烟气的除汞装置的制作方法

本实用新型涉及烟气除汞技术领域，具体而言，涉及一种烟气的除汞装置。

背景技术：

目前采用烟气除汞技术主要有氯化法、活性炭法、硫化钠法、硒过滤法、硫酸洗涤法、碘化钾法、臭氧法、SCR法等，用于不同的烟气条件下。其中氯化法、碘络合-电解法、硫酸洗涤法、硫化钠法用于有色冶炼烟气。主要烟气除汞方法的主要应用特点如下：

①氯化法：也称为Boliden-Norzink脱汞法，最早推广到中国是Boliden公司。这种方法用于去除冶炼烟气中气态的零价汞，可产甘汞或是电解得到汞单质。这两种产物都不够稳定，不能作为终极产物处理，必须进一步加工成其他产品。而目前汞在工业中下游应用越来越少，限制了该法的应用。

除汞过程发生的主要化学反应如下：

Hg⁰+HgCl2→Hg2Cl2↓(甘汞) (吸收工序)

Hg2Cl2+Cl2→2HgCl2 (氯化工序)

HgCl2→Hg+Cl2 (电解工序)

如果副产品为甘汞，生产没有电解过程而大量消耗氯气。

②活性炭法：活性炭吸附法最初用于垃圾焚烧的汞的排放。由于活性炭对很多酸性气体均有很强的吸附性，因此不能选择性去除烟气汞，使应用具有一定的局限性。

③碘化钾法：碘化钾法是广东韶关冶炼厂实用新型的冶炼烟气除汞方法，并应用于本厂。但是碘化钾溶液造价高，因此这种方法并未在其他厂推广应用。

除汞过程主要化学反应方程式如下：

H2SO3+2Hg⁰(气态)+4H⁺+8I^-→2[HgI4]^2-+S↓+3H2O (吸收工序)

[HgI4]^2-→Hg⁰(液态)+I2+2I^- (电解工序)

I2+H2SO3+H2O→2HI+H2SO4

吸收循环母液的处理主要化学反应方程式如下：

3Hg+8HNO3→3Hg(NO3)2+2NO↑+4H2O (硝酸汞制备)

K2[HgI4]+Hg(NO3)2＝2HgI2↓+2KNO3 (沉淀碘化汞)

HgI2+2I^-＝[HgI4]^2- (溶解碘化汞)

④硒过滤法：该方法利用Hg和Se之间的亲和性脱除烟气中的Hg⁰。由于HgSe为稳定化合物，可作为最终产物填埋。但是该方法造价高，多用于烟气中微量汞的去除。

除汞过程化学反应方程式如下：

Hg+Se→HgSe

⑤硫化钠法：该技术为日本开发，可去除烟气中的Hg单质和Hg²⁺。硫化钠溶液的喷入定量困难，硫化钠喷入过量生成的硫化氢对冶炼硫酸系统转化过程有不良影响。因此多用于冶炼烟气制硫酸系统作为氯化法除汞、碘化钾除汞技术的预处理。

除汞过程主要化学反应方程式如下：

Na2S+SO2(气态，或为CO2)+H2O→Na2SO3(或为Na2CO3)+H2S(酸化)

2Hg⁰(气态)+2H2S+O2→2HgS+2H2O(去除Hg0)

Hg²⁺+H2S→HgS+2H⁺(去除Hg²⁺)

现有烟气除汞技术的主要缺点可分成以下几类：烟气除汞效果明显，但是不能适应复杂的系统，除汞选择性差，限制了除汞技术的应用范围，比如：活性炭法、臭氧法。烟气除汞的吸收剂成本高，比如：碘化钾法、硒过滤法。烟气除汞得到的副产物没有得到稳定的化合物，还要进一步处理。如果没有下游产业配合就限制了该技术的应用，比如：氯化法。除汞过程如果控制不当会对生产流程有副作用，因此不能进行深度除汞，经常作为一种预除汞措施，比如：硫化钠法。

并且，烟气中Hg的浓度相对于通常情况下SO2的浓度更低，一般在进行烟气处理时不高于300mg/Nm³，其除汞剂的用量相对于脱硫过程来说少了很多，并且由于酸化过程除汞剂不宜循环喷入，导致现有技术中的除汞工艺除汞效率较差。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种烟气的除汞装置，以解决现有技术中的除汞工艺除汞效率较差的问题。

为了实现上述目的，提供了一种烟气的除汞装置，包括：反应器本体，具有烟气通道以及分别与烟气通道连通的烟气入口和烟气出口；喷射器，包括喷射通道和设置在喷射通道上的至少一个喷嘴，喷射通道穿过烟气通道的外壁延伸至烟气通道的内部，且喷嘴位于烟气通道的内部；喷射器用于将除汞剂喷入烟气通道中与烟气接触并对其进行除汞。

