使用含硫化物的气体和液体从烟道气中除汞的制作方法

专利名称：使用含硫化物的气体和液体从烟道气中除汞的制作方法
本

发明内容
是按照与美国能源部(DOE)的研究合同(合同号DE-FC22-94PC94251)以及与Ohio煤炭研究公司(OCDO)的资助金协议，(协议号CDO/D-922-13)进行开发的。美国政府和Ohio州政府享有部分专利权。
本发明广义上涉及燃烧的领域以及净化烟道气的方法及设备，具体而言，涉及使用含硫化氢的气体和液体，从燃烧矿物燃料如煤炭或固体废物产生的烟道气中除去汞的行之有效的新方法及设备。
近年来，美国能源部(DOE)和美国环境保护局(EPA)资助了测量和控制燃煤锅炉和废物发电厂的有害气体污染物(HAP)排放量的研究。数个研究项目的最初结果显示，重金属和挥发性有机碳(VOC)的排放量很小，除了汞(Hg)以外。与大多数其它金属不同，大部分的汞保留在气相中，在静电集尘器和织物过滤器通常采用的温度下不会凝结为飞灰颗粒。因此，汞不能象其它金属的飞灰那样收集下来处置掉。情况复杂的是，汞可以其氧化态(Hg+2)，主要是氯化汞(HgCl2)的形式存在，或以元素形式(Hg0)作为蒸气金属汞存在。汞存在的这些类型的相对量取决于诸多因素，如燃料类型、锅炉燃烧效率、安装的微粒收集器类型、以及各种其它因素。
对从工业烟道气中捕集汞的工业上行之有效的方法的研究，包括确定采用现有常规空气污染控制装置(如湿式涤气器或干式涤气器)所能除去的汞量。
因此，在一些工业规模和实验室规模的湿式涤气器上进行了捕捉硫氧化物和其它酸性气体的许多试验。这些试验除了同样能应用于干式涤气器的情况，还产生了一些预期的结果和另外一些令人惊奇的结果。一般预计，氧化态的汞易被捕集，而元素汞难以捕集。这种预计是根据氯化汞在水中溶解度高，而元素汞在水中的溶解度很小得出的。试验结果与这种预计相符。
至于令人惊奇的结果是关于元素汞的。进行了测定烟道气中元素汞浓度的反复试验，结果揭示离开湿式涤气器的元素汞竞比进入湿式涤气器的元素汞多。
提出了解释在湿式涤气器中产生元素汞的原因的一种假设，例如是通过下面的反应通式来描述
Me是任何过渡金属，如Fe、Mn、Co、Sn等，它们可以多种可能的氧化态x中的一种存在。
在有关的工业用途中，过渡金属离子通常以杂质形式存在于湿式涤气器的浆料中。因此，当氯化汞被吸收时，其一部分会与痕量的过渡金属和金属离子反应而还原成元素汞，由于元素汞的溶解度低，它从液体中分离出来回到烟道气中。
近来，从燃煤装置产生的烟道气中除汞的研究大部分集中在与加入的物质如活性碳进行的气相反应上。
由公用装置和废物发电厂的汞排放是DOE和EPA进行调查的新领域。
本发明使用湿式涤气器或干式涤气器使氧化态的汞在被过渡金属还原之前能在湿式涤气器中的气/液界面上沉淀出来。最不易溶解的汞的形式之一是硫化汞，其矿物形式是朱砂。为氧化态的汞提供与之反应的硫化物来源的手段包括使用硫化氢和/或硫离子水溶液。因此，在湿式涤气器的气/液界面上，对离子态(氧化态)的汞的吸收和沉淀提出了下列反应(取决于硫化物是来自离子硫化氢气体、水中的硫离子、还是其它一些二价硫离子源物质)
HgS的溶解度积为3×10-52，因此能基本上完全沉淀。在洗涤器的洗涤液中加入硫化物水溶液，洗涤液与烟道气中的汞接触时，汞就被吸收到洗涤液中形成HgS。同样，在硫化氢气体情况下，有充分的理由预期沉淀反应比还原反应快。具体而言，在沉淀反应时，两种反应物在气相中混合得很充分。因此，当这两种反应物从气相扩散到气/液界面时，它们就都能在界面上立刻反应。与此相反，还原反应要求反应物，即Hg+2和过渡金属离子在液相中扩散到液体中的反应平面。而液相扩散比气相扩散要慢几个数量级。
因此，使用气体硫化物和/或硫化物水溶液，氧化态的汞会以朱砂的形式迅速沉淀在洗涤器中，从而防止汞还原为气态的元素汞。汞沉淀为朱砂具有优于其它固定汞方法的独特优点，因为它将汞转化为不溶的形式。以这种方式，汞应是惰性的，并能从食物链中有效除去。
