一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置及方法

摘要

本发明公开了一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置及方法，包括添加剂加药罐、添加剂输送泵、第一给煤机、第二给煤机、第一磨煤机、第二磨煤机、锅炉、吸附反应器、除尘器和烟囱；所述添加剂加药罐存储有脱汞添加剂，所述脱汞添加剂经所述添加剂输送泵分别输送至第一给煤机和第二给煤机，所述第一给煤机出口连接所述第一磨煤机的入口，所述第二给煤机的出口连接所述第二磨煤机的入口，所述第一磨煤机的出口连接所述锅炉的上部入口，所述第二磨煤机的出口连接所述锅炉的下部入口。本发明结构简单，占地少，投资费用低自动化程度高，运行稳定，汞脱除效率高；二次污染少，物耗、能耗低，运行成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤锅炉飞灰净化处理技术领域，具体涉及一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置及方法。

背景技术

汞是一种剧毒性物质，会对环境、人体产生长期而又严重的危害。尤其是剧毒的甲基汞，会引起对人体具有巨大危害的水俣病。因此，世界各国对汞的污染物排放都进行了严格的控制。

吸附脱汞技术，是利用活性炭、改性活性炭、改性飞灰等吸附剂与烟气接触，实现对汞的吸附。吸附剂一般被后续布袋或静电除尘器捕集。采用吸附脱汞技术不会引起二次污染。

活性炭喷射法将增加电厂飞灰副产物中的碳含量，影响其在建材等行业中的综合利用价值，因此其价值损失将间接的增加活性炭喷射法的运行成本。

飞灰吸附剂在线改性技术可以通过对电厂除尘器收集的飞灰在线进行改性，提高其对汞的氧化和吸附能力，喷入除尘器前烟道中进行脱汞。该技术相对于活性炭喷射技术，运行成本大幅下降，但需要单独增设飞灰改性装置，系统较复杂，占地较多。

湿法烟气脱硫(WFGD)，是我国煤粉锅炉应用最为广泛的一种烟气脱硫系统。研究表明，烟气中的气态二价汞易溶于水，在WFGD系统中，汞离子将与洗涤器中的液相组分发生反应，从而实现对二价汞的吸收、脱除。一般情况下，WFGD系统对烟气中二价汞的脱除效率可以达到80～95％，但对单质汞几乎没有捕捉效果。此外，部分被WFGD系统吸收的二价汞，在某些条件下还会被溶液中的亚硫酸盐等物质还原为气态单质汞，造成单质汞不降反增、原有二价汞实际并未得到有效脱除的情况，从而降低脱汞效率。

考虑中国电厂由于脱硫、脱硝系统普及率较高，且协同脱汞技术的成本较低，但脱汞过程过分依赖WFGD，脱汞效果具有不确定性，不能确保实现汞的深度脱除。同时烟气中的汞进入废水，增加了废水处理的难度，如废水无序排放，则水中的汞将对地下水和土壤造成严重污染。

