CN114733344A - 一种烟气汞的循环捕集方法及系统 - Google Patents
一种烟气汞的循环捕集方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114733344A CN114733344A CN202210482594.9A CN202210482594A CN114733344A CN 114733344 A CN114733344 A CN 114733344A CN 202210482594 A CN202210482594 A CN 202210482594A CN 114733344 A CN114733344 A CN 114733344A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mercury
- flue gas
- catalyst
- fluidized bed
- circulating fluidized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 123
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 108
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 106
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 156
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 93
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 92
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 63
- UKWHYYKOEPRTIC-UHFFFAOYSA-N mercury(ii) oxide Chemical compound [Hg]=O UKWHYYKOEPRTIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910000474 mercury oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 27
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 8
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 25
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000001926 trapping method Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8665—Removing heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
- B01D2257/602—Mercury or mercury compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明公开了一种烟气汞的循环捕集方法及系统，涉及烟气汞控制领域，旨在解决现有技术中催化剂吸附不完全，且存在二次污染的问题，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤1，将含汞烟气通过装有金属氧化物催化剂的循环流化床吸附炉，催化剂吸附汞；洁净烟气和废弃催化剂进行气固分离，分离后的废弃催化剂通入循环流化床再生炉；再通入高温再生气体，将吸附态氧化汞分解，并对分解得到的汞进行回收；将再生催化剂送回循环流化床吸附炉中实现催化剂的循环；利用循环流化床系统实现对烟气汞的循环捕集，增加了烟气与催化剂颗粒的接触时间，易于实现催化剂的回收和循环利用、汞资源的回收；催化剂解析释放出的汞经处理后可实现汞的回收资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及烟气汞控制领域，具体为一种烟气汞的循环捕集方法及系统。
背景技术
汞对人体和生态环境具有严重危害。烟气中的汞主要有三种存在形式：元素汞(Hg0)、氧化汞(Hg2+)和颗粒态汞(Hgp)。Hgp和Hg2+可以被颗粒控制装置和湿法烟气洗涤装置高效脱除，然而，Hg0极易挥发且不溶于水，很难利用现有的烟气净化装置直接去除。因此，Hg0是烟气汞排放控制的重点。
目前催化剂喷射技术是烟气汞的主要控制技术之一。在喷射技术中，为保证足够的汞脱除效率，需注入大量的催化剂，然而，其与烟气的接触时间仅有数秒，大量催化剂远未达到饱和即被排除烟道，造成材料的大量浪费，脱汞成本高。此外，吸附汞后的粉末催化剂进入飞灰、石膏等燃烧副产物中，增加了残渣中的汞含量、存在汞二次释放的潜在风险以及汞资源的回收困难。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种烟气汞的循环捕集方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：
