CN207137666U - 一种适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃煤烟气汞脱除相关技术领域，其公开了一种适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其包括烟冷器与紫外线氧化结构，所述烟冷器用于与所述紫外线氧化结构相连通；所述紫外线氧化结构包括蛇形烟道、湿度调节组件及多个紫外线探照灯，所述蛇形烟道用于与所述烟冷器相连通，所述湿度调节组件设置在所述蛇形烟道靠近进口的位置；多个所述紫外线探照灯分别设置在所述蛇形烟道的转角处，并用于向所述蛇形烟道内发射紫外线，以使烟气中的单质汞在所述紫外线的作用下发生氧化反应而转化成二价汞。本实用新型通过烟冷器与紫外线相联合实现无需催化剂和吸附剂情况下的脱汞，成本较低，效率较高，灵活性较好，实用性较强。

Description

一种适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置

技术领域

本实用新型属于燃煤烟气脱汞相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置。

背景技术

汞具有剧毒性、强挥发性及生物富集效应等显著特点，已成为我国新一轮大气环境污染治理的控制对象。汞的化合物中，零价汞由于挥发性较强，不易被除尘或者脱硫设施捕获，大部分汞化合物以Hg⁰的形式随烟气排入大气。汞元素在烟气中以三种形式存在，分别为二价汞、单质汞和颗粒态汞。Hg²⁺为汞元素在燃煤烟气中的主要氧化形式，易溶于水。Hg⁰作为少有的几种挥发性金属单质，挥发性较强，水溶性较低，是三种形态中最难控制的一种存在形态，也是环境大气中汞污染的主要形式。一定条件下，汞的三种存在形态可以实现相互转化。

目前，燃烧后脱汞主要有三类方法，即利用除尘、脱硫脱硝等设备协同控制技术、吸附剂脱汞技术和新型脱汞技术。利用除尘、脱硫脱硝等设备协同控制技术应用方便，脱汞成本低，但存在脱除效率不如吸附剂脱汞技术效率高的问题。吸附剂脱汞技术主要采用活性碳作为吸附剂，活性碳脱汞属于物理吸附脱汞，对零价汞、二价汞和颗粒汞都有很好的吸附效果，其中对零价汞的脱除率高达99％，然而活性碳价格昂贵，这严重影响了该技术的推广。新型脱汞技术还未达到可普遍使用、适用性强、经济性较好的水平。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其基于现有脱汞方法的特点，研究及设计了适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置。所述烟冷器与紫外线联合脱汞装置通过将烟冷器与紫外线联合来进行脱汞，无需催化剂及吸附剂，成本较低，仅用活性碳脱汞技术1/7的成本就能达到同样的90％以上的脱除率，经济性较好，灵活性较高，实用性较强，提高了可持续性，绿色环保。此外，烟冷器、湿度调节组件及紫外线探照灯布置位置的配合，实现了温度、湿度及烟气滞留时间的组合调节，使得烟气参数达到紫外线脱汞的最佳反应条件，提高了脱汞效率及脱除率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其包括烟冷器与紫外线氧化结构，所述烟冷器用于与所述紫外线氧化结构相连通，且用于将进入所述紫外线氧化结构的烟气的温度降到预定温度；

所述紫外线氧化结构包括蛇形烟道、湿度调节组件及多个紫外线探照灯，所述蛇形烟道用于与所述烟冷器相连通，所述湿度调节组件设置在所述蛇形烟道靠近进口的位置，其用于调节所述蛇形烟道内的烟气的湿度；多个所述紫外线探照灯分别设置在所述蛇形烟道的转角处，并用于向所述蛇形烟道内发射紫外线，以使烟气中的单质汞在所述紫外线的作用下发生氧化反应而转化成二价汞，进而被脱除。

进一步地，所述紫外线的入射方向与对应的烟气的流动方向平行。

进一步地，所述预定温度为80℃～100℃。

进一步地，所述预定温度为90℃。

进一步地，所述紫外线的波长为185纳米。

进一步地，所述蛇形烟道内的烟气中的水蒸气浓度为20ppmV～100ppmV。

进一步地，所述湿度调节组件包括湿度计及喷雾加湿器，所述湿度计与所述喷雾加湿器间隔设置，且所述湿度计邻近所述蛇形烟道的进口设置。

进一步地，所述蛇形烟道的进出口尺寸及位置分别与待连接部件的尺寸及位置相匹配，即所述紫外线氧化结构使用时无需改变待连接部件的尺寸及位置。

进一步地，多个所述紫外线探照灯分别两两间隔设置在所述蛇形烟道的转角处。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，本实用新型提供的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置主要具有以下有益效果：

