專利名稱：基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤電站的煙氣凈化技術(shù)，具體地指一種基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤是中國(guó)目前及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)電站燃料的主體，煤粉燃燒在提供必需熱源和電力資源的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的汞Hg和二氧化硫SO2污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)燃煤電站向大氣中排放的汞為86.8噸，廢渣汞排放量為28.94噸，汞具有劇毒、高揮發(fā)性、在生物體內(nèi)易于沉積且遲滯性長(zhǎng)等特點(diǎn)，特別是排入大氣的汞，其污染具有全球性。2005年我國(guó)燃煤電站排放的二氧化硫總量高達(dá)2549萬(wàn)噸，由此造成的酸雨區(qū)域已接近國(guó)土面積的40％，給我國(guó)生態(tài)環(huán)境和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失。因此，從根本上控制燃煤電站汞Hg和二氧化硫SO2的排放已迫在眉睫。
目前，燃煤煙氣脫汞的手段主要有燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后脫汞三種。由于燃燒前脫汞和燃燒中脫汞的技術(shù)對(duì)燃煤中汞的去除能力有限，故燃燒后脫汞仍是最主要的控制途徑。燃煤電站煙氣中的汞主要以氣態(tài)單質(zhì)汞Hg0、氣態(tài)二價(jià)離子汞Hg2+和顆粒汞HgP這三種形式存在，其中氣態(tài)單質(zhì)汞Hg0約占煙氣總汞含量的30～80％。通常，單質(zhì)汞Hg0不溶于水，且揮發(fā)性極強(qiáng)，較難脫除，而二價(jià)離子汞Hg2+易溶于水，較易去除。
對(duì)于燃燒后煙氣脫汞技術(shù)而言，人們通常采用吸收劑脫汞。吸收劑脫汞可以去除大部分的氣態(tài)二價(jià)離子汞Hg2+，而單質(zhì)汞Hg0卻很難治理，即使采用國(guó)外普遍應(yīng)用的活性炭煙氣噴射技術(shù)(ACI)，對(duì)單質(zhì)汞Hg0的去除效果也不理想，且活性炭消耗量過(guò)高，影響飛灰再利用，同時(shí)運(yùn)行成本也很高。科技人員一直在努力研究能否直接利用已有的煙氣凈化裝置如脫硫設(shè)備，通過(guò)合理改進(jìn)，使之兼具脫汞的作用。
對(duì)于燃煤煙氣脫硫技術(shù)而言，石灰石-石膏濕法脫硫工藝具有技術(shù)成熟、脫硫效率高、吸收劑來(lái)源廣和脫硫副產(chǎn)品可資源化利用等優(yōu)點(diǎn)，是目前燃煤電廠主要采用的脫硫技術(shù)。因此，利用現(xiàn)有的石灰石-石膏濕法脫硫設(shè)備，通過(guò)合理改進(jìn)增強(qiáng)其脫汞性能，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合脫硫脫汞是一種極具潛力的煙氣凈化技術(shù)。
研究表明石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)對(duì)煙氣中的二價(jià)離子汞Hg2+具有較高的吸收效率，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫脫汞，但采用現(xiàn)有的石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)脫汞還存在以下問(wèn)題其一，因煙氣中的單質(zhì)汞難溶于水，當(dāng)煙氣中的汞多以單質(zhì)汞形式存在時(shí)，該法的脫汞效率并不高；其二，吸收到脫硫劑漿液中的二價(jià)離子汞容易被鐵、錳、鎳等金屬離子和亞硫酸根離子還原，并以單質(zhì)汞的形態(tài)重新進(jìn)入煙氣，從而降低了實(shí)際除汞的效率；其三，進(jìn)入脫硫廢水或脫硫渣中的汞仍存在二次污染的可能。因此，提高石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的脫汞能力，同時(shí)減少二價(jià)離子汞的還原，并對(duì)捕集下來(lái)的汞進(jìn)行合理處理，使之形成穩(wěn)定、低毒的物質(zhì)，是需要解決的核心問(wèn)題。