进一步地，除汞装置还包括除汞剂供应装置，除汞剂供应装置与喷射通道相连，用于向喷射器供应含有多硫化物、硫代硫酸盐和有机硫化物中的任一种或多种的除汞剂溶液。

进一步地，喷嘴的喷射方向为由烟气入口朝向烟气出口的方向。

进一步地，喷射器为高压喷射器，高压喷射器的喷射压力为0.6～1.2MPa。

进一步地，除汞装置还包括旋流导流板，旋流导流板设置于烟气通道内部，且旋流导流板位于喷射器靠近烟气出口的一侧。

进一步地，旋流导流板包括多层导流叶片，相邻的导流叶片的导流方向相反。

进一步地，除汞装置还包括固体收集装置，固体收集装置设置于烟气通道内部，且收集装置位于喷射器靠近烟气出口的一侧，用于收集烟气与除汞剂接触后产生的固体物质。

进一步地，固体收集装置为折流板。

进一步地，除汞装置还包括冲洗装置，冲洗装置设置于固体收集装置远离烟气出口的一侧，且冲洗装置位于固体收集装置和喷射器之间，冲洗装置用于对固体收集装置进行冲洗。

进一步地，喷射器还用于将压缩空气喷入烟气通道中。

应用本实用新型的技术方案，提出了一种烟气的除汞装置，该烟气的除汞装置包括反应器本体以及设置于反应器本体内部的喷射器，该喷射器位于反应器本体的烟气入口与烟气出口之间，用于将除汞剂喷入反应器本体中与烟气接触。通过上述喷射器能够将除汞剂以喷射的方式喷入反应器本体内部，能够使反应器中的气液接触能够保持较小的液气比，进而利用较小的液气比增加气液传质效果，使除汞剂能够与烟气中的汞蒸汽充分接触，提高了除汞剂对烟气的除汞效率。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型所提供的一种烟气的除汞装置的结构示意图；以及

图2示出了图1所示的除汞装置中旋流导流板的俯视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、反应器本体；110、烟气通道；20、喷射器；30、旋流导流板；310、导流叶片；40、固体收集装置；50、冲洗装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，烟气中Hg的浓度相对于通常情况下SO2的浓度更低，一般在进行烟气处理时不高于300mg/Nm³，而现有技术中除汞剂的用量相对于脱硫过程来说少了很多，并且由于酸化过程除汞剂不宜循环喷入，导致现有技术中的除汞工艺除汞效率较差。

本申请针对上述问题进行研究，提出了一种烟气的除汞装置，包括反应器本体10和喷射器20，反应器本体10具有烟气通道110以及分别与烟气通道110连通的烟气入口和烟气出口；喷射器20包括喷射通道和设置在喷射通道上的至少一个喷嘴，喷射通道穿过烟气通道110的外壁延伸至烟气通道110的内部，且喷嘴位于烟气通道110的内部；喷射器20用于将除汞剂喷入烟气通道110中与烟气接触并对其进行除汞。

在本实用新型的上述烟气的除汞装置中由于包括设置于反应器本体内部的喷射器，该喷射器位于反应器本体的烟气入口与烟气出口之间，用于将除汞剂喷入反应器本体中与烟气接触，从而通过上述喷射器使除汞剂以喷射的方式进入反应器本体内部，能够使反应器中的气液接触能够保持较小的液气比，进而利用较小的液气比增加气液传质效果，使除汞剂能够与烟气中的汞蒸汽充分接触，提高了除汞剂对烟气的除汞效率。

在本实用新型的上述除汞装置中，优选地，除汞装置还包括除汞剂供应装置，除汞剂供应装置与喷射通道相连，用于向喷射器20供应含有多硫化物、硫代硫酸盐和有机硫化物中的任一种或多种的除汞剂溶液。具体地，可以先将多硫化物、硫代硫酸盐和有机硫化物中的任一种或多种作为除汞剂，并将除汞剂溶解在溶剂中配制成除汞剂溶液，再将除汞剂溶液喷入通有烟气的反应器中以进行除汞处理。

在除汞处理的过程中，上述除汞剂与烟气中的二氧化硫反应生成硫单质，通过硫单质处理烟气中的汞，通过使反应过程中可生成的分散度高的高活性的硫单质，通过除汞剂配比设计将中间产物硫化氢的控制在一定比例，上述硫单质能够随产物硫化汞排出系统，不对系统造成负面影响，产物硫化氢按照不过量设计，避免其对系统的负面影响，从而既利用硫化氢反应的高活性又避免硫化氢过量的风险。

