本發(fā)明屬于火力發(fā)電機組及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種促進燃煤飛灰對煙氣中汞等污染物吸附脫除的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

汞是一種劇毒性物質(zhì)，會對環(huán)境、人體產(chǎn)生長期而又嚴重的危害。汞作為煤中一種痕量元素，在燃煤過程中，大部分會隨著煙氣排入大氣。雖然燃煤電廠煙氣中的汞質(zhì)量濃度很低，僅約為1～20μg/m³，但其總量巨大，是全球最主要的人為汞排放源之一。我國是世界上第一燃煤大國，因此由于燃煤導(dǎo)致的汞排放問題更為嚴重。

在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的積極推動下，2013年全球達成了一項具有法律約束力的水俁公約，要求各國加緊進行汞污染控制。本公約的主要內(nèi)容包括：逐步淘汰含汞產(chǎn)品的生產(chǎn)和貿(mào)易，消減非法小作坊和小金礦中的汞使用，大型燃煤發(fā)電廠和燃煤鍋爐應(yīng)具備控制汞排放的配套措施。我國也是該公約的締約國之一。

2011年，我國修改頒布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)，其中首次規(guī)定了燃煤電站汞污染排放標(biāo)準(zhǔn)為30μg/m³，自2015年1月1日起開始執(zhí)行。汞污染控制，已成為燃煤電廠繼顆粒物、SO₂、NOx之后，又一項需要重點控制的污染物，對于我國環(huán)境和人民群眾健康具有重要意義。

燃煤電廠煙氣中的汞分為三類，分別是氣態(tài)元素汞、氣態(tài)二價汞、固體顆粒汞。其中，固體顆粒汞是被飛灰吸附的汞，隨著飛灰被除塵器捕集下來，可以實現(xiàn)高效脫除。而吸附了汞的飛灰，當(dāng)飛灰含碳量等指標(biāo)滿足要求而用作水泥等的原料時，汞將得以固化，沒有汞二次釋放的問題。因此，提高燃煤鍋爐飛灰對汞的吸附脫除效果，是一種非常好的燃煤電廠汞污染控制思路。

目前，燃煤電廠的專用汞污染控制技術(shù)主要有兩種。

一種是氧化脫汞技術(shù)，通過強制強化或催化氧化，促進氣態(tài)元素汞轉(zhuǎn)化為氣態(tài)二價汞，然后利用濕法脫硫系統(tǒng)(WFGD)對氣態(tài)二價汞的協(xié)同脫除效果，實現(xiàn)對汞的高效脫除，如專利“一種適合采用濕法煙氣脫硫的燃煤電廠的汞污染控制裝置”(專利號ZL 2012 2 0629036.2)。該技術(shù)的優(yōu)點是投資成本低，脫汞效率高；缺點是脫硫塔吸收的汞可能往煙氣中二次釋放，石膏、脫硫廢水中的汞也可能往環(huán)境中二次釋放。

另一種是吸附脫汞技術(shù)，通過往煙氣中噴入活性炭等吸附劑，對煙氣中的汞進行吸附脫除，如專利“一種可以同時實現(xiàn)高效除塵脫汞的煙氣凈化系統(tǒng)”(專利號ZL 2011 1 0344472.5)。該技術(shù)是目前歐美主要采用的燃煤電廠脫汞技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)點是脫汞效率高，適應(yīng)性強而且效果穩(wěn)定；但缺點是運行成本高，而且可能對飛灰的綜合利用造成影響。

而在提高燃煤鍋爐飛灰對汞的吸附脫除效果的基礎(chǔ)上，分別與上述氧化脫汞技術(shù)和/或吸附脫汞技術(shù)進行有機結(jié)合，將實現(xiàn)1+1＞2的效果，克服現(xiàn)有燃煤電廠脫汞技術(shù)的缺點，對于實現(xiàn)燃煤電廠的汞污染控制具有非常重要的意義。

