利用“n+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法，实现烟气中汞污染物的高效脱除，脱除效率可达90%以上，同时可对脱汞吸附剂进行循环利用。燃煤烟气进入“N+1”型电除尘器后，首先在前置的N级固定电极所形成的电场中被脱除烟气中的绝大部分飞灰；随后在烟气进入移动电极除尘前，向烟气中喷射吸附剂以对烟气中的汞进行吸附脱除，喷入的吸附剂与烟气中汞的质量比为2000～30000；吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极电场中被收集，收集到的混合物绝大部分重新收集进行循环使用，其余部分进行汞回收或无害化处理，吸附剂循环倍率为0～20，其中循环倍率为循环吸附剂质量与新鲜吸附剂的质量之比。
【专利说明】利用“N+1 ”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法。
【背景技术】
[0002]煤炭是我国的主要能源，占我国能源生产总量的70%左右，并且我国以煤炭为主的能源结构在短期内不会改变。但是，煤的燃烧也是造成我国生态环境破坏的最大污染源。除了粉尘、S02、NOx等常见污染物外，汞的污染也日益引起广泛关注。因此，随着我国火电厂大气汞排放标准的出台，采用适当的技术方法实现汞的高效脱除势在必行。
[0003]根据汞脱除工艺在煤炭燃烧工艺过程中所处的位置，可将脱汞工艺分为三种:燃烧前脱汞、燃烧中脱汞、燃烧后脱汞。燃烧前脱汞主要是通过常规物理清洗选煤技术或向煤中添加脱汞添加剂的方法实现脱汞。但常规物理洗选技术对原煤中汞的去除率可变性很大，并不能完全解决燃煤过程中的汞污染问题。而向煤中添加添加剂的方法不能作为单独的燃煤汞污染控制技术，需要同其他控制技术联合，且存在易造成锅炉炉膛及受热面腐蚀等问题。煤燃烧中脱汞主要是指利用改进燃烧方式，在降低NOx生成的同时，抑制一部分汞的排放。但由于控制效果有限，此方法亦不能作为主要的燃煤汞污染控制方式。
[0004]燃烧后脱汞即烟气脱汞，是目前主要研究的汞控制方式，主要包括以下几方面内容:第一，通过改进燃煤电站现有大气污染物控制设备提高其脱汞能力；第二，吸附剂吸附法，即利用吸附剂来吸附脱除烟气中的汞，主要是活性炭、飞灰、沸石等固体吸收剂；第三，催化氧化法，即利用催化剂或氧化剂将Hg°转化为Hg2+后再经湿法脱硫设备脱除；第四，其他燃煤汞污染控制技术，如吸收法、电晕放电等离子体技术、光催化氧化、臭氧氧化技术等。通过改进燃煤电站现有大气污染物控制设备实现脱汞被公认为一种经济可行的脱汞方法，但它的脱汞效率主要决定于烟气中的氧化态汞所占份额，这就受到煤种、锅炉燃烧条件等因素的影响，此外进入脱硫液或脱硫渣中的汞仍有可能造成二次污染。而利用催化氧化法、电晕放电等离子体技术、光催化氧化等脱汞方法需要对现有污染物控制设备进行改造，并会对现有污染物控制设备的运行产生影响，且存在投入较高，汞脱除效率不易控制等缺点。
[0005]吸附剂吸附法主要是指向烟气中喷入像粉末活性炭之类的吸收剂，是一种最简单和最成熟的控制燃煤锅炉汞排放的方法。它同现有的静电除尘器或者布袋除尘器等设备联用，主要是利用吸附剂吸附烟气中的汞，使它们富集于吸附剂中成为颗粒汞，经除尘设备捕获分离达到烟气脱汞的目的。此项技术的优点是设备改造简单，占地面积小，运行方式简单，并且脱除效率高。但也存在吸附剂利用率不高、消耗量过高、运行成本较大，影响飞灰的再利用等缺点。因此如何提高吸附剂的利用率，降低其运行成本成为此方法的关键。另一方面，国家《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)将燃煤电厂的烟尘排放标准提高到了 30 mg/Nm3 (重点地区20 mg/Nm3)，按此标准要求现有大批静电除尘器即将面临改造，而移动电极电除尘器由于其除尘效率高、可有效消除二次扬尘的发生、可有效消除反电晕发生现象发生等优点成为现有静电除尘器改造的重要方向。因此，将移动电极电除尘器的高效除尘与吸附剂吸附法的高效除汞相结合，将会实现高效除尘除汞，并能实现吸附剂的循环闻效利用。
