CN205435417U

CN205435417U - 一种协同脱汞系统

Info

Publication number: CN205435417U
Application number: CN201620175421.2U
Authority: CN
Inventors: 温超强; 李宇翔; 刘洪波; 黄秀灯; 陈俊杰; 梁焕林; 聂嘉杰; 李�泳
Original assignee: Jiangmen City Is With Power Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangmen City Is With Power Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2026-03-08

Abstract

一种协同脱汞系统，包括依次通过烟气管道连接的除尘装置、引风机、洗涤塔和提效型湿式静电除尘除雾装置；所述除尘装置与引风机之间的烟气管道内设有烟气骤冷装置；所述引风机与洗涤塔之间的烟气管道内设有一气体混合反应器；所述引风机与气体混合反应器之间的烟气管道还外接有一臭氧发生装置。本实用新型的协同脱汞系统，通过除尘装置、洗涤塔和提效型湿式静电除尘除雾装置联合作用，能够将烟气中的颗粒汞、易溶于水的二价汞脱除，颗粒汞及二价汞的脱除率在90％以上，实现烟囱排放的烟气中总汞的排放浓度低于0.03mg/m³的目标。

Description

一种协同脱汞系统

技术领域

本实用新型涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种协同脱汞系统。

背景技术

中国是世界上最大的煤炭消费国，占能源生产总量的75％。燃煤行业主要包括燃煤电厂和工业锅炉。这两个行业中，燃煤电厂是最大的煤炭消耗行业，占国内汞排放的33％；工业锅炉占国内汞排放的19％，也是大气汞排放的主要污染源。

中国有近55万个工业锅炉。工业燃煤锅炉大气污染控制设施的使用并不广泛，且通常只有简单的去除颗粒物的装置，这只能去除一小部分的汞。由于大气污染控制措施仅能捕获一小部分汞，工业锅炉的汞排放实际上要高于燃煤电厂。2007年中国燃煤行业汞的总排放量达到了368.5t，燃煤电厂占33.4％，工业锅炉占57.9％，民用占4.9％，其它占3.7％。可以看出，由于使用了大气污染控制装置，尽管燃煤电厂煤耗量较大，但其汞排放量却低于工业锅炉。

燃料煤含有的汞燃烧过程中56.3～69.7％随烟气排放，成为大气中汞的重要来源；23.1～26.9％进入飞灰，仅有2％进入灰渣，可见煤燃烧过程汞污染关键是烟气中汞的排放。全世界每年从燃煤中逸出的汞总量达到3000t以上，进入生态环境的汞会产生长期的危害，大量的汞通过干沉降或湿沉降污染水体，生物反应后形成剧毒的甲基汞，在鱼类和其他生物体内富集后循环进入人体，对人类健康造成极大危害。烟气中的汞主要以单质汞(Hg⁰)和二价汞(Hg²⁺)形式存在，由于单质汞熔点低，平衡蒸汽压力高，不易水解，因此比二价汞更难去除。

目前，燃煤烟气脱汞的主要方法有活性炭及改性活性炭吸附法、钙吸附法、TiO2表面吸附法、金属吸收及浸渍金属吸附法等；虽然多数方法可以达到满意的脱汞效果，但工程投资大，技术复杂，操作难度大，运行成本高使其难以得到推广应用。

实用新型内容

本实用新型在于克服现有技术的缺点于不足，提供一种运行成本低、脱汞率高的协同脱汞系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种协同脱汞系统，包括依次通过烟气管道连接的除尘装置、引风机、洗涤塔和提效型湿式静电除尘除雾装置；所述除尘装置与引风机之间的烟气管道内设有烟气骤冷装置；所述引风机与洗涤塔之间的烟气管道内设有一气体混合反应器；所述引风机与气体混合反应器之间的烟气管道还外接有一臭氧发生装置。

