专利名称：一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法
技术领域：
本发明涉及一种环境保护领域的烟气汞排放控制技术，尤其是涉及一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法。
背景技术：
众所周知，汞是一种有毒污染物。它不仅对人体健康产生直接或间接的危害，而且由于其具有生物累积性和不易降解等特点，对环境的危害也非常大。在众多汞排放源中，燃煤烟气中汞的排放量占很大比重，中国的燃煤汞排放占全国汞排放的40%左右，所以控制燃煤烟气中的汞排放十分关键。燃煤烟气中的汞主要以三种形态存在零价汞(Hg°)，氧化汞(Hg2+)和颗粒态汞 (Hgp) 0其中，Hg2+和Hgp可以通过现有的空气污染控制设备，如静电除尘器，烟气脱硫设备等去除。然而，烟气中的Hg°易挥发，难溶于水，不容易被有效去除。而根据燃煤性质不同， Hg0在烟气总汞中的比例一般在20 70%，因此，Hg0的去除是烟气汞排放控制的难点，找到一条将Hg°快速转化为Hg2+或Hgp的有效途径，充分发挥现有空气污染控制设备的除汞能力非常关键。当前，大多数国家烟气除汞主要采用活性炭烟气喷射技术，其对Hg°的去除效率也不理想，而且过多的使用活性炭不但会增加成本，还会使飞灰中含炭量过高，以致影响其综合利用。也有人尝试采用催化氧化Hg°，不过目前仍难找到长期高效且具有一定抗二氧化硫影响的催化剂。因此，向燃煤烟气中喷入氧化剂直接对Hg°进行氧化的方法是最简单有效的烟气除汞方法。中国专利CN200910095344. 4号公开了一种利用臭氧同时脱硫脱硝的技术，由于臭氧对零价汞有一定的氧化作用，因此也可以利用臭氧去除烟气中的汞，从而实现硫氧化物、氮氧化物与汞的同步去除。但是臭氧对零价汞的氧化速率较慢，在较短的接触时间内，不能有效地氧化烟气中的零价汞，因此，单纯使用臭氧不能达到理想的零价汞去除效果，不能满足工业脱汞要求。中国专利CN2008102(^641. X号公开了一种利用氯化溴复配液去除烟气零价汞的方法。然而，使用氯化溴作为氧化剂消耗量较大，且其与零价汞的反应速率还有待提高。研究表明，在极少量氯化碘的作用下，臭氧对零价汞的氧化速率能得到极大地提高，有效地去除烟气中的零价汞。由于氯化碘的使用量很少，且残留物可以经随后的烟气污染控制装置去除，所以不会对环境造成二次污染。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种速率快、成本低、不会产生二次污染的利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤第一步，将臭氧和氯化碘注入烟道中，其中注入后烟气中臭氧的浓度为5 500ppm,氯化碘浓度为0. 5-5ppm ；
第二步，臭氧和氯化碘在注入烟气后迅速与烟气和飞灰混合，并将烟气中的零价汞氧化为二价汞；第三步，反应后的烟气通入除尘装置中，将气相和附着在飞灰上的二价汞和颗粒态汞去除；第四步，将后续烟气通入脱硫装置中，将烟气中的气态二价汞，残留的氯化碘一并去除。所述的氯化碘的形态为气态、液态或固态中的一种或其组合。所述的臭氧和氯化碘注入烟道中的形式包括先将臭氧与氯化碘进行混合反应， 然后将混合物注入烟道中；或者将臭氧与氯化碘同时注入烟道中，使其在烟道中混合反应； 或者在烟道中原位产生臭氧并注入氯化碘。所述的烟道中烟气温度为100-250°C时，将臭氧和氯化碘注入烟气中。所述的烟道位于烟气除尘装置的前端或脱硫装置的前端。由于臭氧直接氧化零价汞的速率较低，不能满足工业应用要求，通过加入微量的氯化碘，可以大大加快臭氧对零价汞的氧化速率，从而快速有效地去除烟气中的零价汞，而且反应产生的氧气等物质对环境没有二次污染。所述方法将一定量的臭氧和氯化碘以一定形式连续注入烟气中，利用氯化碘强化臭氧对零价汞的氧化，使其转化为二价汞，再通过除尘装置、脱硫装置的处理，将气相和附着在飞灰上的二价汞和颗粒态汞去除，并将烟气中残留的少量氯化碘一并去除。通过上述方法，可以有效地去除烟气中的零价汞，而且臭氧氧化后生成的氧气不会对环境中造成二次污染。与现有技术相比，本发明具有以下一些优点1、本发明利用氯化碘可以显著提升臭氧对烟气中零价汞的氧化速率；2、本发明使用的氯化碘用量非常少，成本较低，且氧化产物不会对环境产生二次污染；3、本发明与常用的烟气脱硫装置结合使用，既可以实现对烟气汞排放的有效控制，又不增加设备成本；4、本发明还适用于垃圾焚烧炉、金属冶炼、废汞回收等行业的烟气汞排放控制。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。研究表明，在氯化碘作用下的臭氧具有较强的氧化性能，能快速将烟气中的零价汞氧化为二价汞。在相同的除汞效率前提下，使用微量氯化碘以后，臭氧对零价汞的氧化速率显著提升，可以满足工业应用要求。下面对本发明的实施例进行详细说明本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本发明的主要目的是将烟气中的零价汞转化为易被去除的二价汞，因此本发明方案中实施过程中，重点以实现零价汞的高效氧化为目标。实施例1利用一个体积为IOOOmL的密封不锈钢罐作为反应器，在反应器内表面涂上石蜡以减少表面对零价汞的吸附作用。