CN113893651A - 重金属脱除系统、重金属脱除方法及烟气处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种重金属脱除系统、重金属脱除方法及烟气处理系统，涉及重金属脱除领域。所公开的重金属脱除系统包括烟道、第一除尘装置、等离子体改性装置和第一管道，第一除尘装置设于烟道，且第一除尘装置的排污口与等离子体改性装置的入口连通，以使烟道内的飞灰通过第一除尘装置进入等离子体改性装置，等离子体改性装置具有重金属出口和飞灰出口，飞灰出口与第一管道的第一端口连通，第一管道的第二端口与烟道连通，且第二端口在烟气输送方向连通于第一除尘装置的上游。本申请能够解决相关技术中通过吸附剂脱除燃煤烟气中的重金属，需要大量吸附剂，导致成本较高的问题。

Description

重金属脱除系统、重金属脱除方法及烟气处理系统

技术领域

本申请属于重金属脱除技术领域，具体涉及一种重金属脱除系统、重金属脱除方法及烟气处理系统。

背景技术

重金属对环境污染较为严重，燃煤烟气中的重金属含量较高，如果将未经过重金属脱除的燃煤烟气直接排放至大气中，会对环境造成污染。相关技术中，向燃煤烟气中喷射吸附剂，例如活性炭、飞灰或钙基吸附剂等，通过吸附剂吸附燃煤烟气中的重金属，但是，燃煤电厂的烟气量大，为了保证重金属的脱除效果，需要向燃煤烟气中喷射大量的吸附剂，这无疑大大提高了脱除烟气中重金属的成本。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种重金属脱除系统、重金属脱除方法及烟气处理系统，能够解决相关技术中通过吸附剂脱除燃煤烟气中的重金属，需要大量吸附剂，导致成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供了一种重金属脱除系统，包括烟道、第一除尘装置、等离子体改性装置和第一管道，其中：

所述第一除尘装置设于所述烟道，且所述第一除尘装置的排污口与所述等离子体改性装置的入口连通，以使所述烟道内的飞灰通过所述第一除尘装置进入所述等离子体改性装置；

所述等离子体改性装置具有重金属出口和飞灰出口，所述飞灰出口与所述第一管道的第一端口连通，所述第一管道的第二端口与所述烟道连通，且所述第二端口在烟气输送方向连通于所述第一除尘装置的上游。

本申请实施例还提供了一种重金属脱除方法，包括如下步骤：

第一除尘装置捕获烟道内的飞灰；

所述飞灰进入等离子体改性装置，所述等离子体改性装置脱除所述飞灰附着的重金属，并对所述飞灰进行放电改性；

改性后的所述飞灰进入所述烟道内，且进入在所述烟气输送方向位于所述第一除尘装置上游的所述烟道内；

重复上述步骤。

本申请实施例提供了一种烟气处理系统，包括上述的重金属脱除系统；

所述烟气处理系统还包括在烟气输送方向依次设置在所述烟道上的脱硝装置、空气预热器、第二除尘装置和脱硫装置，且所述脱硫装置的出口与所述第一除尘装置的入口连通，所述第一除尘装置的烟气出口与所述烟囱连通。

在本申请实施例中，第一除尘装置可以捕获烟道内的飞灰，捕获的飞灰进入等离子体改性装置内，等离子体改性装置的等离子体放电产生高温，可以脱除附着于飞灰的重金属，重金属通过重金属出口排出，以实现脱除烟气中的重金属的目的，脱除重金属后的飞灰通过第一管道重新进入烟道内，烟道内的重金属可以再次附着在飞灰上，且附着有重金属的飞灰可以再次被第一除尘装置捕获，进而实现飞灰的循环利用，降低所需要的吸附剂的成本。由此可见，本申请的重金属脱除系统能够解决相关技术中，通过吸附剂脱除燃煤烟气中的重金属，需要大量吸附剂，导致成本较高的问题。

附图说明

图1为本申请实施例公开的烟气处理系统的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的重金属脱除方法的流程图。