步骤1，将含汞烟气通过装有金属氧化物催化剂的循环流化床吸附炉内，含Hg0烟气进入吸附炉后，单质汞Hg0(g)首先吸附在催化剂表面，形成吸附态汞Hg0(ad)，随后被催化剂中的晶格氧或化学吸附态氧氧化生成吸附态的HgO(ad)并固定在催化剂上，从而脱除烟气中的Hg0，在此过程中，催化剂表面的晶格氧或化学吸附态氧被消耗生成氧空位，得洁净烟气和废弃催化剂，废弃催化剂上有吸附态氧化汞；
步骤2，将所述步骤1中得到的洁净烟气和废弃催化剂通过旋风分离器进行气固分离，分离后的废弃催化剂通入循环流化床再生炉；
步骤3，向循环流化床再生炉内通入高温再生气体，在高温再生气体中以一定的气体流量加热一段时间后，使HgO分解，该炉排放烟气中的主要成分为高浓度Hg0，可进行汞资源回收，再生气体中一定浓度的气相O2可补充氧空位，从而使催化剂得到再生，同时补充新鲜催化剂颗粒和排除多次循环后失活的催化剂颗粒；
步骤4，将所述步骤中得到的再生催化剂通过旋风分离器再次输送回循环流化床吸附炉中脱除Hg0，从而实现单质汞的循环捕集。
脱附再生具体方法为：将吸附汞后失活的成型催化剂从吸附炉转移至再生炉中，从锅炉烟道中引出热烟气，为催化剂的再生提供热量和氧气，催化剂的再生是一个吸热过程，因此需要得到能量的补充，这部分能量可以由燃煤产生的热烟气提供或由空气预热器(350-400℃)产生的一小部分热烟气提供，在高温再生气体中加热一段时间，成型催化剂表面的氧化活性位恢复，再生可以恢复催化剂的脱汞能力，有利于降低吸附成本；此外，在高温加热过程中，富集在催化剂上的汞被集中、快速地释放，因此，脱附炉出口气流中的汞浓度远远高于烟气中汞的浓度，可经过气体急冷或冷凝提纯装置处理后进入汞储罐从而实现汞的回收资源化利用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中的循环流化床吸附炉内的吸附温度为50～300℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中的循环流化床吸附炉内的吸附温度为150～200℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2和所述步骤3中，循环流化床再生炉内的再生温度为300～400℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2和所述步骤3中，循环流化床再生炉内的再生温度为350～400℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述循环流化床再生炉内的加热时间为10～60min。
作为本发明的一种优选技术方案，所述循环流化床再生炉内的加热时间为30～60min。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3内通入的高温再生气体包括热烟气和空气(提供额外氧气)，所述热烟气包括氮气和氧气，所述热烟气来自锅炉，热烟气中的氧气是锅炉内燃料燃烧后的剩余氧气。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氧气在高温再生气体中的体积总占比为0～21％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氧气在高温再生气体中的体积总占比为4～21％
作为本发明的一种优选技术方案，所述高温再生气体的气体流量为0.6～1.2L/min。
作为本发明的一种优选技术方案，所述作为本发明的一种优选技术方案，所述高温再生气体的气体流量为1L/min。
本发明还公开了一种烟气汞的循环捕集系统，采用的技术方案是，包括循环流化床吸附炉、循环流化床再生炉、第一旋风分离器和第二旋风分离器；所述循环流化床吸附炉上有第一进料口、第一出料口和催化剂循环进口，所述第一出料口连接所述第一旋风分离器，所述第一旋风分离器上有第一排气口和第一排料口，所述第一排气口可根据实际情况与下游湿法烟气脱硫装置(WFGD)相通，催化剂催化氧化Hg0为Hg2+，然后在湿法烟气脱硫(WFGD)装置中脱除Hg2+。所述第一排料口与所述循环流化床再生炉上的第二进料口相连，所述循环流化床再生炉上还有进气口、第二出料口和第三出料口，所述第二出料口连接所述第二旋风分离器，所述第二旋风分离器上有第二排气口和第二排料口，所述第二排料口和所述循环流化床吸附炉上的所述催化剂循环进口相连。
作为本发明的一种优选技术方案，所述循环流化床再生炉上还有补气口和催化剂补充口，补气口能够通入空气，空气能补充氧空位，使催化剂表面的晶体结构得到修复；催化剂补充口是用于补充新鲜催化剂颗粒，以保证脱汞催化剂颗粒的充分供给，维持系统的整体脱汞效率。
作为本发明的一种优选技术方案，所述催化剂采用成型催化剂，成型催化剂颗粒的成型方法为浸渍负载成型、注模成型法、机械压板法或旋转法中的一种或几种。
作为本发明的一种优选技术方案，催化剂在经过长时间的吸附后，其脱汞效率会降低，当脱汞效率降低至40％则可认为“失活”；根据脱汞效率降低至40％时所需的吸附时间可判断其失活。