1.所述烟冷器与紫外线联合脱汞装置通过将烟冷器与紫外线联合来进行脱汞，无需催化剂及吸附剂，成本较低，仅用活性碳脱汞技术1/7的成本就能达到同样的90％以上的脱除率，经济性较好，灵活性较高，实用性较强，提高了可持续性，绿色环保；

2.烟冷器、湿度调节组件及紫外线探照灯布置位置的配合，实现了温度、湿度及烟气滞留时间的组合调节，使得烟气参数达到紫外线脱汞的最佳反应条件，提高了脱汞效率及脱除率；

3.采用紫外线探照灯作为紫外光源，相较于紫外灯管，其不受烟气的冲刷和腐蚀，延长了使用寿命；

4.所述紫外线探照灯设置在所述蛇形烟道的转角处，以利用转角处流体的滞留和速度损耗以增加紫外线与烟气的接触时间；所述紫外线的入射方向与对应的所述蛇形烟道内的烟气的流动方向平行，以延长烟气与紫外线的接触时间，更提高了紫外线的利用率，一定程度上避免了仍有反应能力的紫外线被所述蛇形烟道的烟道壁面吸收而造成的能量损耗。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施方式提供的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置应用于燃煤电厂的流程图；

图2是图1中的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置的紫外线氧化结构的平面示意图；

图3是图1中的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置的紫外线氧化结构的立体示意图；

图4是现有的燃煤电厂的烟道内压降示意图；

图5是图1中的紫外线氧化结构的烟道内压降示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：10-脱硝结构，20-空预器，30-烟冷器，40-静电除尘器，50-紫外线氧化结构，51-蛇形烟道，511-进口，52-湿度计，53-喷雾加湿器，54-紫外线探照灯，60-引风机，70-脱硫结构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式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组合。

请参阅图1至图3，本实用新型较佳实施方式提供的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，所述烟冷器与紫外线联合脱汞装置通过将烟冷器与紫外线氧化结构相结合，利用紫外线作用时烟气中的单质汞发生氧化反应而转化为易溶于水的二价汞，无需催化剂及吸附剂，实现了低成本、高效率脱除烟气中的单质汞。

所述烟冷器与紫外线联合脱汞装置包括烟冷器30及紫外线氧化结构50，所述紫外线氧化结构50与所述烟冷器30相连通。可以理解，在其他实施方式中，所述烟冷器30与所述紫外线氧化结构50可以仅在使用时连通，不使用时连通或者不连通均可。

所述烟冷器30用于将待进入所述紫外线氧化结构50的烟气冷却至预定温度，同时将烟气中的大部分水蒸气脱除，以降低烟气温度，为氧化反应提供最佳条件。本实施方式中，所述预定温度为80℃～100℃，优选地，所述预定温度为90℃。

所述紫外线氧化结构50用于将进入其内的烟气中的单质汞在紫外线的作用下转化为易溶于水的二价汞。所述紫外线氧化结构50包括蛇形烟道51、湿度计52、喷雾加湿器53及紫外线探照灯54。

所述蛇形烟道51相对于现有的烟道设计延长了烟气的停留时间，有利于烟气中的单质汞的氧化反应的充分进行。所述蛇形烟道51设置有进口511及与所述进口511相背的出口，所述进口511用于供经所述烟冷器30冷却后的烟气进入所述蛇形烟道50，所述出口用于供烟气自所述蛇形烟道50排出。本实施方式中，所述蛇形烟道50的进出口尺寸及位置分别与待连接的部件的尺寸及位置相匹配，使用时无需更改待连接的部件的位置及尺寸。

所述湿度计52及所述喷雾加湿器53间隔设置在所述蛇形烟道51的一端，且所述湿度计52邻近所述进口511设置。所述湿度计52用于测试进入所述蛇形烟道51内的烟气的湿度，并将测试获得的湿度反馈给控制组件，所述控制组件根据接收到的湿度值来控制所述喷雾加湿器53作出反应，若当前的湿度值达不到最佳范围，则所述喷雾加湿器53通过喷雾加湿的方式将烟气的湿度调节至最佳范围。本实施方式中，所述湿度计52及所述喷雾加湿器53组成湿度调节组件，所述湿度调节组件主要针对烟气中水蒸气浓度不足的情况，以保证烟气中的水蒸气浓度在20ppmV～100ppmV的范围内；所述湿度计52与所述喷雾加湿器53之间的间距是由所述蛇形烟道51内的烟气平均流速及所述湿度调节组件的反应时间确定的。

