专利名称：一种基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及大气污染控制技术领域，具体是涉及一种基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及系统。
背景技术：
二氧化硫、氮氧化物和汞是燃煤利用过程中释放的主要污染物，对大气环境造成了严重的危害，我国对此也制定了日趋严格的排放标准。
目前，烟气脱硫技术中最成熟、应用最广泛的是湿法脱硫技术(WFGD)，该方法脱硫效率高，运行稳定，但是耗水量大，投资和运行成本较高。烟气脱硝中应用最多的技术为选择性催化还原技术(SCR)，该法具备脱硝效率高、运行稳定等优点，但是投资和运行费用也很昂贵。而到目前为止，还没有适合大规模推广的脱汞技术，其中活性炭喷入技术(ACI)相对较为成熟，但同样成本很高，同时还存在影响飞灰品质和除尘器工作稳定性等问题。如果采用WFGD、SCR和ACI相结合的方式实现脱硫脱硝脱汞，其造成的经济压力是我国目前无法承受的，因此开发经济高效的同时脱硫脱硝脱汞技术显得尤为必要。
公开号为CN1962034A的中国发明专利提出了一种循环流化床干法烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，利用粉煤灰、消石灰和强氧化剂等添加剂组成的混合吸收液同时脱除二氧化硫、氮氧化物和汞，但是其对各种污染物的脱除效率都不够高。公开号为CN102091517A 的中国发明专利则公开了一种一体化同时脱硫脱硝脱汞吸收液，该吸收液由碱性吸收液、 强氧化剂和还原剂混合组成，可在湿法吸收过程中实现同时脱硫脱硝脱汞，但是其脱硝效率仍然有限。此外，公开号为CN200810021614.2的中国发明专利提出了一种超声波一体化脱硫脱硝脱汞方法，利用超声波在反应液中产生空化效应时释放出的具有强氧化性的羟基自由基OH ·与烟气中的二氧化硫、氮氧化物和Hg°发生氧化脱除反应。
由于Hg°溶解度很低而Hg2+溶解度很高，人们普遍认为，相比于在同一个反应器内进行的一体化脱硫脱硝脱汞工艺而言，Hg0氧化结合湿法吸收的脱硫脱汞工艺更切实可行。 类似地，由于NO溶解度很低而NO2溶解度较高，脱硝工艺在还原法之外也可以采用氧化法。 CN1923337A提出了一种锅炉烟气多种污染物臭氧氧化同时脱除装置及其方法，利用过量的臭氧同时氧化烟气中的二氧化硫、氮氧化物、汞及其他污染物，之后再进行吸收，达到了良好的污染物脱除效果。但是该方法需要消耗大量的外来强氧化剂，强氧化剂的制备过程能耗很高，影响了其经济性。发明内容
本发明的第一个目的，旨在提供一种基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，该方法以烟气中的氧气为氧化剂，在催化剂的作用下，加快了 02与而和Hg°的反应速度，生成NO2和Hg2+，不仅利于后续的湿法吸收处理中的碱液吸收，将NO2和Hg2+与—起在湿法吸收过程中同时脱除，而且不需要添加外来的强氧化剂，避免了强氧化剂的制备、运输和储存，提高了系统的经济性与安全性。
本发明的第二个目的是提供适用于上述方法的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的系统。
本发明的发明目的通过以下技术措施来实现一种基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其包括以下步骤(1)于除尘后的烟风道中设置催化反应器，在催化反应器中装填有促进NO和Hg°氧化反应的催化剂；(2)让经除尘处理的烟气经过催化反应器，在催化剂的作用下，NO和Hg°与&间的氧化反应速度加快，NO和Hg°被氧化生成NO2和Hg2+ ；(3)经过催化氧化处理的烟气通入装有吸收液的吸收器中，吸收液吸收烟气中的N02、 Hg2+和，从而同时脱除了烟气中的硫、硝和汞。
众所周知，燃煤锅炉的烟气中一般含有3-8%的O2，其本身就是一种氧化剂，但是通常条件下A与NO和Hg°的反应速度非常缓慢，在烟气流动过程中，NO和Hg°很难被氧化成而2和取2+。本发明在烟风道中设置催化反应器，反应器中的催化剂对NO和Hg°同时具备很高的催化活性，以TW2或为载体，增强对目标分子的吸附性能。而Mn2O3或元素Pt为主要的活性成分，为NO和Hg°氧化反应提供高效的活性位。当烟气经过催化反应器时，在催化剂的催化作用下，NO和Hg°与&的氧化反应速度可大大加快，其中NO被氧化成易溶于水的N02，Hg°则与烟气中的氧气&和HCl反应生成易溶于水的HgCl2和HgO，而与此同时基本不被氧化，该过程中的主要化学反应的总反应式如下