公開(kāi)號(hào)為CN1923337A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)介紹了一種利用臭氧O3作為氧化劑同時(shí)氧化二氧化硫SO2、一氧化氮NO和單質(zhì)汞Hg0、然后利用堿液洗滌塔同時(shí)脫硫、脫硝和脫汞的方法，但該方法沒(méi)有解決所吸收的二價(jià)離子汞Hg2+在洗滌塔內(nèi)的還原問(wèn)題，其實(shí)際脫汞效率不高，同時(shí)利用臭氧O3將二氧化硫SO2氧化成三氧化硫SO3反而不利于脫硫，這是因?yàn)槿趸騍O3在洗滌塔內(nèi)容易形成細(xì)小的氣溶膠顆粒，阻止吸收漿液與三氧化硫SO3的進(jìn)一步反應(yīng)。公開(kāi)號(hào)為CN1895745A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)提出了一種強(qiáng)化濕法煙氣脫硫系統(tǒng)除汞作用的方法，該方法通過(guò)在煙道內(nèi)噴入鹵素分子或其化合物將單質(zhì)汞Hg0氧化為二價(jià)離子汞Hg2+，再將煙氣導(dǎo)入濕法脫硫系統(tǒng)，并向脫硫劑漿液中添加液相汞穩(wěn)定劑，達(dá)到脫汞的目的。但該方法同樣沒(méi)有解決吸收塔內(nèi)二價(jià)離子汞Hg2+的還原釋放問(wèn)題。此外，該方法對(duì)單質(zhì)汞Hg0進(jìn)行一級(jí)氧化處理，若要實(shí)現(xiàn)較高的汞氧化率，必須噴入過(guò)量的氧化劑，而過(guò)量氧化劑必然會(huì)造成二次污染。公開(kāi)號(hào)為CN1933894A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了一種從煤中或鍋爐燃燒器中加入含溴化合物來(lái)增強(qiáng)汞的氧化的方法，該方法通過(guò)溴元素的氧化作用提高煙氣中二價(jià)離子汞的含量，以期提高濕式脫硫系統(tǒng)的除汞能力，但在燃燒過(guò)程中加入含溴化合物對(duì)單質(zhì)汞的氧化能力十分有限，從而限制了濕式脫硫系統(tǒng)的除汞能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝及其系統(tǒng)。采用該工藝及其系統(tǒng)能有效提高煙氣中單質(zhì)汞的氧化率，同時(shí)能有效克服所生成二價(jià)離子汞的還原釋放問(wèn)題，還能大幅提高石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的脫硫脫汞效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明將多個(gè)工藝步驟有機(jī)結(jié)合為一體，相互協(xié)同作用，分層次實(shí)現(xiàn)煙氣中汞的初級(jí)氧化、深度氧化，脫硫脫汞和二價(jià)離子汞固定。所設(shè)計(jì)的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝，采用紫外線和鹵素類氧化劑對(duì)煙氣中的單質(zhì)汞Hg0進(jìn)行兩級(jí)氧化處理，并通過(guò)改進(jìn)的石灰石-石膏濕法脫硫工藝使其中的氣相二價(jià)離子汞Hg2+轉(zhuǎn)化為液相二價(jià)離子汞Hg2+，進(jìn)而通過(guò)液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑使液相二價(jià)離子汞Hg2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化汞HgS沉淀。其具體工藝過(guò)程包括如下步驟1)采用紫外線作為初級(jí)氧化的光觸媒，用其照射燃煤鍋爐機(jī)組所排放出的煙氣，使煙氣中大部分的單質(zhì)汞Hg0與二氧化硫、氧氣發(fā)生充分的氧化反應(yīng)，生成固相汞化合物硫酸亞汞和氧化汞；2)對(duì)經(jīng)過(guò)紫外線照射的煙氣進(jìn)行靜電除塵處理，脫除煙氣中所含有的塵粒和所生成的固相汞化合物硫酸亞汞和氧化汞；3)采用鹵素類單質(zhì)或其化合物作為深度氧化劑，將其噴射到經(jīng)過(guò)靜電除塵處理的煙氣中，使煙氣中殘存的單質(zhì)汞Hg0與鹵素類單質(zhì)或其化合物發(fā)生充分的氧化反應(yīng)，生成易于脫除的氣相二價(jià)離子汞Hg2+；4)將經(jīng)過(guò)深度氧化的煙氣導(dǎo)入石