基于上述情况，本发明提出了一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置及方法，可有效解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞方法。本发明提供的一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞方法，充分集成利用了给煤机、磨煤机、除尘器等原有设备，对于已有设备的改造项目，仅需增设添加剂加药罐、添加剂输送泵、添加剂控制阀和吸附反应器等附属设备，即可对烟气中的汞进行有效脱除。本发明结构简单，无需增加过多大尺寸设备，节省占地，相应的系统投资费用也较低。本发明通过调节添加剂控制阀的流量，可以实现锅炉出口烟气中汞的高效脱除；同时通过自动化的控制逻辑连锁，整个脱汞装置工作在较高效率范围区间内，可以实现系统不间断稳定连续操作，保证整套装置具有较高的可用率和汞脱除效率。本发明将锅炉燃烧阶段产生的飞灰进行改性，利用改性后飞灰的吸附氧化特性，将烟气中的汞转化为易于被除尘装置脱除的颗粒汞，本发明不使用活性炭，添加剂的用量极少，不会对飞灰在建材行业中的综合利用产生不利影响，物料和能源消耗低。本装置利用改性飞灰脱除烟气中的汞，含汞飞灰的特性不影响其在建材行业的综合利用，可以明显减少装置的运行成本。本装置减少了后续WFGD装置中对汞的吸收，降低进入废水中的汞含量，从而降低了废水中的汞对地下水和土壤的二次污染。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置，包括添加剂加药罐、添加剂输送泵、第一给煤机、第二给煤机、第一磨煤机、第二磨煤机、锅炉、吸附反应器、除尘器和烟囱；所述添加剂加药罐存储有脱汞添加剂，所述脱汞添加剂经所述添加剂输送泵分别输送至第一给煤机和第二给煤机，所述第一给煤机出口连接所述第一磨煤机的入口，所述第二给煤机的出口连接所述第二磨煤机的入口，所述第一磨煤机的出口连接所述锅炉的上部入口，所述第二磨煤机的出口连接所述锅炉的下部入口，所述锅炉的烟气排出口排出的含有飞灰和汞的烟气经吸附反应器和除尘器输送至烟囱的底部。

本发明充分集成利用了给煤机、磨煤机、除尘器等原有设备，对于已有设备的改造项目，仅需增设添加剂加药罐、添加剂输送泵、添加剂控制阀和吸附反应器等附属设备，即可对烟气中的汞进行有效脱除。本发明结构简单，无需增加过多大尺寸设备，节省占地，相应的系统投资费用也较低。

本发明将锅炉燃烧阶段产生的飞灰进行改性，利用改性后飞灰的吸附氧化特性，将烟气中的汞转化为易于被除尘装置脱除的颗粒汞，本发明不使用活性炭，添加剂的用量极少，不会对飞灰在建材行业中的综合利用产生不利影响，物料和能源消耗低。本装置利用改性飞灰脱除烟气中的汞，含汞飞灰的特性不影响其在建材行业的综合利用，可以明显减少装置的运行成本。本装置减少了后续WFGD装置中对汞的吸收，降低进入废水中的汞含量，从而降低了废水中的汞对地下水和土壤的二次污染。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述添加剂输送泵与所述第一给煤机之间连接有第一添加剂控制阀；所述添加剂输送泵与所述第二给煤机之间连接有第二添加剂控制阀。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述第一给煤机通过第一给煤机控制阀输入煤；所述第二给煤机通过第二给煤机控制阀输入煤。

需要注意的是，本发明的添加剂加药罐和添加剂输送泵均为公用，其数量与锅炉的数量相一致。同时给煤机、磨煤机、添加剂控制阀和给煤机控制阀为单元配置。给煤机的配置数量可以为1台或多台，相应的磨煤机、添加剂控制阀和给煤机控制阀也为1台或多台。添加剂输送量根据相应用煤量，通过添加剂控制阀按照一定比例进行控制。吸附反应器和除尘器也按照单元制配置，1台锅炉可以对应1台吸附反应器和除尘器，也可以对应多台吸附反应器和除尘器。对于多台吸附反应器和除尘器情况，每台吸附反应器和除尘器所处理的烟气量一般相同。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述吸附反应器内设有热量交换器。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，进入所述吸附反应器的烟气温度为250℃～400℃，所述吸附反应器通过热量交换器控制流出的烟气温度为50℃～150℃。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述除尘器为静电除尘器或布袋除尘器。

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞方法，包括以下步骤：

步骤S1:将脱汞添加剂存储于添加剂加药罐，经过添加剂输送泵输送至给煤机；在输送脱汞添加剂同时，给给煤机输送煤，煤和脱汞添加剂充分混合后输送至磨煤机；

步骤S2：磨煤机将煤磨制成一定粒径的煤粉后输送至锅炉；

步骤S3：锅炉进行充分燃烧后，将含有飞灰和汞的烟气输送至吸附反应器；

步骤S4：吸附反应器内飞灰被脱汞添加剂改性，与烟气中的汞充分接触，大部分汞被氧化和被飞灰吸附形成颗粒汞后输送至除尘器；

步骤S5：经除尘器脱汞净化后的烟气，输送至烟囱并进行达标排放。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，在步骤S1中，每千克煤所述脱汞添加剂的用量为0.5～1.5L。

