[發明專利]脫除煙氣中元素態汞的方法

無效

• 申請號: 201310085736.9
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103120893A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 郝思琪;趙毅;薛方明;崔帥;杜磊霞;王涵
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/64
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 米文智

技術領域

本發明涉及煙氣凈化技術領域，尤其是脫除煙氣中元素態汞的方法。

背景技術

汞是一種重金屬有害空氣污染物，具有高揮發性、劇毒性、積累性、持久性，因此汞污染問題已經引起了全世界范圍內的廣泛關注。我國對燃煤電廠煙氣汞排放控制起步較晚。2012年1月實施的《火電廠大氣污染物排放標準》中新增加了汞的排放指標，規定我國火電廠汞及其化合物的排放限值為0.03mg/m³。因此，必須加強燃煤電廠汞污染排放控制的相關研究，進一步探索合理的汞排放控制途徑，開發高效、經濟、環保的汞氧化催化劑，這對未來我國燃煤電廠汞排放控制具有深遠的意義。

煙氣中汞的存在形式主要包括三種：氧化態汞（Hg²⁺）、顆粒態汞（Hg^p）和元素態汞（Hg⁰）。煙氣中的Hg²⁺易溶于水，脫除工藝較簡單，用現有的濕法脫硫裝置（WFGD）可吸收煙氣中的80%-90%的Hg²⁺；Hg^p吸附在煙氣中的飛灰和粉塵上，可以通過除塵設備（靜電除塵器ESP和過濾式除塵器FF）脫除；Hg⁰具有較高的蒸汽壓且難溶于水，除塵設備和濕式脫硫設備很難將其直接捕獲，幾乎全部隨煙氣排放到大氣中。此外，我國燃煤的主要煤種是褐煤，而在褐煤燃燒產生的煙氣中，汞的存在形式以Hg⁰為主。煙氣脫汞的重點和難點在于對Hg⁰的脫除。但目前尚無有效方法。

發明內容

本發明提供一種脫除煙氣中元素態汞的方法，能將煙氣中的元素態汞除去，有效減小二次污染，且方法簡單易行、成本較低。

本發明所采取的技術方案是：

一種脫除煙氣中元素態汞的方法，包括下述步驟：

a、首先制得吸收液，即脫汞劑的水溶液：脫汞劑包括次氯酸鈉、硫酸銅和添加劑，添加劑為碳酸氫鉀、硫酸鉀或過硫酸鉀中的一種；

b、將上述吸收液霧化后噴入煙氣管道中，使元素態汞轉化為離子態汞；

c、最后將出煙管道排除的煙氣通入硫化物的溶液，直接吸收去除離子態汞。

其中，步驟a中制備吸收液的步驟為：先制得脫汞劑母液，即含有次氯酸鈉、硫酸銅和添加劑的水溶液，脫汞劑母液中，NaClO的濃度為0.01-0.2mol/L，CuSO₄的濃度為0.01-0.2mol/L，添加劑的濃度為0.001～0.05mol/L；用前將脫汞劑母液加水稀釋2-10倍，即制得吸收液。

制備吸收液的步驟中，將脫汞劑母液的pH值調至0.2-5。

步驟b中，每立方米煙氣中噴入300-800mL吸收液。

出煙管道中煙氣的溫度為50-180℃。

本發明針對燃煤煙氣中Hg⁰脫除難的問題，提出一種煙氣凈化技術，該技術將吸收液噴入管道中使煙氣中的Hg⁰氧化成離子態汞。實驗表明，本發明在反應溫度為50-180℃，當Hg⁰濃度為20～200?μg/m³時，氣液接觸時間達到2秒以上，脫除效率可達到72％以上，吸收液利用率達到98%以上。

本發明的方法不僅適合于大型鍋爐，而且適用于中、小型鍋爐和其它燃煤設備，具有很好的應用前景。

本發明吸收液作用原理為：將煙氣中Hg^0?氧化，生成離子態汞。離子態汞可以用硫化物的溶液直接吸收去除，也可以采用將硫化物的溶液加入濕法脫硫系統，將煙氣導入濕法脫硫系統去除離子態汞。其作用機理如下（以硫化鈉溶液吸收離子態汞為例）：

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（2）

（3）

反應過程中，CuSO₄可以促進NaClO的分解，產生氧化單質汞所需的自由基，如：HO·、Cl·和HOO·，HO·、Cl·和HOO·等自由基具有較高的Hg^0?氧化及固定能力；

添加劑作為汞穩定劑，減小了二次污染，很大程度提高了脫汞效率。添加劑采用廉價的碳酸氫鉀、硫酸鉀或過硫酸鉀，可以降低脫汞劑的成本，便于大規模工業化應用。

濃溶液便于存放，無需避光保存，所以本申請采用臨用前稀釋脫汞劑母液的方法。

將脫汞劑母液pH值調至0.2-5之間，能保證脫汞劑母液的穩定性和強氧化性。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：