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，使煙氣中的二氧化硫和氣相二價(jià)離子汞Hg2+分別與鈣基吸收劑漿液發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和液相二價(jià)離子汞Hg2+，同時(shí)在鈣基吸收劑漿液中添加液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑，使液相二價(jià)離子汞Hg2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化汞HgS沉淀，防止液相二價(jià)離子汞Hg2+還原釋放成單質(zhì)汞Hg0；5)對(duì)經(jīng)過(guò)脫硫脫汞反應(yīng)的鈣基吸收劑漿液進(jìn)行強(qiáng)制氧化，使其中的亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化成硫酸鈣，再通過(guò)旋流分離和脫水處理，獲得副產(chǎn)品石膏，并排出脫硫廢水；6)對(duì)經(jīng)過(guò)脫硫脫汞反應(yīng)的煙氣進(jìn)行除霧處理，脫除煙氣中所攜帶的液滴，同時(shí)分離出潔凈煙氣。
上述步驟1)中，優(yōu)先采用波長(zhǎng)為220～280nm的紫外線照射溫度為536～662℃的煙氣。在此適合反應(yīng)的溫度和波長(zhǎng)條件下，紫外線光觸媒可以促使80％以上的單質(zhì)汞Hg0與二氧化硫和氧氣進(jìn)行反應(yīng)，生成固相汞化合物硫酸亞汞和氧化汞，從而實(shí)現(xiàn)單質(zhì)汞Hg0的初級(jí)氧化。其化學(xué)反應(yīng)的方程式如下2Hg+O2+SO2＝(Hg)2SO42Hg+O2＝2HgO上述步驟2)中，經(jīng)紫外線催化反應(yīng)所生成的絕大部分固相汞化合物硫酸亞汞和氧化汞被靜電除塵器清除掉，可大幅降低后續(xù)脫汞工藝中氧化劑的用量，從而使后續(xù)工藝簡(jiǎn)單化。
上述步驟3)中，優(yōu)先采用氯氣Cl2或其化合物作為深度氧化劑，將其噴射到溫度為110～130℃的煙氣中，其噴射量與煙氣中殘存的單質(zhì)汞Hg0的化學(xué)計(jì)量比為10～103∶1。當(dāng)然也可以采用其它性質(zhì)類似的鹵素類單質(zhì)如溴氣Br2或其化合物作為深度氧化劑。在該優(yōu)選的溫度和計(jì)量配比下，更加有利于氯氣Cl2與單質(zhì)汞Hg0的氧化反應(yīng)。其反應(yīng)方程式如下Hg+Cl2＝HgCl2與此同時(shí)，煙氣中的飛灰顆粒也能促進(jìn)單質(zhì)汞Hg0的氧化，由此只需噴入少量的氯氣Cl2就能對(duì)煙氣中殘存的單質(zhì)汞Hg0進(jìn)行深度氧化，實(shí)現(xiàn)單質(zhì)汞Hg0到二價(jià)離子汞Hg2+的完全轉(zhuǎn)化。同時(shí)，小劑量的氯氣Cl2也減輕了其對(duì)煙道的腐蝕作用，便于解決過(guò)量氧化劑帶來(lái)的工藝缺陷。
上述步驟4)中，二氧化硫SO2與鈣基吸收劑漿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式如下CaCO3+SO2+(1/2)H2O＝CaSO3·(1/2)H2O+CO2氣相二價(jià)離子汞Hg2+與鈣基吸收劑漿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式如下HgCl2+CaCO3＝HgCO3+CaCl2
過(guò)量的氧化劑氯氣Cl2也與鈣基吸收劑漿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氯化鈣。這樣，在煙氣脫硫的同時(shí)，也將煙氣中的氣相二價(jià)離子汞Hg2+轉(zhuǎn)化為了液相二價(jià)離子汞Hg2+。
上述步驟4)中，液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑優(yōu)先采用硫氫化鈉NaHS。硫氫化鈉NaHS可以有效抑制液相二價(jià)離子汞Hg2+被鐵、錳、鎳、鈷等金屬離子和亞硫酸根離子還原釋放以Me2+代表上述金屬離子，其與液相二價(jià)離子汞Hg2+的反應(yīng)方程式如下2Me2++Hg2+＝Hg0+2Me3+亞硫酸根離子與液相二價(jià)離子汞Hg2+的反應(yīng)方程式如下HSO3-+H2O+Hg2+＝Hg0+SO42-+3H+而在添加了硫氫化鈉NaHS后，其反應(yīng)方程式如下NaHS＝Na++H++S2-Hg2++S2-＝HgS硫化汞HgS為穩(wěn)定的沉淀，這樣通過(guò)加入硫氫化鈉NaHS，可有效抑制液相離子汞Hg2+的還原釋放。