作为本发明的一种优选技术方案，在循环流化床吸附炉的催化剂颗粒经过一段时间的吸附，脱汞效率降低至40％左右时，即失活时，通过旋风分离器将洁净烟气与废弃催化剂颗粒进行气固分离，然后废弃的催化剂颗粒通过分离器下方的管道输送至再生炉中再生；再生催化剂和失活催化剂在输送期间不发生混合。
作为本发明的一种优选技术方案，固体催化剂颗粒通过送风机、引风机，经产生的空气气流进行输送。
本发明的有益效果：本发明利用循环流化床系统实现对烟气汞的循环捕集，该技术增加了烟气与催化剂颗粒的接触时间，易于实现催化剂的回收和循环利用、汞资源的回收，有效避免汞向燃烧副产物中的转移。
进一步的，本发明使用热再生对催化剂进行再生，热再生具有适用性强、再生效率高、对催化剂活性影响小等优点；催化剂被加热后解析释放出的Hg0经过气体急冷或冷凝提纯装置处理后进入汞储罐实现汞的回收资源化利用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明吸附温度对成型催化剂脱汞效率的影响(气体流量为1L/min，入口气氛为N2+4％O2+1000μg/m3)；
图3为成型催化剂颗粒的汞程序解析(Hg-TPD)实验；
图4为在N2+4％O2的再生气氛中对成型催化剂脱汞效率的影响示意图(吸附温度为150℃，再生温度为400℃，气体流量为1L/min，入口气氛为N2+4％O2+1000μg/m3)；
图5为在模拟空气(79％N2+21％O2)的再生气氛中对成型催化剂脱汞效率的影响示意图(吸附温度为150℃，再生温度为400℃，气体流量为1L/min，入口气氛为N2+4％O2+1000μg/m3)；
图6为循环次数对成型催化剂脱汞效率的影响示意图(吸附温度为150℃，再生温度为400℃，气体流量为1L/min，入口气氛为N2+4％O2+1000μg/m3)。
图中：1、锅炉；2、空气预热器；3、选择性催化还原脱硝系统；4、电除尘器；5、循环流化床吸附炉；6、循环流化床再生炉；7、含汞烟气；8、再生催化剂；9、废弃催化剂；10、新鲜催化剂；11、空气；12、热烟气；13、高浓度汞蒸汽；14、洁净烟气；15、失活催化剂。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本实施例公开了本发明的第一种实施方式，采用的技术方案是，包括以下步骤：
步骤1，将循环流化床的锅炉1产生的烟气经选择性催化还原脱硝系统3脱硝、空气预热器2预热、电除尘器4除尘后得含汞烟气7，将含汞烟气7通过装有锰基钙钛矿氧化物催化剂的循环流化床吸附炉5中，在150℃温度下，循环流化床吸附炉5内的催化剂吸附含汞烟气7内被氧化成有吸附态的氧化汞，得洁净烟气14和废弃催化剂9；
步骤2，将所述步骤1中得到的洁净烟气14和废弃催化剂9通入第一旋风分离器中进行气固分离，分离后的废弃催化剂9进入循环流化床再生炉6再生；
步骤3，向循环流化床再生炉6内通入高温再生气体，在350℃温度条件和高温再生气体的作用下加热60分钟，将吸附态氧化汞分解，并对分解得到的汞进行回收，得到高浓度汞蒸气13和再生催化剂8；高浓度汞蒸气13经过气体急冷处理后进入汞储罐从而实现汞的回收资源化利用；
步骤4，将所述步骤3中得到的再生催化剂8送回循环流化床吸附炉5中实现催化剂的循环。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，所述循环流化床再生炉6内的循环再生气体包括热烟气和空气(提供额外氧气)，所述热烟气包括氮气和氧气，所述热烟气来自锅炉。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氧气在高温再生气体中的体积总占比为4％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高温再生气体的气体流量为1L/min。
作为本发明的一种优选技术方案，所述催化剂采用成型催化剂，成型催化剂颗粒的成型方法为浸渍负载成型。
实施例2
本实施例公开了本发明的第二种实施方式，采用的技术方案是，包括以下步骤：
步骤1，将循环流化床的锅炉1产生的烟气经选择性催化还原脱硝系统3脱硝、空气预热器2预热、电除尘器4除尘后得含汞烟气7，将含汞烟气7通过装有催化剂的循环流化床吸附炉5中，在200℃温度下，循环流化床吸附炉5内的催化剂吸附含汞烟气7内被氧化成有吸附态的氧化汞，得洁净烟气14和废弃催化剂9；
步骤2，将所述步骤1中得到的洁净烟气14和废弃催化剂9通入第一旋风分离器中进行气固分离，分离后的废弃催化剂9进入循环流化床再生炉6再生；
步骤3，向循环流化床再生炉6内通入高温再生气体，在400℃温度条件和高温再生气体的作用下加热30分钟，将吸附态氧化汞分解，并对分解得到的汞进行回收，得到高浓度汞蒸气13和再生催化剂8；高浓度汞蒸气13经过气体急冷处理后进入汞储罐从而实现汞的回收资源化利用；
步骤4，将所述步骤3中得到的再生催化剂8送回循环流化床吸附炉5中实现催化剂的循环。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，所述循环流化床再生炉6内的循环再生气体包括热烟气和空气(提供额外氧气)，所述热烟气包括氮气和氧气，所述热烟气来自锅炉。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氧气在高温再生气体中的体积总占比为21％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高温再生气体的气体流量为1.2L/min。