附图标记说明：

100-烟道、

200-第一除尘装置、

300-等离子体改性装置、

400-第一管道、

500-过滤装置、

600-干燥装置、

700-筛分装置、

800-废水处理装置、

900-重金属回收装置；

1000-锅炉、

1100-脱硝装置、

1200-空气预热器、

1300-第二除尘装置、

1400-脱硫装置、

1500-烟囱。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。

参考图1至图2，本申请实施例公开了一种重金属脱除系统，所公开的重金属脱除系统包括烟道100、第一除尘装置200、等离子体改性装置300和第一管道400。

第一除尘装置200设于烟道100，烟道100用于与锅炉1000连通，以将锅炉1000燃烧过程中产生的烟气排出，烟气中含有飞灰和重金属，例如汞，重金属可以吸附于飞灰的表面。

第一除尘装置200用于对烟气进行过滤，以捕获烟气内的飞灰，第一除尘装置200具有排污口，第一除尘装置200捕获的飞灰通过排污口排出。第一除尘装置200的排污口与等离子体改性装置300的入口可以通过管道连通，以使第一除尘装置200捕获的飞灰进入等离子体改性装置300内。

等离子体改性装置300具有重金属出口，等离子体改性装置300中的等离子体放电产生高温，高温可使飞灰中的重金属汽化，形成重金属蒸汽，以使重金属从飞灰上脱除，重金属蒸发后通过重金属出口排出，从而脱除飞灰中的重金属。

等离子体改性装置300具体飞灰出口，飞灰出口与第一管道400的第一端口连通，第一管道400的第二端口与烟道100连通，使得脱除重金属后的飞灰通过第一管道400重新进入烟道100内，重新进入烟道100内的飞灰可以继续吸附烟气中的重金属，且第一管道400的第二端口在烟气输送方向连通于第一除尘装置200的上游，以使飞灰能够重新被第一除尘装置200捕获，从而实现飞灰的循环利用，避免由于烟道100内的飞灰含量不足，难以保证重金属的吸附效果，还需要向烟道100内喷射吸附剂，导致吸附剂成本增大。

在本申请实施例中，第一除尘装置200可以捕获烟道100内的飞灰，飞灰进入等离子体改性装置300内，等离子体改性装置300的等离子体放电产生高温，可以脱除附着于飞灰的重金属，重金属通过重金属出口排出，以脱除烟气中的重金属，脱除重金属后的飞灰通过第一管道400重新进入烟道100内，烟道100内的重金属可以再次附着在飞灰上，且附着有重金属的飞灰可以再次被第一除尘装置200捕获，进而实现飞灰的循环利用，降低所需要的吸附剂成本。由此可见，本申请的重金属脱除系统能够解决相关技术中，通过吸附剂脱除燃煤烟气中的重金属，需要大量吸附剂，导致吸附剂成本较高的问题。

飞灰对重金属的吸附能力有限，为了增强飞灰对烟气中重金属的吸附能力，在本申请实施例中，等离子体改性装置300还可以设有进气口，进气口用于向等离子体改性装置300内通入改性气体，以对飞灰进行改性，改性后的飞灰作为吸附剂通过第一管道400进入烟道100内。等离子体放电产生高温，在高温的条件下，改性气体可以产生活性官能团，活性官能团附着在飞灰的表面，能够起到吸附重金属的作用，以增强飞灰对重金属的吸附效果，进而提高对烟气中的重金属的脱除效果。

在本申请实施例中，等离子体放电产生高温，高温使重金属蒸发，同时，改性气体在高温环境下产生活性官能团，活性官能团附着于飞灰，循环进入烟道100内。

改性气体可以为空气、纯氧气、氯气或氯化氢气体中的至少一者，在高温的条件下，上述改性气体可以产生含氯或含氧的活性官能团，这两种活性官能团附着在飞灰的表面，起到重金属吸附作用。进一步的，改性气体可以选用氯气，在相同体积下，氯气在高温条件下产生的活性官能团含量最高，且相对于含氧的活性官能团，含氯的活性官能团对重金属的吸附效果更好，进而提升改性后的飞灰对重金属的吸附效果。