上述步驟5)中，對(duì)經(jīng)過(guò)脫硫脫汞反應(yīng)的鈣基吸收劑漿液進(jìn)行強(qiáng)制氧化處理的反應(yīng)方程式如下CaSO3·(1/2)H2O+(1/2)O2+(3/2)H2O＝CaSO4·2H2O由此將鈣基吸收劑漿液中的亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化成硫酸鈣，所得硫酸鈣可經(jīng)過(guò)旋流分離、脫水處理、獲得副產(chǎn)品石膏。
上述步驟5)中，在排出的脫硫廢水中加入助凝劑和液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑，助凝劑優(yōu)先采用聚乙酰胺，液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑優(yōu)先采用硫化鈉Na2S或有機(jī)硫，其反應(yīng)方程式如下Hg2++S2-＝HgS由此可將脫硫廢水中殘留的液相二價(jià)離子汞Hg2+完全轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化汞HgS沉淀，從而有效抑制汞的二次污染。
為實(shí)現(xiàn)上述工藝而專門設(shè)計(jì)的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)，主要由用于煙氣預(yù)除塵處理的靜電除塵器、用于煙氣脫硫脫汞處理的反應(yīng)吸收塔、以及構(gòu)成脫硫副產(chǎn)物處理系統(tǒng)的石膏旋流器、石膏脫水器和脫硫廢水旋流器等組成。所述靜電除塵器進(jìn)口之前的煙道上設(shè)置有紫外線照射器，所述靜電除塵器出口之后的煙道上設(shè)置有氧化劑噴射裝置，所述氧化劑噴射裝置的出口煙道與反應(yīng)吸收塔的進(jìn)口相連。所述反應(yīng)吸收塔自下而上依次設(shè)有底部漿池區(qū)、下部煙氣輸入?yún)^(qū)、中部吸收劑噴淋區(qū)、以及上部煙氣除霧區(qū)，其中反應(yīng)吸收塔的底部漿池區(qū)連接有石灰石漿液補(bǔ)給裝置和空氣給進(jìn)裝置，反應(yīng)吸收塔的下部煙氣輸入?yún)^(qū)設(shè)置有煙氣進(jìn)口，反應(yīng)吸收塔的中部吸收劑噴淋區(qū)布置有石灰石漿液噴淋層，反應(yīng)吸收塔的上部煙氣除霧區(qū)布置有除霧器，反應(yīng)吸收塔的底部漿池區(qū)與石灰石漿液噴淋層之間通過(guò)外置的漿液循環(huán)泵相連。
進(jìn)一步地，所述脫硫廢水旋流器的下溢流口與廢水緩沖池相連，所述廢水緩沖池通過(guò)輸液泵與液相離子汞反應(yīng)箱相連，所述液相離子汞反應(yīng)箱與澄清池相通。在液相離子汞反應(yīng)箱中，脫硫脫汞廢水中殘留的液相二價(jià)離子汞Hg2+可完全轉(zhuǎn)化為硫化汞HgS沉淀，再通過(guò)重力沉降，將硫化汞HgS沉淀從脫硫脫汞廢水中分離出來(lái)，得到脫汞副產(chǎn)品，同時(shí)排出符合排放標(biāo)準(zhǔn)的脫硫脫汞廢水，實(shí)現(xiàn)脫硫脫汞產(chǎn)物的無(wú)害化和資源化利用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)其一，本發(fā)明將煙氣脫硫脫汞工藝和裝置有機(jī)地組合成一個(gè)完整的工藝體系，既簡(jiǎn)化了工藝流程、簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減小了設(shè)備占地面積，又大幅降低了設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用。
其二，本發(fā)明采用兩級(jí)煙氣氧化工藝，用于初級(jí)氧化的紫外線已將80％左右的單質(zhì)汞Hg0氧化為二價(jià)離子汞Hg2+，這樣大幅減少了深度氧化所需鹵素類氧化劑的量，避免了引入過(guò)量鹵素類氧化劑而造成煙道腐蝕的難題，也有效控制了由于鹵素類氧化劑過(guò)量而造成的二次污染。同時(shí)兩級(jí)氧化程序可以確保煙氣中的單質(zhì)汞Hg0完全轉(zhuǎn)化成二價(jià)離子汞Hg2+，進(jìn)而大幅提高脫硫系統(tǒng)的除汞效率。