本发明不使用活性炭，添加剂的用量极少，不会对飞灰在建材行业中的综合利用产生不利影响，物料和能源消耗低。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述脱汞添加剂为溴盐溶液，溶液中Br

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)系统简单，占地少，投资费用低

本发明充分集成利用了给煤机、磨煤机、除尘器等原有设备，对于已有设备的改造项目，仅需增设添加剂加药罐、添加剂输送泵、添加剂控制阀和吸附反应器等附属设备，即可对烟气中的汞进行有效脱除。本发明结构简单，无需增加过多大尺寸设备，节省占地，相应的系统投资费用也较低。

(2)自动化程度高，运行稳定，汞脱除效率高

本发明通过调节添加剂控制阀的流量，可以实现锅炉出口烟气中汞的高效脱除；同时通过自动化的控制逻辑连锁，整个脱汞装置工作在较高效率范围区间内，可以实现系统不间断稳定连续操作，保证整套装置具有较高的可用率和汞脱除效率。

(3)二次污染少，物耗、能耗低，运行成本低

本发明将锅炉燃烧阶段产生的飞灰进行改性，利用改性后飞灰的吸附氧化特性，将烟气中的汞转化为易于被除尘装置脱除的颗粒汞，本发明不使用活性炭，添加剂的用量极少，不会对飞灰在建材行业中的综合利用产生不利影响，物料和能源消耗低。本装置利用改性飞灰脱除烟气中的汞，含汞飞灰的特性不影响其在建材行业的综合利用，可以明显减少装置的运行成本。本装置减少了后续WFGD装置中对汞的吸收，降低进入废水中的汞含量，从而降低了废水中的汞对地下水和土壤的二次污染。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置，包括添加剂加药罐1、添加剂输送泵2、第一给煤机3、第二给煤机4、第一磨煤机5、第二磨煤机6、锅炉7、吸附反应器8、除尘器9和烟囱10；所述添加剂加药罐1存储有脱汞添加剂，所述脱汞添加剂经所述添加剂输送泵2分别输送至第一给煤机3和第二给煤机4，所述第一给煤机3出口连接所述第一磨煤机5的入口，所述第二给煤机4的出口连接所述第二磨煤机6的入口，所述第一磨煤机5的出口连接所述锅炉的上部入口，所述第二磨煤机6的出口连接所述锅炉7的下部入口，所述锅炉7的烟气排出口排出的含有飞灰和汞的烟气经吸附反应器8和除尘器9输送至烟囱10的底部。

