一种去除燃煤烟气中金属汞的方法及装置

摘要

本发明提供了一种去除燃煤烟气中金属汞的装置，所述装置包括一个镂空容器，通过将镂空容器分隔成进气通道和排气通道，从而可以将载溴活性炭从进气通道输入镂空容器，然后从排气通道排出镂空容器。燃煤烟气中的金属汞在燃煤烟气穿过镂空容器的时候，与镂空容器中流动的载溴活性炭接触，从而可以将金属汞吸附在载溴活性炭上并带出镂空容器。本发明还提供了一种利用上述装置去除燃煤烟气中金属汞的方法。本发明的上述装置和方法中，载溴活性炭以流动的方式分散在整个镂空容器中，载溴活性炭与燃煤烟气可以获得最大的接触面积，大大提高了载溴活性炭的吸附效率，可以将金属汞以极高的脱除率从燃煤烟气中去除。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力、化工、冶金等行业燃煤烟气排放物的深度净化技 术，特别涉及一种去除燃煤烟气中金属汞的方法及装置。

背景技术

电力、化工、冶金行业的燃煤烟气排放物对于大气污染的影响极大。其 中，燃煤烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物、各种形态的重金属等有害 物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的根源之一。目前，我国已经开展了 大规模的烟气脱硫和脱硝项目，但是烟气中汞之类的重金属排放依然不能满 足现行标准要求，仍需进一步治理。

燃煤烟气中的汞以多种形态存在：元素态汞和氧化态汞。不同形态汞具 有不同的物理和化学性质。氧化态汞易溶于水，而元素态汞在大气污染物控 制设备操作温度和高压下具有较高的饱和蒸汽压力，易挥发且难溶于水。

《载溴活性炭去除烟气中的单质汞》(中国环境科学，2006年第26卷，孙 巍等)中通过实验分析了利用载溴活性炭去除烟气中的金属单质汞的技术方 案，实验结果表明，载溴可使活性炭对单质汞的吸附量显著增加，并加快对 单质汞的吸附速率。实验条件下，当载溴量为0.33％时，活性炭对汞的饱合吸 附量可增加约80倍，吸附容量达0.2mg/g；相对吸附系数增加了约40倍。溴负 载量越高，吸附强化作用越显著。温度升高，载溴活性炭对单质汞的吸附能 力下降。上述现有技术基于基础研究的目的在实验室条件下对载溴活性炭去 除烟气中的单质汞提供了原理性的描述，但是该现有技术并未提供应用于实 际生产的工业化解决方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种去除燃煤烟气中金属汞的方法及装 置，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种去除燃煤烟气中金属汞的装置， 其中，所述装置包括一个设置于所述燃煤烟气的排放路径中的镂空容器，所 述镂空容器垂直于所述燃煤烟气的排放方向的底面和顶面，具有多个镂空的 孔洞，所述镂空容器的侧壁为实心面板，所述镂空容器中部通过实心隔板分 隔成相互连通的进气通道和排气通道，所述进气通道连接有气体输送管道， 所述气体输送管道上旁路连接有装有载溴活性炭的载溴活性炭容器，所述载 溴活性炭通过所述进气通道的负压吸入所述气体输送管道并进入所述镂空容 器的进气通道，并经由所述排气通道排出所述镂空容器。

优选地，至少所述镂空容器的底面和顶面上覆盖有一层纱布。

优选地，所述底面上的所述孔洞的总面积大于所述顶面上的所述孔洞的 总面积。

优选地，由所述排气通道排出所述镂空容器的所述载溴活性炭循环输入 所述载溴活性炭容器。

优选地，所述载溴活性炭容器设置于所述气体输送管道的上方，所述载 溴活性炭容器的下部开口与所述气体输送管道旁路连接。

优选地，所述气体输送管道中输送的气体为空气和溴蒸汽的混合气体。

优选地，所述溴蒸汽占所述混合气体的体积百分比为0.01～0.05％。

优选地，紧贴所述镂空容器的侧壁设置有冷却管道。

本发明还提出了一种利用前述装置去除燃煤烟气中金属汞的方法，其中， 所述方法包括如下步骤：将所述镂空容器设置在所述燃煤烟气的排放路径中； 利用所述气体输送管道输送所述混合气体时所产生的负压将所述载溴活性炭 吸入所述气体输送管道并进入所述镂空容器的进气通道；通过所述排气通道 将进入所述镂空容器的所述载溴活性炭排出所述镂空容器，并循环输入所述 载溴活性炭容器。

