利用“n+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法，實(shí)現(xiàn)煙氣中汞污染物的高效脫除，脫除效率可達(dá)90%以上，同時(shí)可對(duì)脫汞吸附劑進(jìn)行循環(huán)利用。燃煤煙氣進(jìn)入“N+1”型電除塵器后，首先在前置的N級(jí)固定電極所形成的電場(chǎng)中被脫除煙氣中的絕大部分飛灰；隨后在煙氣進(jìn)入移動(dòng)電極除塵前，向煙氣中噴射吸附劑以對(duì)煙氣中的汞進(jìn)行吸附脫除，噴入的吸附劑與煙氣中汞的質(zhì)量比為2000～30000；吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極電場(chǎng)中被收集，收集到的混合物絕大部分重新收集進(jìn)行循環(huán)使用，其余部分進(jìn)行汞回收或無害化處理，吸附劑循環(huán)倍率為0～20，其中循環(huán)倍率為循環(huán)吸附劑質(zhì)量與新鮮吸附劑的質(zhì)量之比。
【專利說明】利用“N+1 ”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國(guó)的主要能源，占我國(guó)能源生產(chǎn)總量的70%左右，并且我國(guó)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)不會(huì)改變。但是，煤的燃燒也是造成我國(guó)生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源。除了粉塵、S02、NOx等常見污染物外，汞的污染也日益引起廣泛關(guān)注。因此，隨著我國(guó)火電廠大氣汞排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法實(shí)現(xiàn)汞的高效脫除勢(shì)在必行。
[0003]根據(jù)汞脫除工藝在煤炭燃燒工藝過程中所處的位置，可將脫汞工藝分為三種:燃燒前脫汞、燃燒中脫汞、燃燒后脫汞。燃燒前脫汞主要是通過常規(guī)物理清洗選煤技術(shù)或向煤中添加脫汞添加劑的方法實(shí)現(xiàn)脫汞。但常規(guī)物理洗選技術(shù)對(duì)原煤中汞的去除率可變性很大，并不能完全解決燃煤過程中的汞污染問題。而向煤中添加添加劑的方法不能作為單獨(dú)的燃煤汞污染控制技術(shù)，需要同其他控制技術(shù)聯(lián)合，且存在易造成鍋爐爐膛及受熱面腐蝕等問題。煤燃燒中脫汞主要是指利用改進(jìn)燃燒方式，在降低NOx生成的同時(shí)，抑制一部分汞的排放。但由于控制效果有限，此方法亦不能作為主要的燃煤汞污染控制方式。
[0004]燃燒后脫汞即煙氣脫汞，是目前主要研究的汞控制方式，主要包括以下幾方面內(nèi)容:第一，通過改進(jìn)燃煤電站現(xiàn)有大氣污染物控制設(shè)備提高其脫汞能力；第二，吸附劑吸附法，即利用吸附劑來吸附脫除煙氣中的汞，主要是活性炭、飛灰、沸石等固體吸收劑；第三，催化氧化法，即利用催化劑或氧化劑將Hg°轉(zhuǎn)化為Hg2+后再經(jīng)濕法脫硫設(shè)備脫除；第四，其他燃煤汞污染控制技術(shù)，如吸收法、電暈放電等離子體技術(shù)、光催化氧化、臭氧氧化技術(shù)等。通過改進(jìn)燃煤電站現(xiàn)有大氣污染物控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)脫汞被公認(rèn)為一種經(jīng)濟(jì)可行的脫汞方法，但它的脫汞效率主要決定于煙氣中的氧化態(tài)汞所占份額，這就受到煤種、鍋爐燃燒條件等因素的影響，此外進(jìn)入脫硫液或脫硫渣中的汞仍有可能造成二次污染。而利用催化氧化法、電暈放電等離子體技術(shù)、光催化氧化等脫汞方法需要對(duì)現(xiàn)有污染物控制設(shè)備進(jìn)行改造，并會(huì)對(duì)現(xiàn)有污染物控制設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生影響，且存在投入較高，汞脫除效率不易控制等缺點(diǎn)。
