一種燃煤電站的煙氣脫汞方法及裝置的製作方法

2023-06-29 02:04:56

專利名稱：一種燃煤電站的煙氣脫汞方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃煤電站的煙氣脫汞方法，本發明還涉及應用該方法的煙氣脫汞裝直。
背景技術：
燃煤電站中，鍋爐爐膛產生的煙氣經由尾部煙道，依次通過省煤器、空氣預熱器、靜電除塵器和溼法脫硫塔後從煙囪排出。其中，煙氣進入省煤器前的溫度高達400°C，省煤器和空氣預熱器分別吸收通過的煙氣中的熱量加以循環利用，使得煙氣溫度逐步降低；靜電除塵器一般具有4至5級電場，煙氣通過靜電除塵器時，煙氣中的粉煤灰被各電場捕集脫除下來並儲存在各電場的存灰倉中，不同電場所捕獲的粉煤灰粒徑不同，其規律為從第一電場到第四電場逐漸減小，一般來說，第一電場飛灰粒徑大部分在IOym以上，第二電場飛灰粒徑範圍是5-10 μ m，以後的電場均在5μπι以下。原煤中含有微量的汞(Hg)，這些汞在煤炭燃燒時排放出來而成為煙氣汞，對環境造成嚴重破壞。煤炭燃燒已成為一個主要的人為汞排放源。我國的一次能源以煤為主，我國每年所生產原煤的80%以上用於直接燃燒，其中燃煤電站燃燒約佔原煤總量的30%，而且燃煤量每年都在持續增加。控制燃煤電站鍋爐汞排放意義重大。煙氣汞一旦進入環境，經沉降和水溶後，最終轉變成劇毒的甲基汞，如果甲基汞通過食物鏈進入人體，會對人的神經系統和發育系統產生嚴重危害。Hg汙染問題已經成為全球關注的焦點，也是我國需要迫切解決的問題。煙氣汞包括單質汞(Hg°)、氣態二價汞(Hg2+)和固態顆粒汞(Hgp)三種，它們的去除難度依次降低。為了解決汞的汙染問題，從源頭上防治汞對大氣的汙染，目前國內外研究大部分集中在兩個方面。一是研製高效、經濟的吸附劑；二是利用添加劑將煙氣中的單質汞氧化為氣態二價汞，由於氣態二價汞具有更易被飛灰吸附且易溶於水的特點，一部分氣態二價汞能被飛灰吸附轉化為固態顆粒汞，進而在靜電除塵器脫除；還有一部分被溼法煙氣脫硫裝置脫除。脫汞吸附劑的開發主要包括:活性炭基、鈣基和飛灰基吸收劑以及一些新型吸附劑等。現有技術中，去除單質汞時最有效和最廣泛使用的技術是活性炭噴入技術，雖然該技術效果顯著一可去除99%的單質汞，但該技術的運行費用，主要是活性炭的成本較高，因而不能大範圍推廣使用。而鈣基吸附劑對氣態二價汞的吸附效率較高，對單質汞的脫除效率卻很低。研究結果表明，鈣基類物質如Ca(OH)2Jf HgCl2的吸附效率可達到85% ;鹼性吸附劑如CaO，同樣也能達到很好地吸附HgCl2的效果，但是這些鈣基類物質對單質汞的吸附效率卻很低。因此，燃煤電站中亟需一種經濟高效的煙氣脫汞方法。

發明內容
本發明的第一目的是提供一種經濟高效的燃煤電站的煙氣脫汞方法。
本發明的第二個目的是提供實現上述方法的燃煤電站的煙氣脫汞裝置。本發明的第一個目的是通過以下的技術措施來實現的:一種燃煤電站的煙氣脫汞方法，其中燃煤電站中鍋爐爐膛產生的煙氣經由尾部煙道，依次通過省煤器、空氣預熱器、靜電除塵器和溼法脫硫塔後從煙囪排出，靜電除塵器通過多級電場捕集所述煙氣中不同粒徑的粉煤灰，其特徵在於所述的脫汞方法包括以下步驟:(SI)收集所述靜電除塵器捕集的粉煤灰；(S2)將步驟(SI)所述的粉煤灰從靜電除塵器上遊位置重新投入到尾部煙道中，並且投入位置與靜電除塵器之間具有足夠長的距離，使所述的粉煤灰在再次被靜電除塵器捕獲前得以吸附煙氣中的煙氣汞；(S3)重複上述步驟(SI)和步驟(S2)。