因此，本发明还设想使用H2S气体。为此本发明的一个方面是对使用湿式涤气器，用湿式涤气器浆料收集和洗涤含汞工业废气的方法进行改进，该改进包括在工业废气中加入硫化氢；在湿式涤气器中洗涤工业废气。本发明的方法特别适用于在炉子中燃煤产生废烟道气的工业过程中要求减少汞排放的要求，方法包括输送烟道废气通过集尘器，在烟道气中加入硫化物，之后进入湿式涤气器，或在湿式涤气器中向烟道气加入硫化氢。
本发明第二方面是使用湿式涤气器，用湿式涤气器的浆料收集和洗涤含汞工业废气的设备，具体是包括下列的改进产生硫化氢的装置；向湿式涤气器前面的工业废气加入硫化氢的装置。本发明尤其适用于燃烧矿物燃料如煤炭或固体废物的公用事业装置，这些装置除了使用湿式涤气器外，还使用静电集尘器或织物过滤器，以及其它常用的用于减少向大气排放的装置。
具体是本发明设想提供产生硫化氢的系统，该系统通过在硫化钠和/或硫化钾的水溶液中加入酸产生硫化氢的反应来生产硫化氢。产生硫化氢的系统可有利于使用在来自牛皮纸纸浆生产的绿液中加酸的设备和方法，来产生硫化氢。
这些与硫化氢有关的具体实施方案具有安全上固有的优点，因为不是采用气相H2S的积聚或储存。所有产生的H2S立刻喷射出来使用。
本发明第三方面是对使用收集和洗涤含汞工业废气的洗涤器的方法的改进，这些改进包括在工业废气中加入硫化物盐的水溶液，并在洗涤器中洗涤工业废气。本发明的方法尤其适用于在炉子中燃煤产生废烟道气的工业过程中要求减少汞排放的要求，方法包括输送烟道废气通过集尘器，如织物过滤器或静电集尘器。
本发明第四方面是使用碱试剂水溶液收集和洗涤含汞工业废气的洗涤器的设备，具体改进包括提供二价硫离子溶液的装置以及对加入到洗涤器中工业废气的二价硫离子溶液进行控制的装置。本发明还特别适用于燃烧矿物燃料如煤炭或固体废物的公用事业装置，这些装置除使用洗涤器外，还使用集尘器(如静电集尘器或织物过滤器)，和/或其它用于减少对大气排放的常用装置。
本发明第五方面是用碱试剂水溶液收集和洗涤含汞工业废气的设备，该设备包括有洗涤液的涤气器，用碱试剂水溶液洗涤工业废气；将工业废气输送到洗涤器的烟道装置；提供二价硫离子溶液的装置；以及对加入到工业废气中的二价硫离子溶液进行控制的装置。本发明尤其适用于燃烧矿物燃料如煤炭的公用事业装置，这些装置可与湿式涤气器或干式涤气器结合起来。
本发明与硫化物水溶液有关的这些实施方案设想采用提供二价硫离子包括但不限于氢硫离子(HS-)的装置。特别是由于水溶液中的平衡，这种氢硫离子(HS-)能产生二价硫离子(S-2)通过在洗涤器的洗涤液中加入含硫化物的水溶液，如含硫化物的废水、牛皮纸苛性碱溶液、牛皮纸碳酸盐溶液、硫化钾溶液、硫化钠溶液、和/或硫代乙酰胺溶液来达到这一目的。还可以使用控制装置如一个分开的储槽和计量泵来选择性地控制加入硫化物水溶液的过程，满足具体的操作要求。
这个系统具有安全上固有的优点，因为不是采用H2S气体的积聚或储存，而H2S是有刺激气味并有毒的。而且，这个系统是很灵活的，因为它能同样采用湿式涤气器或干式涤气器，略经修改或增加就可与目前的排放物治理系统结合起来使用。
在附加于说明书并作为其一部分的权利要求书中，具体指出了本发明的各个新颖性特征。为更好地理解本发明，通过使用本发明能得到的操作优点和一些特定的好处，可以参见附图和下面的说明材料，其中描述了本发明的一些优选实施方案。
附图中

图1是应用于发电厂燃煤锅炉装置的本发明说明图。
图2是具体应用于图1的湿式涤气器的本发明产生硫化氢H2S系统的说明图。
图3是图2环形区域放大的局部图，是对本发明将H2S喷入烟道气用以减少汞的系统的一个实施方案的说明。
图4是图2环形区域放大的局部图，是对本发明将H2S喷入烟道气用以减少汞的系统的另一个实施方案的说明。
图5是不喷入H2S与喷入H2S这两种情况下试验结果的比较图。
图6是应用于发电厂燃煤锅炉装置(该装置采用干式涤气器烟道气脱硫系统)的本发明的说明图。
图7是本发明湿式涤气器采用硫化物水溶液的一个优选实施方案的示意图。