[0005]吸附劑吸附法主要是指向煙氣中噴入像粉末活性炭之類的吸收劑，是一種最簡(jiǎn)單和最成熟的控制燃煤鍋爐汞排放的方法。它同現(xiàn)有的靜電除塵器或者布袋除塵器等設(shè)備聯(lián)用，主要是利用吸附劑吸附煙氣中的汞，使它們富集于吸附劑中成為顆粒汞，經(jīng)除塵設(shè)備捕獲分離達(dá)到煙氣脫汞的目的。此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備改造簡(jiǎn)單，占地面積小，運(yùn)行方式簡(jiǎn)單，并且脫除效率高。但也存在吸附劑利用率不高、消耗量過高、運(yùn)行成本較大，影響飛灰的再利用等缺點(diǎn)。因此如何提高吸附劑的利用率，降低其運(yùn)行成本成為此方法的關(guān)鍵。另一方面，國(guó)家《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)將燃煤電廠的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)提高到了 30 mg/Nm3 (重點(diǎn)地區(qū)20 mg/Nm3)，按此標(biāo)準(zhǔn)要求現(xiàn)有大批靜電除塵器即將面臨改造，而移動(dòng)電極電除塵器由于其除塵效率高、可有效消除二次揚(yáng)塵的發(fā)生、可有效消除反電暈發(fā)生現(xiàn)象發(fā)生等優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)有靜電除塵器改造的重要方向。因此，將移動(dòng)電極電除塵器的高效除塵與吸附劑吸附法的高效除汞相結(jié)合，將會(huì)實(shí)現(xiàn)高效除塵除汞，并能實(shí)現(xiàn)吸附劑的循環(huán)聞效利用。
[0006]與燃煤煙氣脫汞的相關(guān)專利，如CN 101810993——《通過改造電除塵器實(shí)現(xiàn)高效脫汞的方法》，是將電除塵器的部分電場(chǎng)空間改造為放電等離子反應(yīng)單元，使煙氣經(jīng)過時(shí)其中的元素汞高效氧化為氧化態(tài)汞，最后進(jìn)入濕式吸收塔中被吸收從而實(shí)現(xiàn)高效脫除。再如CN 1864809——《一種應(yīng)用粉狀活性焦凈化煙氣的方法》，是將含有污染物的煙氣通過噴射有粉狀活性焦的煙氣管道，脫除其中的污染物，吸附污染物的粉狀活性焦以除塵器收集，得到凈化煙氣。再如申請(qǐng)公布號(hào)CN 102527177 A-《除塵脫汞一體化的電袋復(fù)合除塵器》，是將活性炭吸附劑噴射裝置設(shè)于電袋復(fù)合除塵器中的前級(jí)電場(chǎng)收塵區(qū)與后級(jí)濾袋過濾區(qū)之間，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)除塵脫汞。然而需要指出的是，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于除汞的技術(shù)主要集中在廉價(jià)吸附材料的選擇和煙氣除塵脫硫設(shè)施的改進(jìn)等方面，吸附劑無法充分利用，脫汞產(chǎn)物二次污染等問題難以解決。而目前可檢索到的煙氣脫汞相關(guān)專利中，將移動(dòng)電極電除塵器與吸附劑吸附法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)高效脫汞，同時(shí)實(shí)現(xiàn)吸附劑循環(huán)利用的研究和專利尚未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法，從而在不影響現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行狀況及粉煤灰綜合利用的條件下實(shí)現(xiàn)煙氣中汞污染物的高效脫除，脫除效率可達(dá)90%以上，同時(shí)可對(duì)脫汞吸附劑進(jìn)行循環(huán)利用。