為了提高對煙氣汞的吸附效率，作為本發明的一種改進，所述的脫汞方法還包括以下步驟:在步驟(SI)中，將所述收集到的粉煤灰與苦滷混合，並將該混合物乾燥後粉碎成粉煤灰和苦齒結晶的混合粉末；並且在步驟(S2 )中，所述苦滷結晶吸附在粉煤灰上隨粉煤灰一起被投入到尾部煙道中，使苦滷結晶將煙氣汞中的單質汞氧化成氣態二價汞。由於苦滷在高溫環境下對金屬管道有較強的腐蝕效果，為了使粉煤灰被空氣預熱器重新捕獲前有足夠的時間吸附煙氣汞，並且避免苦滷對尾部煙道的腐蝕，作為本發明的一種改進，步驟(S2)中，所述的粉煤灰和苦滷結晶混合粉末從尾部煙道位於省煤器與空氣預熱器之間的管段位置投入到尾部煙道中。作為本發明的一種改進，步驟(SI)中，所述的苦滷與收集到的粉煤灰的質量比在
1:10至1:15之間。苦滷與粉煤灰按此質量比進行投入，即能避免苦滷量過少而導致煙氣中的單質汞未能全部氧化成氣態二價汞，同時避免苦滷量過多而導致苦滷對尾部煙道造成嚴重腐蝕。為了兼顧粉煤灰對煙氣汞的吸附效率和實施本脫汞方法的成本，步驟(SI)收集的所述粉煤灰為靜電除塵器第二電場所捕集的粉煤灰。實驗表明，靜電除塵器的各個電場的灰量佔比分別為:第一電場佔60%左右，第二電場佔25%左右，第三電場佔12%左右，第四電場佔3%左右，各個電場所捕集的粉煤灰的吸附效果分別為:第二電場的吸附效果是第一電場的1.4倍以上，第三電場的吸附效果是第一電場的2倍以上；因此，選用靜電除塵器第二電場所捕集的粉煤灰作為煙氣汞的吸附劑，即能滿足煙氣脫汞對粉煤灰量的需求，並且作為吸附劑的第二電場的粉煤灰也具有較好的吸附效果。作為本發明的優選實施方式，所述的步驟(SI)中，以持續方式對靜電除塵器第二電場捕集的粉煤灰進行收集，並且收集量接近靜電除塵器第二電場的存灰倉中粉煤灰的動
態存量的一半。本發明的第二個目的是通過以下的技術措施來實現的:一種應用權利要求1所述方法的燃煤電站的煙氣脫汞裝置，其中燃煤電站中鍋爐爐膛產生的煙氣經由尾部煙道，依次通過省煤器、空氣預熱器、靜電除塵器和溼法脫硫塔後從煙 排出，靜電除塵器通過多級電場捕集所述煙氣中不同粒徑的粉煤灰，其特徵在於:所述的脫汞裝置包括循環管道；所述循環管道連通在靜電除塵器的存灰倉與尾部煙道位於靜電除塵器上遊位置的管段之間，並且所述上遊位置的管段與靜電除塵器之間具有足夠長的距離，循環管道將靜電除塵器捕集的粉煤灰抽吸到尾部煙道中，使所述粉煤灰在再次被靜電除塵器捕獲前吸附煙氣中的煙氣汞。為了提高對煙氣汞的吸附效率，作為本發明的一種改進，所述的脫汞裝置還包括苦滷噴液裝置、乾燥煙道和破碎裝置；所述苦齒噴液裝置和破碎裝置均安裝在循環管道上，其中苦齒噴液裝置設置在破碎裝置的上遊位置，所述乾燥煙道連通尾部煙道位於省煤器上遊位置的管段與循環管道位於苦滷噴液裝置和破碎裝置之間的管段，所述苦滷噴液裝置將苦滷以霧氣方式噴入循環管道中與循環管道中的粉煤灰充分混合，所述乾燥煙道引入高溫的煙氣將該混合物乾燥後，由所述破碎裝置粉碎成粉煤灰和苦滷結晶的混合粉末，使苦滷結晶吸附在粉煤灰上隨粉煤灰一起通過循環管道抽吸到尾部煙道中。由於苦滷在高溫環境下對金屬管道有較強的腐蝕效果，為了使粉煤灰被靜電除塵器重新捕獲前有足夠的時間吸附煙氣汞，並且避免苦滷對尾部煙道的腐蝕，作為本發明的一種改進，所述循環管道的出口與尾部煙道位於省煤器與空氣預熱器之間的管段相連通。為了兼顧粉煤灰對煙氣汞的吸附效率和實施本脫汞裝置的成本，所述循環管道的進口與靜電除塵器第二電場的存灰倉相連通。由於作為吸附劑的第二電場的粉煤灰也具有較好的吸附效果，能夠滿足煙氣脫汞對粉煤灰的要求，使得煙氣脫汞裝置的建設成本最低，避免建設連通第一電場或第三電場存灰倉的循環管道造成煙氣脫汞裝置的成本升高，並且還使得投入尾部煙道中的灰量過大而加重對尾部煙道的磨損。