图8是本发明干式涤气器采用硫化物水溶液的一个优选实施方案的示意图。
各个图中相同的数字标明相同或功能相同的部件。该装置整体图1是一个应用于发电厂使用的燃煤锅炉装置的说明图，该装置整体标为10，它代表可应用本发明的工业过程的一种类型。在广义的形式上，本发明方法是通过使用硫化氢气体和/或含二价硫离子的水溶液，从燃烧矿物燃料或固体废物所产生的烟道气中除去汞的方法。当然，上述燃煤公用事业的锅炉装置仅是一个例子，本发明的方法可以首先在从燃烧矿物燃料的公用事业锅炉装置产生的烟道气除去汞中获得应用，但任何使用吸收剂组件类型的湿式涤气器来净化烟道气的工业过程均可利用。这些工业过程包括焚烧厂、废物发电厂、或其它产生含汞气体产物的工业过程。因此，为方便起见，在下面的讨论中将使用的术语工业废气、烟道气或仅仅废气都是指任何工业过程中的废气，从其中要除去有害的组分如汞。
如下文中将描述的，本发明的另一个实施方案是在工业废气中加入硫化氢气体和/或含二价硫离子水溶液的方法和设备，但工业废气是经干式涤气器烟道气脱硫系统来处理。虽然本发明下面的描述大部分是应用湿式涤气器系统，但应该理解本发明不限于采用湿式涤气器。而且，因为湿式涤气器和干式涤气器都是通过加入碱吸收剂从烟道气中除去含硫物质，为方便起见，使用一些广义的术语更为合适。对湿式涤气器的情况，碱吸收剂可以碱的水溶液或碱的水浆料提供；对干式涤气器的情况，碱吸收剂通常以碱的水浆料提供。因此，在下面的描述中为方便起见，使用术语碱试剂水溶液来指碱的水溶液和/或碱的水浆料，各适用于所使用涤气器的具体类型。
如图1所示，沿燃烧过程中产生的烟道气流的方向来看，锅炉装置10包括燃烧室12，它具有将烟道气(标为16)输送到空气加热器18的气体出口14，该空气加热器用于对输入的燃烧用空气20进行预热。粉碎机22将矿物燃料24(如煤炭)粉碎至要求的细度，粉碎的煤炭通过燃烧器25输送到燃烧室12中，在燃烧室12中燃烧释放热量，用以产生供蒸汽涡轮发电机(图中示画出)使用的蒸汽。燃烧过程产生的烟道气16通过气体出口14输送到空气加热器18，然后到以后各种类型的烟道气净化装置。烟道气净化装置可以是织物过滤器，或如图所示的静电集尘器(EPS)26，它从烟道气16除去颗粒。位于ESP 26后面的烟道28输送烟道气16至湿式涤气器吸收组件30，该湿洗器吸收组件用于从烟道气16除去二氧化硫和其它污染物。从湿式涤气器30排出的烟道气16输送到烟囱后排放至大气。使用鼓风机34和抽气机36令空气20、燃料24和烟道气16通过装置10。对这种装置10更详细的描述可参考蒸汽的产生和使用，40th Ed.，Stultz and Kitto，Eds.，Copyright_1992 The Babcock&Wilcox Company，具体是其第35章，二氧化硫的控制，其内容参考结合在此。该书中有Babcock&Wilcox Company(B&W)制造的一种形式湿式涤气器30的描述，本发明可应用于这种湿式涤气器，但是本发明不限于B&W的湿式涤气器设计。本领域的技术人员应理解，本发明的原理可同样应用于从其它制造商购得的其它设计类型的湿式涤气器(和如下的干式涤气器)。
湿式涤气器30，在其下部积存有涤气器液体38。湿式涤气器30操作期间，循环泵40将涤气器液体38向上抽吸通过管道42，进入喷淋头44，喷淋头44位于湿式涤气器30的上部。涤气器液体38被喷入烟道气16吸收其中的SO2。涤气器液体38然后流下通过多个装置，回到湿式涤气器30的下部。经洗涤的烟道气16然后从湿式涤气器出口46排出，最后输送到烟囱32。
