專利名稱：燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化除汞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種鍋爐煙氣汞排放控制方法，適用于燃煤、燃油鍋爐和工業(yè)窯爐。
背景技術(shù)：
汞是一種有毒的微量重金屬元素，各種形態(tài)的汞從污染源進(jìn)入大氣、水體后，在生物作用下形成甲基汞。甲基汞能在藻類、魚類等水體生物體內(nèi)富集，通過(guò)生物鏈進(jìn)入人體，由于汞在人體內(nèi)部不能被解毒排出，造成對(duì)人體健康的長(zhǎng)期危害。全球每年向大氣排放的汞總量為5000噸，其中4000噸為人為的結(jié)果。汞的人為排放來(lái)源主要是生產(chǎn)汞的廠礦，有色金屬的冶煉，氯堿工業(yè)，電器工業(yè)以及礦物燃料的燃燒。以美國(guó)為例，美國(guó)每年汞的排放量占全球向大氣汞排放的3％，，大約158噸左右，其中87％來(lái)源于燃燒行業(yè)，10％來(lái)源于制造行業(yè)，1％來(lái)源于其他行業(yè)。1983年大氣環(huán)境中有35％的汞來(lái)自煤燃燒，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭占75％以上，80％用于直接燃燒，1978-1995年我國(guó)累計(jì)向大氣排放汞2493噸，平均年增長(zhǎng)率4.8％，并且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，排放速度還將進(jìn)一步增長(zhǎng)。
由燃煤造成的汞污染已引起世界各國(guó)的重視，美國(guó)EPA于2004.1月頒布燃煤電站汞的排放的初步標(biāo)準(zhǔn)，2004年12月15日國(guó)會(huì)正式頒布燃煤電站鍋爐汞排放最終標(biāo)準(zhǔn)，2007年底前電站鍋爐都將必須執(zhí)行汞排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也必將在不久的將來(lái)對(duì)于燃煤汞排放進(jìn)行控制。
目前的汞排放控制方法主要有活性炭吸附法，在垃圾焚燒爐等汞濃度較高場(chǎng)合，采用適當(dāng)?shù)腃/Hg比例，可以達(dá)到90％以上的除汞效率，而對(duì)于濃度較低的燃煤鍋爐，需要采用較高的C/Hg比例，才能達(dá)到30％以上的除汞效率，活性炭消耗成本較高，往往難以接受。
鈣基吸收劑法，利用CaO，Ca(OH)2，CaCO3，CaSO4·2H2O來(lái)脫除汞，Ca(OH)2對(duì)HgCl2的吸附效率可達(dá)到85％，但對(duì)單質(zhì)汞(Hg0)，只有在SO2存在的情況下，才可去除18％的Hg0，而燃煤電站鍋爐排放的汞當(dāng)中50～60％為零價(jià)汞，因此，鈣基吸收劑對(duì)總汞脫除效率不高，仍小于50％。
利用濕法煙氣脫硫(WFGD)脫汞，由于煙氣中的Hg2+如HgCl2是溶于水的，可以在濕法脫硫裝置中將其捕獲。研究表明濕法煙氣脫硫裝置可以捕獲80-95％的Hg2+除去，但對(duì)于Hg0捕捉效果不明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，WFGD對(duì)于總汞的捕獲效率在45～55％范圍內(nèi)。
利用飛灰的吸附作用脫汞，燃煤產(chǎn)生的飛灰對(duì)于汞具有吸附作用，較高的含碳量對(duì)汞的吸附能有利，但飛灰含碳量的增加會(huì)降低鍋爐效率，影響飛灰電阻率，降低靜電除塵器對(duì)于飛灰的捕集效率。另外該方法對(duì)于燃煤鍋爐總汞的脫除效率較低，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化除汞方法，包括以下步驟(1)在溫度范圍為110～150℃的鍋爐煙道低溫段噴入臭氧O3，將鍋爐煙氣中不溶于水的零價(jià)汞氧化成為易溶于水的二價(jià)汞，反應(yīng)時(shí)間至少為0.5秒。