[0006]与燃煤烟气脱汞的相关专利，如CN 101810993——《通过改造电除尘器实现高效脱汞的方法》，是将电除尘器的部分电场空间改造为放电等离子反应单元，使烟气经过时其中的元素汞高效氧化为氧化态汞，最后进入湿式吸收塔中被吸收从而实现高效脱除。再如CN 1864809——《一种应用粉状活性焦净化烟气的方法》，是将含有污染物的烟气通过喷射有粉状活性焦的烟气管道，脱除其中的污染物，吸附污染物的粉状活性焦以除尘器收集，得到净化烟气。再如申请公布号CN 102527177 A-《除尘脱汞一体化的电袋复合除尘器》，是将活性炭吸附剂喷射装置设于电袋复合除尘器中的前级电场收尘区与后级滤袋过滤区之间，以实现同时除尘脱汞。然而需要指出的是，目前国内外关于除汞的技术主要集中在廉价吸附材料的选择和烟气除尘脱硫设施的改进等方面，吸附剂无法充分利用，脱汞产物二次污染等问题难以解决。而目前可检索到的烟气脱汞相关专利中，将移动电极电除尘器与吸附剂吸附法相结合实现高效脱汞，同时实现吸附剂循环利用的研究和专利尚未见报道。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法，从而在不影响现有系统运行状况及粉煤灰综合利用的条件下实现烟气中汞污染物的高效脱除，脱除效率可达90%以上，同时可对脱汞吸附剂进行循环利用。
[0008]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法，在所述的“N+1”除尘器中布置有固定电极与移动电极，固定电极与移动电极在燃煤烟气的流通路径上前后设置；所述的“N+1 ”型电除尘器其中的“N”表示前置于移动电极的固定电极电场的个数，“1”表示移动电极；其特征在于:燃煤烟气进入“N+1”型电除尘器后，首先在前置的N级固定电极所形成的电场中被脱除烟气中的绝大部分飞灰；随后在烟气进入移动电极除尘前，向烟气中喷射吸附剂以对烟气中的汞进行吸附脱除，喷入的吸附剂与烟气中汞的质量比为2000?30000 ;吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极电场中被收集，收集到的混合物绝大部分重新收集进行循环使用，其余部分进行汞回收或无害化处理，吸附剂循环倍率为0?20，其中循环倍率为循环吸附剂质量与新鲜吸附剂的质量之比。“N”值，即实际工程应用中前置固定电极电场的个数可根据现有静电除尘器电场个数、入口烟尘浓度以及烟气流量、温度等条件来确定。喷入的吸附剂与烟气中汞的质量比为2000?30000，可使得吸附剂对烟气中汞的吸附脱除效果好。有关研究表明，燃煤产生的飞灰能吸附烟气中的汞，尤其是碳含量高的飞灰具有相当于活性炭吸附剂的吸附作用，而且具有容易获得、价格低廉的优势，因此吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极电场中被收集，收集到的混合物绝大部分重新收集进行循环使用，该步骤可降低新鲜吸附剂使用量。吸附剂循环倍率在0?20之间选取，其中循环倍率为循环吸附剂质量与新鲜吸附剂的质量之比，该步骤保证了吸附效果，又可充分利用吸附剂，达到节能环保的效果。
[0009]本发明所述的“N+1”型电除尘器的末电场采用移动电极。
[0010]本发明所述的吸附剂为活性炭、蒙脱土、飞灰、蛭石、沸石、活性白土、海藻粉、生物质衍生碳以及经过改性的上述材料的一种或多种。这些吸附剂配合“N+1”型电除尘器吸附效果好。
[0011]本发明所述的改性是指将硫、多硫化物、硫化物、碘、碘化物、溴、溴化物、氯、氯化
物、高价铁盐及金属锰的化合物通过浸溃法或熏蒸法负载到吸附剂上。该步骤增加了吸附效果。