[0008]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:一種利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法，在所述的“N+1”除塵器中布置有固定電極與移動(dòng)電極，固定電極與移動(dòng)電極在燃煤煙氣的流通路徑上前后設(shè)置；所述的“N+1 ”型電除塵器其中的“N”表示前置于移動(dòng)電極的固定電極電場(chǎng)的個(gè)數(shù)，“1”表示移動(dòng)電極；其特征在于:燃煤煙氣進(jìn)入“N+1”型電除塵器后，首先在前置的N級(jí)固定電極所形成的電場(chǎng)中被脫除煙氣中的絕大部分飛灰；隨后在煙氣進(jìn)入移動(dòng)電極除塵前，向煙氣中噴射吸附劑以對(duì)煙氣中的汞進(jìn)行吸附脫除，噴入的吸附劑與煙氣中汞的質(zhì)量比為2000?30000 ;吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極電場(chǎng)中被收集，收集到的混合物絕大部分重新收集進(jìn)行循環(huán)使用，其余部分進(jìn)行汞回收或無害化處理，吸附劑循環(huán)倍率為0?20，其中循環(huán)倍率為循環(huán)吸附劑質(zhì)量與新鮮吸附劑的質(zhì)量之比。“N”值，即實(shí)際工程應(yīng)用中前置固定電極電場(chǎng)的個(gè)數(shù)可根據(jù)現(xiàn)有靜電除塵器電場(chǎng)個(gè)數(shù)、入口煙塵濃度以及煙氣流量、溫度等條件來確定。噴入的吸附劑與煙氣中汞的質(zhì)量比為2000?30000，可使得吸附劑對(duì)煙氣中汞的吸附脫除效果好。有關(guān)研究表明，燃煤產(chǎn)生的飛灰能吸附煙氣中的汞，尤其是碳含量高的飛灰具有相當(dāng)于活性炭吸附劑的吸附作用，而且具有容易獲得、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，因此吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極電場(chǎng)中被收集，收集到的混合物絕大部分重新收集進(jìn)行循環(huán)使用，該步驟可降低新鮮吸附劑使用量。吸附劑循環(huán)倍率在0?20之間選取，其中循環(huán)倍率為循環(huán)吸附劑質(zhì)量與新鮮吸附劑的質(zhì)量之比，該步驟保證了吸附效果，又可充分利用吸附劑，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。
[0009]本發(fā)明所述的“N+1”型電除塵器的末電場(chǎng)采用移動(dòng)電極。
[0010]本發(fā)明所述的吸附劑為活性炭、蒙脫土、飛灰、蛭石、沸石、活性白土、海藻粉、生物質(zhì)衍生碳以及經(jīng)過改性的上述材料的一種或多種。這些吸附劑配合“N+1”型電除塵器吸附效果好。
[0011]本發(fā)明所述的改性是指將硫、多硫化物、硫化物、碘、碘化物、溴、溴化物、氯、氯化
物、高價(jià)鐵鹽及金屬錳的化合物通過浸潰法或熏蒸法負(fù)載到吸附劑上。該步驟增加了吸附效果。
[0012]本發(fā)明在所述的“N+1”型電除塵器中設(shè)置有吸附劑噴射裝置，通過該吸附劑噴射裝置向煙氣中噴射吸附劑；吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極電場(chǎng)中被收集，收集到的混合物絕大部分重新進(jìn)入吸附劑噴射裝置的儲(chǔ)倉(cāng)循環(huán)使用。吸附劑噴射裝置具有噴射和存儲(chǔ)吸附劑的作用。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
1、本方法既適用于現(xiàn)有除塵設(shè)備的改造，也適用于新設(shè)備的設(shè)計(jì)和建設(shè)。
[0014]2、與現(xiàn)有的直接利用或改進(jìn)其它污染物脫除裝置從而協(xié)同脫汞的方法相比，本方法的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)改造工程量較小，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)的影響較小，汞脫除效率受煙氣中汞存在形態(tài)的影響較小，且脫除效率更可控，同時(shí)可不影響副產(chǎn)物的再利用，消除了二次污染隱患。
[0015]3、與現(xiàn)有的在除塵器前噴射吸附劑的脫汞方法相比，該法的優(yōu)點(diǎn)在于不影響飛灰的綜合利用，消除了二次污染隱患。
[0016]4、與現(xiàn)有的在除塵器后噴射吸附劑的脫汞方法相比，該法的優(yōu)點(diǎn)在于不用再單獨(dú)設(shè)置除塵設(shè)備。
