专利名称：一种烟气脱硫脱汞的方法
技术领域：
本发明涉及一种烟气脱硫脱汞的方法，属环境污染控制技术领域。
背景技术：
煤炭是中国现阶段主要的一次能源，煤炭消耗量的增长导致Sh排放量不断快速 攀升，每年因酸雨和污染对生态环境损害和人体健康影响造成大量的经济损失，其减排 问题急待解决。燃煤过程不仅排放二氧化硫和氮氧化物，还排放汞等其它污染物。煤燃烧 过程中绝大部分汞进入烟气，并排放到大气中，成为大气中汞的重要来源。汞是主要的有害 重金属元素之一，尽管量少，但由于燃烧后进入环境能形成积累，在局部区域已造成明显危 害，也逐渐引起了关注。燃煤和垃圾焚烧是大气汞污染的重要来源。燃烧后产生的汞一部 分以气态形式存在，而一部分则被细小的固体颗粒吸附，形成颗粒形态。燃煤排放的汞对生 态环境和人体健康构成了极大的威胁。燃煤烟气中汞蒸气的控制方法主要有三种1)向烟气中喷射吸附剂或氧化剂，吸 附剂主要以活性炭为主，而氧化剂同为NaClO等氧化剂，将零价的汞氧化为可溶性的二价 汞，最终通过喷淋等方法去除SO2和汞；2)多污染物协同控制，一般认为，基于干法烟气脱 硫除尘技术可脱除一部分汞蒸气，基于SCR和湿式脱硫技术的多污染物控制技术对烟气中 SO2和汞联合控制有较好的效果，SCR系统可同时催化氧化零价汞，使其变为可溶性的二价 汞，便于后部的湿法烟气脱硫(FGD)系统进行脱汞。我国对烟气中汞排放控制技术的研究 则刚刚开始，目前国内外脱汞技术主要是采用活性炭吸附或氧化剂的方法，运行成本相对 较高。美国NETL开发的烟气脱汞技术采用活性炭喷射和除尘技术对汞的脱除率高达 90%左右，同时对SA和NOx也有较好的作用。这项技术的主要缺点是投资高，使用大量的 活性炭增加了运行成本，同时，吸收汞饱和后的活性炭的洗脱也很困难，大量的活性炭堆放 容易产生二次污染等问题。中国某电厂已从国外引进一套装置，这种方法利用活性炭颗粒 同时脱除Sh和汞，这种技术活性炭再生成本较高，据初步估伏算，采用活性炭进行烟气脱 汞时，仅运行费用就在3-5万美元/磅汞左右。目前也有采利用载溴活性炭和半焦等进行烟气脱汞，但这些方法对脱硫效果不明 显，脱汞副产物的再生成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高效、低投资和运行费用的烟气脱硫脱汞 方法，适用于处理燃煤锅炉和垃圾焚烧烟气。烟气脱硫技术采用石灰/Ca (OH)2作为脱硫剂， 采用循环脱硫灰作为辅助脱硫剂，脱硫后的烟气通过袋式除尘器，通过引风机将净化后的 烟气送入烟囱排出。为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案一种烟气脱硫脱汞的方法，包括以下步骤
(1)预先向烟道内喷水雾，烟气经降温处理后进入脱硫塔，同时通过蒸汽输送器向 脱硫塔中喷入石灰/Ca(OH)2脱硫剂与烟气混合，烟气中的与石灰/Ca(OH)2反应，同时 石灰/Ca(OH)2脱硫剂在蒸汽输送被水蒸汽活化，吸附烟气中的汞蒸气，由脱硫塔收集的脱 硫灰作为循环脱硫灰通过蒸汽输送器输送到脱硫塔的脱硫剂喷入口与烟气混合后重新进 入脱硫塔；(2)将烟气经脱硫脱汞后产生的脱硫灰通过袋式除尘器进行收集，由袋式除尘器 收集的部分脱硫灰作为循环脱硫灰经过蒸汽输送器输送到脱硫塔的脱硫剂喷入口与烟气 混合后重新进入脱硫塔，对烟气进行脱硫脱汞，其余的脱硫灰外运，净化后的烟气通过引风 机送入烟囱排出。石灰在蒸汽输送过程中大部分被消化成为强碱性的Ca(OH)2,同时完成石灰的消 化和输送。