此外，通過強化飛灰的吸附，對于減少煙氣中的SO₃等其它污染物的排放，也將具有一定的協(xié)同作用。

為了滿足全球水俁公約及我國相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，保護環(huán)境和人民群眾健康安全，實現(xiàn)燃煤電廠高效低成本的汞污染控制勢在必行，而目前主要的燃煤電廠專用脫汞技術(shù)當(dāng)中，氧化脫汞技術(shù)存在濕法脫硫系統(tǒng)吸收的汞可能往煙氣中或環(huán)境中二次釋放等問題，吸附脫汞技術(shù)存在運行成本高、可能對飛灰的綜合利用造成影響等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為實現(xiàn)燃煤電廠高效低成本的汞污染控制，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，同時促進對SO₃等其它煙氣污染物的脫除，本發(fā)明提出了一種促進燃煤飛灰對煙氣中汞等污染物吸附脫除的系統(tǒng)及方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種促進燃煤飛灰對煙氣中汞等污染物吸附脫除的系統(tǒng)，包括在燃煤電廠原有除塵器13的入口增設(shè)的旋風(fēng)分離器8，設(shè)置在旋風(fēng)分離器8底部的飛灰輸送系統(tǒng)10和飛灰倉9，飛灰輸送系統(tǒng)10的出口連接旋風(fēng)分離器8的入口煙道7或空氣預(yù)熱器4的出口煙道5；通過旋風(fēng)分離器8增加煙氣中飛灰的停留時間，促進飛灰對汞的吸附，減少了由燃煤電廠煙囪15排放煙氣的汞含量；所述的旋風(fēng)分離器8能夠?qū)⒑剂枯^高的大粒徑飛灰捕集下來，并通過飛灰輸送系統(tǒng)10進行循環(huán)，從而提高煙氣中的飛灰濃度，促進對汞的吸附。

在所述旋風(fēng)分離器8的入口設(shè)有煙氣冷卻器6，用于降低煙氣溫度，促進飛灰對汞的吸附，并對吸收了煙氣熱量的工質(zhì)12進行回收利用。

所述飛灰輸送系統(tǒng)10和飛灰倉9間設(shè)置加入一定量的活性炭的活性炭倉11，活性炭隨著大粒徑飛灰一起送回旋風(fēng)分離器8的入口煙道7或空氣預(yù)熱器4的出口煙道5，大幅提高對汞的吸附。

所述活性炭倉11中的活性炭的粒度大于旋風(fēng)分離器8所捕集的大粒徑飛灰的粒度，使得活性炭也能絕大部分被旋風(fēng)分離器8捕集下來，僅有極少量的活性炭進入燃煤電廠原有除塵器13中，既能夠有效減少活性炭的使用量，又能夠大幅降低活性炭對燃煤電廠原有除塵器13所捕集的飛灰的影響。

利用飛灰倉9中所捕集的大粒徑飛灰，經(jīng)過飛灰改性處理，大幅提高其吸附汞等污染物的性能后，注入活性炭倉11，通過飛灰輸送系統(tǒng)10送回旋風(fēng)分離器8的入口煙道7或空氣預(yù)熱器4的出口煙道5，促進對汞等污染物的脫除。

所述飛灰改性處理方法為：當(dāng)需要促進對汞的吸附時，用含S、Cl、Br、I的物質(zhì)進行改性；當(dāng)需要促進對SO₃的吸附時，用含Ca、K、Na的物質(zhì)進行改性。

所述系統(tǒng)促進燃煤飛灰對煙氣中汞等污染物吸附脫除的方法，鍋爐1燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有汞，利用強制氧化劑2和/或催化氧化劑3提高煙氣中氣態(tài)二價汞的比例，這些氣態(tài)二價汞在旋風(fēng)分離器8中被煙氣中飛灰吸附，減少了進入濕法脫硫系統(tǒng)14中的汞含量，克服了濕法脫硫系統(tǒng)14及其副產(chǎn)物中的汞再釋放問題；所述的旋風(fēng)分離器8將含碳量較高的大粒徑飛灰捕集下來，一部分大粒徑飛灰通過飛灰輸送系統(tǒng)10送回旋風(fēng)分離器8的入口煙道7或空氣預(yù)熱器4的出口煙道5，通過含碳量較高的大粒徑飛灰的循環(huán)促進對汞的吸附；另一部分大粒徑飛灰進入飛灰倉9中。

和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的突出優(yōu)點是：

1.飛灰對汞具有一定的吸附能力，但現(xiàn)有燃煤電廠由于布置緊湊，煙道長度有限，飛灰所吸附的汞遠未達到飽和，因此通過降低煙氣溫度、增加煙氣中飛灰的停留時間、飛灰再循環(huán)等措施，促進飛灰對汞的吸附，可有效減少煙氣汞排放。

2.飛灰中的未燃盡碳是飛灰吸附汞的主要因素。利用旋風(fēng)分離器，可以實現(xiàn)對飛灰的篩選，將大粒徑飛灰捕集下來，而小粒徑飛灰則進入燃煤電廠原有除塵器，所捕集的大粒徑飛灰的含碳量高于小粒徑飛灰，因此對汞的吸附能力往往更強，對這一小部分飛灰進行循環(huán)利用，能效最高。