(2)在洗滌塔中對(duì)煙氣進(jìn)行水洗，將二價(jià)汞溶于水中，在溶液中加入H2S固定劑，使二價(jià)汞生成HgS沉淀。
在鍋爐煙道低溫段噴入臭氧，臭氧的噴入點(diǎn)位置是在煙道除塵器之前或在煙道除塵器之后。
所述噴入的O3與鍋爐煙氣中NO的摩爾質(zhì)量比例為1.1～1.5∶1。
所述洗滌塔采用水或者堿液作為吸收劑，洗滌塔為噴淋塔或填料塔。
所述作為吸收劑的堿液可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣其中至少一種。
本發(fā)明的有益效果是對(duì)比目前燃煤電站汞排放脫除效率不高于50～60％的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供的煙氣脫汞方法，總汞脫除效率可達(dá)到80％以上。


圖1是一種燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化汞排放控制含塵布置方案圖2是一種燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化汞排放無(wú)塵布置方案具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
研究發(fā)現(xiàn)濕法脫硫裝置可以除去80～95％的二價(jià)汞Hg2+，然而對(duì)于零價(jià)汞Hg0卻無(wú)能為力，煙氣中50～60％的汞是Hg0。本方法利用燃煤鍋爐煙氣中的NO，用臭氧將其氧化為NO3，利用NO3改變Hg的形態(tài)，將氣態(tài)Hg0轉(zhuǎn)換成Hg2+，從而結(jié)合濕法洗滌裝置或現(xiàn)有濕法煙氣脫硫裝置對(duì)總汞進(jìn)行有效控制。燃煤鍋爐煙氣中均含有大量的NO，其濃度在100～500ppm左右甚至更高。其基本原理的化學(xué)方程式為
洗滌液中發(fā)生的固汞反應(yīng)為
具體過(guò)程為在鍋爐尾部煙道110～150℃溫度區(qū)間噴入臭氧，噴入位置可以在靜電除塵器之前或之后，臭氧噴入量根據(jù)煙氣中NO濃度按O3/NO摩爾比1.1～1.5∶1選取，可以將零價(jià)汞Hg0氧化為易溶于水的二價(jià)汞Hg2+，通過(guò)濕法洗滌塔進(jìn)行脫除，吸收液采用水，吸收液循環(huán)利用，富集二價(jià)汞的吸收液通入H2S生成穩(wěn)定的HgS沉淀，析出后填埋或進(jìn)一步處理。如果已配備石灰石/石膏濕法煙氣脫硫設(shè)備，可與該方法進(jìn)行整合。
具體實(shí)施例1中是燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化除汞法濕法洗滌含塵布置方式，實(shí)現(xiàn)方式如圖1所示。空氣經(jīng)干燥凈化后送入干燥過(guò)濾制氧裝置2，產(chǎn)生的氧氣送入臭氧發(fā)生裝置3以制備高濃度臭氧，臭氧送入空氣預(yù)熱器后靜電除塵器5前的溫度為110℃的含塵煙道，噴入量根據(jù)煙氣NO濃度按O3/NO摩爾比1.1∶1時(shí)時(shí)調(diào)整，保證至少0.5s反應(yīng)時(shí)間。噴口采用多孔網(wǎng)格噴射，噴入位置在空預(yù)器煙氣出口1m處。經(jīng)靜電除塵器5后進(jìn)入濕法洗滌塔7，將Hg2+溶解吸收，利用H2S處理生成穩(wěn)定硫化汞HgS，吸收液循環(huán)利用，硫化汞沉淀析出后做進(jìn)一步處理，煙氣經(jīng)濕法洗滌塔7、除霧器8處理后送入煙囪。洗滌塔采用水或者堿液作為吸收劑，洗滌塔為噴淋塔或填料塔。作為吸收劑的堿液是氫氧化鈉，也可以是水、氫氧化鉀或氫氧化鈣。
圖中1為鍋爐爐膛；2為干燥過(guò)濾制氧裝置；3為臭氧發(fā)生裝置；4為尾部煙道；5為靜電除塵器；6為儲(chǔ)液槽；7為濕法洗滌塔；8為除霧器；9為煙囪；10硫化汞沉淀處理裝置。11oH2S添加裝置。
具體實(shí)施例2、具體實(shí)施例3中O3噴入點(diǎn)溫度分別為130℃和150℃，保證至少0.5s反應(yīng)時(shí)間；O3噴入量分別根據(jù)煙氣NO濃度按O3/NO摩爾比1.3∶1和1.5∶1調(diào)整。其他步驟與具體實(shí)施例1相同。