[0012]本发明在所述的“N+1”型电除尘器中设置有吸附剂喷射装置，通过该吸附剂喷射装置向烟气中喷射吸附剂；吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极电场中被收集，收集到的混合物绝大部分重新进入吸附剂喷射装置的储仓循环使用。吸附剂喷射装置具有喷射和存储吸附剂的作用。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:
1、本方法既适用于现有除尘设备的改造，也适用于新设备的设计和建设。
[0014]2、与现有的直接利用或改进其它污染物脱除装置从而协同脱汞的方法相比，本方法的优点在于系统改造工程量较小，对现有系统的运行状态的影响较小，汞脱除效率受烟气中汞存在形态的影响较小，且脱除效率更可控，同时可不影响副产物的再利用，消除了二次污染隐患。
[0015]3、与现有的在除尘器前喷射吸附剂的脱汞方法相比，该法的优点在于不影响飞灰的综合利用，消除了二次污染隐患。
[0016]4、与现有的在除尘器后喷射吸附剂的脱汞方法相比，该法的优点在于不用再单独设置除尘设备。
[0017]5、收集到的颗粒物质一部分进行回送，实现了吸附剂的循环高效利用，提高了吸附剂的利用率。另一部分可进行无害化处理或进一步回收(高温蒸发回收、络合处理后电解再生等)。
[0018]6、有关研究表明，燃煤产生的飞灰能吸附烟气中的汞，尤其是碳含量高的飞灰具有相当于活性炭吸附剂的吸附作用，而且具有容易获得，价格低廉的优势。本方法中绝大部分飞灰在前置固定电极电场中被脱除，剩余部分飞灰与吸附剂被收集后可作为吸附剂循环使用，从而降低新鲜吸附剂使用量。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1本发明的“N+1”型电除尘器的结构示意图。
[0020]图2本发明实施例的“3+1”型电除尘器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
[0022]如图1所示，在“N+1”型电除尘器中布置有固定电极1与移动电极2，固定电极1与移动电极2在燃煤烟气的流通路径上前后设置。“N+1”型电除尘器为现有的或改造后的移动电极电除尘器。“N+1”型电除尘器的末电场采用移动电极2。
[0023]“N+1”型电除尘器其中的“N”表示前置于移动电极2的固定电极1电场的个数，“1”表示移动电极2。燃煤烟气进入“N+1”型电除尘器后，首先在前置的N级固定电极1所形成的电场中被脱除烟气中的绝大部分飞灰；随后在烟气进入移动电极2除尘前，向烟气中喷射吸附剂以对烟气中的汞进行吸附脱除，喷入的吸附剂与烟气中汞的质量比为2000~30000 ;吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极2电场中被收集，收集到的混合物绝大部分重新收集进行循环使用，其余部分进行汞回收或无害化处理，吸附剂循环倍率为0~20，其中循环倍率为循环吸附剂质量与新鲜吸附剂的质量之比。
[0024]吸附剂为活性炭、蒙脱土、飞灰、蛭石、沸石、活性白土、海藻粉、生物质衍生碳以及经过改性的上述材料的一种或多种。改性是指将硫、多硫化物、硫化物、碘、碘化物、溴、溴化物、氯、氯化物、高价铁盐及金属锰的化合物通过浸溃法或熏蒸法负载到吸附剂上。
[0025]在“N+1”型电除尘器中设置有吸附剂喷射装置3，通过该吸附剂喷射装置3向烟气中喷射吸附剂；吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极2电场中被收集，收集到的混合物绝大部分重新进入吸附剂喷射装置3的储仓循环使用。
实施例
[0026]如图2所示，某燃煤电站锅炉由原有双室四电场静电除尘器改造为“3+1”型移动电极电除尘器，其固定电极1为3套，3套固定电极1产生的电场的个数为3，移动电极2为1套。固定电极1与移动电极2在燃煤烟气的流通路径上前后设置。
