一加热装置的入口端与所述磁选机的第一出口连通；

第二加热装置，所述第二加热装置与所述第一加热装置的出口端连通；

吸附剂回收装置，所述吸附剂回收装置与所述第一加热装置的出口端连通；

冷却组件，所述冷却组件与所述第二加热装置的出口端连通；

吸风机，所述吸风机安装于所述冷却组件的出口端；以及

灰库，所述灰库与所述磁选机的第二出口连通。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的吸附剂脱汞工艺利用方便收集的具有磁性的吸附剂来对烟气中的汞单质及汞化合物进行吸附，当汞单质和汞化合物被吸附到吸附剂上后，收集吸附剂，然后对该吸附剂进行第一次加热，此时汞单质和汞化合物能基本受热汽化，与吸附剂分离，可以对吸附剂进行回收，并准备再次利用。然后对包含有汞单质或者汞化合物的气体进行第二次加热，此时，可以使汞化合物分解形成汞单质，便于对汞单质进行回收。

与直接将吸附剂加热到分解温度相比，由于单独加热气体所需能量较少，加热炉的体积也可减少，因此能有效降低工程造价和能耗。

附图说明

此处所说明的附图用来公开对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及汞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为本发明实施例公开的吸附剂脱汞设备的示意图；

图2为本发明实施例公开的输送装置的示意图。

附图标记说明：100-磁选机；200-第一加热装置；300-第二加热装置；400-吸附剂回收装置；410-发送器；420-改性装置；430-喷射装置；500-冷却组件；510-冷却器；520-回收罐；600-吸风机；700-灰库；800-旋风除尘器；900-输送装置；910-输料管；920-驱动电机；930-绞龙；1000-活性炭吸附装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

本发明实施例公开一种吸附剂脱汞工艺，其包括如下的步骤：

步骤(1)：利用具有磁性的吸附剂吸附烟气中的汞单质或者汞化合物，附着有汞单质或者汞化合物的吸附剂被收集起来，并送入进行第一次加热的装置内，而飞灰颗粒则排入用于集中飞灰颗粒的灰库中。一般情况下，该吸附剂可以直接从飞灰中提取出来，该吸附剂具有便于与飞灰颗粒分离的特性，因此分离起来较为方便，可以轻易获取。

步骤(2)：对附着有汞单质或者汞化合物的吸附剂进行第一次加热，并对加热后的吸附剂进行回收，第一次加热的温度至少达到汞单质的沸点。经过第一次加热，汞单质和汞化合物达到沸点，基本能够变为气体，从而与吸附剂脱离，然后将经过第一次加热的吸附剂回收起来，可以再次使用。

步骤(3)：对包含有汞单质或者汞化合物的气体进行第二次加热，第二次加热的温度至少达到汞化合物的分解温度。经过第二次加热后，汞化合物在达到分解温度后，汞元素能基本从其化合物中分离出来形成汞单质，从而便于对汞单质进行回收。同时，与直接将吸附剂加热到分解温度相比，由于单独加热气体所需能量较少，加热炉的体积也可减少，因此能有效降低工程造价和能耗。集中收集起来的汞单质可以直接贮藏起来，也可以通过化学反应转化成稳定的无毒汞化合物，如硒化汞等化合物贮藏。

步骤(4)：对第二次加热后的气体进行冷却，收集凝结的汞单质，实现汞单质的资源化利用，并将剩余的气体排出。由于汞单质的凝结温度较高，因此在汞单质凝结为液体时，气体中的其他物质基本保持气态，从而可以快速的得到纯度较高的汞单质。

此外，经过第一次加热，与汞单质及汞化合物分解得到的吸附剂可以直接送回烟道对汞单质或者其化合物进行吸附，但是为了提升使用过的吸附剂的吸附效果，可以先对其进行一次改性处理，然后再将其送入烟道内。改性处理主要是在吸附剂中添加一些化学成分，以使回收后的吸附剂对汞单质及汞化合物的吸附效果基本达到回收前的强度。

在本实施例的一些实施方式中，在对气体进行冷却前，还可以增加一个步骤，即在对附着有汞单质或者汞化合物的吸附剂进行第二次加热后，对收集到的气体进行除尘处理。

本实施例公开的吸附剂脱汞工艺主要是利用气体的流动来使包含有汞单质或者汞化合物的气体进入到第二次加热的装置内，附着有汞单质或者汞化合物的吸附剂在经过第一次加热后，汞单质和汞化合物汽化为气体，这些气体在排出第一次加热的装置时，难免会带出一些吸附剂颗粒，这些颗粒在经过第二次加热后会随着气体一起进入用于冷却的装置内，利用旋风除尘的原理来使气体与吸附剂颗粒分离，能有效避免这一情况的出现。经过进一步提纯的气体可以直接送入用于冷却的装置内进行冷却凝结，而经过旋风除尘得到的吸附剂也可以与第一次加热后得到的吸附剂一起收集起来。