图2表示了为实施本发明方法一个系统的实施方案，该方法为在烟道气中喷入少量H2S除去汞。H2S的生成系统，其整体标作50，包括一个有液体区54和气体区52，其中充分搅拌的罐51，液体区54中是含硫化钠和/或硫化钾的溶液，在气体区中空气和H2S混合，空气和H2S的混合物74被送入喷射装置76(下面将描述)。罐51中的H2S蒸气压由溶液的pH决定。罐51中溶液54的pH可通过从一个容器58加入强的无机酸56如盐酸或硫酸(HCl或H2SO4)，或通过从一个容器85加入碱溶液如碳酸钠或氢氧化钠(NaOH或Na2CO3)来控制。加入酸可降低pH，提高罐51中H2S的蒸气压。加入碱可提高pH，降低罐51中H2S的蒸气压。产生的H2S立刻送入喷射系统76。由于没有H2S的聚积，这是本装置在安全上固有的特征。搅拌或混合装置包括马达64和带有两个叶片66的搅拌驱动轴，能保证罐中两区域52和54的良好搅拌。因此，在液体区54中的组分能很好混合，产生要求的蒸气压的H2S；空气68和产生的H2S蒸气在气体区52也能很好混合。抽吸装置60将无机酸56通过管道62输送到罐51；抽吸装置61将碱溶液57通过管道63输送到罐51。当需要控制酸56和碱57的流量时，在管道62和63中使用合适的控制阀。
由风扇装置70(鼓风机或空压机)向罐51的上部52提供空气，在此空气和H2S混合。罐51上部的管道72输送空气和H2S的混合物74至烟道28中的喷射系统76，将H2S和空气的混合物喷入烟道气16中。
由加酸速度控制硫化氢的生成速度。向罐51提供的空气68的流量由风扇装置70控制，风扇装置70提供的空气68的流量与压力应足以使H2S和空气的混合物74与烟道气16在湿式涤气器30的进口78迅速混合。
H2S与空气混合物喷射系统76如图3所示，可以包括一根或多根按普通格栅形式排列的管子78，每个管78都有许多孔80，管子78在烟道28中排列的宽度为W，排列的高度为H。H2S与空气混合物喷射系统76也可以采用装有翼片进行混合工艺的更复杂结构，如图4所示。图4的系统中，装有一个或多个翼片82，每个翼片上有多个槽或孔84，当烟道气16流过翼片82时，这些槽或孔84用于将H2S与空气混合物引入烟道气16。对于上述两种结构的喷射系统，流过管子78或翼片82的烟道气16就吸收了H2S与空气混合物74，将其输送到湿式涤气器30，将烟道气中H2S的含量增加到要求的水平，较好为约为0.05-10ppm，更好约为2ppm或更小。
图5绘出使用实验室规模的湿式涤气器捕集汞的试验结果。图5中，符号“WS进口”和“WS出口”分别指湿式涤气器进口和出口处的条件。左面的两个长条代表不加入H2S时，湿式涤气器进口和出口处烟道气中元素汞含量的基线浓度。湿式涤气器出口处元素汞增加较大是因为氧化态的汞在湿式涤气器30内的化学还原反应(即前面所述的反应)。右面两个长条代表当喷入约2ppm浓度的H2S后情况的改善。如图所示，完全防止了氧化态汞还原至元素汞的化学反应。
图7是使用含硫化物液体的湿式涤气器30的一个优选实施方案的详细示意图。湿式涤气器30包括一个具有进口45和出口46的主室300。与前一样，主室300的下部积存有涤气器液体38，液体38通过总循环管302从主室300循环至喷淋头44。总循环管302包括管子42和循环泵40。在装有涤气器液体38的主室300下部中，时常装着将空气鼓入涤气器液体38的装置，如空气喷头41。使用空气喷头41可以氧化涤气器液体38中SO2吸收的产物。涤气器液体38可以就储存在宽大的主室300的下部(如图所示)，也可以装在另一个分开的槽子中，该槽子与主室300的排放口和循环管302相连。
可将含硫化物的盐直接加入涤气器液体38，并通过喷淋头44与烟道气16混合。而且，通过直接向循环泵40和/或总循环管302喷入二价硫离子水溶液，加入的硫化物溶液不会在主室300中与烟道气16接触将其洗涤之前过早氧化。最好由含硫化物的废水、牛皮纸苛性碱溶液、牛皮纸碳酸盐溶液、或含硫化钾、硫化钠、和/或硫代乙酰胺的水溶液提供二价硫离子。