3.利用氧化脫汞技術(shù)，可以實現(xiàn)排放煙氣中汞濃度的大幅下降，但這些氧化態(tài)汞大部分被濕法脫硫系統(tǒng)吸收后，脫硫塔吸收的汞可能往煙氣中二次釋放，石膏、脫硫廢水中的汞也可能往環(huán)境中二次釋放。與之相比，將氧化脫汞技術(shù)與本系統(tǒng)相結(jié)合，首先將氣態(tài)元素汞氧化，而飛灰對二價汞的吸附能力高于元素汞，因此飛灰將吸附大部分的二價汞，吸附了汞的飛灰，當(dāng)用作水泥等的原料時，汞將得以固化，沒有汞二次釋放的問題，因此更加環(huán)保。

4.常規(guī)的往煙氣中噴入粉末活性炭的吸附脫汞技術(shù)，活性炭使用量較大，不僅運行成本高，而且可能對飛灰的綜合利用造成影響。與之相比，將吸附脫汞技術(shù)與本系統(tǒng)相結(jié)合，選擇粒度較大、能夠被旋風(fēng)分離器有效捕集的活性炭，可實現(xiàn)活性炭的循環(huán)利用，只有極少量的活性炭進入燃煤電廠原有除塵器中，這樣既可有效減少活性炭的使用量，又可大幅降低活性炭對燃煤電廠原有除塵器所捕集的飛灰的影響。此時，飛灰倉中含有較高汞濃度的活性炭與飛灰的混合物，可以填滿處理，也可以對其中的汞等成分進行回收。

5.由于旋風(fēng)分離器所篩選(捕集)的飛灰粒度較大、含碳量較高，經(jīng)過改性處理后也具有更好的吸附脫汞能力，因此可以將改性后的大粒徑飛灰替代活性炭進行循環(huán)使用，從而在根本上解決噴射活性炭所存在的問題。

6.通過降低煙氣溫度、增加煙氣中飛灰的停留時間、飛灰再循環(huán)等措施，還可以促進飛灰對SO₃的吸附，其中煙氣溫度的降低至酸露點以下時SO₃將形成硫酸酸霧，飛灰停留時間的增加、飛灰循環(huán)引起的飛灰濃度的增加，都可以促進對硫酸酸霧的吸附脫除。進一步的，還可以通過往收集的飛灰中加入堿性物質(zhì)進行改性，促進對SO₃的吸附脫除。

7.利用煙氣冷卻器降低煙氣溫度，不僅有利于促進飛灰對汞的吸附，而且在一定程度上實現(xiàn)了煙氣余熱回收利用，對于下游的靜電除塵器，還可以提高其除塵的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施例一的示意圖。

圖2為本發(fā)明的實施例二的示意圖。

圖3為本發(fā)明的實施例三的示意圖。

圖4為本發(fā)明的實施例四的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例一：

如圖1所示，本實施例在燃煤電廠原有除塵器13的入口，增設(shè)了一臺旋風(fēng)分離器8，通過旋風(fēng)分離器8增加煙氣中飛灰的停留時間。在旋風(fēng)分離器8的入口，設(shè)有煙氣冷卻器6，用于降低煙氣溫度，并對吸收了煙氣熱量的工質(zhì)12進行回收利用。同時，利用旋風(fēng)分離器8將含碳量較高的粒徑＞80μm的大粒徑飛灰捕集下來，一部分大粒徑飛灰通過飛灰輸送系統(tǒng)10送回旋風(fēng)分離器8的入口煙道7，另一部分大粒徑飛灰進入飛灰倉9中。

該實施例的特點是：不與氧化脫汞技術(shù)和活性炭吸附脫汞技術(shù)相結(jié)合，僅通過降低煙氣溫度、增加飛灰停留時間、飛灰篩選及再循環(huán)的措施，促進飛灰對煙氣中汞的吸附。該方案的脫汞效率較為有限，一般為60～80％。此外，對SO₃的脫除效率能達到80～90％。

實施例二：

如圖2所示，本實施例在燃煤電廠原有除塵器13的入口，增設(shè)了一臺旋風(fēng)分離器8，通過旋風(fēng)分離器8增加煙氣中飛灰的停留時間。在旋風(fēng)分離器8的入口，設(shè)有煙氣冷卻器6，用于降低煙氣溫度，并對吸收了煙氣熱量的工質(zhì)12進行回收利用。同時，利用旋風(fēng)分離器8將含碳量較高的粒徑＞80μm的大粒徑飛灰捕集下來，一部分大粒徑飛灰通過飛灰輸送系統(tǒng)10送回旋風(fēng)分離器8的入口煙道7，另一部分大粒徑飛灰進入飛灰倉9中。