其三，本發(fā)明通過(guò)向石灰石-石膏濕法脫硫工藝的鈣基吸收劑漿液中注入液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑，有效抑制了液相二價(jià)離子汞Hg2+的還原釋放，同時(shí)將捕集下來(lái)的汞轉(zhuǎn)化為低毒穩(wěn)定的化合物硫化汞HgS，既極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的脫汞效率，又有效地抑制汞的二次污染。
其三，本發(fā)明的脫硫脫汞副產(chǎn)品為石膏和硫化汞，可實(shí)現(xiàn)脫硫脫汞副產(chǎn)物無(wú)害化和資源化利用。
綜上所述，本發(fā)明具有投資小、能耗低、工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、吸收劑利用率高、運(yùn)行可靠性高等特點(diǎn)，其不僅能有效抑制汞及氧化劑的一次污染和二次污染，而且可大幅提高石灰石-石膏濕法脫硫工藝的脫硫脫汞效率，其脫硫效率可達(dá)95％以上，脫汞效率可達(dá)90％以上，經(jīng)過(guò)處理的煙氣完全符合燃煤煙氣污染物排放的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。


附圖為一種基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下針對(duì)一臺(tái)燃煤鍋爐機(jī)組，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖中所示的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)，由紫外線照射器3、靜電除塵器5和氧化劑噴射裝置6等設(shè)備及其連接煙道構(gòu)成的兩級(jí)煙氣氧化系統(tǒng)；由煙氣換熱器7、反應(yīng)吸收塔8、引風(fēng)機(jī)9和煙囪10等設(shè)備及其連接煙道構(gòu)成的煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)；由石膏旋流器14、石膏脫水器13和脫硫廢水旋流器11等設(shè)備及其連接管線構(gòu)成脫硫副產(chǎn)物石膏處理系統(tǒng)；由廢水緩沖池19、液相離子汞反應(yīng)箱20、澄清池21等設(shè)備及其連接管線構(gòu)成硫化汞HgS沉淀處理系統(tǒng)。
紫外線照射器3采用波長(zhǎng)為253.7nm紫外線發(fā)射裝置，布置在燃煤鍋爐機(jī)組1的省煤器2和空氣預(yù)熱器4之間的煙道上，該處的煙氣溫度比較容易控制在536～662℃的范圍內(nèi)，這也是單質(zhì)汞Hg0與二氧化硫和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)的最佳溫度范圍?？諝忸A(yù)熱器4的出口與靜電除塵器5的進(jìn)口相連，靜電除塵器5的出口與氧化劑噴射裝置6的進(jìn)口相連，氧化劑噴射裝置6采用帶有隔柵的霧化噴射器，可根據(jù)煙道截面大小具體設(shè)置若干根母管和支管，以及支管上霧化噴嘴的數(shù)量，氧化劑噴射裝置6的出口通過(guò)煙氣換熱器7與反應(yīng)吸收塔8的進(jìn)口相連。氧化劑噴射裝置6與反應(yīng)吸收塔8之間的煙道內(nèi)壁上襯防腐材料。
反應(yīng)吸收塔8為筒形結(jié)構(gòu)，自下而上依次設(shè)有底部漿池區(qū)、下部煙氣輸入?yún)^(qū)、中部吸收劑噴淋區(qū)、以及上部煙氣除霧區(qū)。其中反應(yīng)吸收塔8的底部漿池區(qū)連接有石灰石漿液補(bǔ)給裝置17和空氣給進(jìn)裝置18。反應(yīng)吸收塔8的下部煙氣輸入?yún)^(qū)設(shè)置有煙氣進(jìn)口。反應(yīng)吸收塔8的中部吸收劑噴淋區(qū)布置有石灰石漿液噴淋層82。反應(yīng)吸收塔8的上部煙氣除霧區(qū)布置有除霧器83，除霧器83采用組合除霧裝置，由上、下層除霧濾網(wǎng)和位于上、下層除霧濾網(wǎng)之間的清洗噴淋部件構(gòu)成，可以完全有效地將煙氣中所含有的水份分離出來(lái)。反應(yīng)吸收塔8的頂部煙氣出口通過(guò)煙氣換熱器7、引風(fēng)機(jī)9與煙囪10相連，反應(yīng)吸收塔8的底部漿池區(qū)與石灰石漿液噴淋層82之間通過(guò)外置的漿液循環(huán)泵16相連，以確保石灰石吸收劑漿液不間斷循環(huán)。