作为本发明的一种优选技术方案，所述催化剂采用成型催化剂，成型催化剂颗粒的成型方法为注模成型法。
实施例3
本实施例公开了本发明的第三种实施方式，采用的技术方案是，包括以下步骤：
步骤1，将循环流化床的锅炉1产生的烟气经选择性催化还原脱硝系统3脱硝、空气预热器2预热、电除尘器4除尘后得含汞烟气7，将含汞烟气7通过装有催化剂的循环流化床吸附炉5中，在175℃温度下，循环流化床吸附炉5内的催化剂吸附含汞烟气7内被氧化成有吸附态的氧化汞，得洁净烟气14和废弃催化剂9；
步骤2，将所述步骤1中得到的洁净烟气14和废弃催化剂9通入第一旋风分离器中进行气固分离，分离后的废弃催化剂9进入循环流化床再生炉6再生；
步骤3，向循环流化床再生炉6内通入高温再生气体，在375℃温度条件和高温再生气体的作用下加热45分钟，将吸附态氧化汞分解，并对分解得到的汞进行回收，得到高浓度汞蒸气13和再生催化剂8；高浓度汞蒸气13经过气体急冷处理后进入汞储罐从而实现汞的回收资源化利用；
步骤4，将所述步骤3中得到的再生催化剂8送回循环流化床吸附炉5中实现催化剂的循环。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，所述循环流化床再生炉6内的循环再生气体包括热烟气和空气(提供额外氧气)，所述热烟气包括氮气和氧气，所述热烟气来自锅炉。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氧气在高温再生气体中的体积总占比为13％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高温再生气体的气体流量为0.8L/min。
作为本发明的一种优选技术方案，所述催化剂采用成型催化剂，成型催化剂颗粒的成型方法为机械压板法。
本发明还公开了一种烟气汞的循环捕集系统，采用的技术方案是，包括循环流化床吸附炉5、循环流化床再生炉6、第一旋风分离器和第二旋风分离器；所述循环流化床吸附炉5上有第一进料口、第一出料口和催化剂循环进口，所述第一出料口连接所述第一旋风分离器，所述第一旋风分离器上有第一排气口和第一排料口，所述第一排气口可根据实际情况与下游湿法烟气脱硫装置(WFGD)相通，催化剂催化氧化Hg0为Hg2+，然后在湿法烟气脱硫(WFGD)装置中脱除Hg2+。所述第一排料口与所述循环流化床再生炉6上的第二进料口相连，所述循环流化床再生炉6上还有进气口、补气口、催化剂补充口、第二出料口和第三出料口，所述第二出料口连接所述第二旋风分离器，所述第二旋风分离器上有第二排气口和第二排料口，所述第二排料口和所述循环流化床吸附炉5上的所述催化剂循环进口相连。
含汞烟气7通过第一进料口进入循环流化床吸附炉5中与催化剂接触氧化，生成的吸附态氧化汞吸附在催化剂上，循环流化床吸附炉5内的废弃催化剂9和洁净烟气14从第一出料口离开循环流化床吸附炉5，进入第一旋风分离器中，洁净烟气14从第一排气口排出，废弃催化剂9从第一排料口排出通过循环流化床再生炉6的第二进料口进入循环流化床再生炉6内，热烟气12和空气11分别通过进气口和补气口进入循环流化床再生炉6内，对催化剂进行再生，废弃催化剂9再生后得到的再生催化剂8和高浓度汞蒸气13通过第二出料口离开循环流化床再生炉6进入第二旋风分离器中进行气固分离，高浓度汞蒸气13从第二排气口排出进行汞回收作业，再生催化剂8通过第二排料口和循环流化床吸附炉5上的催化剂循环进口进入循环流化床吸附炉5内进行循环吸附。
在催化剂多次使用失活成为失活催化剂15后，可通过循环流化床再生炉6上的第三出料口排出，并通过催化剂补充口补入新鲜催化剂，以确保循环流化床吸附炉5内催化剂的足量供给。
含汞烟气7的通气管道上装有第一流量传感器、第一流量调节阀，循环流化床吸附炉5上装有第一温度传感器，可由含汞烟气7自身热量对循环流化床吸附炉5进行升温，循环流化床装置是安置于电除尘器ESP下游的，该位置的烟气温度约为120-180℃，在该温度区间催化剂具有良好的脱汞效率，以满足吸附的温度要求；热烟气12和空气11进入循环流化床再生炉6的管道上分别装有第二流量传感器、第二流量调节阀和第三流量传感器、第三流量调节阀，循环流化床再生炉6上装有第二温度传感器，可对气体流量进行调节，热烟气12可对循环流化床再生炉6内部进行升温，不仅能够控制循环流化床再生炉6内部的温度，还能保证循环再生气体的充足供应。
第一流量传感器、第二流量传感器、第三流量传感器、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀、第一温度传感器、第二温度传感器均与PLC控制器电性相连，由PLC控制器综合控制。
本发明涉及的电路和机械连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于公知常识。
本文中未详细说明的部件及循环流化床中再生炉和吸附炉的内部结构为现有技术，本领域技术人员可通过参照教材或相关产品的产品说明获知具体结构。
脱汞效率影响因素试验