利用強制氧化劑2和催化氧化劑3提高煙氣中氣態(tài)二價汞的比例，這些氣態(tài)二價汞在旋風(fēng)分離器8中被飛灰吸附，減少了進入濕法脫硫系統(tǒng)14中的汞含量。

該實施例的特點是：通過與氧化脫汞技術(shù)相結(jié)合，一方面通過降低煙氣溫度、增加飛灰停留時間、飛灰篩選及再循環(huán)的措施，另一方面通過利用強制氧化劑和催化氧化劑提高煙氣中氣態(tài)二價汞的比例，共同促進飛灰對煙氣中汞的吸附，并可以有效克服單獨采用氧化脫汞技術(shù)時可能存在的濕法脫硫系統(tǒng)及其副產(chǎn)物中的汞再釋放問題。該方案的脫汞效率較高，可以達到90％左右。此外，對SO₃的脫除效率能達到80～90％。

實施例三：

如圖3所示，本實施例在燃煤電廠原有除塵器13的入口，增設(shè)了一臺旋風(fēng)分離器8，通過旋風(fēng)分離器8增加煙氣中飛灰的停留時間。同時，利用旋風(fēng)分離器8將含碳量較高的粒徑＞150μm的大粒徑飛灰捕集下來，一部分大粒徑飛灰通過飛灰輸送系統(tǒng)10送回旋風(fēng)分離器8的入口煙道7，另一部分大粒徑飛灰進入飛灰倉9中。

飛灰輸送系統(tǒng)10中通過活性炭倉11加入一定量的活性炭，活性炭隨著大粒徑飛灰一起送回空氣預(yù)熱器4的出口煙道5。所用活性炭的粒度為200μm，使得所用活性炭也能絕大部分被旋風(fēng)分離器8捕集下來，僅有極少量的活性炭進入燃煤電廠原有除塵器13中。

該實施例的特點是：通過與活性炭吸附脫汞技術(shù)相結(jié)合，一方面通過增加飛灰停留時間、飛灰篩選及再循環(huán)的措施，促進飛灰對汞的吸附；另一方面通過活性炭的加入，而所加入的活性炭又在不斷循環(huán)，可大幅提高對汞的脫除效率。與常規(guī)粉末活性炭噴射技術(shù)相比，由于實現(xiàn)了活性炭的循環(huán)利用，因此有效減少了活性炭的使用消耗量，也可大幅降低活性炭對燃煤電廠原有除塵器13所捕集的飛灰的影響。該方案具有很高的脫汞效率，可以達到95％左右。此外，對SO₃的脫除效率能達到50～60％。

實施例四：

如圖4所示，本實施例在燃煤電廠原有除塵器13的入口，增設(shè)了一臺旋風(fēng)分離器8，通過旋風(fēng)分離器8增加煙氣中飛灰的停留時間。在旋風(fēng)分離器8的入口，設(shè)有煙氣冷卻器6，用于降低煙氣溫度，并對吸收了煙氣熱量的工質(zhì)12進行回收利用。同時，利用旋風(fēng)分離器8將含碳量較高的粒徑＞80μm的大粒徑飛灰捕集下來，一部分大粒徑飛灰通過飛灰輸送系統(tǒng)10送回旋風(fēng)分離器8的入口煙道7，另一部分大粒徑飛灰進入飛灰倉9中。

利用強制氧化劑2和催化氧化劑3提高煙氣中氣態(tài)二價汞的比例，這些氣態(tài)二價汞在旋風(fēng)分離器8中被飛灰吸附，減少了進入濕法脫硫系統(tǒng)14中的汞含量。

利用飛灰倉9中所捕集的大粒徑飛灰，經(jīng)過改性處理，大幅提高其吸附汞等污染物的性能后，注入活性炭倉11，通過飛灰輸送系統(tǒng)10送回旋風(fēng)分離器8的入口煙道7或空氣預(yù)熱器4的出口煙道5，促進對汞等污染物的脫除。

該實施例的特點是：在通過降低煙氣溫度、增加飛灰停留時間、飛灰篩選及再循環(huán)的措施以提高飛灰對汞的吸附的基礎(chǔ)上，一方面與氧化脫汞技術(shù)相結(jié)合，利用強制氧化劑和催化氧化劑提高煙氣中氣態(tài)二價汞的比例；另一方面利用S、Br、Na對所捕集的飛灰進行改性，同時提高其對汞和SO₃的化學(xué)吸附能力。該方案具有很好的對汞和SO₃協(xié)同脫除的效果，脫除率均可以達到90％以上。