或者，可在一个隔开的硫化物储槽310中加入二价硫离子溶液，该储槽连接到循环管302，它在循环泵40前面的位置。而且，可以使用计量泵312来控制进入湿式涤气器30，具体是进入和/或通过循环管302(图中仅绘出使用计量泵312来控制进入循环管302的系统)的二价硫离子溶液的流量。控制进入和/或通过循环管302溶液的二价硫离子的浓度和/或流量，就可以选择性地控制涤气器总的除汞能力。因此，配合适当的控制系统如使用储槽310和/或计量泵312是本发明的一个优选实施方案。加入硫化物的流量必须和通过涤气器的烟道气流量成比例。加到涤气器中的硫化物大部分立刻在气-液接触区作为H2S从溶液中除去。如果在某一时刻加入过多的硫化物，在烟囱出口的烟道气会散发出难闻的气味。因此要求限制离开烟囱的H2S浓度为小于约2ppm。
要将从涤气器排出的烟道气中的H2S浓度限制在不大于约2ppm，加入硫化物的最大流量必须小于约8×10-5摩尔/米3要处理的烟道气。通常一个100兆瓦的涤气器组件可处理约8×103米3烟道气/分钟。对这样一个组件，加入硫化物的最大流量为(8×10-5)×(8×103)，或0.64摩尔/分钟。如果使用2摩尔浓度的硫化钠溶液，进料流量为0.32升/分钟。应该理解这些数据仅用于说明，并不表示对本发明揭示的原理有什么限制。
操作时，烟道气16从进口45流入主室300。涤气器液体和加入循环管302的二价硫离子溶液通过喷淋头44后与烟道气16混合。混合接触时引发上述的化学反应，除去汞。烟道气通过出口46流进烟囱32。沉淀的汞留在涤气器液体38中，随后可通过本领域技术人员已知的各种方法除去处置。
如前面所述以及图6所示，本发明还可应用于使用干式涤气器进行烟道气脱硫的燃烧系统。图6中相同的数字标明相同或功能相似的部件。燃烧过程产生的烟道气16被输送通过气体出口14到空气加热器18，然后到后面的各种烟道气净化装置。烟道28将烟道气16输送到干式涤气器吸收组件150，该涤气器吸收组件用于从烟道气16除去二氧化硫和其它污染物。从干式涤气器150排出的烟道气16输送到织物过滤器，或如图所示的静电集尘器(ESP)26，它可从烟道气16除去颗粒，然后烟道气16输送到烟囱32，排放至大气。如图1所示，和前面一样，使用鼓风机34和烟泵36推动空气20、燃料24和烟道气16通过装置10。
当本发明使用硫化氢时，其优点包括本发明减少汞排放的成本与减少其它有害空气污染物的成本相比小得很多。而且，H2S的需求量应低于临界气味值。图2所示系统的成本和操作费用明显小于目前任何其它系统。根据本发明的一个优选实施方案，用于产生H2S的硫化钠源包括绿液，这是牛皮纸纸浆和造纸工业中使用的中间产物，能方便地从纸浆和制纸公司得到。如本领域技术人员所知，绿液是含有硫化钠和碳酸钠水溶液。绿液使用起来较为方便和安全，又易得到。
当本发明使用硫化氢气体时，烟道气16中的汞变成的最终形式是硫化汞(也称作朱砂)。汞在自然界最常见的形式就是朱砂。这种形式的汞大多以细颗粒存在于涤气器浆料中，由于这一原因，大部分的汞可以与石膏结晶分离。
图8是用含硫化物溶液的干式涤气器150一个优选实施方案的详细示意图。干式涤气器150包括一个备有喷淋头44、涤气器进口445和涤气器出口446的主室400。值得注意的是，涤气器液体38可装在一个大的储存容器401中，由第一进料管402a进入主室400。进料管402a中可装有一个涤气器液体进料泵440。
含硫化物的盐可直接加到容器401内的涤气器液体38中，通过第一进料管402a抽吸到主室400，通过喷淋头44与烟道气16混合。最好由含硫化物的废水、牛皮纸苛性碱溶液、牛皮纸碳酸盐溶液、或含硫化钾、硫化钠、和/或硫代乙酰胺的水溶液提供二价硫离子。
或者，在一个独立的硫化物储槽410中加入二价硫离子溶液，通过喷淋头44进入主室400。储槽410连接到第二进料管402b。也可以使用计量泵412来控制进入干式涤气器150，具体是进入进料管402a和/或散装储存容器401(图中仅绘出使用计量泵412来控制进料管402a的系统)的二价硫离子溶液的流量。控制进入和/或通过进料管402a和/或402b溶液的二价硫离子浓度和/或流量，就可以选择性地控制涤气器总的除汞能力。因此，配合适当的控制系统如使用储槽410和/或计量泵412是本发明的一个优选实施方案。然而，还可以通过用阀、气门或其它气体喷射装置，或用另一系统(即室、储存装置、喷淋头、和/或循环管线)在涤气器系统中周期性地和/或手动地加入二价硫离子溶液，达到控制对废气加入二价硫离子的目的。