[0027]“3+1”型移动电极电除尘器入口烟气流量为9.83X 105 Nm3/h，烟气中粉尘浓度为58.2 g/Nm3，汞的含量为168 --g/Nm3，烟气温度为119°C。未喷入吸附剂前，测得“3+1”型移动电极电除尘器出口烟气中粉尘浓度为93 mg/Nm3，汞的含量为137 --g/Nm3，因此“3+1”型除尘器本身能够实现约99.84%的除尘效率以及18.5%的汞脱除效率。
[0028]燃煤烟气进入“3+1”型移动电极电除尘器后，首先在前置的N级固定电极1所形成的电场中被脱除烟气中的绝大部分飞灰(飞灰的脱除率与固定电极1的效率有关)；随后在烟气进入移动电极2电场 前，吸附剂喷射装置3向烟气中喷射经过硫蒸汽改性的活性炭吸附剂以对烟气中的汞进行吸附脱除，喷入的吸附剂与烟气中汞的质量比为12000。吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极2中被收集，收集到的混合物的80%通过返料装置重新进入吸附剂喷射装置的储仓循环使用，剩余部分进行汞回收或无害化处理。
[0029]本实施例采用在移动电极2电场前向烟气中喷入经过硫蒸汽改性的活性炭吸附剂的脱汞方案，测试结果显示，除尘器除尘后的烟气中粉尘浓度为96 mg/Nm3，总汞的含量为16 --g/Nm3。因此在未明显影响除尘器除尘效果的基础上，通过喷入吸附剂实现了 90.5%的总汞脱除效率，与未喷射吸附剂时的脱汞效率相比提高了约72%。
[0030]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。
【权利要求】
1.一种利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法，在所述的“N+1”型电除尘器中布置有固定电极与移动电极，固定电极与移动电极在燃煤烟气的流通路径上前后设置；所述的“N+1”型电除尘器其中的“N”表示前置于移动电极的固定电极电场的个数，“1”表示移动电极；其特征在于:燃煤烟气进入“N+1”型电除尘器后，首先在前置的N级固定电极所形成的电场中被脱除烟气中的绝大部分飞灰；随后在烟气进入移动电极除尘前，向烟气中喷射吸附剂以对烟气中的汞进行吸附脱除，喷入的吸附剂与烟气中汞的质量比为2000?30000 ;吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极电场中被收集，收集到的混合物绝大部分重新收集进行循环使用，其余部分进行汞回收或无害化处理，吸附剂循环倍率为0?20，其中循环倍率为循环吸附剂质量与新鲜吸附剂的质量之比。
2.根据权利要求1所述的利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法，其特征在于:所述的“N+1”型电除尘器的末电场采用移动电极。
3.根据权利要求1所述的利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法，其特征在于:所述的吸附剂为活性炭、蒙脱土、飞灰、蛭石、沸石、活性白土、海藻粉、生物质衍生碳以及经过改性的上述材料的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法，其特征在于:所述的改性是指将硫、多硫化物、硫化物、碘、碘化物、溴、溴化物、氯、氯化物、高价铁盐及金属锰的化合物通过浸溃法或熏蒸法负载到吸附剂上。
5.根据权利要求1所述的利用“N+1”型电除尘器实现循环高效脱汞的方法，其特征在于:在所述的“N+1”型电除尘器中设置有吸附剂喷射装置，通过该吸附剂喷射装置向烟气中喷射吸附剂；吸附后的吸附剂与烟气中少量残存的飞灰在移动电极电场中被收集，收集到的混合物绝大部分重新进入吸附剂喷射装置的储仓循环使用。
【文档编号】B01D50/00GK103721508SQ201310657851
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】朱跃, 张杨, 王丰吉, 王建峰, 杨用龙, 冯前伟, 柴磊 申请人:华电电力科学研究院