一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统和方法，装置包括锅炉、SCR脱硝装置、除尘装置、湿法脱硫装置、烟囱、氯化镁溶液罐，水泵，空压机，雾化喷嘴，所述锅炉与一段竖直的烟道连接，所述竖直烟道通过一段水平的烟道与SCR脱硝装置连接，SCR脱硝装置、除尘装置、湿法脱硫装置、烟囱通过烟道依次连接，雾化喷嘴设在SCR脱硝装置之前的烟道内，雾化喷嘴通过空压机与水泵，水泵连接氯化镁溶液罐。本发明系统简单，成本低廉，操作易行，可通过调节喷雾流量实现汞的经济高效脱除，充分利用了现有污染物控制设备对燃煤烟气中汞的控制作用，克服了SCR催化剂氧化单质汞对煤中氯含量的依赖，解决了低氯煤烟气中单质汞脱除困难的问题。
【专利说明】一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护【技术领域】，具体涉及一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统和方法。
【背景技术】
[0002]汞具有剧毒性、高挥发性和生物富集性，能够对人体造成极大的危害，是除温室气体外唯一一种在全球范围产生影响的化学物质，已引起国内外学者的广泛关注。而燃煤排放的汞被认为是大气中汞污染的主要来源，因此，燃煤电厂汞排放控制成为当前环保的研究热点。
[0003]燃煤烟气中的汞主要有三种形态，气态零价汞Hg°、气态二价汞Hg2+和颗粒态汞HgP，其中二价汞Hg2+极易溶于水且易被飞灰等颗粒物吸附，可以被湿法脱硫设备和除尘设备脱除，颗粒态汞Hgp也易于被除尘器脱除，气态零价汞Hgtl由于极易挥发，化学性质稳定且水溶性差等特点很难被现有污染物控制设备所捕获而排入大气，对环境造成危害。我国燃用的煤种主要是褐煤，单质汞是燃煤汞排放的主要形态，因此，如何经济高效地将Hg°转化为Hg2+和Hgp成为萊污染控制的焦点问题。
[0004]目前汞污染的控制方法主要有吸附剂吸附法和催化氧化法，以活性炭喷射为代表的吸附剂法由于成本较高限制了其在实际中的使用。国内外研究发现SCR催化剂对汞有一定的氧化作用，随着越来越严格的环保要求，越来越多的燃煤电厂将安装SCR脱硝设备，而大部分电厂都装有对Hg2+具有明显脱除作用的湿法脱硫设备，利用SCR催化剂对汞的催化氧化作用，结合湿法脱硫设备联合脱除汞无须增加新的设备，成本较低，将是燃煤电厂汞污染控制的主要趋势，此技术的关键在于提高SCR催化剂对汞的氧化作用。而SCR催化剂对单质汞的氧化效率受煤中氯离子含量限制，烟气中HCl含量越高，SCR催化剂对汞的氧化效率越高，我国大部分的煤属于低氯煤，影响了 SCR催化剂对汞的氧化。已有学者通过向烟气中注入HClXl2等来促进单质汞的转化，但需要专门的气体发生器，成本昂贵，不容易实现。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决现有技术存在的上述不足，提供一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统和方法，提高SCR催化剂对单质汞的氧化效率，解决了 SCR催化剂氧化单质汞对煤中氯离子含量的依赖，解决了低氯煤烟气中单质汞脱除困难的问题，
[0006]一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统，包括锅炉、SCR脱硝装置、除尘装置、湿法脱硫装置、烟?、氯化镁溶液罐，水泵，空压机，雾化喷嘴，所述锅炉与一段竖直的烟道连接，所述竖直烟道通过一段水平的烟道与SCR脱硝装置连接，SCR脱硝装置、除尘装置、湿法脱硫装置、烟囱通过烟道依次连接，雾化喷嘴设在SCR脱硝装置之前的烟道内，雾化喷嘴通过空压机与水泵，水泵连接氯化镁溶液罐。
