[发明专利]一种降低燃煤电厂烟气汞排放的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低燃煤电厂烟气汞排放的控制方法。

背景技术

火力发电是我国现阶段主要的能源来源，燃煤电厂在煤燃烧提供能量的同时，产生的污染物排放对人们的生活环境却带来严重的危害。在多种燃煤污染物中，重金属汞就是其中一种毒性严重的污染物。汞对人类和动植物具有相当大的毒性，会引起胎儿发育畸形及神经系统异常，严重危害胎儿与婴幼儿的发育和成人的健康。因此，汞污染问题日益受到广泛的重视。根据美国环保局(EPA)的统计数据，目前美国年平均人为释放汞135t，其中48t来自燃煤电厂。我国燃煤电厂烟气汞的年排放量高于美国，随着经济社会的发展与环保意识的增强，包括汞在内的重金属污染进一步加剧，国务院对此高度重视，批转了环境保护部、发展改革委等七部委共同制定的《关于加强重金属污染防治工作的指导意见》(国办发〔2009〕61号)，将涉汞化工行业产品工艺列为重点防控对象之一。2011年初，国务院又批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》(国函〔2011〕13号)，该规划目标是到2015年建立起包括汞污染在内的比较完善的重金属污染防治体系、事故应急体系和环境与健康风险评估体系，重点区域重点重金属污染物排放量比2007年减少15％，非重点区域重点重金属污染物排放量不超过2007年水平。

针对重金属汞的排放与控制，已经引起国内外各方面学者的关注，并且进行了广泛的研究。燃煤汞排放的控制可通过燃烧前煤的洗选或燃烧后对烟气的除汞来实现。烟气中的汞主要以颗粒态汞(Hg^p)、气态二价汞(Hg²⁺)和气态单质汞(Hg⁰)三种形式存在，这三种形式的汞所占的比例与煤中的卤素元素等氧化性成分有密切关系。由于我国的煤中氯元素含量较低，因此绝大部分烟气中汞以较难控制的Hg⁰形式存在。现阶段较普遍的一种实现重金属汞排放控制的途径仅仅是利用现有脱硫、脱硝和除尘等污染物控制装置进行协同控制，而绝大多数燃煤电厂还没有单独的汞控制装置。

单独汞控制技术研究进展主要从两个方面入手，一方面是汞的催化氧化技术，另一方面新型吸附技术。中国专利CN101480555A公开了一种对汞具有良好吸附作用的残碳与袋式过滤器协同作用来脱除烟气中汞及细微颗粒物。中国专利CN102553522A提供了一种用于去除燃煤烟气中汞的氧化性吸附剂的制备方法及其应用条件，吸附剂使用方法是将其喷射注入60℃至340℃的烟气中，该吸附剂制造及使用成本低于活性炭吸附剂，且可以达到85％以上的烟气汞去除率。中国专利CN102580493公开了一种基于放电活化卤族物质的烟气脱汞系统和方法，所述的卤族物质活化装置向烟气中注入卤族物质，并通过高压放电活化所述的卤族物质，将烟气中元素态汞转变为氧化态汞以及颗粒态汞后，进行除尘和吸收脱除氧化态汞以及颗粒态汞。中国专利CN102078757公开了一种用于烟气脱汞的卤素喷加装置及喷加方法，利用少量的热干燥空气，通过热的卤素床层或者鼓泡的方式制备出富含卤素的气体，通入电除尘装置前的烟道中。目前的已有技术仅从氧化或吸附单一方面入手，除汞效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种除汞效率高的降低燃煤电厂烟气汞排放的控制方法。

本发明是通过在入炉煤处喷射具有氧化性成分的卤化盐溶液，使燃煤中汞经燃烧至脱硝装置过程中更大程度的向氧化态转化，然后在除尘器前方喷射入吸附能力强的固体粉末，使氧化态汞被固体粉末捕获，固体粉末通过除尘器捕获从而使燃煤中的汞被除尘器捕获，减少了汞向大气中的排放，降低燃煤汞污染物对大气环境的影响。

其原理是卤素离子在燃烧过程与空气中O₂反应生成强氧化性的卤素单质，卤素单质与单质汞反应生产氧化态汞。以NaBr为例，发生的化学反应式如下：

4NaBr+O₂→2Na₂O+2Br₂

Br₂+Hg→HgBr₂

为了实现以上目的，本发明的控制方法包括如下步骤：

(1)制备卤化盐溶液，将卤化盐配制成质量百分比为5％-15％浓度的水溶液；

(2)制备吸附剂固体粉末，将吸附剂固体破碎成为粒径小于300目的粉末；

(3)将卤化盐水溶液使用溶液喷射装置，在入炉煤处喷射入燃煤锅炉中，其中喷射量通过溶液中卤素的含量与煤的比例来控制，卤化盐溶液中卤素与煤的质量比控制在20-100ppm。