[发明专利]注射式放电活化法去除烟气中单质汞系统

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种注射式放电活化法去除烟气中单质汞系统，属于烟气污染控制领域。

背景技术

汞是最具毒害性的重金属元素，对环境和人类健康危害极大。我国已经将重金属污染列为污染防治重点，在《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中已经将汞列为限制排放污染物，并要求建设火电厂脱汞示范工程。燃煤是汞污染的主要来源，燃煤烟气中的汞有三种形态：气态的单质汞（也称元素汞）、气态的二价汞（也称氧化态汞）和颗粒汞。颗粒汞可被燃煤锅炉配套的除尘设备及后续的脱硫设备捕集脱除。二价汞溶于水，可被燃煤锅炉配套的湿法脱硫设备捕集在脱硫浆液中。单质汞不溶于水，性质稳定，难以被除尘、脱硫等设备脱除，是造成汞污染的主要根源。

目前，所研究的燃煤烟气脱汞的方法基本分成两类，即干法和湿法。干法是利用吸附剂将烟气中的气态汞吸附在吸附剂上，再通过除尘设备收集吸附剂，如采用向烟气中喷入活性炭粉体、飞灰粉体和钙基类化合物粉体等；或者利用烟气通过固定床吸附剂，气态汞被吸附在吸附剂上实现脱除汞的目的。干法脱汞需要增加专门的脱汞装置，增加投资和运行费用，增加电厂的环保成本。湿法是利用氧化剂来氧化烟气中的原子态汞生成二价汞，然后在后续的湿法脱硫装置中脱除二价汞。该方法可将多种污染物协同脱除，降低环保成本，是目前比较被认同和大力发展的方法。

单质汞氧化目前研究比较多的是通过向煤、或烟气、或脱硫浆液中添加卤素元素物质来氧化单质汞，卤素元素最终溶解于脱硫浆液中将改变浆液的腐蚀特性，增加对脱硫设施的腐蚀性，如果是现有脱硫设备，已经选定的防腐材质和措施不适应高卤素离子含量，将会引起腐蚀问题。而利用放电等离子体产生强氧化性的臭氧、原子氧、羟基自由基等活性物质，在高效的将单质汞氧化之后转化氧气或消失，不会改变脱硫浆液的腐蚀特性，避免了腐蚀问题，是一种比较好的氧化途径。

对比文件1[杨宏旻等，CN101703875A]锅炉烟气气态单质汞氧化脱除方法，是利用平板式介质阻挡放电反应器产生活性物质，需要处理的烟气全部通过放电等离子体反应器，实现单质汞的氧化；或者是放电产生的等离子体气体通过管道喷射入烟道内部与烟气混合反应，实现单质汞氧化，其放电等离子体反应器是放置于烟道外侧。因为介质阻挡放电是窄间隙下的放电，也就是气体流过通道非常狭小，如果要处理大流量烟气，且烟气全部通过放电等离子体反应器，介质阻挡放电反应器需要做得很大，对上百万的锅炉烟气量，其体积之大难以想象。而且，对于窄间隙的放电电极结构，烟气中颗粒物、酸性气体会导致放电电极腐蚀和在放电间隙产生桥连（搭桥）现象，导致放电状态不稳定。若是通过管道将放电产生的活性气体喷射入烟道内部，那么导致活性气体中短寿命或不稳定的活性基团，在传输过程中发生复合、分解等二次反应过程，从而导致这部分活性物质损失，使放电等离子体产生活性物质效率降低，进而降低了烟气中单质汞的氧化效率。

如对比文件2[岑可法等，CN100363088C]燃煤锅炉烟气臭氧氧化脱除汞方法，在烟道低温段喷入臭氧，将锅炉烟气中单质汞氧化成二价汞，为后面的吸收法脱汞提供基础，总共脱除率达到80%以上。这种方法与对比文件1区别在于烟气不经过放电反应器（臭氧发生装置），保证了放电反应器运行的稳定性。但是，臭氧产生装置与烟道之间存在一定的距离，臭氧从产生装置到烟道的传输过程中，要有部分臭氧分解，臭氧浓度降低，导致臭氧装置氧化单质汞的效率下降。

发明内容

本发明的目的就是针对对比文件1的烟气全部通过放电等离子体反应器可靠性差和无法处理大烟气量问题；和对比文件1和2将放电反应器放在烟道之外，通过管道将放电产生的活性物质和臭氧注入烟气中，导致活性物质在传输中损失的技术问题，本发明提供了一种注射式放电活化法去除烟气中单质汞系统，解决了处理大烟气量时放电反应器体积过大、难以稳定运行和臭氧注入时臭氧损失的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种注射式放电活化法去除烟气中单质汞系统，将放电装置插入烟道中，然后将氧气、富氧气体或含氧空气以注射方式送入放电装置，在放电等离子体作用下，产生臭氧O₃、原子氧O和羟基OH类活性物质，成为活性气体；活性气体从放电装置出口排出进入烟道；在烟道中，活性气体与烟气中的单质汞反应，将单质汞氧化为二价汞。

所述放电装置按照平行式注射法，即放电装置与烟气流动方向平行的方式插入燃煤锅炉空预器出口下游的烟道中。

所述放电装置按照斜入式注射法，即放电装置与烟气流动方向成锐角方式插入燃煤锅炉空预器出口下游的烟道中。