所述紫外线探照灯54用于朝所述蛇形烟道51内发射紫外线，以使烟气中的单质汞在所述紫外线的作用下发生氧化反应而转化为易溶于水的二价汞。所述紫外线探照灯54设置在所述蛇形烟道51的转角处，以利用转角处流体的滞留和速度损耗以增加紫外线与烟气的接触时间。所述紫外线的入射方向与对应的所述蛇形烟道51内的烟气的流动方向平行，以延长烟气与紫外线的接触时间，更提高了紫外线的利用率，一定程度上避免了仍有反应能力的紫外线被所述蛇形烟道51的壁面吸收而造成的能量损耗。本实施方式中，所述紫外线的波长为185纳米；所述紫外线探照灯54的数量为十个，十个所述紫外线探照灯54两两间隔设置在一个转角处；可以理解，在其他实施方式中，所述紫外线探照灯54的数量可以根据实际需要增加或者减少。

请参阅图4及图5，分析图4及图5后可知所述蛇形烟道51相较于现有的烟道会增加100Pa左右的烟道阻力，为了保证后续设备的正常运行，额外增加的烟道阻力通过后续设备脱硫结构70的引风机60的压头予以克服。

以下以所述烟冷器与紫外线联合脱汞装置应用于燃煤电厂为例对本实用新型进行进一步的说明。将烟冷器30设置于空预器20与静电除尘器40之间，所述紫外线氧化结构50设置于所述静电除尘器40与所述脱硫结构70之间，燃煤电厂的锅炉内燃烧后的烟气经脱硝结构10进入所述空预器20，即所述空预器20分别与所述脱硝结构10及所述烟冷器30相连通。所述蛇形烟道51的进出口的尺寸及位置分别与所述静电除尘器40的出口及所述脱硫结构70的进口的尺寸及位置相对应，即不改变所述静电除尘器40及所述脱硫结构70的空间位置即可将锅炉燃烧后烟气的单质汞转化为二价汞，并由所述脱硫结构70进行脱除处理。通过增大所述引风机60的压头的方式来克服所述蛇形烟道51引入的烟气阻力。

本实施方式中，对于300MW机组，蛇形烟道采用一次迂回的蛇形设计，迂回次数视具体机组可适当增加或减少；同时，选用额定功率为1kW的紫外线探照灯，紫外线探照灯功率可视具体机组及蛇形烟道尺寸适当增大或减小；波长为185nm的紫外线在水蒸气浓度高于20ppmV且低于100ppmV、温度为94℃、烟气与紫外线接触时间为1.2s～1.5s的条件下，可以将烟气中的Hg⁰氧化为二价汞，且氧化效率达到90％以上，氧化后的二价汞在后续的湿法脱硫结构中被一并脱除。

本实用新型提供的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，所述烟冷器与紫外线联合脱汞装置通过将烟冷器与紫外线氧化结构相结合，利用紫外线作用时烟气中的单质汞发生氧化反应而转化为易溶于水的二价汞，无需催化剂及吸附剂，实现了低成本高效率脱除烟气中的单质汞。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：所述烟冷器与紫外线联合脱汞装置包括烟冷器与紫外线氧化结构，所述烟冷器用于与所述紫外线氧化结构相连通，且用于将进入所述紫外线氧化结构的烟气的温度降到预定温度；

所述紫外线氧化结构包括蛇形烟道、湿度调节组件及多个紫外线探照灯，所述蛇形烟道用于与所述烟冷器相连通，所述湿度调节组件设置在所述蛇形烟道靠近进口的位置，其用于调节所述蛇形烟道内的烟气的湿度；多个所述紫外线探照灯分别设置在所述蛇形烟道的转角处，并用于向所述蛇形烟道内发射紫外线，以使烟气中的单质汞在所述紫外线的作用下发生氧化反应而转化成二价汞，进而被脱除。

2.如权利要求1所述的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：所述紫外线的入射方向与对应的烟气的流动方向平行。

3.如权利要求1所述的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：所述预定温度为80℃～100℃。

4.如权利要求3所述的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：所述预定温度为90℃。

5.如权利要求3所述的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：所述紫外线的波长为185纳米。

6.如权利要求5所述的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：所述蛇形烟道内的烟气中的水蒸气浓度为20ppmV～100ppmV。

7.如权利要求1-6任一项所述的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：所述湿度调节组件包括湿度计及喷雾加湿器，所述湿度计与所述喷雾加湿器间隔设置，且所述湿度计邻近所述蛇形烟道的进口设置。

8.如权利要求1-6任一项所述的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：所述蛇形烟道的进出口尺寸及位置分别与待连接部件的尺寸及位置相匹配，即所述紫外线氧化结构使用时无需改变待连接部件的尺寸及位置。

9.如权利要求1-6任一项所述的适用于燃烧后烟气的烟冷器与紫外线联合脱汞装置，其特征在于：多个所述紫外线探照灯分别两两间隔设置在所述蛇形烟道的转角处。