[0017]5、收集到的顆粒物質(zhì)一部分進(jìn)行回送，實(shí)現(xiàn)了吸附劑的循環(huán)高效利用，提高了吸附劑的利用率。另一部分可進(jìn)行無害化處理或進(jìn)一步回收(高溫蒸發(fā)回收、絡(luò)合處理后電解再生等)。
[0018]6、有關(guān)研究表明，燃煤產(chǎn)生的飛灰能吸附煙氣中的汞，尤其是碳含量高的飛灰具有相當(dāng)于活性炭吸附劑的吸附作用，而且具有容易獲得，價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。本方法中絕大部分飛灰在前置固定電極電場(chǎng)中被脫除，剩余部分飛灰與吸附劑被收集后可作為吸附劑循環(huán)使用，從而降低新鮮吸附劑使用量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1本發(fā)明的“N+1”型電除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2本發(fā)明實(shí)施例的“3+1”型電除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0022]如圖1所示，在“N+1”型電除塵器中布置有固定電極1與移動(dòng)電極2，固定電極1與移動(dòng)電極2在燃煤煙氣的流通路徑上前后設(shè)置。“N+1”型電除塵器為現(xiàn)有的或改造后的移動(dòng)電極電除塵器?！癗+1”型電除塵器的末電場(chǎng)采用移動(dòng)電極2。
[0023]“N+1”型電除塵器其中的“N”表示前置于移動(dòng)電極2的固定電極1電場(chǎng)的個(gè)數(shù)，“1”表示移動(dòng)電極2。燃煤煙氣進(jìn)入“N+1”型電除塵器后，首先在前置的N級(jí)固定電極1所形成的電場(chǎng)中被脫除煙氣中的絕大部分飛灰；隨后在煙氣進(jìn)入移動(dòng)電極2除塵前，向煙氣中噴射吸附劑以對(duì)煙氣中的汞進(jìn)行吸附脫除，噴入的吸附劑與煙氣中汞的質(zhì)量比為2000~30000 ;吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極2電場(chǎng)中被收集，收集到的混合物絕大部分重新收集進(jìn)行循環(huán)使用，其余部分進(jìn)行汞回收或無害化處理，吸附劑循環(huán)倍率為0~20，其中循環(huán)倍率為循環(huán)吸附劑質(zhì)量與新鮮吸附劑的質(zhì)量之比。
[0024]吸附劑為活性炭、蒙脫土、飛灰、蛭石、沸石、活性白土、海藻粉、生物質(zhì)衍生碳以及經(jīng)過改性的上述材料的一種或多種。改性是指將硫、多硫化物、硫化物、碘、碘化物、溴、溴化物、氯、氯化物、高價(jià)鐵鹽及金屬錳的化合物通過浸潰法或熏蒸法負(fù)載到吸附劑上。
[0025]在“N+1”型電除塵器中設(shè)置有吸附劑噴射裝置3，通過該吸附劑噴射裝置3向煙氣中噴射吸附劑；吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極2電場(chǎng)中被收集，收集到的混合物絕大部分重新進(jìn)入吸附劑噴射裝置3的儲(chǔ)倉(cāng)循環(huán)使用。
實(shí)施例
[0026]如圖2所示，某燃煤電站鍋爐由原有雙室四電場(chǎng)靜電除塵器改造為“3+1”型移動(dòng)電極電除塵器，其固定電極1為3套，3套固定電極1產(chǎn)生的電場(chǎng)的個(gè)數(shù)為3，移動(dòng)電極2為1套。固定電極1與移動(dòng)電極2在燃煤煙氣的流通路徑上前后設(shè)置。
[0027]“3+1”型移動(dòng)電極電除塵器入口煙氣流量為9.83X 105 Nm3/h，煙氣中粉塵濃度為58.2 g/Nm3，汞的含量為168 --g/Nm3，煙氣溫度為119°C。未噴入吸附劑前，測(cè)得“3+1”型移動(dòng)電極電除塵器出口煙氣中粉塵濃度為93 mg/Nm3，汞的含量為137 --g/Nm3，因此“3+1”型除塵器本身能夠?qū)崿F(xiàn)約99.84%的除塵效率以及18.5%的汞脫除效率。