第一除尘装置200可以选用多种除尘器，例如静电除尘器、干式电除尘装置或湿式电除尘装置。

在本申请公开的实施例中，第一除尘装置200可以为湿式电除尘装置，湿式电除尘装置通过高压电晕放电使得飞灰荷电，荷电后的飞灰在电场力的作用下到达集尘板或集尘管，最后通过水将集尘板或集尘管上的飞灰冲洗下来，通过排污口排出，实现除尘效果。湿式电除尘装置为成熟的现有技术，此处不再赘述。

由上文可知，湿式电除尘装置的排污口所排出的是飞灰和水的混合物，因此，需要进过滤除水，以得到飞灰。在本申请实施例中，重金属脱除系统还可以包括过滤装置500，第一除尘装置200的排污口与过滤装置500的入口连通，过滤装置500具有第一出口和第二出口，过滤后的飞灰通过第一出口排出，过滤后的水通过第二出口排出。

可选的，过滤装置500可以设有滤网或滤膜，飞灰和水的混合物进入过滤装置500后，水穿过滤网或滤膜后流向第二出口，并通过第二出口排出，飞灰无法穿过滤网或滤膜，因此，飞灰被阻挡在滤网或滤膜上，实现飞灰与水的分离。烟道100内流通有烟气，部分烟气通过第一除尘装置200流向过滤装置500，在烟气气流的作用下，滤网或滤膜上的飞灰向第一出口移动，并通过第一出口排出，且由于烟气的温度较高，烟气还能够对飞灰起到一定地干燥作用。或者，过滤装置500还可以包括风机，风机的出口朝向第一出口，进而通过风机将飞灰吹向第一出口，以使飞灰过滤得到的飞灰通过第一出口排出。

通过第一出口排出的飞灰呈湿润状态，呈湿润状态的飞灰直接进入等离子体改性装置300内，较难实现重金属的脱除。为此，在本申请公开的实施例中，重金属脱除系统还可以包括干燥装置600，过滤装置500的第一出口与干燥装置600的入口连通，干燥装置600的出口与等离子体改性装置300连通。此种情况下，通过干燥装置600对湿润的飞灰进行干燥，将干燥的飞灰输送至等离子体改性装置内，以实现重金属的脱除。

对飞灰进行干燥后，可能导致飞灰结块，结块的飞灰影响重金属的脱除效果。为此，在本申请实施例中，重金属脱除系统还可以包括研磨装置，研磨装置的入口与干燥装置600的出口连通，研磨装置的出口与等离子体改性装置300连通。此种情况下，对干燥过后的飞灰进行研磨，避免飞灰结块影响重金属的脱除效果。

在进一步的技术方案中，重金属脱除系统还可以包括筛分装置700，筛分装置700的入口与研磨装置的出口连通，筛分装置700的出口与等离子体改性装置300连通。此种情况下，通过筛分装置700的筛面可以使直径较小的飞灰颗粒穿过筛面，进入等离子体改性装置300内，飞灰颗粒的直径越小，飞灰颗粒的比表面积越大，更有利于使更多的活性官能团附着在飞灰表面，进而提升飞灰的改性效果，增强改性后的飞灰对重金属的吸附能力，进而使烟气中更多的重金属吸附在改性后的飞灰上，减少排放的烟气中的重金属含量。

第一除尘装置200、过滤装置500、干燥装置600、研磨装置、筛分装置700和等离子体改性装置300可以通过管道依次连通。

上述方案中，进入过滤装置500的飞灰和水的混合物还混杂有烟气中的其他杂质，部分杂质以及部分未过滤成功的飞灰会随水从过滤装置500的第二出口流出，若直接将混杂有杂质的水排出至外界环境内可能会造成环境污染，为此，在本申请实施例中，重金属脱除系统还可以包括废水处理装置800，废水处理装置800的入口与过滤装置500的第二出口连通。此种情况下，可以通过废水处理装置800对废水进行处理，进而避免造成环境污染。