进一步地，所述添加剂输送泵2与所述第一给煤机3之间连接有第一添加剂控制阀11；所述添加剂输送泵2与所述第二给煤机4之间连接有第二添加剂控制阀12。

进一步地，所述第一给煤机3通过第一给煤机控制阀13输入煤；所述第二给煤机4通过第二给煤机控制阀14输入煤。

进一步地，所述吸附反应器8内设有热量交换器15。

进一步地，进入所述吸附反应器8的烟气温度为250℃～400℃，所述吸附反应器8通过热量交换器15控制流出的烟气温度为50℃～150℃。

进一步地，所述除尘器9为静电除尘器或布袋除尘器。

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞方法，包括以下步骤：

步骤S1:将脱汞添加剂存储于添加剂加药罐1，经过添加剂输送泵2输送至给煤机；在输送脱汞添加剂同时，给给煤机输送煤，煤和脱汞添加剂充分混合后输送至磨煤机；

步骤S2：磨煤机将煤磨制成一定粒径的煤粉后输送至锅炉7；

步骤S3：锅炉7进行充分燃烧后，将含有飞灰和汞的烟气输送至吸附反应器8；

步骤S4：吸附反应器8内飞灰被脱汞添加剂改性，与烟气中的汞充分接触，大部分汞被氧化和被飞灰吸附形成颗粒汞后输送至除尘器9；

步骤S5：经除尘器9脱汞净化后的烟气，输送至烟囱10并进行达标排放。

进一步地，在步骤S1中，每千克煤所述脱汞添加剂的用量为0.5～1.5L。

进一步地，所述脱汞添加剂为溴盐溶液，溶液中Br

实施例2：

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置，包括添加剂加药罐1、添加剂输送泵2、第一给煤机3、第二给煤机4、第一磨煤机5、第二磨煤机6、锅炉7、吸附反应器8、除尘器9和烟囱10；所述添加剂加药罐1存储有脱汞添加剂，所述脱汞添加剂经所述添加剂输送泵2分别输送至第一给煤机3和第二给煤机4，所述第一给煤机3出口连接所述第一磨煤机5的入口，所述第二给煤机4的出口连接所述第二磨煤机6的入口，所述第一磨煤机5的出口连接所述锅炉的上部入口，所述第二磨煤机6的出口连接所述锅炉7的下部入口，所述锅炉7的烟气排出口排出的含有飞灰和汞的烟气经吸附反应器8和除尘器9输送至烟囱10的底部。

进一步地，所述添加剂输送泵2与所述第一给煤机3之间连接有第一添加剂控制阀11；所述添加剂输送泵2与所述第二给煤机4之间连接有第二添加剂控制阀12。

进一步地，所述第一给煤机3通过第一给煤机控制阀13输入煤；所述第二给煤机4通过第二给煤机控制阀14输入煤。

进一步地，所述吸附反应器8内设有热量交换器15。

进一步地，进入所述吸附反应器8的烟气温度为250℃，所述吸附反应器8通过热量交换器15控制流出的烟气温度为50℃。

进一步地，所述除尘器9为静电除尘器或布袋除尘器。

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞方法，包括以下步骤：

步骤S1:将脱汞添加剂存储于添加剂加药罐1，经过添加剂输送泵2输送至给煤机；在输送脱汞添加剂同时，给给煤机输送煤，煤和脱汞添加剂充分混合后输送至磨煤机；

步骤S2：磨煤机将煤磨制成一定粒径的煤粉后输送至锅炉7；

步骤S3：锅炉7进行充分燃烧后，将含有飞灰和汞的烟气输送至吸附反应器8；

步骤S4：吸附反应器8内飞灰被脱汞添加剂改性，与烟气中的汞充分接触，大部分汞被氧化和被飞灰吸附形成颗粒汞后输送至除尘器9；

步骤S5：经除尘器9脱汞净化后的烟气，输送至烟囱10并进行达标排放。

进一步地，在步骤S1中，每千克煤所述脱汞添加剂的用量为0.5L。

进一步地，所述脱汞添加剂为溴盐溶液，溶液中Br

实施例3：

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置，包括添加剂加药罐1、添加剂输送泵2、第一给煤机3、第二给煤机4、第一磨煤机5、第二磨煤机6、锅炉7、吸附反应器8、除尘器9和烟囱10；所述添加剂加药罐1存储有脱汞添加剂，所述脱汞添加剂经所述添加剂输送泵2分别输送至第一给煤机3和第二给煤机4，所述第一给煤机3出口连接所述第一磨煤机5的入口，所述第二给煤机4的出口连接所述第二磨煤机6的入口，所述第一磨煤机5的出口连接所述锅炉的上部入口，所述第二磨煤机6的出口连接所述锅炉7的下部入口，所述锅炉7的烟气排出口排出的含有飞灰和汞的烟气经吸附反应器8和除尘器9输送至烟囱10的底部。