在常温常压下，汞单质的沸点为356.7摄氏度，汞化合物全部分解为汞单质的温度为800摄氏度。

因此，为了让汞化合物也全部汽化，可以让第一次加热的温度达到500摄氏度，而第二次加热的温度达到800摄氏度以上。

在本实施例的一些实施方式中，经过冷却的气体在排放前，还可以增加一道深度净化工序，该工序主要是利用活性炭吸附装置来吸附气体中的微量液体汞单质或者尚未凝结的汞单质，从而确保排放的气体达到排放标准。

参阅图1，本发明实施例公开一种吸附剂脱汞设备，其包括磁选机100、第一加热装置200、第二加热装置300、吸附剂回收装置400、冷却组件500、吸风机600以及灰库700。

本实施例结合燃煤电厂气力输灰系统的管道，将包含在飞灰中的，并已完成汞吸附的磁性吸附剂分离出来。

灰库700设置在管道的末端，用于收集飞灰颗粒。

磁选机100可以安装在靠近管道的末端的位置，在磁选机100上可以设置两个出口，分别为第一出口和第二出口，磁选机100的主要作用是将完成汞单质及汞化合物吸附并混合在管道内的吸附剂从飞灰中分离出来，并将附着有汞单质或者汞化合物的吸附剂送入第一出口中，而管道内的其他物质则送入与灰库700连通的第二出口中。

第一加热装置200的入口端与磁选机100的第一出口连通，第一加热装置200的主要作用是对附着有汞单质或者汞化合物的吸附剂进行第一次加热，以使汞单质或者汞化合物与吸附剂分离。

第二加热装置300的入口端与第一加热装置200的出口端连通，包含有汞单质或者汞化合物的气体进入第二加热装置300后进行第二次加热，第二次加热的目的是让汞化合物分解为汞单质，便于后续的回收和贮藏。

冷却组件500与第二加热装置300的出口端连通，其主要作用是对第二次加热后的包含有汞单质的气体进行冷却，由于汞单质的凝结温度为356.7摄氏度，因此，冷却组件500的温度可以是稍低于该温度即可，这样可以避免其他杂质凝结混入汞单质中，当然，为了节约能源，将冷却温度调至更低也是可以的。

吸风机600安装在吸附剂脱汞设备的末端，为整个吸附剂脱汞设备提供动力，使气体能够以此经过第一加热装置200、第二加热装置300以及冷却组件500后被排出。

吸附剂回收装置400的入口端也与第一加热装置200的出口端连通，吸附剂回收装置400可以是位于第一加热装置200的下方，第一加热装置200的出口端有两种物质，一种是与汞单质或者汞化合物分离的固体颗粒吸附剂，而另一种物质则为含有汞单质或者汞化合物的气体，该固体颗粒在重力的作用下进入下方的吸附剂回收装置400，而该气体则在吸风机600的作用下进入第二加热装置300。

本实施例公开的吸附剂脱汞装置利用方便收集的具有磁性的吸附剂来对烟气中的汞及汞化合物进行吸附，当汞单质和汞化合物被吸附到吸附剂上后，收集吸附剂，然后对该吸附剂进行第一次加热，此时汞单质和汞化合物能基本受热汽化，与吸附剂分离，从而实现对吸附剂的回收，并准备再次利用。然后对包含有汞单质或者汞化合物的气体进行第二次加热，此时，可以将汞从其化合物中分离出来，便于对汞进行回收。

在本实施例的一些实施方式中，吸附剂脱汞设备还包括旋风除尘器800，旋风除尘器800具有第一出口和第二出口，旋风除尘器800与第二加热装置300的出口端连通，旋风除尘器800的第一出口与冷却组件500连通，旋风除尘器800的第二出口与吸附剂回收装置400连通。

旋风除尘器800主要用于对第二次加热后的包含有汞单质的气体进行除尘处理，本实施例公开的吸附剂脱汞设备由于是以吸风机600为动力，因此可能有一些吸附剂随着包含有汞单质或者汞化合物的气体一起进入到第二加热装置300内，然后再随着经过第二次加热的气体进入到冷却组件500内，旋风除尘器800的设置就是为了避免这一情况的发生，利用旋风除尘器800可以有效的将气体和固体分离，分离后的气体沿第一出口进入冷却组件500内，而分离出来的吸附剂颗粒则沿第二出口进入吸附剂回收装置400内。

在本实施例的一些实施方式中，在冷却组件500和吸风机600之间还可以增设一个活性炭吸附装置1000，利用活性炭吸附装置1000可以吸附气体中的微量液体汞单质或者尚未凝结的汞单质，从而确保排放的气体达到排放标准。

其中，吸附剂回收装置包括发送器410、改性装置420和喷射装置430，发送器410分别与第二加热装置的出口端和旋风除尘器800的第二出口连通，用于收集吸附剂颗粒，改性装置420与发送器410的输出端连通，其主要用于对使用过的吸附剂进行改性，具体方式是在吸附剂中添加一些化学成分，以使回收后的吸附剂对汞及汞化合物的吸附效果基本达到回收前的强度，喷射装置430与改性装置420的输出端连通，且喷射装置430的输出端与飞灰管道连通，喷射装置430与管道的连通处位于磁选机的上方，以便对飞灰中的汞单质和汞化合物进行回收，且吸附了汞单质或者汞化合物的吸附剂能够进入磁选机内。