本申请实施例中的过滤装置500、干燥装置600、研磨装置、筛分装置700以及废水处理装置800均为成熟的现有技术，此处不再赘述。

上述方案中，等离子体改性装置300设有重金属出口，为了对重金属进行回收，在本申请实施例中，重金属脱除系统还可以包括重金属回收装置900，等离子体改性装置300的重金属出口与重金属回收装置900连通。此种情况下能够实现重金属的回收，避免重金属再释放至大气中，进而避免重金属排放在大气中污染环境。

在一种可选的实施例中，重金属回收装置900内可以设有多个容器，在部分容器内可以放置高锰酸钾溶液，在部分容器内可以放置双氧水溶液，利用高锰酸钾和双氧水吸收重金属，以实现重金属的回收。

本申请实施例还公开一种重金属脱除方法，包括如下步骤：

步骤一、第一除尘装置200捕获烟道100内的飞灰；

在此步骤中，第一除尘装置200可以设于烟道100上，进而使第一除尘装置200捕获烟气中的飞灰。

步骤二、飞灰进入等离子体改性装置300，等离子体改性装置300脱除飞灰内的重金属，并对飞灰进行放电改性；

在此步骤中，利用等离子体放电产生的高温使飞灰吸附的重金属脱附，等离子体放电装置内具有改性气体，等离子体改性装置300在改性气体的氛围下，对飞灰进行放电改性，以使飞灰表面产生活性官能团。

步骤三、改性后的飞灰进入烟道100内，且进入在烟气输送方向位于第一除尘装置200上游的烟道100内。

重复上述步骤。

此方法利用第一除尘装置200对吸附重金属(例如汞)后的飞灰进行捕获，然后利用等离子体放电技术对该飞灰进行重金属的脱附和活性官能团的再生，以使经过等离子体放电改性后的飞灰成为可再生吸附剂，并再次输送到第一除尘装置200上游的烟道100中进行循环使用，以降低所需要的吸附剂的成本，进而降低重金属脱附的经济成本。

第一除尘装置200可以选用湿式电除尘装置，在飞灰进入等离子体改性装置300之前，重金属脱除方法还包括如下步骤：

过滤飞灰；

在此步骤中，通过过滤装置500对湿式电除尘装置捕获的飞灰进行过滤，以分离湿式电除尘装置的排污口排出的水和飞灰。

干燥飞灰；

在此在步骤中，通过干燥装置600对过滤后的飞灰进行干燥，得到干燥的飞灰。

研磨飞灰；

在此步骤中，通过研磨装置对飞灰进行研磨，避免飞灰结块。

筛分飞灰；

在此步骤中，通过筛分装置700对研磨后的飞灰进行筛分，得到直径更小的飞灰。

本申请实施例还公开一种烟气处理系统，所公开的烟气处理系统包括上述的重金属脱除系统，烟道100的第一端口连通于锅炉1000，烟道100的第二端口连通于烟囱1500，以将锅炉1000燃烧产生的的烟气排出。烟气处理系统同样具有上述重金属脱除系统所达到的技术效果，此处不再赘述。

烟气处理系统还包括在烟气输送方向依次设置在烟道100上的脱硝装置1100、空气预热器1200、第二除尘装置1300和脱硫装置1400，第一除尘装置200的入口与脱硫装置1400的出口相连，第一除尘装置200的烟气出口与烟囱1500相连。第二除尘装置1300可以为静电除尘器。此种情况下，可以对烟气进行脱硝处理，脱硫处理，且静电除尘器可以对烟气进行初步过滤，进而提升烟气的处理效果。