具體實(shí)施例4中是燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化除汞法無(wú)塵布置方式，實(shí)現(xiàn)方式如圖2所示。將臭氧送入電除塵器之后溫度110℃的無(wú)塵環(huán)境，送入量根據(jù)NO濃度按O3/NO摩爾比1.2∶1選取，噴入位置在除塵器之后距洗滌塔入口，可根據(jù)實(shí)際管道確定噴入位置，保證至少0.5s反應(yīng)時(shí)間。二價(jià)Hg2+在進(jìn)入洗滌塔之后進(jìn)行吸收脫除。洗滌塔采用水或者堿液作為吸收劑，洗滌塔為噴淋塔或填料塔。作為吸收劑的堿液是氫氧化鈣，也可以是氫氧化鉀或氫氧化鈉。其他步驟與具體實(shí)施例1相同。
圖2中12為干燥過(guò)濾制氧裝置；13為臭氧發(fā)生裝置；14為尾部煙道；15為靜電除塵器；16為儲(chǔ)液槽；17為洗滌塔；18為除霧器；19為煙囪；20為硫化汞沉淀處理裝置；21為鍋爐爐膛；22為H2S添加裝置。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神和主要特征的具體形式來(lái)概述。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明的上述實(shí)施方案都只能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求書指出了本發(fā)明的范圍，而上述的說(shuō)明并未指出本發(fā)明的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化除汞方法，包括以下步驟(1)在溫度范圍為110～150℃的鍋爐煙道低溫段噴入臭氧O3，將鍋爐煙氣中不溶于水的零價(jià)汞氧化成為易溶于水的二價(jià)汞，反應(yīng)時(shí)間至少為0.5秒。(2)在洗滌塔中對(duì)煙氣進(jìn)行水洗，將二價(jià)汞溶于水中，在溶液中加入H2S固定劑，使二價(jià)汞生成HgS沉淀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣臭氧氧化除汞方法，其特征在于，在鍋爐煙道低溫段噴入臭氧，臭氧的噴入點(diǎn)位置是在煙道除塵器之前或在煙道除塵器之后。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣臭氧氧化除汞方法，其特征在于，所述噴入的O3與鍋爐煙氣中NO的摩爾質(zhì)量比例為1.1～1.5∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣臭氧氧化除汞方法，其特征在于，所述洗滌塔采用水或者堿液作為吸收劑，洗滌塔為噴淋塔或填料塔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煙氣臭氧氧化除汞方法，其特征在于，所述作為吸收劑的堿液可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣其中至少一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種鍋爐煙氣汞排放控制方法。本發(fā)明提供的方法包括在溫度范圍為110～150℃的鍋爐煙道低溫段噴入臭氧，將鍋爐煙氣中不溶于水的零價(jià)汞氧化成為易溶于水的二價(jià)汞，然后在洗滌塔中對(duì)煙氣進(jìn)行水洗，將二價(jià)汞溶于水中，在溶液中加入H
文檔編號(hào)B01D53/64GK1768904SQ20051006112
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者岑可法, 周俊虎, 王智化, 劉建忠, 楊衛(wèi)娟, 周志軍, 黃鎮(zhèn)宇, 程軍 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)