一种脱除金属冶炼含汞烟气中金属汞的装置的制作方法

本实用新型涉及一种脱汞装置，特别涉及一种脱除金属冶炼企业含汞烟气中金属汞的装置，属于废气净化治理技术领域。

背景技术：

金属汞是一种对环境、生物包括人类在内的一种危害性很大的主要重金属污染物之一，能够在生物体内累积，人类除可直接受到其污染危害之外，还可通过食物链如食用受到汞染污的鱼类等生物间接受到汞污染中毒的危害，对人体的主要危害是影响人体脑神经系统，因此对重金属汞污染的预防和治理，是一个重要的环保课题。

目前去除废气中重金属汞的方法是采用活性炭进行物理吸附法，也有先通过洗涤将废气中汞洗涤至液体中，再用活性炭进行物理吸附或使用化学试剂如硫化钠、有机硫、贵金属等进行化学反应的方法将汞去除。采用活性炭物理吸附法的主要不足之处是活性炭的吸附能力有限，一般吸附汞量只占吸附剂自身重量的2％左右，吸附去除效果不太理想。化学法去除重金属汞，存在处理成本受化学药剂原料影响较大，且形成的重金属沉淀物难于从洗涤废水中分离出来，操作过程繁琐且难以达到理想效果等。如中国实用新型(CN205145917U)公开了一种烟气脱汞的系统，其由相连的烟气控温设备、除尘装置和汞吸附塔构成，该系统先通过物理过滤方式初步除去烟气中颗粒物，同时除去颗粒物中的汞，避免颗粒物吸附于之后吸附剂上影响吸附效率；在脱汞时，使烟气按一定的流量通过吸附剂镀金石英砂，汞与吸附剂表面的金形成汞齐，从而将汞固定在吸附剂上脱除烟气中的汞，之后通过加热镀金石英砂将吸附的汞释放出来做后续利用。该装置使用昂贵的贵金属作为汞吸附剂，且需要消耗大量的电能，成本较高。如中国实用新型(CN206229181U)公开了一种烟气脱汞系统，包括烟道、引风机、加热器、活性炭层和除尘器，除尘器安装在烟道上，用于捕集烟道中的飞灰；引风机的入口与除尘器的出口端的烟道连通，引风机的出口与活性炭层的入口连通，引风机将经过除尘后的烟气引入活性炭层反应，生成单质硫；加热器对活性炭层进行加热，对单质硫进行加热，使单质硫受热气化；活性炭层的出口与所述除尘器的入口端的烟道连通，气化后的单质硫在烟气的作用下经过所述管道进入烟道。反应器对活性炭进行加热，烟气中的SO2与加热后活性炭接触的过程中转化为单质硫，单质硫分布在烟气中，随烟气进入烟道中，与烟气中的汞反应，生成硫化汞，被除尘器捕集去除。该装置利用烟气中的二氧化硫还原成单质硫，再利用单质硫捕获烟气中的单质汞，该装置能耗大，且利用单质硫捕获汞的反应效率低。

技术实现要素：

针对现有的利用物理和化学方法脱除金属冶炼企业含汞烟气中重金属汞的装置及工艺存在的缺陷，本实用新型的目的是在于提供一种结构设计简单，脱除重金属汞效率高，脱除较彻底，无二次污染，并可回收汞资源的脱汞装置，可以大规模使用。

