CN103203176B - 半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法 - Google Patents

半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法，属于烟气净化技术领域。其包括：（1）将复合氧化剂从循环流化床底部喷入，对NO和Hg0进行氧化；所述复合氧化剂为包括过氧化氢、添加剂和稳定剂的水溶液；所述添加剂为过硼酸钠、过硫酸钠、焦硫酸钾中的一种或多种，所述稳定剂为盐酸、硫酸和高氯酸中的一种；（2）用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收并脱除。本发明利用复合氧化剂首先对烟气中的NO和Hg0进行氧化，然后实现SO2、NO和Hg0同时脱除，实现脱硫脱硝脱汞一体化，不仅大大提高了脱除率，而且大大降低了成本，具有较高的经济和环境效益。

Description

半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域。
背景技术
燃煤烟气中的SO2、NO和Hg0对人类的生命健康和生态的可持续发展带来了严重威胁。SO2是产生酸雨的主要原因，NO是诱发光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏的主要因素，而且由SO2和NOx形成的气溶胶是形成中国大范围雾霾天气的一个重要原因。Hg0具有毒性强、易挥发、难降解、空中滞留时间长以及长距离迁移的特点，其对人类神经***有严重伤害，是最严重的重金属污染之一。我国火电行业所用煤炭中汞含量较高，因此，我国对燃煤烟气中汞的控制迫在眉睫。
湿法脱硫***是目前控制SO2较为有效的办法，但其存在占地面积大和二次废水处理等缺点。对NOx的控制则主要利用选择性催化还原（SCR）脱硝***，其布置于省煤器后。在催化剂的作用下NH3和NOx进行还原反应， NOx被还原为N2 和水。SCR具有脱硝效率高的优点，但同时存在运行费用高、氨泄漏、催化剂中毒和产生固体废弃物等缺点。燃煤烟气中汞的存在形态主要有三种：单质态汞（Hg0）、氧化态汞（Hg2+）和颗粒态汞（Hgp）。国外目前较成熟的脱汞技术是活性炭注入技术（ACI），但由于活性炭价格偏高，大大增加了运行费用，且废弃的活性炭需进一步处置。现有污染物控制设备协同脱汞技术是目前较为可行的办法，如湿法脱硫***对氧化态汞具有较好的脱除效果，电除尘器或布袋除尘器对颗粒态汞具有很高的捕集率，但上述两种设备对单质汞几乎没有脱除效果。
由于NO和Hg0在水溶液中几乎不溶解，且为气态。因此，难于被湿法脱硫***和除尘设备去除。而燃煤烟气中NO约为NOx的90-95%，Hg0约为总汞的30-80%，如何将NO和Hg0转化为NO2和Hg2+而后在脱硫***中被吸收，是实现二者与SO2同时脱除的关键。
发明内容
本发明提供一种半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法，该方法利用复合氧化剂首先对烟气中的NO和Hg0进行氧化，然后实现SO2、NO和Hg0同时脱除，实现脱硫脱硝脱汞一体化，不仅大大提高了脱除率，而且大大降低了成本，具有较高的经济和环境效益。
本发明所采取的技术方案是：
一种半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法，其包括：
（1）将复合氧化剂从循环流化床底部喷入，对NO和Hg0进行氧化；所述复合氧化剂为包括过氧化氢、添加剂和稳定剂的水溶液；所述添加剂为过硼酸钠、过硫酸钠、焦硫酸钾中的一种或多种，所述稳定剂为盐酸、硫酸和高氯酸中的一种。
（2）用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收并脱除。
优选的，复合氧化剂中主氧化剂的浓度为3-5 mol/L，添加剂的浓度为0.1-2 mol/L，稳定剂的浓度为0.0001-0.005 mol/L；
复合氧化剂的pH值为0.5-2；
循环流化床内的温度为60-120℃；
烟气的流速为1-5 L/min；
复合氧化剂的喷入速度为0.5-2.0 ml/min。
本复合氧化剂制备过程为：量取3-5 mol过氧化氢、0.1-2 mol添加剂和0.0001-0.005 mol稳定剂，将添加剂和稳定剂加入过氧化氢水溶液中，震荡摇匀，然后用水稀释至1L。该复合氧化剂具有较强的稳定性，在24-48h的避光条件下，能维持较高的氧化能力，放置后的复合氧化剂对NO和Hg0的去除效率可以达到88%和85%。
本发明的工艺过程为：将复合氧化剂从循环流化床底部喷入，使其与烟气充分混合，并对NO和Hg0进行氧化，随后部分氧化剂受热蒸发，以液相和气相两种方式与气态污染物发生反应，然后用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收固定。
本发明适用于多种类型锅炉，并能对多种烟气污染物实现同时脱除，因此该发明具有良好的环境效益和经济效益，具有广阔的应用前景。
过氧化氢、羟基自由基、过硫酸根、过硼酸根是该复合氧化剂的核心氧化物，其主要和烟气中的NO、Hg0进行氧化反应。过硫酸根则可与过氧化氢生成硫酸根自由基，过硼酸根与H2O在反应过程中发生链式反应，产物为过氧化氢，而过氧化氢的生成又可促进羟基自由基的产生，而稳定剂无机酸的加入可减缓过氧化氢的快速分解，并促进链式反应的发生。
本发明的作用机理是利用复合氧化剂将烟气中的Hg0 氧化成二价汞，将NO氧化成NO2，其氧化产物和SO2被钙基吸收剂吸收。
具体作用机理如下：
采用本发明的复合氧化剂对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，处理效果如表1所示：
表1 脱硫脱汞脱硝效果
项目 处理前 处理后 脱除效率
Hg0浓度 40 3.7 90.8%
NO浓度 500ppm 42ppm 91.6%
SO2浓度 2000ppm 0ppm 100%
烟气的停留时间在3-4秒之间，吸收完全后吸收液的pH值为8-10。