上述除汞剂包括多硫化物、硫代硫酸盐和有机硫化物中的任一种或多种。上述除汞剂可以包括多硫化物、硫代硫酸盐和有机硫化物中的任意两种或三种，以构成复合除汞剂；根据烟气中Hg的浓度和波动范围，确定上述复合除汞剂中的组分，并根据烟气中Hg浓度确定上述复合除汞剂中各组分的比例。

采用上述除汞剂与烟气充分接触，除汞剂中的至少一种与烟气中的组分发生化学反应，并产生硫单质，同时也可以产生硫化氢，然后单质硫与烟气中的气态汞以及可能存在的二价汞发生化学反应，并转化为硫化汞，可能产生的硫化氢与烟气中的气态汞发生化学反应，也转化为硫化汞，最终实现了对烟气中汞的去除，上述除汞过程主要包含的化学反应如下所示：

2Hg⁰(气态)+2H2S+O2→2HgS+2H2O

Hg⁰(气态)+S→HgS

可以采用多种组分构成复合除汞剂，并通过对复合除汞剂中各组分进行配比设计，将中间产物硫化氢与硫单质的产量控制在一定比例，从而既能够利用硫化氢反应的高活性，又能够避免硫化氢过量的风险；同时，产生的活性硫单质(如硫磺)可以随产物硫化汞排出，不会对冶炼烟气制硫酸系统造成负面影响。

为了保证除汞剂与烟气接触后能够反应生成硫单质以及可选的硫化氢，优选地，上述除汞剂中的多硫化物包括Na2SX或CaSX，x＝1-6；并且，优选地，上述有机硫化物包括乙硫醇、二甲基二硫代氨基甲酸钠和二巯基丙磺酸钠中的任一种或多种。

在本实用新型的上述除汞装置中，优选地，喷嘴的喷射方向为由烟气入口朝向烟气出口的方向。此时，将烟气通入反应器内，同时除汞剂通过喷射器20喷入反应器内，能够使烟气与除汞剂顺流接触，气液接触中，液量小，采用逆流接触方式液体会被气体带走，改变流动方向。

为了进一步提高上述除汞装置对烟气的除汞效率，优选地，喷射器20为高压喷射器，该高压喷射器的喷射压力为0.6～1.2MPa；并且，如果除汞剂用量小，不便于分散，可以采用压缩空气分散的方式，此时上述喷射器20还用于将压缩空气喷入烟气通道110中。

在一种优选的实施方式中，上述除汞装置还包括旋流导流板30，如图1所示，该旋流导流板30设置于烟气通道110内部，且旋流导流板30位于喷射器20靠近烟气出口的一侧。采用旋流导流板30产生紊流，增加气液接触时间及接触几率，促进气气反应和气液反应的进行，从而提高上述除汞装置对烟气的除汞效率。

在上述优选的实施方式中，为了使上述旋流导流板30能够更好地发挥其产生紊流的作用，更为优选地，该旋流导流板30包括多层导流叶片310，相邻的导流叶片310的导流方向相反，如图2所示。并且，可以根据反应器的直径增加旋流导流板30的层数。

在一种优选的实施方式中，上述除汞装置还包括固体收集装置40，如图1所示，该固体收集装置40设置于烟气通道110内部，且收集装置位于喷射器20靠近烟气出口的一侧，用于收集烟气与除汞剂接触后产生的固体物质。烟气与除汞剂的反应产物通过撞击在固体收集装置40上，使反应产物中的固体颗粒变大，从而从气体中分离出，上述固体收集装置40可以根据产物的量、喷射器的形式选择折流板、挡板等结构将生成物硫化汞和活性硫磺收集，也可以采用布袋收尘器等其他方式。

在上述优选的实施方式中，为了提高收集效率，优选地，采用折流板作为上述固体收集装置40。此时，更为优选地，上述除汞装置还包括冲洗装置50，如图1所示，该冲洗装置50 设置于固体收集装置40远离烟气出口的一侧，且冲洗装置50位于固体收集装置40和喷射器 20之间，冲洗装置50用于对固体收集装置40进行冲洗。采用的折流板具有狭窄、曲折的气体通道，由于流线偏折产生离心力，将HgS等固体物质分离出来，撞击汇聚并附在板片，通过少量冲洗水从板片上分离出来。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、通过上述喷射器使除汞剂以喷射的方式进入反应器本体内部，能够使反应器中的气液接触能够保持较小的液气比，进而利用较小的液气比增加气液传质效果，使除汞剂能够与烟气中的汞蒸汽充分接触，提高了除汞剂对烟气的除汞效率；

2、采用旋流导流板产生紊流，增加气液接触时间及接触几率，促进气气反应和气液反应的进行，从而提高上述除汞装置对烟气的除汞效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。