[0007]所述装置还包括氯化镁储存仓和给料机，所述氯化镁储存仓与氯化镁溶液罐通过给料机连接。[0008]所述氯化镁溶液罐中氯化镁溶液的质量浓度为30%_35%。
[0009]一种利用上述系统实现单质汞转化的方法，包括以下步骤:
[0010]I)煤粉进入锅炉中燃烧；
[0011]2)燃煤中的Hg°随着烟气进入烟道后冷却；
[0012]3)烟气进入SCR脱硝装置，当烟气的温度降低至430_450°C时，开启水泵，将浓度为30%-35%的氯化镁溶液通过雾化喷嘴喷射到SCR脱硝装置之前的烟道中；
[0013]4)氯化镁溶液在高温烟气的作用下结晶后分解产生HCl气体，HCl气体通过烟道进入SCR脱硝装置完成对单质汞的氧化；
[0014]5)经SCR脱硝装置氧化后的气体依次经过除尘装置除尘，湿法脱硫装置脱硫后，经烟囱排出。
[0015]本发明的有益效果:
[0016]1、充分利用了现有污染物控制设备对燃煤烟气中汞的控制作用，解决了 SCR催化剂氧化单质汞对煤中氯离子含量的依赖，解决了低氯煤烟气中单质汞脱除困难的问题。
[0017]2、提高了烟气中的氯离子含量而没有增加锅炉炉膛中的氯含量，减少了 HCl等对炉膛受热面的腐蚀。
[0018]3、系统简单，成本低廉，操作易行。
[0019]4、可根据煤种调节氯化镁溶液的喷射量，实现汞的经济高效的脱除。
[0020]5、氯化镁溶液喷雾可促进烟气中细小颗粒物的团聚，对除尘有一定的帮助。
[0021]6、由于氯化镁分解温度较低，可利用烟气的热量实现对氯化镁的分解，操作温度较低，且用量较少，控制烟气中氯离子含量，有效避免HCl等对设备的腐蚀。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为发明基于烟气调质实现单质汞转化的系统的示意图；
[0023]其中，1.锅炉，2.氯化镁储存仓，3.给料机，4.氯化镁溶液罐，5.水泵，6.空压机，
7.雾化喷嘴，8.SCR脱硝装置，9.除尘装置，10.湿法脱硫装置，11.烟囱。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0025]实施例1
[0026]如图1，一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统，包括锅炉1、SCR脱硝装置8、除尘装置9、湿法脱硫装置10、烟囱11、氯化镁溶液罐4，水泵5，空压机6，雾化喷嘴7，所述锅炉I与一段竖直的烟道连接，所述竖直烟道通过一段水平的烟道与SCR脱硝装置8连接，SCR脱硝装置8、除尘装置9、湿法脱硫装置10、烟囱11通过烟道依次连接，雾化喷嘴7设在SCR脱硝装置8之前的烟道内，雾化喷嘴7通过空压机6与水泵5，水泵5连接氯化镁溶液罐4。
[0027]煤粉经燃烧器喷射进入锅炉I中燃烧，燃煤中的汞随着煤的燃烧绝大部分都进入烟气中，炉膛高温烟气中的汞都是Hg°，Hg0随着烟气进入烟道后冷却，部分Hg°会转化为Hg2+和Hgp。当烟气进入SCR脱硝装置8前温度已降到430°C，开启水泵5，将浓度为30%的氯化镁溶液通过雾化喷嘴7喷射到SCR脱硝装置8之前的烟道中，在高温烟气的作用下氯化镁溶液迅速蒸发形成氯化镁晶体，氯化镁晶体在高温烟气的作用下分解产生HCl气体，HCl气体促进SCR催化剂对单质汞的氧化，经SCR脱硝装置8氧化后的气体依次经过除尘装置9除尘，湿法脱硫装置10脱硫后，经烟囱11排出。
[0028]在350°C时氯化镁的分解率可达到80%左右，在600°C可达到99%的分解率，同时，SCR催化剂还可以促进氯化镁的水解产生更多的HCl，进一步促进单质汞的转化，在HCl及SCR催化剂的作用下大量的单质汞被转化为Hg2+和Hgp，Hgp主要被除尘装置所捕集，Hg2+溶于脱硫浆液中，随废水及固体废弃物出。氯化镁溶液的喷射量可根据燃烧的煤种以及氯化镁的浓度确定，氯化镁的溶解度较大，且少量的HCl气体便可达到较高的汞氧化效率,这样少量的氯化镁溶液喷射便可达到较好的效果。