操作时，烟道气16从进口445流入主室400。涤气器液体38和加入进料管402a和/或储存容器401的二价硫离子溶液通过喷淋头44与烟道气16混合。混合接触时引发上述的化学反应，除去汞。烟道气通过出口46流进烟囱32。沉淀的汞留在涤气器150的干燥固体产品中，随后可通过本领域技术人员已知的各种方法除去处置。
当本发明使用含硫化物的溶液时，其优点包括本发明减少汞排放的成本与减少其它有害空气污染物的成本相比较低。而且，目前的排放控制系统只要经过很小的修改或增加，就可使用含水二价硫离子水溶液。最明显的是，使用二价硫离子水溶液。就无需产生有毒气体如硫化氢气体，这是从烟道气除去汞的另一种方法。含二价硫离子的水溶液能以要求的流量，方便地加入到涤气器内储存的液体中，提高涤气器的效率或获得某种特定结果。
当本发明使用含硫化物溶液时，烟道气16中的汞变成的最终形式是硫化汞(也称作朱砂)。朱砂是汞在自然界最常见形式的矿物，同时可能是将汞固定起来的最适宜的化学形式。
虽然详细描述了本发明的一些具体实施方案，以说明本发明原理的应用，应该理解在不偏离这些原理的条件下本发明可以其它形式来实现。通过举例，虽然本发明原理的描述是针对应用于燃烧矿物燃料锅炉装置的，应该理解，本领域的技术人员可以采用本发明来从垃圾焚化炉、燃烧垃圾的锅炉、有害废物焚化炉、或矿物焙烧炉产生的工业废气除去汞。
权利要求
1.使用盛有涤气器液体的涤气器，用碱试剂水溶液收集和洗涤含氧化态汞的工业废气的方法，其改进包括在工业废气中加入硫化氢和/或含硫化物的水溶液，在涤气器中洗涤工业废气。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于含硫化物的水溶液选自含二价硫离子水溶液和含氢硫离子水溶液中的至少一种。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述硫化物盐水溶液是选自含硫化物的废水、牛皮纸苛性碱溶液、牛皮纸碳酸盐溶液、硫化钾水溶液、硫化钠水溶液、和硫代乙酰胺水溶液中的至少一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括在涤气器液体中加入硫化物盐水溶液的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述涤气器是湿式涤气器，所述方法还包括将工业废气输送通过集尘器，从工业废气中除去颗粒，然后再将其输送至湿式涤气器的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述集尘器是织物过滤器和静电集尘器中的一种。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述涤气器是干式涤气器，所述方法还包括将工业废气输送通过干式涤气器，然后通过集尘器，从工业废气中除去颗粒的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述集尘器是织物过滤器和静电集尘器中的一种。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括在涤气器中向工业废气加入硫化氢的步骤。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述涤气器是湿式涤气器，所述方法还包括将工业废气输送通过织物过滤器和静电集尘器中的一种，从工业废气中除去颗粒，然后再将其输送至湿式涤气器的步骤。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括以足以在工业废气中产生约0.05-10ppm硫化氢浓度的流量向工业废气提供硫化氢的步骤。