将反应器加热到140°C，向反应器中分别加入Hgtl和臭氧、氯化碘，使反应器内Hg°、臭氧、氯化碘的浓度分别为0. 2ppm、10. Oppm, 1. Oppm0经过300秒的反应时间，Hg0的氧化去除效率达到了 80%以上。实施例2利用一个直径为27mm，长度为150mm的玻璃管作为反应器，将其置于加热炉中，将反应器加热到140°C。向反应器中通入模拟烟气，其中Hg°的浓度为0. 2ppm，臭氧的浓度为 20. Oppm，氯化碘浓度为5ppm，气体流量为60L/h。经过5. 0秒左右的反应时间，Hg°的氧化效率达到了 80%以上。实施例3利用直径为100mL、长度为5m的不锈钢管为反应器，上游有一个加热电炉加热空气，并利用风机将现场配置浓度为20g/m3的飞灰和模拟烟气([NO] = 200ppm, [Hg0]= 20 μ g/m3, [SO2] = lOOOppm，其余为电炉加热的140°C的热空气)以160m3/h的流量连续通入反应器。然后在反应器上游连续通入臭氧和氯化碘混合气体(臭氧与氯化碘比例为 10 1)，混合气体流量与模拟烟气流量之比为1 100000。当反应达到稳定时，这样的零价汞氧化率达到80%以上。再利用模拟脱硫碱液对尾气进行吸收，得到汞的总去除效率在 90%以上。实施例4利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，包括以下几个步骤测量烟气中汞的含量第一步，将臭氧和液体氯化碘混合反应，然后将混合物注入烟气温度为100°C的烟道中，其中注入后烟气中臭氧的浓度为5ppm，氯化碘浓度为5ppm ；第二步，臭氧和氯化碘在注入烟气后迅速与烟气和飞灰混合，并将烟气中的零价汞氧化为二价汞；第三步，反应后的烟气通入除尘装置中，将气相和附着在飞灰上的二价汞和颗粒态汞去除；所述的除尘装置为普通的烟气除尘装置；第四步，将后续烟气通入脱硫装置中，通过脱硫液将烟气中的二价汞，残留的氯化碘等一并去除。所述的脱硫装置为普通的烟气脱硫装置。经上述步骤处理后的烟气中汞的总去除效率在80%以上。实施例5利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，包括以下几个步骤测量烟气中汞的含量第一步，将臭氧和气态氯化碘同时注入烟气温度为250°C的烟道中，其中注入后烟气中臭氧的浓度为50ppm，氯化碘浓度为0. 5ppm ；第二步，臭氧和氯化碘在注入烟气后迅速与烟气和飞灰混合，并将烟气中的零价汞氧化为二价汞；第三步，反应后的烟气通入除尘装置中，将气相和附着在飞灰上的二价汞和颗粒态汞去除；所述的除尘装置为普通的烟气除尘装置；第四步，将后续烟气通入脱硫装置中，通过脱硫液将烟气中的二价汞，残留的氯化碘等一并去除。所述的脱硫装置为普通的烟气脱硫装置。经上述步骤处理后的烟气中汞的总去除效率在90%以上。
权利要求
1.一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤第一步，将臭氧和氯化碘注入烟道中，其中注入后烟气中臭氧的浓度为5-500ppm，氯化碘浓度为0. 5-5ppm ；第二步，臭氧和氯化碘在注入烟气后迅速与烟气和飞灰混合，并将烟气中的零价汞氧化为二价汞；第三步，反应后的烟气通入除尘装置中，将气相和附着在飞灰上的二价汞和颗粒态汞去除；第四步，将后续烟气通入脱硫装置中，将烟气中的气态二价汞，残留的氯化碘一并去除。
2.根据权利要求1所述的一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，其特征在于，所述的氯化碘的形态为气态、液态或固态中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，其特征在于，所述的臭氧和氯化碘注入烟道中的形式包括先将臭氧与氯化碘进行混合反应， 然后将混合物注入烟道中；或者将臭氧与氯化碘同时注入烟道中，使其在烟道中混合反应； 或者在烟道中原位产生臭氧并注入氯化碘。
4.根据权利要求1所述的一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，其特征在于，所述的烟道中烟气温度为100-250°C时，将臭氧和氯化碘注入烟气中。
5.根据权利要求1所述的一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，其特征在于，所述的烟道位于烟气除尘装置的前端或脱硫装置的前端。
全文摘要
本发明涉及一种利用氯化碘协同臭氧氧化去除烟气中零价汞的方法，该方法是将一定量的臭氧和氯化碘以一定形式连续注入烟气中，利用氯化碘强化臭氧对零价汞的氧化，使其转化为二价汞，再通过除尘装置、脱硫装置的处理，将气相和附着在飞灰上的二价汞和颗粒态汞去除，并将烟气中残留的氯化碘一并去除。与现有技术相比，本发明通过加入微量的氯化碘，可以大大加快臭氧对零价汞的氧化速率，从而快速有效地去除烟气中的零价汞，而且反应产生的氧气等物质对环境没有二次污染。
文档编号B01D53/64GK102512923SQ201110448418
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者刘飞, 晏乃强, 李凯华, 瞿赞, 陈万苗 申请人:上海交通大学