综上所述，本发明通过提供镂空容器，使燃煤烟气中的金属汞在燃煤烟 气穿过镂空容器的时候，与镂空容器中流动的载溴活性炭接触，从而可以将 金属汞吸附在载溴活性炭上并带出镂空容器。本发明的上述装置中，载溴活 性炭以流动的方式分散在整个镂空容器中，载溴活性炭与燃煤烟气可以获得 最大的接触面积，大大提高了载溴活性炭的吸附效率，可以将金属汞以极高 的脱除率从燃煤烟气中去除。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范 围。其中，

图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的一种去除燃煤烟气中金属 汞的装置的结构示意图；

图2显示的是图1所示去除燃煤烟气中金属汞的装置的俯视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图 说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

正如背景技术部分所述，现有技术中利用载溴活性炭去除燃煤烟气中的 金属汞的实验原理已经比较明了，但是如何将实验成果应用于实际的工业化 生产尚无可供借鉴的成熟经验。基于此，本发明提供了一种去除燃煤烟气中 金属汞的方法和装置，其目的就是为了将仅适用于实验条件下的研究成果转 换成一种可应用于实际生产的工业化解决方案。

如图所示，图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的一种去除燃煤 烟气中金属汞的装置的结构示意图；图2显示的是图1所示去除燃煤烟气中 金属汞的装置的俯视图。

如图1-2所示，本发明的去除燃煤烟气中金属汞的装置整体上用附图标 记1表示，所述装置1包括一个设置于燃煤烟气的排放路径中的镂空容器10。 燃煤烟气可以在管道或烟囱中沿图示箭头F方向从下往上排放，如图1所示。

镂空容器10垂直于燃煤烟气的排放方向的底面11和顶面12具有多个镂 空的孔洞100(如图2所示)，镂空容器10的侧壁13为实心面板，也就是镂 空容器10在图1所示视图中的上下两个面(底面11和顶面12)是镂空的， 允许燃煤烟气通过，而镂空容器10的侧壁13是实心面板不透风的，如图1-2 所示。

镂空容器10中部通过实心隔板14分隔成相互连通的进气通道15和排气 通道16，进气通道15连接有气体输送管道151，气体输送管道151上旁路连 接有装有载溴活性炭152的载溴活性炭容器153，所述载溴活性炭152通过 进气通道15的负压吸入所述气体输送管道151并进入镂空容器10的进气通 道15，并经由排气通道16排出镂空容器10。

图1由于是正面视图，图中仅示出了图2的下半部分，亦即从图1中仅 仅可以看到进气通道15以及相关联的气体输送管道151以及载溴活性炭容器 153等。至于本发明所用到的载溴活性炭152可以参照背景技术部分所述， 采用市售产品或利用现有技术加以制备，本发明不涉及这部分内容，在此不 再一一赘述。

本发明的上述具体实施例中，提供了一个可供燃煤烟气通过的镂空容器 10，通过将镂空容器10分隔成进气通道15和排气通道16，从而可以将载溴 活性炭152从进气通道15输入镂空容器10，然后从排气通道16排出镂空容 器10。燃煤烟气中的金属单质汞在燃煤烟气穿过镂空容器10的时候，与镂 空容器10中流动的载溴活性炭152接触，从而可以将金属单质汞吸附在载溴 活性炭152上并带出镂空容器10以进行进一步的处理。

至此，本发明的上述装置1可以将金属汞以极高的脱除率从燃煤烟气中 去除，并且相较于背景技术中的实验设备，本发明的装置1中，载溴活性炭 152并非固定于容器中被动与燃煤烟气接触，而是以流动的方式分散在整个 镂空容器10中，载溴活性炭152与燃煤烟气可以获得最大的接触面积，大大 提高了载溴活性炭152的吸附效率。

另外，为了维持载溴活性炭152在镂空容器10的进气通道15和排气通 道16之间高效、顺利地流动，本发明在镂空容器10的底面11和顶面12设 置了供燃煤烟气通过的孔洞100，镂空容器10的侧壁13设置成了实心状态， 使得气体输送管道151中的气体可以沿着镂空容器10的侧壁13形成一个流 动的气体输送通道，从而可以顺利的将载溴活性炭152从进气通道15输入， 从排气通道16排出。