进一步，所述提效型湿式静电除尘除雾装置为一中部分离式塔体结构，该塔体中自上而下依次设有烟气入口、均气系统、调质系统、反冲洗系统、高压电场区、烟气出口和排液管；所述高压电场区由阳极系统和阴极系统通电产生；所述塔体包括顶部塔体和底部塔体，所述高压电场区分布于顶部塔体与底部塔底之间的分离段；所述烟气出口内还设有一可调式气液分离系统。

进一步，所述可调式气液分离系统为由一顶板与相互紧密连接并依次垂直围设在顶板外围的三块除水挡板形成的具有两个开口面的半包围框架结构，其固接于底部塔体的塔壁和塔底，且该框架结构的其中一个开口面正对烟气出口。

进一步，所述除水挡板包括骨架与倾斜固定于骨架上的多片相互平行的挡水片，且所述挡水片倾斜角度可调。

进一步，所述挡水片与水平面夹角为50°～70°。

进一步，所述气体混合反应器为一风叶结构，其由外筒和芯柱组成；所述外筒套设于芯柱外部，且在外筒与芯柱之间倾斜安装有叶片；所述叶片表面与竖直平面的夹角为50°～70°；所述叶片数量为10～15片，且叶片之间的重叠面积占叶片总表面积的10％～30％；所述芯柱直径与外筒直径的比值为1/6～1/3；所述气体混合反应器的外筒外表面紧贴烟气管道的内表面。

进一步，所述洗涤塔从下往上依次设有排液口、进烟口、均气加速装置、第一喷淋层、紊流液膜发生装置、二次处理喷淋装置、除雾装置和排烟口。

进一步，所述臭氧发生装置的产臭氧量为5～90kg/h。

进一步，所述烟气骤冷装置为一喷淋装置，其将烟气温度降至100～120℃。

进一步，所述除尘装置为静电除尘器或袋式除尘器。

相比于现有技术，本实用新型的协同脱汞系统，通过除尘装置、洗涤塔和提效型湿式静电除尘除雾装置联合作用，能够将烟气中的颗粒汞、易溶于水的二价汞脱除，颗粒汞及二价汞的脱除率在90％以上，实现烟囱排放的烟气中总汞的排放浓度低于0.03mg/m³的目标。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型的协同脱汞系统的流程示意图

图2为本实用新型的气体混合反应器的结构示意图

图3为本实用新型的气体混合反应器的正视图

图4为本实用新型的洗涤塔的结构示意图

图5为本实用新型的提效型湿式静电除尘除雾装置的结构示意图

图6为本实用新型所述的可调式气液分离系统的安装结构示意图

图7为图6的A向示意图

图8为本实用新型所述的可调式气液分离系统的结构示意图

图9为本实用新型所述的除水挡板的结构示意图

图10为图9的B向示意图

具体实施方式

请参阅图1，其为本实用新型的协同脱汞系统的流程示意图。本实用新型的一种协同脱汞系统，包括与锅炉100依次通过烟气管道910连接的除尘装置200、烟气骤冷装置300、引风机400、气体混合反应器600、洗涤塔700和提效型湿式静电除尘除雾装置800、引风机400与气体混合器600之间烟道910外接的臭氧发生装置500。烟气从锅炉100中排出后，通过烟气管道910进入除尘装置200；经过除尘处理后的烟气在设于烟气管道910内部的烟气骤冷装置300中经过降温，再由引风机400送入洗涤塔700入口前端的烟气管道910内；烟气管道910内的气体混合反应器600使臭氧与烟气在短时间内迅速混合均匀；之后烟气进入洗涤塔700内。最后，经过洗涤塔700的进一步脱汞处理后的烟气从洗涤塔700上方的排烟口进入提效型湿式静电除尘除雾装置800，经过其深度除尘除雾后，最终洁净的烟气从烟囱920排出。