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括在硫化钠或硫化钾的溶液中加入一种酸，以产生硫化氢的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述方法包括在所述溶液中加入碱的步骤。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述方法包括控制所述溶液的pH，来控制产生的硫化氢的蒸气压的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述方法包括在所述溶液中加入酸来降低其pH从而提高产生的硫化氢的蒸气压的步骤。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述方法包括在所述溶液中加入碱来提高其pH从而降低产生的硫化氢的蒸气压的步骤。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述方法包括混合硫化氢和空气，并将该混合物提供给工业废气的步骤。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括在绿液中加入酸来产生硫化氢的步骤。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述方法包括控制绿液的pH，来控制产生的硫化氢的蒸气压的步骤。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述方法包括在所述绿液中加入酸来降低其pH，从而提高产生的硫化氢的蒸气压的步骤。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述方法包括在所述绿液中加入碱来提高其pH，从而降低产生的硫化氢的蒸气压的步骤。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述方法包括混合硫化氢和空气，并将该混合物提供给工业废气的步骤。
23.使用盛有涤气器液体的涤气器，用碱试剂水溶液收集和洗涤含汞工业废气的设备，其改进包括在涤气器前面提供硫化氢的装置，和/或提供二价硫离子溶液和控制通入涤气器中工业废气的二价硫离子溶液的装置。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于所述涤气器是干式涤气器。
25.如权利要求23所述的设备，其特征在于所述涤气器是湿式涤气器。
26.如权利要求23所述的设备，其特征在于所述提供二价硫离子溶液的装置选自二价硫离子供源和氢硫离子供源中的至少一种。
27.如权利要求26所述的设备，其特征在于二价硫离子溶液的供源选自含硫化物的废水、牛皮纸苛性碱溶液、牛皮纸碳酸盐溶液、硫化钾溶液、硫化钠溶液、和硫代乙酰胺溶液中的至少一种。
28.如权利要求23所述的设备，其特征在于提供二价硫离子溶液是将其加入涤气器液体中。
29.如权利要求23所述的设备，其特征在于控制二价硫离子溶液的装置连接到涤气器，该装置包括连接到分开的二价硫离子溶液储罐的受控计量泵。
30.如权利要求23所述的设备，其特征在于产生硫化氢的装置包括一个硫化氢产生系统，它包括提供硫化钠或硫化钾水溶液的罐、向所述溶液供应酸来产生硫化氢的供酸装置、以及向所述罐供应空气以使从所述罐输送空气和硫化氢混合物的装置。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于所述设备包括从所述罐将硫化氢和空气的混合物输送到传送所述工业废气的烟道中的装置。
32.如权利要求31所述的设备，其特征在于所述设备包括硫化氢/空气喷射系统，用于将硫化氢和空气的混合物喷入工业废气中。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于硫化氢/空气喷射系统包括多个其上有孔的管道，用于将该混合物喷射到工业废气中。
