[發明專利]利用飛灰中的磁珠催化氧化煙氣中單質汞的方法及設備

有效

• 申請號: 201210158244.3
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102698598A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 趙永椿;熊卓;張軍營;袁媛;鄭楚光
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01D53/88
• 分類號: B01D53/88;B01D53/90;B01D53/96;B01D53/64;B01D53/75;B01D53/56;B01D53/50;F23J15/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明屬于燃煤煙氣污染物的排放控制領域，具體涉及一種利用廉價的燃煤飛灰中磁珠催化氧化燃煤煙氣中單質汞的方法，能夠有效提高煙氣中氧化態汞的比例，增加下游污染物控制裝置對汞的捕獲效率，并且不影響飛灰的利用。

背景技術

汞是一種神經毒物，而且是一種生物積累物質，大量汞通過干沉降或濕沉降污染水體，生物反應后形成劇毒的甲基汞，在魚類和其他生物體內富集后又循環進入人體，對人類造成極大地危害。聯合國環境規劃署2003年初發表的一份調查報告指出，燃煤電廠是最大的人為汞污染源。據統計，我國每年排放到大氣中的汞為219.5噸，其中電廠的排放量為77.5噸，約占35.3%。世界范圍內煤中汞含量一般在(0.012~33)mg/kg,平均汞含量約為0.13mg/kg,我國煤中汞的平均含量為0.20mg/kg左右，我國燃煤汞的排放控制不容忽視。

目前美國燃煤電站主流的脫汞技術——活性炭顆粒噴射技術要獲得高的脫汞效率需要高地C/Hg質量比（5000-100000:1），成本太高。而且炭噴射技術會導致灰中碳含量增加，碳含量1%的微弱變化會對灰的利用產生重大影響。并且我國燃煤電站基本上都沒有針對汞控制的裝置，如活性炭噴射裝置或者碳纖維床等，使得采用活性炭噴射技術的成本過高。

吸附劑法由于吸附劑不能循環使用，往往成本過高，且會改變飛灰成分，可能對飛灰利用帶來不利影響。

常規燃煤煙氣污染物控制系統包括脫硝裝置、靜電除塵裝置和脫硫裝置，煙氣在經過這些裝置后，煙氣中的氮氧化物、顆粒物、硫氧化物會被依次脫除，之后可從煙囪排出。該系統除具有脫硝、脫硫、除塵功能外，對汞也具有一定脫除能力，但其脫汞效率主要取決于煙氣中汞的形態（Hg⁰(g),Hg²⁺(g),Hg(p)）。氧化態汞（Hg²⁺(g)）在一定的溫度下易吸附于飛灰顆粒或者是其它的吸附劑，且具有較好的水溶性，因此能夠被濕法煙氣脫硫裝置有效脫除。顆粒態汞（Hg(p)）也易被除塵器分離脫除。而單質汞（Hg⁰(g)）不溶于水，幾乎不能被常規的吸附劑吸附，因而難以被常規污染物控制系統脫除。

因此一種有潛力的脫汞方式是利用催化劑將煙氣中的Hg⁰氧化，提高煙氣中Hg²⁺的比例，進而增加下游污染控制裝置對汞的捕獲效率。但是目前的催化氧化脫汞技術主要集中在利用合成的催化劑來催化氧化汞，合成的催化劑固然可以獲得較高的汞氧化和脫除率，但是合成催化劑的成本很高。

燃煤電站飛灰中含有大量的磁珠，其主要來源于煤中含鐵礦物。磁珠能很好地促進汞的氧化，其良好的催化性能主要源于其特殊的鐵尖晶石結構。磁珠中鐵尖晶石相占到約70~90%，赤鐵礦5~20%，少量莫來石，石英以及含鐵硅酸鹽相；另外磁珠中富集的大量過渡金屬元素（Mn、Cr、Ni、Co、V等）也是其具備優異催化性能的重要因素。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種利用飛灰中磁珠催化氧化煙氣中單質汞的方法，通過飛灰中的磁珠對煙氣中的單質汞進行催化氧化從而脫除，不需要利用額外合成的催化劑，汞氧化和脫除率高，成本低，而且在催化氧化單質汞的同時不影響飛灰的利用。

一種利用飛灰中的磁珠催化氧化燃煤煙氣中單質汞的方法，以實現對煙氣中單質汞的脫除，其包括如下步驟：首先，對除塵器分離、捕集的飛灰利用磁選分離機進行磁選分離，獲取足夠量磁珠顆粒。然后，對磁珠進行活化，并將活化后的磁珠顆粒噴入除塵器前的煙道中，以與待除塵煙氣充分混合，和煙氣中單質汞發生催化反應，使其氧化為氧化態汞Hg²⁺(g)，最后氧化態汞隨煙氣進入下游污染物控制設備例如脫硫裝置進行處理，即可實現煙氣中單質汞的脫除。

磁珠顆粒隨著煙氣進入靜電除塵器后會被靜電除塵器從煙氣中捕獲、分離，便于下一次使用。

整個過程形成一個循環系統，磁珠顆粒能夠循環使用。

本發明的另一目的在于提供一種利用飛灰中磁珠催化氧化煙氣中單質汞的設備，包括：

脫硝裝置，從爐膛中排出的待處理煙氣進入該脫硝裝置中進行脫硝處理；

除塵器，布置在脫硝裝置下游，脫硝處理后的煙氣通過該靜電除塵器脫除煙氣中的飛灰；

磁選機，脫除的飛灰經該磁選機磁選分離，得到磁珠，該磁珠噴入除塵器前的煙道中與待除塵煙氣充分混合，以與煙氣中單質汞發生催化反應，使單質汞氧化為氧化態Hg²⁺(g)；