为了实现上述技术目的，本实用新型提供了一种脱除金属冶炼含汞烟气中金属汞的装置，其包括一级脱汞塔，或者包括二级脱汞塔，或者包括串联的一级脱汞塔和二级脱汞塔；所述一级脱汞塔的上端侧部设有进气管，顶部设有出气管，底部为锥形结构，锥形结构的锥顶为出液口I；所述进气管的内部下端设有上喷管；所述一级脱汞塔的外部设有循环泵I，循环泵I通过循环管道与一级脱汞塔下部的出液口I及一级脱汞塔顶部的上喷管连接；所述二级脱汞塔的顶部设有出气口，中下部设有进气口，底部为锥形结构，锥形结构的锥顶为出液口II；所述二级脱汞塔内的上部设有填料室，填料室上方设有填料层，所述填料层上方设有下喷管；所述二级脱汞塔的外部设有循环泵II，循环泵II通过循环管道与二级脱汞塔下部的出液口II及二级脱汞塔上部的下喷管连接；所述填料室内径小于二级脱汞塔的内径；一级脱汞塔和二级脱汞塔串联时，一级脱汞塔的出气管通过管道与所述二级脱汞塔的进气口连通。

优选的方案，所述一级脱汞塔中部设有补液口I，中下部设有排液口I。

优选的方案，所述二级脱汞塔中下部设有补液口II和排液口II，且补液口II水平高度高于排液口II设置；所述补液口II的水平高度低于进气口。

优选的方案，所述一级脱汞塔和二级脱汞塔内部均填充有脱汞浆液。脱汞浆液主要包含脱汞材料，这种材料亲水性好，且对重金属汞的吸附量大，平均吸附汞量一般可达到高分子脱汞材料自身重量的10～50％。高分子脱汞材料为公开的中国专利申请(CN2016105694959)中的三聚氰胺类高分子材料(如下式1结构)。其吸附原理是应用吸附与螯合等物理化学反应过程，将重金属汞与高分子脱汞材料牢牢结合在一起，吸附脱除重金属汞更彻底。高分子脱汞材料在酸、碱性溶液中具有良好的稳定性，从而为高分子脱汞材料的再生与重复利用、并回收汞资源创造了良好的基础条件。也可直接采用火法炼汞的方式回收汞，回收汞资源方式更灵活与实用。高分子脱汞材料也可以配合有机硫、硫化钠、硫氢化钠、缓释硫化剂、改性含硫活性炭等含硫化合物作为脱汞剂。这些脱汞剂溶解分散在溶液中得到脱汞浆液。

较优选的方案，所述一级脱汞塔内部的脱汞浆液填充高度低于或等于补液口I，且高于或等于排液口I。新配制的脱汞浆液从补液口I进入一级脱汞塔内部，亦可从循环泵I进口管道上进入一级脱汞塔内部，吸附汞达到饱和的脱汞浆液从排液口I排出，亦可从循环泵I出口管道上排出口I排出。

较优选的方案，所述二级脱汞塔内部的脱汞浆液填充高度低于或等于补液口II，高于或等于排液口II。新配制的脱汞浆液从补液口II进入二级脱汞塔内部，亦可从循环泵II进口管道上进入二级脱汞塔内部，吸附汞达到饱和的脱汞浆液从排液口II排出，亦可从循环泵II出口管道上排出口II排出。

优选的方案，循环泵I与上喷管之间的循环管道上设有排出口I；循环泵II与下喷管之间的循环管道上设有排出口II。

优选的方案，所述出气管的内部设有除雾沫层I；所述除雾沫层I的上方设有冲洗喷头I。除雾沫层I可以有效防止烟气将脱汞浆液夹带出系统，造成脱汞浆液的无效损耗。冲洗喷头I可以有效将除雾沫层I截流下来的脱汞浆液冲洗重新返回脱汞塔内，提高脱汞浆液的利用率。

优选的方案，所述下喷管上方设有除雾沫层II；所述除雾沫层II的上方设有冲洗喷头II。除雾沫层II可以有效防止烟气将脱汞剂浆液夹带出系统，造成脱汞剂浆液的无效损耗。冲洗喷头II可以有效将除雾沫层II截流下来的脱汞浆液冲洗重新返回脱汞塔内，提高脱汞浆液的利用率。