如果侧壁13上也设置孔洞，则气体输送管道151中的气体大部分会从进 气通道15进入镂空容器10之后就从侧壁13上的孔洞跑出去了，难以回到排 气通道16，因而无法形成有效的气体输送通道，通过负压吸入的载溴活性炭 152只会聚集到进气通道15的尾端，很少能够从排气通道16排出，去除金 属汞的效率会大大降低。

为了方便燃煤烟气进入镂空容器10，同时为了防止载溴活性炭152从镂 空容器10的底面11和顶面12上的孔洞100流出镂空容器10，在本发明的 一个优选实施例中，至少在镂空容器10的底面11和顶面12上覆盖有一层纱 布(图中未示出)。纱布相对细小的网眼可以避免载溴活性炭152漏出来，同 时也可以允许燃煤烟气通过。采用覆盖纱布的方案的优点是可以在堵塞、破 损的情况下方便对纱布进行更换。如果镂空容器10的底面11和顶面12本身 就是用纱布制成也是可行的一种方案，只是由于纱布强度不高，需要设置支 撑框架以承载载溴活性炭152，同时发生堵塞、破损的情况下需要进行整体 更换，相对该优选实施例而言效率相对较差而且成本较高。

由于燃煤烟气的流动方向是从下往上的，为便于燃煤燃气更多的进入镂 空容器10且停留相对较长的时间，以便燃煤烟气与载溴活性炭反应接触的时 间更长一些，去除效果更好一些，在另一个优选实施例中，在底面11上的孔 洞100的总面积大于顶面12上的孔洞100的总面积。事实上，这种设计方案 是将迎着燃煤烟气一侧的孔洞的总面积设置得更大一些，背着燃煤烟气一侧 的孔洞的总面积设置得相对小一些。

由于载溴活性炭处于流动状态，其与燃煤烟气接触的时间相对较短，因 此排出镂空容器10的载溴活性炭距离其吸附极限仍然很远，为提高载溴活性 炭的利用效率，在又一个优选实施例中，由排气通道16排出镂空容器10的 载溴活性炭152可以设置循环输入载溴活性炭容器153，如图1-2中箭头B 所示，这种循环可以设定恰当的时间后将载溴活性炭一次性进行更换，从而 可以提高载溴活性炭的利用效率，节约成本。

进一步的，为了便于载溴活性炭吸附进入气体输送管道151，如图1所 示，可以将载溴活性炭容器153设置于气体输送管道151的上方，载溴活性 炭容器153的下部开口与气体输送管道151旁路连接，而载溴活性炭容器153 的上部也便于接收循环利用的载溴活性炭。

优选地，气体输送管道151中输送的气体为空气和溴蒸汽的混合气体。 亦即，背景技术中利用氮气作为载气对于工业生产是不可能的，本发明可以 采用鼓风机吹入空气作为载气，同时为了提高载溴活性炭的吸附能力，在本 实施例中在空气中混合有一定量的溴蒸汽。当然，从成本和气体毒性方面考 虑，混入空气的溴蒸汽的量相对是很少的，更优选地，所述溴蒸汽占混合气 体的体积百分比为0.01～0.05％。

另外，正如背景技术部分所述的，实验表明，温度升高，载溴活性炭对 单质汞的吸附能力会下降，因此，在还有一个具体实施例中，可以设置紧贴 镂空容器10的侧壁13设置冷却管道(图中未示出)，可以根据燃煤烟气的温 度情况控制镂空容器10中的温度，从而达到最佳的吸附效果。

根据上述多个具体实施例的描述，可以归纳一种利用本发明的上述装置 1来去除燃煤煤烟气中金属汞的方法，所述方法可以融合前述优选实施例， 以如下步骤加以实施：首先，将所述镂空容器10设置在燃煤烟气的排放路径 中，如图1所示；然后，利用气体输送管道151输送混合气体时所产生的负 压将载溴活性炭152吸入气体输送管道151并进入镂空容器10的进气通道 15；最后，通过排气通道16将进入镂空容器10的载溴活性炭152排出镂空 容器10，并循环输入载溴活性炭容器153。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描 述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述 仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解， 并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式 来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范 围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的 等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。