[0028]燃煤煙氣進(jìn)入“3+1”型移動(dòng)電極電除塵器后，首先在前置的N級(jí)固定電極1所形成的電場(chǎng)中被脫除煙氣中的絕大部分飛灰(飛灰的脫除率與固定電極1的效率有關(guān))；隨后在煙氣進(jìn)入移動(dòng)電極2電場(chǎng) 前，吸附劑噴射裝置3向煙氣中噴射經(jīng)過硫蒸汽改性的活性炭吸附劑以對(duì)煙氣中的汞進(jìn)行吸附脫除，噴入的吸附劑與煙氣中汞的質(zhì)量比為12000。吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極2中被收集，收集到的混合物的80%通過返料裝置重新進(jìn)入吸附劑噴射裝置的儲(chǔ)倉(cāng)循環(huán)使用，剩余部分進(jìn)行汞回收或無害化處理。
[0029]本實(shí)施例采用在移動(dòng)電極2電場(chǎng)前向煙氣中噴入經(jīng)過硫蒸汽改性的活性炭吸附劑的脫汞方案，測(cè)試結(jié)果顯示，除塵器除塵后的煙氣中粉塵濃度為96 mg/Nm3，總汞的含量為16 --g/Nm3。因此在未明顯影響除塵器除塵效果的基礎(chǔ)上，通過噴入吸附劑實(shí)現(xiàn)了 90.5%的總汞脫除效率，與未噴射吸附劑時(shí)的脫汞效率相比提高了約72%。
[0030]此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說明。
【權(quán)利要求】
1.一種利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法，在所述的“N+1”型電除塵器中布置有固定電極與移動(dòng)電極，固定電極與移動(dòng)電極在燃煤煙氣的流通路徑上前后設(shè)置；所述的“N+1”型電除塵器其中的“N”表示前置于移動(dòng)電極的固定電極電場(chǎng)的個(gè)數(shù)，“1”表示移動(dòng)電極；其特征在于:燃煤煙氣進(jìn)入“N+1”型電除塵器后，首先在前置的N級(jí)固定電極所形成的電場(chǎng)中被脫除煙氣中的絕大部分飛灰；隨后在煙氣進(jìn)入移動(dòng)電極除塵前，向煙氣中噴射吸附劑以對(duì)煙氣中的汞進(jìn)行吸附脫除，噴入的吸附劑與煙氣中汞的質(zhì)量比為2000?30000 ;吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極電場(chǎng)中被收集，收集到的混合物絕大部分重新收集進(jìn)行循環(huán)使用，其余部分進(jìn)行汞回收或無害化處理，吸附劑循環(huán)倍率為0?20，其中循環(huán)倍率為循環(huán)吸附劑質(zhì)量與新鮮吸附劑的質(zhì)量之比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法，其特征在于:所述的“N+1”型電除塵器的末電場(chǎng)采用移動(dòng)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法，其特征在于:所述的吸附劑為活性炭、蒙脫土、飛灰、蛭石、沸石、活性白土、海藻粉、生物質(zhì)衍生碳以及經(jīng)過改性的上述材料的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法，其特征在于:所述的改性是指將硫、多硫化物、硫化物、碘、碘化物、溴、溴化物、氯、氯化物、高價(jià)鐵鹽及金屬錳的化合物通過浸潰法或熏蒸法負(fù)載到吸附劑上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用“N+1”型電除塵器實(shí)現(xiàn)循環(huán)高效脫汞的方法，其特征在于:在所述的“N+1”型電除塵器中設(shè)置有吸附劑噴射裝置，通過該吸附劑噴射裝置向煙氣中噴射吸附劑；吸附后的吸附劑與煙氣中少量殘存的飛灰在移動(dòng)電極電場(chǎng)中被收集，收集到的混合物絕大部分重新進(jìn)入吸附劑噴射裝置的儲(chǔ)倉(cāng)循環(huán)使用。
【文檔編號(hào)】B01D50/00GK103721508SQ201310657851
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】朱躍, 張楊, 王豐吉, 王建峰, 楊用龍, 馮前偉, 柴磊 申請(qǐng)人:華電電力科學(xué)研究院