优选的方案，所述填料室内部填充有空心球或拉西环填料；所述填料层由空心球或拉西环填料构成。

本实用新型的一级脱汞塔和二级脱汞塔的底部均设置成锥形结构，而出液口I为锥形锥顶位置，可防止脱汞浆液中固相物质因自然沉降而沉底，导致难以实现循环，从而提高脱汞浆液的利用率，而将底部设置成锥形结构后，很好地克服了该技术问题。

本实用新型的二级脱汞塔的填料室内径小于二级脱汞塔的内径，可以提升该填料层段的气体上升速率，有利于空心球填料层的翻滚蠕动，提高气液接触效率与接触时间，进而提高脱汞浆液的利用率。

本实用新型的一级脱汞塔进气管段采用气液高速冲击接触形成柱状泡沫层的形式，大大提高脱汞浆液对烟气中汞的吸附效率。

本实用新型的二级脱汞塔通过填充填料层使脱汞浆液分散细沫化，实现烟气与脱汞浆液的细沫化吸收，提高脱汞浆液与烟气的接触面积和延长接触时间。

本实用新型的一级脱汞塔出气管及二级脱汞塔中的除雾沫层为塑料材质丝网状材料。

本实用新型的二级脱汞塔中的填料层为塑料材质空心球或拉西环等。填料层的作用是增加烟气在塔内的停留时间，也就是延长烟气与脱汞浆液的接触时间，另一作用是提高烟气与脱汞浆液的接触面积，从而提高烟气中的金属汞与脱汞浆液的反应效率，提高脱汞的效率。

本实用新型提供的脱汞装置可根据烟气量或烟气中重金属汞含量情况选择单独使用一级脱汞塔或二级脱汞塔或者串联使用一级脱汞塔和二级脱汞塔。

本实用新型提供的脱汞装置用于金属冶炼烟气脱汞的过程为：金属冶炼烟气从一级脱汞塔顶部的进气管引入，在进气管内，烟气与从进气管底部的上喷管高压喷入的脱汞浆液高速冲击接触形成柱状泡沫，柱状泡沫层的形成可以大大提高脱汞浆液与烟气的接触时间和接触面积，从而脱除烟气中绝大部分含的金属态汞；烟气进入一级脱汞塔内被一级脱汞塔吸收后，再从一级脱汞塔顶部的出气管引入二级脱汞塔，烟气从二级脱汞塔下部的进气口进入二级脱汞塔内，烟气自下而上先通过双层填料层，双层填料层可以将通过下喷管喷入的脱汞浆液进行充分细沫化，对烟气中残留的汞深度脱除，最后，处理合格达到排放标准的净化气从二级脱汞塔出口排出脱汞装置外。一级脱汞塔和二级脱汞塔外部均设有循环泵，实现脱汞烟气的循环吸收，提高脱汞浆液的吸收效率。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：

1)本实用新型提供的脱汞装置结构设计简单，通过设计两级脱汞塔可以实现烟气中的金属汞高效彻底脱除，脱汞后烟气处理合格达到排放标准。

2)本实用新型提供的脱汞装置使用十分方便，可根据烟气量或烟气中重金属汞含量情况灵活串联使用一级脱汞塔和二级脱汞塔，或单独使用一级脱汞塔或单独使用二级脱汞塔，均能达到很好的脱汞效果。

3)本实用新型提供的脱汞装置中一级脱汞塔通过设计与烟气逆向的高压喷管，形成含汞烟气的气液固三相吸附，实现对含汞烟气的泡沫层化吸收，以延长吸收时间，增加接触面积，大大提高吸收效率。

4)本实用新型提供的脱汞装置中二级脱汞塔主要针对压力较小以及含汞量低的烟气，通过设计填料层和下喷管，能够将脱汞浆液充分细沫化，延长吸收时间和增加接触面积，达到彻底脱除烟气中残余汞的目的。