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和相关试验，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体试验仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个试验中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
试验1：脱汞效率与吸附温度的关系
在一固定床反应器上模拟循环流化床吸附炉5，研究吸附温度对成型催化剂脱汞效率的影响，通过汞渗透管产生单质汞，使用VM3000测汞仪进行汞浓度的实时测量，质量流量计精准控制各成分气体流量来模拟烟气的成分，气体总流量为1L/min，初始Hg0浓度为1000±5μg/m3。成型催化剂由含La、Ce、Mn的混合金属硝酸盐前驱液采用柠檬酸络合法制备而成。实验结果如图2所示，在N2+4％O2气氛下，吸附温度为50℃、100℃、150℃、200℃、250℃和300℃时，成型催化剂2h内的Hg0脱除效率分别为78.67％、81.20％、87.80％、82.99％、65.86％和33.74％。在50～300℃的吸附温度区间内，成型催化剂的脱汞效率随着温度的升高先上升后下降，高温限制了Hg0的吸附，随着吸附温度的升高，吸附在催化剂颗粒上的HgO可能会分解并释放回烟气中，造成脱汞效率的下降，150℃时脱汞效率相对较高。
试验2：脱汞效率与脱附温度的关系
在试验1中提到的固定床反应器上，采用试验1中得到的成型催化剂颗粒和最佳吸附温度150℃，通过Hg-TPD实验确定废弃成型催化剂的最佳再生温度。通过汞渗透管产生单质汞，使用VM3000测汞仪进行汞浓度的实时测量，质量流量计精准控制各成分气体流量来模拟烟气的成分，气体总流量为1L/min，初始Hg0浓度为1000±5μg/m3。预处理2h后取少量含汞催化剂，切断Hg0进料，在相同温度下用纯N2吹扫，直至出口Hg0浓度为零。在50～600℃下进行Hg-TPD实验，升温速率为10℃/min。实验结果如图3所示，成型催化剂颗粒上的汞在约300℃处发生脱附，因此，为保证脱附完全，采用400℃的最高脱附温度。
试验3：循环再生气体成分对成型催化剂脱汞效率的影响
在试验1中提到的固定床反应器上，采用试验1中得到的成型催化剂颗粒、最佳吸附温度150℃以及试验2中的400℃再生温度，研究循环再生气体成分对成型催化剂脱汞效率的影响。通过汞渗透管产生单质汞，使用VM3000测汞仪进行汞浓度的实时测量，质量流量计精准控制各成分气体流量来模拟烟气的成分，气体总流量为1L/min，初始Hg0浓度为1000±5μg/m3，再生时间为60min。图4显示了在N2+4％O2中脱附的成型催化剂在两个循环中的Hg0吸附曲线。在第一次循环中，成型催化剂在1h内脱汞效率达84.6％，在400℃、N2+4％O2条件下进行再生后，1h后为8.43％，Hg0的脱除效率未恢复。随后增加了再生气氛中的O2浓度，如图5所示，在400℃、N2+21％O2条件下400℃恒温热脱附后，Hg0的脱除效率得到了恢复，再生后第二次循环中，1h内脱汞效率达83.89％，与第一次循环近似。由此可得，较低的O2含量不利于催化剂颗粒晶格氧和表面活性氧的再生。
试验4：催化剂循环次数对成型催化剂脱汞效率的影响
在试验1中提到的固定床反应器上，采用试验1中得到的成型催化剂颗粒、最佳吸附温度150℃、试验2中的400℃再生温度以及试验3中的再生气氛(N2+21％O2)，研究循环次数对成型催化剂脱汞效率的影响。通过汞渗透管产生单质汞，使用VM3000测汞仪进行汞浓度的实时测量，质量流量计精准控制各成分气体流量来模拟烟气的成分，气体总流量为1L/min，初始Hg0浓度为1000±5μg/m3。图6给出了成型催化剂再生后的汞脱除效率，经过10次再生循环，每次Hg0活性测试实验经过12h。在第一次循环中，成型催化剂颗粒在2h内的脱汞效率达87.08％，再生一次后，在第二次循环中，在2h内的脱汞效率为82.64％，与第一次循环近似。在随后的循环中，脱汞效率依然维持在84％左右，与第一次循环近似。应注意的是，在实际情况下，烟气与催化剂的接触时间一般较短。因此，回收的催化剂可以直接重复使用多次，然后才需要再生，以大大节省运行成本。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将含汞烟气(7)通过装有金属氧化物催化剂的循环流化床吸附炉(5)脱除汞，得洁净烟气(14)和废弃催化剂(9)，废弃催化剂(9)上有吸附态氧化汞；
步骤2，将所述步骤1中得到的洁净烟气(14)和废弃催化剂(9)进行气固分离，分离后的废弃催化剂(9)通入循环流化床再生炉(6)；
步骤3，向循环流化床再生炉(6)内通入高温再生气体，将吸附态氧化汞分解，并对分解得到的汞进行回收，得到高浓度汞蒸气(13)和再生催化剂(8)；
步骤4，将所述步骤3中得到的再生催化剂(8)送回循环流化床吸附炉(5)中实现催化剂的循环。
2.根据权利要求1所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述步骤2中的气固分离通过旋风分离器进行。
3.根据权利要求1所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述步骤1中的循环流化床吸附炉(5)内的吸附温度为50～300℃。