[0029]实施例2
[0030]如图1，一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统，包括锅炉1、SCR脱硝装置8、除尘装置9、湿法脱硫装置10、烟囱11、氯化镁溶液罐4，水泵5，空压机6，雾化喷嘴7，所述锅炉I与一段竖直的烟道连接，所述竖直烟道通过一段水平的烟道与SCR脱硝装置8连接，SCR脱硝装置8、除尘装置9、湿法脱硫装置10、烟囱11通过烟道依次连接，雾化喷嘴7设在SCR脱硝装置8之前的烟道内，雾化喷嘴7通过空压机6与水泵5，水泵5连接氯化镁溶液罐4。
[0031]煤粉经燃烧器喷射进入锅炉I中燃烧，燃煤中的汞随着煤的燃烧绝大部分都进入烟气中，炉膛高温烟气中的汞都是Hg°，Hg0随着烟气进入烟道后冷却，部分Hg°会转化为Hg2+和Hgp。当烟气进入SCR脱硝装置8前温度已降到400°C，开启水泵5，将浓度为35%的氯化镁溶液通过雾化喷嘴7喷射到SCR脱硝装置8之前的烟道中，在高温烟气的作用下氯化镁溶液迅速蒸发形成氯化镁晶体，氯化镁晶体在高温烟气的作用下分解产生HCl气体，HCl气体促进SCR催化剂对单质汞的氧化，经SCR脱硝装置8氧化后的气体依次经过除尘装置9除尘，湿法脱硫装置10脱硫后，经烟囱11排出。
[0032]本发明将氯化镁的水溶液喷射在SCR脱硝装置前面的烟道中，氯化镁在135°C时便开始分解，并释放出氯化氢(HCl)气体，利用烟气的温度使氯化镁的分解，放出HCl气体，促进SCR催化剂对单质汞的氧化，再利用现有的污染物控制设备脱除转化后的Hg2+和Hgp。
[0033]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种基于烟气调质实现单质汞转化的系统，其特征在于，包括锅炉(I)、SCR脱硝装置(8)、除尘装置(9)、湿法脱硫装置(10)、烟囱(11)、氯化镁溶液罐(4)，水泵(5)，空压机(6)，雾化喷嘴(7)，所述锅炉(I)与一段垂直的烟道连接，所述垂直烟道通过一段水平的烟道与SCR脱硝装置(8 )连接，SCR脱硝装置(8 )、除尘装置(9 )、湿法脱硫装置(IO )、烟囱(11)通过烟道依次连接，雾化喷嘴(7 )设在SCR脱硝装置(8 )之前的烟道内，雾化喷嘴(7 )通过空压机(6)与水泵(5)，水泵(5)连接氯化镁溶液罐(4)。
2.如权利要求1所述的基于烟气调质实现单质汞转化的系统，其特征在于，所述装置还包括氯化镁储存仓(2 )和给料机(3 )，所述氯化镁储存仓(2 )与氯化镁溶液罐(4 )通过给料机(3)连接。
3.如权利要求1或2所述的基于烟气调质实现单质汞转化的系统，其特征在于，所述氯化镁溶液罐中氯化镁溶液的质量浓度为30%-35%。
4.一种利用权利要求1-3任意所述系统实现单质汞转化的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)煤粉进入锅炉(I)中燃烧； 2)燃煤中的Hg°随着烟气进入烟道后冷却； 3)烟气进入SCR脱硝装置(8)，当烟气的温度降低至430-450°C时，开启水泵(5)，将浓度为30%-35%的氯化镁溶液通过雾化喷嘴(7)喷射到SCR脱硝装置(8)之前的烟道中； 4)氯化镁溶液在高温烟气的作用下结晶后分解产生HCl气体，HCl气体通过烟道进入SCR脱硝装置(8)完成对单质汞的氧化； 5)经SCR脱硝装置氧化后的气体依次经过除尘装置(9)除尘，湿法脱硫装置(10)脱硫后，经烟囱排出。
【文档编号】B01D53/56GK103939930SQ201410151046
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】董勇, 睢辉, 王鹏, 崔琳, 张立强, 徐夕仁 申请人:山东大学