具体地，请同时参阅图2和图3，其中，图2为本实用新型的气体混合反应器的结构示意图，图3为本实用新型的气体混合反应器的正视图。所述气体混合反应器600为一风叶结构，其由外筒610和芯柱620组成；所述外筒610外表面紧贴烟气管道910的内表面。所述外筒610套设于芯柱620外部，且在外筒610与芯柱620之间倾斜安装有叶片630；所述叶片630表面与竖直平面的夹角为50°～70°；所述叶片630数量为10～15片，且叶片630之间的重叠面积占叶片630总表面积的10％～30％；所述芯柱620直径与外筒610直径的比值为1/6～1/3。

请参阅图4，其为本实用新型的洗涤塔的结构示意图。所述洗涤塔700从下往上依次设有排液口710、进烟口720、均气加速装置730、第一喷淋层740、紊流液膜发生装置750、二次处理喷淋装置760、除雾装置770和排烟口780。所述二次处理喷淋装置760包括第二喷淋层761和第三喷淋层762。所述除雾装置770包括第一除雾器771和第二除雾器772。烟气从进烟口720进入塔体内部，依次经过均气加速装置730、紊流液膜发生装置750和除雾装置770后，从排烟口780排出。所述第一喷淋层740与二次处理喷淋装置760将钙基吸收剂喷入塔体内部对烟气进行脱汞处理，脱汞后带着杂质的液体从塔底的排液口710排出至塔外循环池内。

进一步地，所述烟气骤冷装置300可设置为一喷淋装置，通过向烟气喷淋雾化水对烟气进行降温，将烟气温度从150℃左右降至100～120℃。所述臭氧发生装置500的产臭氧量为5-90kg/h。

请参阅图5，其为本实用新型的提效型湿式静电除尘除雾装置的结构示意图。本实用新型所述的提效型湿式静电除尘除雾装置800，包括一中部分离式塔体；该塔体包括顶部塔体891和底部塔体892，且二者之间分离一段间隔。该塔体内部自上而下依次设有烟气入口810、均气系统820、调质系统830、反冲洗系统840、高压电场区850、烟气出口860和排液管870；所述烟气出口860开设于底部塔体892的侧面，所述排液管870设于底部塔体892的底部。所述烟气出口860内设有一可调式气液分离系统880。烟气从烟气入口810进入所述塔体，并依次经过均气系统820、调质系统830、反冲洗系统840、高压电场区850除尘除雾后，通过可调式气液分离系统880气液分离后从烟气出口860排出，湿法静电除尘除雾过程中产生的废液从排液管870排出。

具体地，所述高压电场区850由阳极系统851和阴极系统852通高压直流电产生，该高压电场区分布于顶部塔体与底部塔体之间的分离段。所述阳极系统851由多块阳极板形成，优选地，所述阳极板由导电玻璃钢制成。所述阴极系统852包括多根阴极线8521和多个绝缘子室8522。所述调质系统830包括调质喷淋层，该调质喷淋层上设有多个雾化喷嘴。所述反冲洗系统840包括至少一层雾化水喷淋层，所述雾化水喷淋层上设有多个雾化喷嘴。

请同时参阅图6～10，其中，图6为本实用新型所述的可调式气液分离系统的安装结构示意图；图7为图6的A向示意图；图8为本实用新型所述的可调式气液分离系统的结构示意图；图9为本实用新型所述的除水挡板的结构示意图；图10为图9的B向示意图。所述可调式气液分离系统880为由一顶板881与相互紧密连接并依次垂直围设在顶板881外围的三块除水挡板882形成的具有两个开口面的半包围框架结构，其固接于底部塔体892的塔壁和塔底，且该框架结构的其中一个开口面正对烟气出口860。烟气离开高压电场区850后，穿过任一除水挡板882后排出烟气出口860。