為了改善反應(yīng)吸收塔8內(nèi)煙氣與石灰石漿液的反應(yīng)條件，在石灰石漿液噴淋層82下方還設(shè)置有煙氣均勻裝置81，煙氣均勻裝置81呈托盤狀結(jié)構(gòu)，其盤面上均勻分布有許多便于石灰石漿液滯留和穿過(guò)的通孔。這樣設(shè)計(jì)，一方面在煙氣向上穿越多孔托盤時(shí)，可使煙氣在反應(yīng)吸收塔8內(nèi)的橫截面上分布趨于均勻，從而加大煙氣中的二氧化硫和氣相二價(jià)離子汞Hg2+與石灰石漿液的接觸面，大大提高石灰石漿液與煙氣的反應(yīng)速率；另一方面從石灰石漿液噴淋層82中向上噴出的石灰石漿液，在回落至多孔托盤時(shí)，在其上形成一定厚度的漿液層，此漿液層在向上煙氣流的穿射作用下，產(chǎn)生劇烈的鼓泡現(xiàn)象，不僅可延長(zhǎng)煙氣與石灰石漿液的接觸時(shí)間，提高整個(gè)裝置的脫硫脫汞效率，而且可有效除去一部分飛灰，進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)的除塵效率。石灰石漿液噴淋層82與煙氣均勻裝置81之間的距離設(shè)計(jì)在0.8～1.5m之間，該間距不需增加任何輔助支架就能方便地對(duì)石灰石漿液噴淋層82進(jìn)行常規(guī)的安裝拆卸和維護(hù)。
反應(yīng)吸收塔8底部的排漿口通過(guò)排漿泵15與石膏旋流器14的進(jìn)口相連，石膏旋流器14的下溢流口與石膏脫水器13相連；石膏旋流器14的上溢流口與脫硫廢水旋流器11相連。脫硫廢水旋流器11的下溢流口與廢水緩沖池19相連，廢水緩沖池19通過(guò)輸液泵20與液相離子汞反應(yīng)箱21相連，液相離子汞反應(yīng)箱21與澄清池22相通；脫硫廢水旋流器11的上溢流口與濾液箱12相連。
本發(fā)明的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝過(guò)程是這樣的首先，從燃煤鍋爐機(jī)組1生產(chǎn)的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)省煤器2進(jìn)入到紫外線照射器3中，控制煙氣的溫度在536～662℃的范圍內(nèi)，紫外線照射器3發(fā)射出波長(zhǎng)為253.7nm的紫外線，均勻照射煙氣，使煙氣中80％以上的單質(zhì)汞Hg0與二氧化硫和氧氣發(fā)生充分的氧化反應(yīng)，生成固相汞化合物硫酸亞汞和氧化汞，實(shí)現(xiàn)煙氣的初級(jí)氧化。
其次，被初級(jí)氧化的煙氣通過(guò)空氣預(yù)熱器4進(jìn)入到靜電除塵器5中，煙氣中所含有的大部分粉塵和顆粒態(tài)固相汞化合物被靜電除塵器5脫除。
再次，煙氣從靜電除塵器5的出口流出，進(jìn)入到氧化劑噴射裝置6中，控制煙氣的溫度在110～130℃的范圍內(nèi)，氧化劑噴射裝置6向煙氣噴入適量的氯氣Cl2，其噴射量與煙氣中殘存的單質(zhì)汞Hg0的化學(xué)計(jì)量比為100∶1，使煙氣中殘存的單質(zhì)汞Hg0與氯氣Cl2發(fā)生充分的氧化反應(yīng)，生成易于脫除的氣相二價(jià)離子汞Hg2+，實(shí)現(xiàn)煙氣的深度氧化。通過(guò)上述兩級(jí)氧化，可使煙氣中的單質(zhì)汞Hg0完全轉(zhuǎn)化為氣相二價(jià)離子汞Hg2+。
然后，經(jīng)過(guò)兩級(jí)氧化的煙氣通過(guò)煙氣換熱器7進(jìn)入到反應(yīng)吸收塔8中，與從石灰石漿液噴淋層82噴出的石灰石漿液逆向接觸，發(fā)生激烈的氣液兩相反應(yīng)，使煙氣中的二氧化硫SO2轉(zhuǎn)化成亞硫酸鈣，同時(shí)將煙氣中的氣相二價(jià)離子汞Hg2+轉(zhuǎn)化成液相二價(jià)離子汞Hg2+。煙氣中過(guò)量的氯氣Cl2也會(huì)與石灰石漿液發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈣。與此同時(shí)，在石灰石漿液補(bǔ)給裝置17中添加液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑，液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑采用硫氫化鈉NaHS，使液相二價(jià)離子汞Hg2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化汞HgS沉淀，防止液相二價(jià)離子汞Hg2+還原釋放成單質(zhì)汞Hg0。