在进一步的技术方案中，第一管道400的第二端口连通于脱硫装置1400和第一除尘装置200之间的烟道100上，且第二端口临近脱硫装置1400设置。飞灰与烟气接触时间越长，飞灰对烟气中的重金属的吸附效果越好。此种情况下，能够延长飞灰循环进入烟道100后，与烟气的接触时间，进而提升飞灰对重金属的吸附效果，降低排出的烟气中的重金属含量。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种重金属脱除系统，其特征在于，包括烟道(100)、第一除尘装置(200)、等离子体改性装置(300)和第一管道(400)，其中：

所述第一除尘装置(200)设于所述烟道(100)，且所述第一除尘装置(200)的排污口与所述等离子体改性装置(300)的入口连通，以使所述烟道(100)内的飞灰通过所述第一除尘装置(200)进入所述等离子体改性装置(300)；

所述等离子体改性装置(300)具有重金属出口和飞灰出口，所述飞灰出口与所述第一管道(400)的第一端口连通，所述第一管道(400)的第二端口与所述烟道(100)连通，且所述第二端口在烟气输送方向连通于所述第一除尘装置(200)的上游。

2.根据权利要求1所述的重金属脱除系统，其特征在于，所述等离子体改性装置(300)设有进气口，所述进气口用于向所述等离子体改性装置(300)内通入改性气体。

3.根据权利要求2所述的重金属脱除系统，其特征在于，所述第一除尘装置(200)为湿式电除尘装置，所述重金属脱除系统还包括过滤装置(500)和干燥装置(600)，其中：

所述第一除尘装置(200)的排污口与所述过滤装置(500)的入口连通，所述过滤装置(500)具有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述干燥装置(600)的入口连通，所述干燥装置(600)的出口与所述等离子体改性装置(300)连通。

4.根据权利要求3所述的重金属脱除系统，其特征在于，所述重金属脱除系统还包括研磨装置，所述研磨装置的入口与所述干燥装置(600)的出口连通，所述研磨装置的出口与所述等离子体改性装置(300)连通。

5.根据权利要求4所述的重金属脱除系统，其特征在于，所述重金属脱除系统还包括筛分装置(700)，所述筛分装置(700)的入口与所述研磨装置的出口连通，所述筛分装置(700)的出口与所述等离子体改性装置(300)连通。

6.根据权利要求3所述的重金属脱除系统，其特征在于，所述重金属脱除系统还包括废水处理装置(800)，所述废水处理装置(800)的入口与所述过滤装置(500)的第二出口连通。

7.根据权利要求1所述的重金属脱除系统，其特征在于，所述重金属脱除系统还包括重金属回收装置(900)，所述等离子体改性装置(300)的所述重金属出口与所述重金属回收装置(900)连通。

8.一种重金属脱除方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一除尘装置(200)捕获烟道(100)内的飞灰；

所述飞灰进入等离子体改性装置(300)，所述等离子体改性装置(300)脱除所述飞灰附着的重金属，并对所述飞灰进行放电改性；

改性后的所述飞灰进入所述烟道(100)内，且进入在所述烟气输送方向位于所述第一除尘装置(200)上游的所述烟道(100)内；

重复上述步骤。

9.根据权利要求8所述的重金属脱除方法，其特征在于，所述第一除尘装置(200)为湿式电除尘装置，在所述飞灰进入等离子体改性装置(300)之前，所述重金属脱除方法还包括如下步骤：

过滤所述飞灰；

干燥所述飞灰；

研磨所述飞灰；

筛分所述飞灰。

10.一种烟气处理系统，其特征在于，包括锅炉(1000)、烟囱(1500)和上述权利要求1至7中任一项所述的重金属脱除系统，所述烟道(100)的一端与所述锅炉(1000)连通，所述烟道(100)的另一端与所述烟囱(1500)连通；

所述烟气处理系统还包括在烟气输送方向依次设置在所述烟道(100)上的脱硝装置(1100)、空气预热器(1200)、第二除尘装置(1300)和脱硫装置(1400)，且所述脱硫装置(1400)的出口与所述第一除尘装置(200)的入口连通，所述第一除尘装置(200)的烟气出口与所述烟囱(1500)连通。

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