烟气中的与脱硫剂颗粒中的Ca (OH) 2反应生成CaSO3并最终氧化成为CaS04。循环脱硫灰中绝大部分为锅炉飞灰，飞灰表面的微孔容易吸附更细小颗粒，堵塞 微孔通道，利用水蒸汽输送循环脱硫灰时，水蒸汽能够活化飞灰使得这些细小的颗粒被释 放出来，生成更多的微孔；同时飞灰中存在的Ca、Si和Al在水蒸汽的作用下会发生火山灰 反应，生成水合硅酸钙(CaO · SiO2 · H2O)、水合硅酸二钙(2Ca0 · SiO2 · H2O)和水合铝酸四 钙(4CaO -Al2O3 · 13H20)，这些物质具有较高的比表面积，同时当水合物接触到热烟气时，其 中的水分释放出来，生成更多的孔隙，增加飞灰的比表面积，使得循环脱硫灰具有良好的脱 汞能力。同时循环脱硫灰与脱硫剂混合后，大大增加了脱硫灰的比表面积和微孔，多微孔的 脱硫剂颗粒有利于吸收烟气中的Sh和汞蒸气。烟气中的汞蒸气被吸附在颗粒表面微孔中变为颗粒态的汞，大部分二价汞溶解到 水滴中，与脱硫剂颗粒及循环脱硫灰颗粒碰撞后附着在其表面及微孔内，形成颗粒态的汞， 颗粒态的汞被袋式除尘器捕集下来；同时由于飞灰的吸附和催化吸收作用，使吸附在脱硫 剂颗粒表面或微孔内的一部分零价汞转化为二价汞，能显著提高烟气脱汞效果。所述步骤(1)中烟气降温至70 80°C。所述步骤O)中经袋式除尘器收集的部分脱硫灰通过蒸汽输送器输送到脱硫塔 中循环利用。将袋式除尘器收集的一部分脱硫灰循环利用，有利于提高脱硫剂的利用率。循环脱硫灰与石灰的重量比优选为100 1 120 1。石灰粉量与烟气中Sh的量按摩尔比为1左右计算，优选石灰/Ca(OH)2与的 摩尔比为1. 2，此时脱硫效率可达到85%以上。所述蒸汽输送器使用的水蒸汽为0. SMPa以下、200°C的锅炉废热蒸汽，与气力输 送、机械输送相比，蒸汽输送可大大降低能耗，并可降低脱硫脱汞的成本。为实现上述脱硫脱汞的方法，本发明提供一种专用于上述方法的烟气脱硫脱汞设 备，包括烟气脱硫塔，及与该脱硫塔连接的袋式除尘器，烟气脱硫塔顶端设有脱硫剂喷入 口，脱硫灰粉仓通过蒸汽输送器连接到该脱硫剂喷入口，烟气脱硫塔下端设有脱硫灰出口 和烟气出口，其中脱硫灰出口通过蒸汽输送器连接到脱硫剂喷入口，脱硫塔烟气出口与袋 式除尘器的烟气进口相连，袋式除尘器下端设有两个脱硫灰出口，其中一个脱硫灰出口通 过蒸汽输送器与脱硫剂喷入口相连，另一个脱硫灰出口连接外运设备，袋式除尘器上端设 有烟气出口连接烟囱。所述脱硫塔顶端的脱硫剂喷入口的下方设有烟气分布器。脱硫剂、循环脱硫灰在脱硫剂喷入口喷放，经烟气分布器后气、液、固三相混合均勻，提高了烟气中汞和SA与脱硫 剂的混合均勻程度。与现有技术相比，本发明烟气脱硫脱汞的方法具有以下优点(1)本发明的方法采用石灰/Ca(OH)2作为脱硫剂，采用循环脱硫灰作为辅助脱硫 剂，通过预先向烟气中喷水进行降温，有利于汞蒸气变为固态的汞，被后部的袋式除尘器等 收集下来；大部分二价汞溶解到水滴中，与脱硫剂及循环脱硫灰颗粒碰撞后附着在其表面 及微孔内；同时循环脱硫灰与与脱硫剂混合具有较大的比表面积，对汞蒸气有较强的吸附 能力，对各种形态的汞都有很好的吸收效果。(2)干法烟气脱硫与除尘技术结合时，采用静电除尘器时飞灰中汞的含量为 0. 16 0. ^mg/kg，而袋式除尘器收集的飞灰中汞的含量可达0. 38 0. 43mg/kg,由于飞灰 具有较大的比表面积和丰富的孔隙度，对汞蒸气有一定的吸附能力，将袋式除尘器收集的 一部分脱硫灰循环利用，有利于提高脱硫剂的利用率。同时，飞灰中的残炭在MgO以及!^e2O3 的催化氧化作用下对零价汞转化为二价汞也有效果，有利于将气态的零价汞变为溶液态或 颗粒态的汞，并最终通过袋式除尘器收集下来。