再后，經(jīng)過(guò)脫硫脫汞反應(yīng)的石灰石漿液被空氣給進(jìn)裝置18噴射出的氧氣強(qiáng)制氧化，其中的亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化成硫酸鈣，含硫酸鈣的漿液從反應(yīng)吸收塔8底部的排漿口輸出，由排漿泵15送至石膏旋流器14，石膏旋流器14的下溢流進(jìn)入到石膏脫水器13中進(jìn)行處理，最終得到脫硫脫汞副產(chǎn)品石膏。石膏旋流器14的上溢流進(jìn)入到脫硫廢水旋流器11中再次旋流，脫硫廢水旋流器11的上溢流送入濾液箱12中，經(jīng)過(guò)濾后送回反應(yīng)吸收塔8循環(huán)利用。脫硫廢水旋流器11的下溢流則進(jìn)入廢水緩沖池19中，廢水緩沖池19中的廢水再通過(guò)輸液泵20送至液相離子汞反應(yīng)箱21。在液相離子汞反應(yīng)箱21中添加有助凝劑和液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑，助凝劑采用聚乙酰胺，液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑則采用硫化鈉Na2S或有機(jī)硫，廢水中殘留的液相二價(jià)離子汞Hg2+在此可完全轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定低毒的硫化汞HgS沉淀。從液相離子汞反應(yīng)箱21排出的廢水流進(jìn)澄清池22，利用重力沉降作用得到脫汞副產(chǎn)品硫化汞HgS，而達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的脫硫脫汞工藝廢水由澄清池22上部溢水口排出。
最后，經(jīng)過(guò)脫硫脫汞處理的煙氣進(jìn)入反應(yīng)吸收塔8上部的除霧器83中，脫除煙氣中所攜帶的液滴，所分離出的潔凈煙氣由頂部煙氣出口排出，經(jīng)過(guò)煙氣換熱器7將溫度升到80℃左右，再由引風(fēng)機(jī)9抽送至煙囪10。
權(quán)利要求
1.一種基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝，包括如下步驟
1)采用紫外線作為初級(jí)氧化的光觸媒，用其照射燃煤鍋爐機(jī)組所排放出的煙氣，使煙氣中大部分的單質(zhì)汞Hg0與二氧化硫和氧氣發(fā)生充分的氧化反應(yīng)，生成固相汞化合物硫酸亞汞和氧化汞；
2)對(duì)經(jīng)過(guò)紫外線照射的煙氣進(jìn)行靜電除塵處理，脫除煙氣中所含有的塵粒和所生成的固相汞化合物；
3)采用鹵素類單質(zhì)或其化合物作為深度氧化劑，將其噴射到經(jīng)過(guò)靜電除塵處理的煙氣中，使煙氣中殘存的單質(zhì)汞Hg0與鹵素類單質(zhì)或其化合物發(fā)生充分的氧化反應(yīng)，生成易于脫除的氣相二價(jià)離子汞Hg2+；
4)將經(jīng)過(guò)深度氧化的煙氣導(dǎo)入石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，使煙氣中的二氧化硫和氣相二價(jià)離子汞Hg2+分別與鈣基吸收劑漿液發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和液相二價(jià)離子汞Hg2+，同時(shí)在鈣基吸收劑漿液中添加液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑，使液相二價(jià)離子汞Hg2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化汞HgS沉淀，防止液相二價(jià)離子汞Hg2+還原釋放成單質(zhì)汞Hg0；
5)對(duì)經(jīng)過(guò)脫硫脫汞反應(yīng)的鈣基吸收劑漿液進(jìn)行強(qiáng)制氧化，使其中的亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化成硫酸鈣，再通過(guò)旋流分離和脫水處理，獲得副產(chǎn)品石膏，并排出脫硫廢水；