5)本实用新型提供的脱汞系统装置可以使用高分子脱汞材料、有机硫、硫化钠、硫氢化钠、缓释硫化剂、改性含硫活性炭等含硫化合物或高分子脱汞材料复配有机硫、硫化钠、硫氢化钠、缓释硫化剂、改性含硫活性炭等含硫化合物作为脱汞剂对含汞冶炼烟气进行脱汞，这些药剂是市场上通用产品，成本不高，具有良好的性价比，特别是高分子脱汞材料对重金属汞的吸附量大，平均吸附汞量一般可达到高分子脱汞材料自身重量的10～50％，且在酸、碱性溶液中具有良好的稳定性，从而为高分子脱汞材料的再生与重复利用、并回收汞资源创造了良好的基础条件，高分子脱汞材料对重金属汞的吸附与螯合等物理化学反应过程，将重金属汞与高分子脱汞材料牢牢结合在一起，吸附脱除重金属汞更彻底。采用高分子脱汞材料吸附汞后，可以火法炼汞的方式回收汞，回收汞资源方式更灵活与实用。

综上所述，本实用新型具有很好的经济价值和社会价值，易于推广应用。

附图说明

【图1】为本实用新型的串联脱汞塔装置结构示意图；

【图2】为本实用新型的单一级脱汞塔装置结构示意图；

【图3】为本实用新型的单二级脱汞塔装置结构示意图；

其中，1为进气管，2为上喷管，3为循环泵I，4为补液口I，5为出液口I，6为排液口I，7为一级脱汞塔，8为出气管，9为除雾沫层I，10为冲洗喷头I，11为二级脱汞塔，12为进气口，13为排液口II，14为出液口II，15为循环泵II，16为补液口II，17为缩径填料室，18为填料层，19为下喷管，20为除雾沫层II，21为冲洗喷头，22为出气口，23为排出口I，24为排出口II。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型结构作进一步详细说明，而不是限制本实用新型权利要求的保护范围。

本实用新型提供的脱汞装置如图1、图2和图3所示。脱汞装置主要包括一级脱汞塔7与二级脱汞塔11及相关连接管道，一级脱汞塔和二级脱汞塔采用串联形式(图1)，也可视烟气量或烟气中重金属汞含量情况分别单独使用一级脱汞塔(图2)或单独使用二级脱汞塔(图3)，金属冶炼烟气依次经过一级脱汞塔和二级脱汞塔进行脱汞后，烟气达标后排放。一级脱汞塔上端的侧面设有进气管1和顶部设有出气管8。进气管下部设有上喷管2，上喷管在进气管底部向上喷出高压脱汞浆液，高压脱汞浆液与进入进气管的高压烟气冲击泡沫化，实现烟气中金属汞的初步脱除。一级脱汞塔的外部设有循环泵I 3，循环泵I通过循环管道与一级脱汞塔下部的出液口I 5及一级脱汞塔顶部的上喷管2连接，脱汞浆液填充在一级脱汞塔内部，主要由一级脱汞塔外部的循环泵I提升至一级脱汞塔顶部的上喷管，实现脱汞浆液对烟气的循环吸收。一级脱汞塔中部设有补液口I 4，中下部设有排液口I 6。新配制的脱汞浆液从补液口I4进入一级脱汞塔内部，亦可从循环泵I进口管道补入一级脱汞塔7内部，填充高度高于排液口I6，低于补液口I4，吸附汞达到饱和的脱汞浆液从排液口I排出，亦可从循环泵I出口管道上排出口I 23排出，能够保持一级脱汞塔内脱汞浆液具有较高的脱汞能力。一级脱汞塔7内的烟气通过出气管8进入二级脱汞塔11，一级脱汞塔的出气管内设有除雾沫层I 9和冲洗喷头I 10，冲洗喷头I9设置在除雾沫层I10上方，除雾沫层I10主要用于截留烟气夹带的泡沫，冲洗喷头I9通过喷洒水溶液使泡沫回流至一级脱汞塔，防止脱汞浆液的损失。所述二级脱汞塔11的顶部设有出气口22，中下部设有进气口12，烟气在二级脱汞塔内由下至上。二级脱汞塔内的上部设有两层填料层18，下层设有填料室，填料室的直径小于二级脱汞塔的内径，填料室内填充有空心球填料，上层填料层由空心填料层堆积构成，上层填料层上方设有下喷管19，所述下喷管上方设有除雾沫层II 20，出除雾层上方设有冲洗喷头21。烟气先经过填料层18，由于烟气中含汞量相对较低，且压力较小，填料层18可以将下喷管喷出的脱汞浆液分散细沫化，实现对烟气中残留汞的深度脱除。除雾沫层II20主要用于截留烟气夹带的泡沫，冲洗喷头II21通过喷洒水溶液使泡沫回流至二级脱汞塔，防止脱汞浆液的损失。二级脱汞塔11的外部设有循环泵II 15，循环泵II 15通过循环管道与二级脱汞塔11下部的出液口II 14及二级脱汞塔11上部的下喷管19连接，脱汞浆液填充在二级脱汞塔11内部，主要由二级脱汞塔外部的循环泵II15提升至二级脱汞塔上部的下喷管19，实现脱汞浆液的循环吸收。二级脱汞塔中下部设有补液口II 16，中下部设有排液口II 13。新配制的脱汞浆液从补液口II16进入二级脱汞塔11内部，亦可从循环泵II 15进口管道补入二级脱汞塔11内部，填充高度高于排液口II13，低于补液口II16，吸附汞达到饱和的脱汞浆液从排液口II 13排出，亦可从循环泵II15出口管道上排出口II 24排出，能够保持二级脱汞塔11内脱汞浆液具有较高的脱汞能力。补液口II 16的水平高度要低于进气口12设置，有利于烟气顺利进入二级脱汞塔11。经过二级脱汞塔11处理后的烟气达标后直接排放。