4.根据权利要求1所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述步骤2和所述步骤3中，循环流化床再生炉(6)内的再生温度为300～400℃。
5.根据权利要求1或4所述的任意一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述循环流化床再生炉(6)内的加热时间为10～60min。
6.根据权利要求1所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述步骤3内通入的高温再生气体包括热烟气(12)和空气(11)，所述热烟气(12)包括氮气和氧气，所述热烟气(12)来自锅炉(1)。
7.根据权利要求6所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述氧气在高温再生气体中的体积总占比为0～21％。
8.根据权利要求1或6所述的任意一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述高温再生气体的气体流量为0.6～1.2L/min。
9.一种烟气汞的循环捕集系统，其特征在于：包括循环流化床吸附炉(5)、循环流化床再生炉(6)、第一旋风分离器和第二旋风分离器；所述循环流化床吸附炉(5)上有第一进料口、第一出料口和催化剂循环进口，所述第一出料口连接所述第一旋风分离器，所述第一旋风分离器上有第一排气口和第一排料口，所述第一排气口与下游湿法烟气脱硫装置相通，催化剂催化氧化Hg0为Hg2+，然后在湿法烟气脱硫装置中脱除Hg2+，所述第一排料口与所述循环流化床再生炉(6)上的第二进料口相连，所述循环流化床再生炉(6)上还有进气口、第二出料口和第三出料口，所述第二出料口连接所述第二旋风分离器，所述第二旋风分离器上有第二排气口和第二排料口，所述第二排料口和所述循环流化床吸附炉(5)上的所述催化剂循环进口相连。
10.根据权利要求9所述的一种烟气汞的循环捕集系统，其特征在于：所述循环流化床再生炉(6)上还有补气口和催化剂补充口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210482594.9A CN114733344A (zh) | 2022-05-05 | 2022-05-05 | 一种烟气汞的循环捕集方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210482594.9A CN114733344A (zh) | 2022-05-05 | 2022-05-05 | 一种烟气汞的循环捕集方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114733344A true CN114733344A (zh) | 2022-07-12 |
Family
ID=82285143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210482594.9A Pending CN114733344A (zh) | 2022-05-05 | 2022-05-05 | 一种烟气汞的循环捕集方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114733344A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116196725A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-06-02 | 中南大学 | 燃煤烟气汞吸附和吸附剂再生装置及脱汞方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1698931A (zh) * | 2005-04-07 | 2005-11-23 | 上海交通大学 | 催化氧化烟气脱汞方法 |
| CN108499340A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-07 | 盐城东博环保科技有限公司 | 一种基于clp过程的燃煤烟气中汞脱除回收及吸附剂再生方法 |
| CN110882615A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院 | 一种利用废弃脱硝催化剂氧化脱除燃煤电厂汞装置 |
| CN112275139A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-29 | 清华大学 | 废气处理方法及其装置 |
| CN113769701A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-10 | 中南大学 | 一种磁性可再生脱汞剂的制备方法及应用 |
-
2022