进一步地，所述添加剂输送泵2与所述第一给煤机3之间连接有第一添加剂控制阀11；所述添加剂输送泵2与所述第二给煤机4之间连接有第二添加剂控制阀12。

进一步地，所述第一给煤机3通过第一给煤机控制阀13输入煤；所述第二给煤机4通过第二给煤机控制阀14输入煤。

进一步地，所述吸附反应器8内设有热量交换器15。

进一步地，进入所述吸附反应器8的烟气温度为400℃，所述吸附反应器8通过热量交换器15控制流出的烟气温度为150℃。

进一步地，所述除尘器9为静电除尘器或布袋除尘器。

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞方法，包括以下步骤：

步骤S1:将脱汞添加剂存储于添加剂加药罐1，经过添加剂输送泵2输送至给煤机；在输送脱汞添加剂同时，给给煤机输送煤，煤和脱汞添加剂充分混合后输送至磨煤机；

步骤S2：磨煤机将煤磨制成一定粒径的煤粉后输送至锅炉7；

步骤S3：锅炉7进行充分燃烧后，将含有飞灰和汞的烟气输送至吸附反应器8；

步骤S4：吸附反应器8内飞灰被脱汞添加剂改性，与烟气中的汞充分接触，大部分汞被氧化和被飞灰吸附形成颗粒汞后输送至除尘器9；

步骤S5：经除尘器9脱汞净化后的烟气，输送至烟囱10并进行达标排放。

进一步地，在步骤S1中，每千克煤所述脱汞添加剂的用量为1.5L。

进一步地，所述脱汞添加剂为溴盐溶液，溶液中Br

实施例4：

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置，包括添加剂加药罐1、添加剂输送泵2、第一给煤机3、第二给煤机4、第一磨煤机5、第二磨煤机6、锅炉7、吸附反应器8、除尘器9和烟囱10；所述添加剂加药罐1存储有脱汞添加剂，所述脱汞添加剂经所述添加剂输送泵2分别输送至第一给煤机3和第二给煤机4，所述第一给煤机3出口连接所述第一磨煤机5的入口，所述第二给煤机4的出口连接所述第二磨煤机6的入口，所述第一磨煤机5的出口连接所述锅炉的上部入口，所述第二磨煤机6的出口连接所述锅炉7的下部入口，所述锅炉7的烟气排出口排出的含有飞灰和汞的烟气经吸附反应器8和除尘器9输送至烟囱10的底部。

进一步地，所述添加剂输送泵2与所述第一给煤机3之间连接有第一添加剂控制阀11；所述添加剂输送泵2与所述第二给煤机4之间连接有第二添加剂控制阀12。

进一步地，所述第一给煤机3通过第一给煤机控制阀13输入煤；所述第二给煤机4通过第二给煤机控制阀14输入煤。

进一步地，所述吸附反应器8内设有热量交换器15。

进一步地，进入所述吸附反应器8的烟气温度为325℃，所述吸附反应器8通过热量交换器15控制流出的烟气温度为100℃。

进一步地，所述除尘器9为静电除尘器或布袋除尘器。

一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞方法，包括以下步骤：

步骤S1:将脱汞添加剂存储于添加剂加药罐1，经过添加剂输送泵2输送至给煤机；在输送脱汞添加剂同时，给给煤机输送煤，煤和脱汞添加剂充分混合后输送至磨煤机；

步骤S2：磨煤机将煤磨制成一定粒径的煤粉后输送至锅炉7；

步骤S3：锅炉7进行充分燃烧后，将含有飞灰和汞的烟气输送至吸附反应器8；

步骤S4：吸附反应器8内飞灰被脱汞添加剂改性，与烟气中的汞充分接触，大部分汞被氧化和被飞灰吸附形成颗粒汞后输送至除尘器9；

步骤S5：经除尘器9脱汞净化后的烟气，输送至烟囱10并进行达标排放。

进一步地，在步骤S1中，每千克煤所述脱汞添加剂的用量为1.0L。

进一步地，所述脱汞添加剂为溴盐溶液，溶液中Br

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种燃煤锅炉飞灰改性自吸附烟气脱汞装置及方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。