图1为本发明烟气脱硫脱汞设备的结构示意图。图2为本发明石灰输送流程图。图3为本发明脱硫灰循环输送流程图。
具体实施例方式以下针对一台燃煤机组锅炉，结合附图对本发明作进一步详细描述本发明的方法中所使用的脱硫脱汞设备结构如下如图1所示，本发明烟气脱硫 脱汞设备的结构示意图，其中燃煤机组锅炉1通过烟道3与脱硫塔6的脱硫剂喷入口 5相 连，烟道3上设有水雾喷入口 2，该水雾喷入口 2通过水流计16与工艺水箱17相连接，脱硫 剂喷入口 5的下方设有烟气分布器4，脱硫塔下端设有一个脱硫灰出口 7和一个烟气出口 7’，其中脱硫灰出口 7通过蒸汽输送器10与脱硫剂喷入口 5相连，烟气出口 7’与袋式除尘 器8的烟气进口 18相连，袋式除尘器8下端设有两个脱硫灰出口 9、9’和一个烟气出口 19， 其中出口 9依次通过脱硫灰粉仓11、定量螺旋给料机12和蒸汽输送器10连接到脱硫剂喷 入口 5，出口 9’连接脱硫灰外运设备13袋式除尘器8上端设有出口 19连接烟囱14。装有 石灰的脱硫灰粉仓11通过蒸汽输送器10连接到脱硫剂喷入口 5。在烟气脱硫脱汞过程中，首先将烟气温度降低至70 80°C后通入脱硫塔，同时采 用200°C左右的锅炉废热蒸汽作为输送动力源，利用蒸汽流量计15将水蒸气控制在0. SMPa 以下，通过蒸汽输送器将螺旋给料机中的脱硫剂石灰粉输送到脱硫剂喷入口与烟气混合进 入脱硫塔内，脱硫塔烟气中颗粒物的浓度可达200 300g/Nm3。如图2所示，为本发明石 灰输送流程图，石灰通过定量螺旋给料机及蒸汽输送器输送到脱硫剂喷入口与锅炉烟气混 合，石灰在蒸汽输送过程中同时完成石灰的消化和输送，其中大部分被消化成为强碱性的 Ca(OH)20如图3所示为本发明脱硫灰循环输送流程图，Ca(OH)2与烟气中的反应后，生 成的脱硫灰作为循环脱硫灰导入螺旋给料机通过蒸汽输送器重新与烟气混合，进入塔内进一步脱除烟气中的SO2和汞；同样的，袋式除尘器中产生的脱硫灰也可以作为循环脱硫灰循 环利用。 实施例1 一台50MW燃煤机组锅炉，锅炉负荷为188t/h，燃煤含硫量为0.5%，燃煤汞含量为 0. llmg/kg。出口的烟气温度为139. 9°C，烟气量为234000 236000Nm7h，烟气SO2浓度为 920mg/Nm3。采用蒸汽输送脱硫剂和辅助脱硫剂的干法烟气脱硫除尘，脱硫除尘后烟气的温 度为76 79°C，处理后烟气中浓度为89mg/Nm3，采用该方法可去除烟气中98. 6%左右 的汞蒸气，脱硫灰中汞的含量可达到1. 58mg/kg。 脱硫灰在蒸汽输送后物化性质发生明显的变化，一部分CaO转变为结构多孔的 Ca(OH)2,提高了脱硫灰对汞的吸附能力。脱硫灰在水蒸汽活化后BET比表面积明显增加，活 化前飞灰的比表面积为37. 8m2/g，而活化后则变为45. 5m2/g。蒸汽活化不仅提高了脱硫剂 的微细孔隙和比表面积，也提高了 SO2*汞的吸附能力，达到提高脱硫脱汞效率的目的。蒸 汽活化时间为lmin，活化温度为200°C。发现蒸汽活化后的脱硫飞灰颗粒表面有大量的微 孔，这种微孔增加了对和汞的吸附能力。
权利要求