具体地，所述除水挡板882包括骨架8821与倾斜固定于骨架8821上的多片相互平行的挡水片8822。所述挡水片8822的倾斜角度可通过连接件(如螺栓)调整，从而根据废气治理系统的阻力要求、指标要求以及烟气出口860的烟气飞水量灵活调整挡水片的倾斜角度，保证更好的气液分离效果。为了保证较佳的气液分离效果，所述挡水片8822与水平面夹角b在50～70°范围内调整。优选地，将该夹角b调整为60°，此倾斜角度的气液分离效果最佳。烟气离开高压电场区850后，烟气会将部分阳极板往下流的小液滴带走，在烟气出口处，由于顶板881的阻挡，只能从任一除水挡板882通过；由于除水挡板882上的挡水片8822倾斜设置，烟气中夹杂的小液滴与挡水片8822发生碰撞，从而产生凝并作用凝并成大液滴留在挡水片8822上，并沿着挡水片8822从湿法静电除尘除雾装置底部的排液管870排出，使水滴中的含汞物质被截留下来，不仅使烟气更为干燥，同时减少了烟气中的有害物质，使烟气得到更深层的净化。

进一步地，所述除尘装置200主要用于脱除颗粒态汞，其为干式静电除尘器或袋式除尘器，其中，袋式除尘器的脱除效率更高，颗粒态汞吸附在粉尘、飞灰上，在袋式除尘器中粉尘被捕集，从而有效脱除颗粒态汞。

烟气中主要存在气态汞(Hg⁰，即单质汞)、氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hgp)3种形态。其中氧化态汞(Hg²⁺，即二价汞)最主要的氧化形式是HgCl2，其他可能的有HgO、HgSO₄和Hg(NO₃)₂·2H₂O等。以下结合附图具体阐述本实用新型的协同脱汞系统的脱汞原理。

待净化的高温烟气从锅炉100排出后，经过除尘装置200的除尘处理后，脱除了吸附在粉尘、飞灰上的颗粒态汞；之后烟气进入烟气管道910内部的烟气骤冷装置300，使得烟气的温度降至100～120℃。降温后的烟气由引风机400送入洗涤塔700前端的烟气管道910内，并与臭氧发生装置500产生的臭氧汇合，进入设于烟气管道910内部的气体混合反应器600中。在气体混合反应器600的叶片630的作用下，烟气与臭氧在短时间内迅速地混合均匀，使得烟气中的单质汞氧化成二价汞，经过气体混合反应器600后的烟气从进烟口720进入洗涤塔700中。烟气经均气加速装置730加速并均匀分散，形成多条高速旋转上升的紊流气流。第一喷淋层740对其进行降温和初步脱汞后，高速的紊流烟气经过紊流液膜发生装置750时，与二次处理喷淋装置760喷出的钙基吸收剂相碰，烟气高速旋切自由落下的吸收剂，气液两相持续碰撞旋切而互相粉碎进而充分混合，在紊流液膜发生装置750上表面形成一层充满极细气泡的紊流液膜。由于含二价汞的烟气以极细气泡形式在吸收剂中高速运动而被挤压切割，气液界面不断更新，令气膜不断被打破的含二价汞气体分子浓度与液膜不断被打破的钙基吸收剂浓度接近气液主体浓度，传质阻力变小，气液固三相以巨大的表面积和极小的界面阻力进行接触传质，从而将烟气中的二价汞充分吸收；净化后的烟气经过除雾装置770进行气液分离，由排烟口780排出。同时，含二价汞的废液落到塔底的排液口710排出至塔外循环池。