34.如权利要求32所述的设备，其特征在于硫化氢/空气喷射系统包括多个其上有孔的翼片，用于将该混合物喷射到工业废气中。
35.如权利要求23所述的设备，其特征在于产生硫化氢的装置包括硫化氢产生系统，它包括提供绿液的罐、向所述绿液提供酸以产生硫化氢的供酸装置、以及向所述罐提供空气以使从所述罐输送空气和硫化氢混合物的装置。
36.如权利要求35所述的设备，其特征在于所述设备包括从所述罐输送硫化氢和空气的混合物至传送工业废气的烟道中的装置。
37.如权利要求23所述的设备，其特征在于所述设备包括将硫化氢和空气的混合物喷入工业废气中的硫化氢/空气喷射系统。
38.如权利要求37所述的设备，其特征在于所述硫化氢/空气喷射系统包括多个其上有孔的管道，用于将该混合器喷射到工业废气中。
39.如权利要求37所述的设备，其特征在于所述硫化氢/空气喷射系统包括多个其上有孔的翼片，用于将该混合物喷射到工业废气中。
40.一种用碱试剂水溶液收集和洗涤含汞工业废气的设备，它包括盛有涤气器液体的涤气器，用来以碱试剂水溶液洗涤工业废气；用于输送工业废气至涤气器的烟道装置；提供二价硫离子的装置；控制向工业废气供给二价硫离子的装置。
41.如权利要求40所述的设备，其特征在于所述涤气器是干式涤气器。
42.如权利要求40所述的设备，其特征在于所述涤气器是湿式涤气器。
43.如权利要求40所述的设备，其特征在于提供二价硫离子的装置选自二价硫离子供源和氢硫离子供源中至少一种。
44.如权利要求43所述的设备，其特征在于二价硫离子的供源选自含硫化物的废水、牛皮纸苛性碱溶液、牛皮纸碳酸盐溶液、含水硫化钾溶液、含水硫化钠溶液、和含水硫代乙酰胺中溶液的至少一种。
45.如权利要求40所述的设备，其特征在于提供二价硫离子溶液是将其加入到涤气器液体中。
46.如权利要求40所述的设备，其特征在于控制二价硫离子溶液的装置连接到涤气器，该装置包括连接到分开的二价硫离子溶液储罐的受控计量泵。
47.一种用碱试剂水溶液收集和洗涤含汞工业废气的设备，它包括用碱试剂水溶液洗涤工业废气的涤气器；输送工业废气至涤气器的烟道装置；产生硫化氢的装置；将硫化氢供给在烟道中传送的工业废气的装置。
48.如权利要求47所述的设备，其特征在于产生硫化氢的装置包括提供硫化钠或硫化钾溶液的罐、向所述溶液提供酸产生硫化氢的供酸装置、以及向所述溶液提供碱的供碱装置。
49.如权利要求48所述的设备，其特征在于所述设备包括控制向所述溶液供应酸或碱中至少一种以调节所述溶液pH，从而控制罐内产生的硫化氢的蒸气压的装置。
50.如权利要求48所述的设备，其特征在于向所述工业废气供给硫化氢的装置包括向所述罐供应空气，从所述罐输送空气和硫化氢混合物的装置；多个管道和多个翼片中的至少一种，每个管道和翼片上有孔，用于将硫化氢和空气的混合物输送到传送工业废气的烟道中。
51.如权利要求47所述的设备，其特征在于产生硫化氢的装置包括提供绿液的罐、向所述绿液提供酸以产生硫化氢的供酸装置；以及向所述绿液提供碱的供碱装置。
52.如权利要求51所述的设备，其特征在于所述设备包括控制向所述绿液供应酸或碱中至少一种以调节所述绿液pH，从而控制罐内产生的硫化氢的蒸气压的装置。
53.如权利要求47所述的设备，其特征在于所述涤气器是干式涤气器。
54.如权利要求47所述的设备，其特征在于所述涤气器是湿式涤气器。
全文摘要
一种用于减少和除去工业废气如烟道气中汞的方法和设备,工业废气是燃烧矿物燃料如煤炭产生的。该方法是在烟道气通过涤气器时向其中加入硫化氢和/或二价硫离子水溶液。涤气器可以是用于烟道气脱硫系统的湿式涤气器或干式涤气器。
文档编号F23J15/02GK1270077SQ0010493
公开日2000年10月18日 申请日期2000年3月31日 优先权日1999年3月31日
发明者P·S·诺兰, W·唐斯, R·T·贝利, S·J·韦兹 申请人:麦克德莫技术股份有限公司, 巴布考克及威尔考克斯公司