6)對(duì)經(jīng)過(guò)脫硫脫汞反應(yīng)的煙氣進(jìn)行除霧處理，脫除煙氣中所攜帶的液滴，同時(shí)分離出潔凈煙氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝，其特征在于所說(shuō)的步驟1)中，采用波長(zhǎng)為220～280nm的紫外線照射溫度為536～662℃的煙氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝，其特征在于所說(shuō)的步驟3)中，采用氯氣Cl2作為深度氧化劑，將其噴射到溫度為110～130℃的煙氣中，其噴射量與煙氣中殘存的單質(zhì)汞Hg0的化學(xué)計(jì)量比為10～103∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝，其特征在于所說(shuō)的步驟4)中，液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑采用硫氫化鈉NaHS。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝，其特征在于所說(shuō)的步驟5)中，在排出的脫硫廢水中加入助凝劑和液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑，使脫硫廢水中殘留的液相二價(jià)離子汞Hg2+完全轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硫化汞HgS沉淀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝，其特征在于所說(shuō)的助凝劑采用聚乙酰胺，液相二價(jià)離子汞Hg2+穩(wěn)定劑采用硫化鈉Na2S或有機(jī)硫。
7.一種采用權(quán)利要求1所述工藝而專門設(shè)計(jì)的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)，包括用于煙氣預(yù)除塵處理的靜電除塵器(5)、用于煙氣脫硫脫汞處理的反應(yīng)吸收塔(8)、以及構(gòu)成脫硫副產(chǎn)物處理系統(tǒng)的石膏旋流器(14)、石膏脫水器(13)和脫硫廢水旋流器(11)，其特征在于所述靜電除塵器(5)進(jìn)口之前的煙道上設(shè)置有紫外線照射器(3)，所述靜電除塵器(5)出口之后的煙道上設(shè)置有氧化劑噴射裝置(6)，所述氧化劑噴射裝置(6)的出口煙道與反應(yīng)吸收塔(8)的進(jìn)口相連；所述反應(yīng)吸收塔(8)自下而上依次設(shè)有底部漿池區(qū)、下部煙氣輸入?yún)^(qū)、中部吸收劑噴淋區(qū)、以及上部煙氣除霧區(qū)，其中反應(yīng)吸收塔(8)的底部漿池區(qū)連接有石灰石漿液補(bǔ)給裝置(17)和空氣給進(jìn)裝置(18)，反應(yīng)吸收塔(8)的下部煙氣輸入?yún)^(qū)設(shè)置有煙氣進(jìn)口，反應(yīng)吸收塔(8)的中部吸收劑噴淋區(qū)布置有石灰石漿液噴淋層(82)，反應(yīng)吸收塔(8)的上部煙氣除霧區(qū)布置有除霧器(83)，反應(yīng)吸收塔(8)的底部漿池區(qū)與石灰石漿液噴淋層(82)之間通過(guò)外置的漿液循環(huán)泵(16)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)，其特征在于所述脫硫廢水旋流器(11)的下溢流口與廢水緩沖池(19)相連，所述廢水緩沖池(19)通過(guò)輸液泵(20)與液相離子汞反應(yīng)箱(21)相連，所述液相離子汞反應(yīng)箱(21)與澄清池(22)相通。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)，其特征在于所述紫外線照射器(3)設(shè)置在燃煤鍋爐機(jī)組(1)的省煤器(2)和空氣預(yù)熱器(4)之間的煙道上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)，其特征在于所述反應(yīng)吸收塔(8)內(nèi)的石灰石漿液噴淋層(82)下方設(shè)置有煙氣均勻裝置(81)，所述煙氣均勻裝置(81)呈托盤狀結(jié)構(gòu)，其盤面上均勻分布有許多便于石灰石漿液滯留和穿過(guò)的通孔。
全文摘要
一種基于兩級(jí)氧化反應(yīng)的濕法煙氣脫硫脫汞工藝及其系統(tǒng)。該工藝采用紫外線和鹵素類氧化劑對(duì)煙氣中的單質(zhì)汞Hg
文檔編號(hào)B01D53/64GK101053738SQ200710052128
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者韓旭, 徐尹生, 徐志安, 李雄浩, 高翔鵬, 余福勝, 李瑞鑫, 朱敬 申請(qǐng)人:武漢凱迪電力環(huán)保有限公司