实施例1

本实施例采用一种脱除金属冶炼烟气中金属汞的装置，以高分子脱汞材料为主要的吸收和螯合吸附汞的材料，具体包括以下步骤：

(1)将待处理的含汞量不超过10.0mg/m³含汞冶炼烟气引入一级脱汞塔进口管，与一定质量浓度12％的高分子脱汞材料循环浆液进行气液接触发生吸附与螯合反应，将重金属汞与高分子脱汞材料牢牢结合在一起，脱汞率在93％以上。

(2)将一级脱汞塔出气口来的含汞烟气引入二级脱汞塔气体进口，气体自下而上通过二级脱汞塔。

(3)利用高分子脱汞材料对重金属汞的吸附与螯合等物理化学反应过程，将重金属汞与高分子脱汞材料牢牢结合在一起。

(4)将脱除重金属汞后的含汞量已达到0.05mg/m³合格净化气从二级脱汞塔顶部气体出口排出至界区外。

实施例2

本实施例采用一种脱除金属冶炼烟气中金属汞的装置，以高分子脱汞材料复配有机硫为主要的吸收和螯合吸附汞的材料，具体包括以下步骤：

(1)将待处理的含汞量不超过15.0mg/m³含汞冶炼烟气引入一级脱汞塔进口管，与一定质量浓度20％的高分子脱汞材料循环浆液进行气液接触发生吸附与螯合反应，将重金属汞与高分子脱汞材料牢牢结合在一起，脱汞率在97％以上。

(2)将一级脱汞塔出气口来的含汞烟气引入二级脱汞塔气体进口，气体自下而上通过二级脱汞塔。

(3)利用高分子脱汞材料对重金属汞的吸附与螯合等物理化学反应过程，将重金属汞与高分子脱汞材料牢牢结合在一起。

(4)将脱除重金属汞后的含汞量已达到0.01mg/m³合格净化气从二级脱汞塔顶部气体出口排出至界区外。