冷却组件500包括冷却器510和回收罐520，冷却器510安装于旋风除尘器800和活性炭吸附装置1000之间，冷却器510的入口与旋风除尘器800的第一出口连通，活性炭吸附装置1000与冷却器510的出口连通，回收罐520也与冷却器510的出口连通，由于回收罐520主要用于收集液态的汞单质，因此，可以将回收罐520设置在冷却器510的下方。经过冷却的包含有汞单质的气体，分离为两种物质，一种是基本不含有汞单质的气体，另一种是凝结后汞单质液体，气体在吸风机600的作用下进入活性炭吸附装置1000，并最终被排放出去，而汞单质液体则在重力的作用下流入回收罐520，从而完成汞单质的回收和排放气体的净化。

在本实施例的一些实施方式中，由于受到场地的装置本身的结构局限，还需要在磁选机100和第一加热装置200之间增设一个输送装置900。

参阅图2，输送装置900包括输料管910、驱动电机920和绞龙930。利用输送装置900可以将吸附剂颗粒缓慢的送入箱体内，且让磁选机100与第一加热装置200形成密封连接，从而避免烟气泄露。

输料管910的第一端与磁选机100的第一粗口连通，输料管910的第二端与第一加热装置200的入口段连通。驱动电机920安装于该输料管910，且驱动电机920的输出端朝向输料管910设置，绞龙930与驱动电机920的输出端连接，驱动电机920驱动该绞龙930转动，绞龙930与输料管910同轴设置，且绞龙930的外径可以和输料管910的内径相等，以使吸附剂能够沿着绞龙930的纹路缓慢均匀地移动至第一加热装置200内。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims

1.一种吸附剂脱汞工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）利用具有磁性的吸附剂吸附烟气中的汞单质和汞化合物；

（2）对附着有汞单质和汞化合物的吸附剂进行第一次加热，并对加热后的吸附剂进行回收，第一次加热的温度至少达到汞单质的沸点，以使汞单质和汞化合物能受热汽化并与吸附剂分离；

（3）对包含有汞单质和汞化合物的气体进行第二次加热，第二次加热的温度至少达到汞化合物的分解温度；

（4）对第二次加热后的气体进行冷却，收集凝结的汞单质，并将剩余的气体排出。

2.根据权利要求1所述的吸附剂脱汞工艺，其特征在于，所述步骤（2）还包括：

对包含有汞单质和汞化合物的气体进行除尘处理，回收经过除尘处理时所产生的固体。

3.根据权利要求1所述的吸附剂脱汞工艺，其特征在于，在常温常压下，第一次加热的温度为500摄氏度，第二次加热的温度为800摄氏度。

4.根据权利要求1所述的吸附剂脱汞工艺，其特征在于，对回收后的所述吸附剂进行改性处理。

5.一种吸附剂脱汞设备，用于实施权利要求1所述的吸附剂脱汞工艺，其特征在于，包括：

磁选机（100），所述磁选机（100）包括第一出口和第二出口；

第一加热装置（200），所述第一加热装置（200）的入口端与所述磁选机（100）的第一出口连通；

第二加热装置（300），所述第二加热装置（300）与所述第一加热装置（200）的出口端连通；

吸附剂回收装置（400），所述吸附剂回收装置（400）与所述第一加热装置（200）的出口端连通；

冷却组件（500），所述冷却组件（500）与所述第二加热装置（300）的出口端连通；

吸风机（600），所述吸风机（600）安装于所述冷却组件（500）的出口端；以及

灰库（700），所述灰库（700）与所述磁选机（100）的第二出口连通。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述吸附剂脱汞设备还包括：

旋风除尘器（800），所述旋风除尘器（800）包括第一出口和第二出口，所述旋风除尘器（800）与所述第二加热装置（300）的出口端连通，所述旋风除尘器（800）的第一出口与所述冷却组件（500）连通，所述旋风除尘器（800）的第二出口与所述吸附剂回收装置（400）连通。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述冷却组件包括：

回收罐（520）；以及

冷却器（510），所述冷却器（510）与所述旋风除尘器（800）的第一出口连通，所述冷却器（510）的出口分别与所述回收罐（520）和所述吸风机（600）连通。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

活性炭吸附装置（1000），所述活性炭吸附装置（1000）安装于所述冷却器（510）和所述吸风机（600）之间。

9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述吸附剂回收装置包括：

发送器（410），所述发送器（410）分别与所述第二加热装置（300）的出口端和所述旋风除尘器（800）的第二出口连通；

改性装置（420），所述改性装置（420）与所述发送器（410）的输出端连通；以及

喷射装置（430），所述喷射装置（430）与所述改性装置（420）的输出端连通。

10.根据权利要求5至9任一项所述的设备，其特征在于，所述磁选机（100）与所述第一加热装置（200）之间设置有输送装置（900）。