[發明專利]煤中氯元素循環利用實現污染物聯合脫除的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310020027.2
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103933838A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 董勇;張夢澤;王鵬;崔琳;張立強;徐夕仁;馬春元
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01D53/75
• 分類號: B01D53/75;B01D53/60;B01D53/64;B01D53/68;F23J15/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 劉乃東

技術領域

本發明涉及石灰石-石膏濕法燃煤鍋爐煙氣中元素態汞氧化、脫除與深度固定，以及三氧化硫、粉塵等污染物脫除技術領域，尤其涉及一種煤中氯元素循環利用實現污染物聯合脫除的裝置及方法。

背景技術

汞是大氣中毒性很強的一類污染物，能夠對人類的神經系統造成傷害。電廠燃煤鍋爐煙氣排放是大氣中汞的主要來源。汞在煙氣中主要以元素態汞（Hg⁰）、氧化態汞(Hg²⁺)和顆粒態汞(Hg^P)三種形態存在，其中氧化態汞和顆粒態汞易被常規污染物控制設備脫除，未被氧化的元素態汞由于其較強的穩定性和難溶性很難得到有效控制而排放到大氣中造成污染。

研究發現，煤中微量的氯元素有利于氣態單質汞向氧化態汞的轉化以及飛灰對汞的吸附和固定作用。煙氣中氧化態的汞主要以氯化汞（HgCl₂）的形式存在，利用熱力學模型^[1]對氧化性氣氛下，在2ppm?Cl，20ppm?Cl，200ppm?Cl不同氯元素含量下煤中汞形態隨溫度的變化進行的模擬結果，如圖1所示。結果表明在低溫（小于650K）下，汞以氯化物形式存在，在高溫（大于650K）下以元素態汞存在；煙氣中氯元素含量越大，氯化汞作為穩定相的溫度范圍越寬。我國煤中氯含量較低，限制了煙氣中元素態汞的氧化。因此，在適當的溫度區域提高煙氣中氯元素的含量有利于提高煙氣中汞的脫除效率。

氧化態汞可以存在于氣相中，也可以吸附到飛灰表面形成顆粒態汞。氯元素和鈣元素有利于氧化態汞在飛灰表面的吸附。吸附在飛灰表面的顆粒態汞具有較高的穩定性，在常溫下很難脫附出來，在200℃加熱下脫附率也只有20%左右。因此吸附在飛灰表面隨除塵設備得到脫除的顆粒態汞得到深度固定，不會造成二次污染。

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝（WFGD）是目前應用最為廣泛的電廠煙氣脫硫技術，在濕法煙氣脫硫系統運行過程中，氯離子在脫硫循環漿液中具有富集現象，其脫硫廢水中氯離子濃度富集到約為20g/L時，須連續排放引出脫硫系統。廢水中含有大量的鈣離子，硫酸根離子和氯離子。另外，脫硫廢水具有酸性大，重金屬離子以及懸浮物含量高等特點，需要經過復雜的化學處理才能排放。目前脫硫廢水處理具有處理成本高，排放造成二次污染等問題。

PM2.5的排放對人類健康造成極大危害，是燃煤電廠污染物控制中的難題。燃煤電廠排放的PM2.5分為可過濾顆粒（一次PM）和可凝結顆粒（二次PM）兩類，其中可過濾顆粒與可凝結顆粒的比例為1:3。而可凝結顆粒的主要來源是煙氣中SO₂部分氧化形成的SO₃與煙氣中水分形成的硫酸氣溶膠，另外研究發現，SCR脫硝催化劑的引入也會催化煙氣中的SO₂氧化為SO₃。靜電除塵和布袋除塵不能脫除這部分硫酸氣溶膠顆粒，WFGD對SO₃脫除率較低，造成PM2.5脫除困難，通常需要在WFGD后添加濕式靜電除塵（WESP）脫除硫酸氣溶膠顆粒。SO₃酸霧對下游煙道及設備造成腐蝕，同時加重了PM2.5可凝結顆粒的排放。研究發現干法煙氣脫硫裝置能夠有效脫除SO₃，除了在WFGD后加WESP實現SO₃的脫除外，在WFGD上游加入干法FGD也是實現脫除煙氣中SO₃的有效方法。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的上述不足，提供了一種煤中氯元素循環利用實現污染物聯合脫除的裝置；促進煙氣中汞的脫除，同時通過調節富氯脫硫廢水的PH值，實現脫硫廢水的有效利用并提高煙氣中SO₃的脫除效率的方法。

本發明還提供一種煤中氯元素循環利用實現污染物聯合脫除方法。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：