- 2022-05-05 CN CN202210482594.9A patent/CN114733344A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1698931A (zh) * | 2005-04-07 | 2005-11-23 | 上海交通大学 | 催化氧化烟气脱汞方法 |
| CN108499340A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-07 | 盐城东博环保科技有限公司 | 一种基于clp过程的燃煤烟气中汞脱除回收及吸附剂再生方法 |
| CN110882615A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-17 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院 | 一种利用废弃脱硝催化剂氧化脱除燃煤电厂汞装置 |
| CN112275139A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-29 | 清华大学 | 废气处理方法及其装置 |
| CN113769701A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-10 | 中南大学 | 一种磁性可再生脱汞剂的制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 姚挺: "锰基吸附剂的再生及循环脱汞机理研究", <中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑> * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116196725A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-06-02 | 中南大学 | 燃煤烟气汞吸附和吸附剂再生装置及脱汞方法 |
| CN116196725B (zh) * | 2023-04-04 | 2024-05-14 | 中南大学 | 燃煤烟气汞吸附和吸附剂再生装置及脱汞方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1331571C (zh) | 催化氧化烟气脱汞方法 | |
| CN203874666U (zh) | 一种微波诱导催化还原脱硫脱硝处理系统 | |
| CN101422692B (zh) | 脉冲电晕等离子体反应及吸附催化脱硫脱硝方法和装置 | |
| CN102350214A (zh) | 燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统及工艺 | |
| CN105688566A (zh) | 一种烧结烟气脱硫脱硝装置及方法 | |
| CN109794146A (zh) | 一种链篦机-回转窑sncr/scr脱硝与活性焦脱硫组合系统及工艺 | |
| CN103816780A (zh) | 一种低温烟气脱硫脱硝除氨一体化工艺 | |
| MXPA04006507A (es) | Sistema de tratamiento de gases de escape. | |
| CN209828672U (zh) | 一种链篦机-回转窑sncr/scr脱硝与活性焦脱硫组合系统 | |
| CN108261904A (zh) | 一种用于低温烟气的干法多污染物协同高效净化反应器 | |
| CN104353325A (zh) | 一种电站锅炉烟气脱汞的装置及方法 | |
| CN108499340A (zh) | 一种基于clp过程的燃煤烟气中汞脱除回收及吸附剂再生方法 | |
| CN113019094A (zh) | 一种利用含硫废气高效脱汞装置及方法 | |
| CN114733344A (zh) | 一种烟气汞的循环捕集方法及系统 | |
| CN112191083A (zh) | 烧结烟气活性焦脱硫脱硝超低排放处理系统及其方法 | |
| US10486105B2 (en) | Clean gas stack | |
| CN109647158B (zh) | 一种循环流化床锅炉烟气脱硫脱硝系统及其处理方法 | |
| CN108970328B (zh) | 一种处理化工行业高硫废气回收硫磺的装置及工艺 | |
| US9919269B2 (en) | Clean coal stack | |
| CN110755999A (zh) | 一种全流程流态化活性焦脱汞回收工艺及系统 | |
| CN113828148B (zh) | 一种一氧化碳高效利用的烟气处理系统及烟气处理方法 | |
| CN208082173U (zh) | 运用制硫酸系统处理活性焦法焦炉烟气脱硫脱硝酸汽的处理系统 | |
| CN108114589B (zh) | 一种煅烧烟气脱硫除尘辅助干燥电石渣的系统及方法 | |
| CN206334537U (zh) | 立式柱形烟气脱硫脱硝吸附再生一体化系统 | |
| CN214635307U (zh) | 一种热回收焦炉烟气多污染物超净排放装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220712 |