本发明的方法能快速将污染物氧化，具有较高的脱除效率，脱硫效率可达到100%，脱硝和脱汞效率可达90%以上。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明方法独特，利用复合氧化剂首先对烟气中的NO和Hg0进行氧化，然后实现SO2、NO和Hg0同时脱除，从而实现脱硫脱硝脱汞一体化，大大降低了成本和提高了脱除率。从而解决了长期以来存在的人们一直想解决而又一直未能解决的难题。具有较高的经济和环境效益。
2、由于能快速将污染物氧化，故具有较高的脱除效率。只要操作适当，脱硫效率可以达到100%，脱硝和脱汞效率可以达90%以上。
具体实施方式
实施例1
配置复合氧化剂：量取3 mol过氧化氢、1 mol过硼酸钠、0.5 mol焦硫酸钾和0.0001 mol盐酸，将添加剂和稳定剂加入过氧化氢水溶液中，震荡摇匀，然后用水稀释至1L。
将上述复合氧化剂从循环流化床底部喷入，对NO和Hg0进行氧化，然后用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收固定，反应条件见表2。
表2 循环流化床反应条件
条件 范围
反应温度 120℃
氧化剂进样速度 0.5ml/min
烟气进气速度 3L/min
复合氧化剂pH值 0.5-2
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100%，脱硝效率为91.7%，脱汞效率为90.8%以上。
实施例2
配置复合氧化剂：量取5 mol过氧化氢、1mol过硼酸钠、0.5mol过硫酸钠、0.5mol焦硫酸钾和0.005 mol硫酸，将添加剂和稳定剂加入过氧化氢水溶液中，震荡摇匀，然后用水稀释至1L。
将上述复合氧化剂从循环流化床底部喷入，对NO和Hg0进行氧化，然后用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收固定，反应条件见表3。
表3 循环流化床反应条件
条件 范围
反应温度 90℃
氧化剂进样速度 1.0 ml/min
烟气进气速度 4 L/min
复合氧化剂pH值 0.5-2
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100%，脱硝效率为93.0%，脱汞效率为91.2%以上。
实施例3
配置复合氧化剂：量取4 mol过氧化氢、0.5mol过硫酸钠、0.5mol焦硫酸钾和0.001 mol高氯酸，将添加剂和稳定剂加入过氧化氢水溶液中，震荡摇匀，然后用水稀释至1L。
将上述复合氧化剂从循环流化床底部喷入，对NO和Hg0进行氧化，然后用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收固定，反应条件见表4。
表4 循环流化床反应条件
条件 范围
反应温度 100℃
氧化剂进样速度 1.5 ml/min
烟气进气速度 5 L/min
复合氧化剂pH值 0.5-2
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100%，脱硝效率为92.3%，脱汞效率为90.6%以上。
实施例4
配置复合氧化剂：量取3.5mol过氧化氢、0.5 mol焦硫酸钾和0.003 mol硫酸，将添加剂和稳定剂加入过氧化氢水溶液中，震荡摇匀，然后用水稀释至1L。
将上述复合氧化剂从循环流化床底部喷入，对NO和Hg0进行氧化，然后用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收固定，反应条件见表5。
表5 循环流化床反应条件
条件 范围
反应温度 80℃
氧化剂进样速度 2.0 ml/min
烟气进气速度 1 L/min
复合氧化剂pH值 0.5-2
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100%，脱硝效率为92.8%，脱汞效率为91.1%以上。
实施例5
配置复合氧化剂：量取4.5mol过氧化氢、0.1 mol过硫酸钠和0.004mol盐酸，将添加剂和稳定剂加入过氧化氢水溶液中，震荡摇匀，然后用水稀释至1L。
将上述复合氧化剂从循环流化床底部喷入，对NO和Hg0进行氧化，然后用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收固定，反应条件见表6。
表6 循环流化床反应条件
条件 范围
反应温度 60℃
氧化剂进样速度 0.9 ml/min
烟气进气速度 2 L/min
复合氧化剂pH值 0.5-2
按上述条件对烟气进行脱硫脱汞脱硝处理，检测得到：SO2的脱除效率为100%，脱硝效率为91.4%，脱汞效率为91.3%以上。

Claims (3)

1.一种半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将复合氧化剂从循环流化床底部喷入，使其与烟气充分混合，对NO和Hg0进行氧化，随后部分复合氧化剂受热蒸发，以液相和气相两种方式与气态污染物发生反应；所述复合氧化剂为包括过氧化氢、添加剂和稳定剂的水溶液；所述添加剂为过硼酸钠、过硫酸钠、焦硫酸钾中的一种或多种，所述稳定剂为盐酸、硫酸和高氯酸中的一种；
（2）用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收并脱除；
所述复合氧化剂中过氧化氢的浓度为3-5mol/L，添加剂的浓度为0.1-2 mol/L，稳定剂的浓度为0.0001-0.005 mol/L；所述复合氧化剂的pH值为0.5-2；所述循环流化床内的温度为60-120℃。
2.根据权利要求1所述的半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于所述烟气的流速为1-5 L/min。
3.根据权利要求2所述的半干法烟气脱硫脱硝脱汞的方法，其特征在于所述复合氧化剂的喷入速度为0.5-2.0 ml/min。
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