1.一种烟气脱硫脱汞的方法，包括以下步骤(1)预先向烟道内喷水雾，烟气经降温处理后进入脱硫塔，同时通过蒸汽输送器向脱硫 塔中喷入石灰/Ca (OH) 2脱硫剂与烟气混合，烟气中的SA与石灰/Ca (OH) 2反应，同时石灰/ Ca(OH)2脱硫剂在蒸汽输送被水蒸汽活化，吸附烟气中的汞蒸气，由脱硫塔收集的脱硫灰作 为循环脱硫灰通过蒸汽输送器输送到脱硫塔的脱硫剂喷入口与烟气混合后重新进入脱硫 塔；(2)将烟气经脱硫脱汞后产生的脱硫灰通过袋式除尘器进行收集，由袋式除尘器收集 的部分脱硫灰作为循环脱硫灰经过蒸汽输送器输送到脱硫塔的脱硫剂喷入口与烟气混合 后重新进入脱硫塔，对烟气进行脱硫脱汞，其余的脱硫灰外运，净化后的烟气通过引风机送 入烟囱排出。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱汞的方法，其特征在于，所述步骤(1)中烟气降温 至 70 80°C。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱汞的方法，其特征在于，所述循环脱硫灰与石灰 的重量比为100 1 120 1。
4.根据权利要求2所述的烟气脱硫脱汞的方法，其特征在于，石灰/Ca(OH)2与SO2的 摩尔比为1. 2。
5.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱汞的方法，其特征在于，所述蒸汽输送器使用的 水蒸汽为0. SMPa以下、200°C的锅炉废热蒸汽。
6.一种用于权利要求1所述方法的烟气脱硫脱汞设备，包括用于烟气脱硫的脱硫塔， 及与该脱硫塔连接的袋式除尘器，其特征在于，烟气脱硫塔(6)顶端设有脱硫剂喷入口 (5)，脱硫灰粉仓(11)通过蒸汽输送器(10)连接到该脱硫剂喷入口(5)，烟气脱硫塔下端设 有脱硫灰出口(7)和烟气出口(7’)，其中脱硫灰出口(7)通过蒸汽输送器(10)连接到脱 硫剂喷入口(5)，脱硫塔烟气出口(7’)与袋式除尘器(8)的烟气进口(18)相连，袋式除尘 器(8)下端设有两个脱硫灰出口(9)、(9’)，其中一个脱硫灰出口(9)通过蒸汽输送器(10) 与脱硫剂喷入口( 相连，另一个脱硫灰出口(9’)连接外运设备(13)，袋式除尘器(8)上 端设有烟气出口(19)连接烟囱(14)。
7.根据权利要求6所述的烟气脱硫脱汞设备，其特征在于，所述脱硫塔顶端的脱硫剂 喷入口( 的下方设有烟气分布器G)。
全文摘要
本发明提供一种烟气脱硫脱汞的新方法，该方法采用石灰/Ca(OH)2作为脱硫剂，采用循环脱硫灰作为辅助脱硫剂，预先向烟道内喷水雾，烟气经降温处理后进入脱硫塔，同时通过蒸汽输送器向脱硫塔中喷入石灰/Ca(OH)2脱硫剂与烟气混合，烟气中的SO2与石灰/Ca(OH)2反应，同时石灰/Ca(OH)2脱硫剂在蒸汽输送后对汞有较强的吸附性，实现烟气的脱硫脱汞。由脱硫塔和袋式除尘器收集的脱硫灰通过蒸汽输送器输送到脱硫剂喷入口与烟气混合后重新进入脱硫塔；将烟气经脱硫脱汞后产生的脱硫灰通过袋式除尘器进行收集，净化后的烟气通过引风机送入烟囱排出。该技术对SO2和汞蒸气的去除率较高，同时还可去除Pb等重金属，运行成本较低，副产物脱硫灰可直接被资源化利用，无二次污染问题。
文档编号B01D53/83GK102114386SQ20091024454
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者刘宇, 张凡, 朱金伟, 林军, 王凡, 王红梅, 田刚, 石应杰 申请人:中国环境科学研究院