[发明专利]一种烟气脱汞设备和烟气脱汞的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属冶炼及火力发电烟气脱汞技术领域，具体涉及一种烟气脱汞设备和烟气脱汞的方法。

背景技术

汞（Mercury，Hg）俗称“水银”，是一种有毒、生物体非必需的重金属元素。19世纪50年代日本水俣病事件后，汞污染开始引起环境科学界的关注。由于汞能在大气中存在并长距离迁移，已经被定义为全球性污染物。目前，许多金属的精矿或原料中均含有微量或少量汞，在高温（＞800℃）冶炼过程中，90%以上的矿石和精矿中的汞会转变成金属汞蒸汽进入烟气中，其中部分汞会冷凝，或与烟气中的其他成分重新化合，形成不溶于水的化合物。在烟气进入硫酸车间之前，这种冷凝汞粒子或汞化合物会在常规气体净化和冷却装置中分离出来；但仍有相当数量的汞蒸汽会以金属蒸汽形态通过常规气体冷却及净化系统。如果不采取进一步措施，这部分汞蒸汽将被硫酸捕集或从尾气中排放，从而污染成品硫酸、或者从尾气中排放至大气中污染环境。因此，为了保护环境和获得高品质硫酸，必须对焙烧烟气中的汞进行回收。

现有技术中对烟气进行脱汞的方法已出现以下几种，例如冷凝法、碘化法、硫酸法、氯化法等；虽然多数方法可以达到满意的脱汞效果，但工程投资大，技术复杂，操作难度大，运行成本高使其难以得到推广应用。目前，在锌冶炼行业烟气脱汞多采用氯化法工艺，即将烟气送入洗涤脱汞塔，在塔内与喷淋的HgCl₂溶液逆流洗涤，从而使烟气中的汞蒸气被HgCl₂溶液氧化生成Hg₂Cl₂沉淀；然后还可将生成的部分Hg₂Cl₂沉淀用Cl₂氧化，再生成HgCl₂溶液作为洗涤液循环使用。但该氯化法脱汞方法和洗涤脱装置在实际应用中仍然存在以下缺陷：

1、Hg₂Cl₂的氧化过程在洗涤塔外设置的反应装置中进行，实现这一过程需要设立单独的Cl₂隔离空间，不仅存在潜在的环境风险，更提高了操作和管理的难度，也增加了系统的建设成本和占地面积。

2、Hg₂Cl₂随洗涤液在系统循环过程中，分离沉降设施效率不高，导致其不能得到及时有效的分离；同时，Hg₂Cl₂分离沉降设施需有较大的体积，导致系统中液体的总体积增大，造成HgCl₂的有效作用损失增加，氯气的使用量提高，导致成本大大增加。

3、烟气出口除雾效果差，导致设备出现夹带现象，系统体积不平衡，甚至出现体积减少，不仅不能除汞，还将循环液中的汞带走，使系统不能正常运行。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的上述技术问题，并提出一种新的烟气脱汞设备和采用该设备进行烟气脱汞的方法，其在实际应用中更加安全、环保、高效，操作更加简单，运行成本更低。

具体地，本发明的技术方案为：

一种烟气脱汞设备，所述烟气脱汞设备包括反应塔、固液分离器和氯气控制系统；

所述反应塔内从下至上依次设有氧化装置、填料层、喷淋装置、除雾器；所述反应塔上设有烟气入口和烟气出口，其中烟气入口位于氧化装置与填料层之间，烟气出口位于反应塔的顶部；所述反应塔的底部设有溶液出口；所述氧化装置为漏斗形，包括一体结构的上部敞口圆锥筒和下部圆柱筒；所述氧化装置的下部圆柱筒与氯气控制系统连通；

所述反应塔底部的溶液出口通过第一管道分别与喷淋装置、固液分离器连接；所述固液分离器的底部设有上清液出口和沉淀出口，所述上清液出口通过第二管道与反应塔的底部连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一管道具有三个分支管道，其中第一分支管道与喷淋装置连接，第二分支管道与固液分离器的顶部连接，第三分支管道与反应塔底部连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一管道上设有泵。

作为本发明的进一步改进，所述固液分离器靠近其顶部处还连接有第三管道，第三管道的另一端与反应塔的底部连接。

作为本发明的进一步改进，所述烟气脱汞设备还包括还原槽；所述第一管道还具有第四分支管道，所述第四分支管道的另一端与所述还原槽连接。

作为本发明的进一步改进，所述还原槽顶部具有还原剂入口，底部设有氯化亚汞出口，还原槽上还设有液体出口。

作为本发明的进一步改进，所述填料层的材质为聚丙烯或聚氯乙烯。