权利要求
1.一种基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)于除尘后的烟风道中设置催化反应器，在催化反应器中装填有促进NO和Hg°氧化反应的催化剂；(2)让经除尘处理的烟气经过催化反应器，在催化剂的催化下，NO和Hg°与&间的反应速度加快，NO和Hg°被氧化生成NO2和Hg2+ ；(3)经过催化氧化处理的烟气通入装有吸收液的吸收器中，吸收液吸收烟气中的N02、 Hg2+和，从而同时脱除了烟气中的硫、硝和汞。
2.根据权利要求1所述的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于，所述的催化剂以TW2或^O2-TiA载体，主要活性成分为Mn2O3或元素Pt。
3.根据权利要求2所述的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于，所述的催化剂中Mn与Ti的摩尔比为0. 05、. 4，Pt与Ti的摩尔比为0. θΓθ. 2，Zr与 Ti的摩尔比为0. Γ0. 5。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于，所述的催化剂中还包含有掺杂金属，所述掺杂金属与Ti的摩尔比为0. 0Γ0. 1。
5.根据权利要求4所述的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中催化反应器设置在温度在10(T20(TC范围的烟风道内。
6.根据权利要求5所述的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的催化氧化反应在200(T50000 h—1的空速下进行；所述步骤(3)中的所述的吸收液采用碱液；所述步骤(3)中的吸收器为填料塔、喷淋塔、鼓泡塔、筛板塔或旋流板塔；所述的步骤(3)中吸收液的补给量根据理论反应量来确定。
7.根据权利要求6所述的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中在吸收过程中要保持吸收器中的吸收液的质量浓度在1°/Γ10%范围之间。
8.一种基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的系统，其特征在于，包括除尘器、催化反应器和吸收器，所述的除尘器和吸收器通过烟风道连接，所述的除尘器具有进气口和排气口，所述的进气口与锅炉的排烟口连通，所述的催化反应器设置在除尘器与吸收器之间的烟风道内。
9.根据权利要求8所述的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的系统，其特征在于，所述的吸收器为单个吸收器，或者是两个以上吸收器串联构成的吸收器组；所述的催化反应器设置在除尘器与吸收器之间的烟风道的低温段内。
10.根据权利要求8或9所述的基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的系统，其特征在于，还包括有烟囱，所述的吸收器的排气口与烟囱连接。
全文摘要
本发明公开了一种基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)于除尘后的烟风道中设置催化反应器，在催化反应器中装填有促进NO和Hg0氧化反应的催化剂；(2)让经除尘处理的烟气经过催化反应器，在催化剂的催化下，NO和Hg0与O2间的反应速度加快，NO和Hg0被氧化生成NO2和Hg2+；(3)经过催化氧化处理的烟气通入装有吸收液的吸收器中，吸收液吸收烟气中的NO2、Hg2+和SO2。本发明还公开了适用于上述方法的系统。本发明可同时脱除了烟气中的硫、硝和汞，不需要添加外来的氧化剂，避免了强氧化剂的制备、运输和储存，降低了运行费用，提高了系统的经济性与安全性。
文档编号B01D53/75GK102527205SQ20121000436
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者唐念, 李丽, 盘思伟, 赵宁, 韦正乐 申请人:广东电网公司电力科学研究院