经过除尘装置200和吸收塔700的脱汞处理，烟气中的大部分污染物已经被脱除，但烟气雾滴仍然残留部分的的无机盐、重金属(包括颗粒态汞)、灰尘等PM2.5物质。因此，从洗涤塔700的排烟口排出的烟气进入提效型湿式静电除尘除雾装置800进行深度除尘除雾。烟气从进烟气入口810流入塔体内，经过均气系统820后，分布均匀的烟气进入调质系统830；调质系统830的调质喷淋层对烟气喷淋雾化水，雾化水吸附烟气中的颗粒态汞、粉尘，降低烟气中颗粒态汞和粉尘的比电阻；之后吸附有颗粒态汞和粉尘的水雾进入高压电场区850，水雾在电场作用下荷电化，此时，带电荷的水雾与pm2.5尘粒在库仑力作用下共同趋向阳极板并被其捕获，形成水流并夹带颗粒态汞和烟尘沿阳极板及阴极线向下流出高压电场区。反冲洗系统840的雾化水喷淋层定期将雾化水直接喷向阳极板从而在阳极板上形成连续的水膜，流动的水膜将积聚的颗粒物冲刷至装置的底部，经排液管870排至装置下方的水池中。经过除尘除雾后的烟气进入可调式气液分离系统880中，由于湿式静电除尘除雾装置为上进气下出气类型，烟气会将部分阳极板往下流的小液滴带走，烟气中夹杂的小液滴与可调式气液分离系统上的挡水片8822相碰撞，从而产生凝并作用凝并成大液滴留在挡水片8822上，使水滴中的含汞物质被截留下来，最终，经过深度除尘除雾除水的洁净烟气从烟气出口860排出，通过烟囱920排放。

相比于现有技术，本实用新型的协同脱汞系统，通过除尘装置200、洗涤塔700和提效型湿式静电除尘除雾装置800的联合作用，能够将烟气中的颗粒汞、易溶于水的二价汞脱除，颗粒汞及二价汞的脱除率在90％以上，实现烟囱排放的烟气中总汞的排放浓度低于0.03mg/m³的目标。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种协同脱汞系统，其特征在于：包括依次通过烟气管道连接的除尘装置、引风机、洗涤塔和提效型湿式静电除尘除雾装置；所述除尘装置与引风机之间的烟气管道内设有烟气骤冷装置；所述引风机与洗涤塔之间的烟气管道内设有一气体混合反应器；所述引风机与气体混合反应器之间的烟气管道还外接有一臭氧发生装置。

2.根据权利要求1所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述提效型湿式静电除尘除雾装置为一中部分离式塔体结构，该塔体中自上而下依次设有烟气入口、均气系统、调质系统、反冲洗系统、高压电场区、烟气出口和排液管；所述高压电场区由阳极系统和阴极系统通电产生；所述塔体包括顶部塔体和底部塔体，所述高压电场区分布于顶部塔体与底部塔体之间的分离段；所述烟气出口内还设有一可调式气液分离系统。

3.根据权利要求2所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述可调式气液分离系统为由一顶板与相互紧密连接并依次垂直围设在顶板外围的三块除水挡板形成的具有两个开口面的半包围框架结构，其固接于底部塔体的塔壁和塔底，且该框架结构的其中一个开口面正对烟气出口。

4.根据权利要求3所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述除水挡板包括骨架与倾斜固定于骨架上的多片相互平行的挡水片，且所述挡水片倾斜角度可调。

5.根据权利要求4所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述挡水片与水平面夹角为50°～70°。

6.根据权利要求5所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述气体混合反应器为一风叶结构，其由外筒和芯柱组成；所述外筒套设于芯柱外部，且在外筒与芯柱之间倾斜安装有叶片；所述叶片表面与竖直平面的夹角为50°～70°；所述叶片数量为10～15片，且叶片之间的重叠面积占叶片总表面积的10％～30％；所述芯柱直径与外筒直径的比值为1/6～1/3；所述气体混合反应器的外筒外表面紧贴烟气管道的内表面。

7.根据权利要求1所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述洗涤塔从下往上依次设有排液口、进烟口、均气加速装置、第一喷淋层、紊流液膜发生装置、二次处理喷淋装置、除雾装置和排烟口。

8.根据权利要求1所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述臭氧发生装置的产臭氧量为5～90kg/h。

9.根据权利要求1所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述烟气骤冷装置为一喷淋装置，其将烟气温度降至100～120℃。

10.根据权利要求1所述的协同脱汞系统，其特征在于：所述除尘装置为静电除尘器或袋式除尘器。