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:第一，本發明將靜電除塵器從尾部煙道捕集的粉煤灰循環投入到尾部煙道中，使粉煤灰在投入點與靜電除塵器之間的尾部煙道中得以維持在一定濃度以上，以粉煤灰循環方式實現了對煙氣汞的低成本吸附，並且較高濃度的粉煤灰對煙氣汞的整體吸附效率也較高，因此，本發明對煙氣具有較高的脫汞效率和極低實施成本；第二，本發明用苦滷作為添加劑，將煙氣汞中的單質汞氧化成氣態二價汞以降低粉煤灰對煙氣汞的吸附難度，煙氣汞的吸附效率得以獲得提高，並且苦滷以結晶形式吸附在粉煤灰上一併投入尾部煙道中，單質汞被苦滷結晶氧化成氣態二價汞後即快速被與苦滷結晶結合的粉煤灰所吸附，進一步提高了煙氣汞的吸附效率，因此，本發明對煙氣的脫汞效率得以進一步提高，另外，苦滷為海水製鹽工業的副產物，其成本低並且對其回收利用有益環保；第三，本發明的脫汞裝置主要投入成本為循環管道和乾燥煙道兩條氣體管道，並且優選將循環管道的進口連通到靜電除塵器第二電場的存灰倉，在滿足煙氣脫汞對粉煤灰吸附能力和數量的前提下，循環管道設置達到最為簡單，成本最低。


下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明:圖1為本發明優選實施例的煙氣脫汞裝置的結構示意圖；圖中，1-鍋爐爐膛，2-省煤器，3-乾燥煙道，4-破碎裝置，5-循環管道，6_溼法脫硫塔，7-煙囪，8-苦滷噴液裝置，9-第二電場存灰倉，10-靜電除塵器，11-空氣預熱器。
具體實施例方式如圖1所示，本發明優選實施例的燃煤電站的煙氣脫汞裝置包括循環管道5、苦滷噴液裝置8、乾燥煙道3和破碎裝置4。在燃煤電站中，鍋爐爐膛I產生的煙氣經由尾部煙道，依次通過省煤器2、空氣預熱器11、靜電除塵器10和溼法脫硫塔6後從煙囪7排出，靜電除塵器10通過多級電場捕集煙氣中不同粒徑的粉煤灰。本優選實施例的循環管道5的進口與靜電除塵器10第二電場的存灰倉9相連通；循環管道5的出口與尾部煙道位於省煤器2與空氣預熱器11之間的管段相連通，以使得粉煤灰的投入位置與靜電除塵器10之間具有足夠長的距離，粉煤灰得以有足夠的時間吸附煙氣中的煙氣汞。循環管道5將靜電除塵器10第二電場捕集的粉煤灰持續抽吸到尾部煙道中，並且抽吸量接近靜電除塵器10第二電場存灰倉9中粉煤灰的動態存量的一半，使粉煤灰在再次被靜電除塵器10捕獲前吸附煙氣中的煙氣汞。本優選實施例的苦滷噴液裝置8和破碎裝置4均安裝在循環管道5上，其中苦滷噴液裝置8設置在破碎裝置4的上遊位置，乾燥煙道3連通尾部煙道位於省煤器2上遊位置的管段與循環管道5位於苦滷噴液裝置8和破碎裝置4之間的管段，苦滷噴液裝置8將苦滷以霧氣方式沿循環管道5四周噴入循環管道5中與循環管道5中的粉煤灰充分混合，由於添加劑苦滷為液體，該混合物為潮溼塊狀物，乾燥煙道3從尾部煙道引入400°C左右的煙氣將該混合物加熱乾燥後，由破碎裝置4粉碎成粉煤灰和苦滷結晶的混合粉末，使苦滷結晶吸附在粉煤灰上隨粉煤灰一起通過循環管道5抽吸到尾部煙道中。鍋爐爐膛I不斷產生產生煙氣，其通過尾部煙道進入靜電除塵器10時，其中大部分的粉煤灰被靜電除塵器10的各級電場所捕獲，循環管道5將靜電除塵器10第二電場捕集的粉煤灰抽吸重新投入到尾部煙道中，使得粉煤灰在投入點與靜電除塵器之間的尾部煙道中得以維持在一定濃度以上，由於粉煤灰具有良好的吸附性能，能夠對煙氣中的煙氣汞進行吸附，而本發明的實驗表明粉煤灰粒徑越小，吸附能力越強，靜電除塵器10從第一電場起到後續電場所捕集的粉煤灰吸附能力逐級增強，但第三電場以後所捕集的粉煤灰雖然粒徑小，但是其中的灰量也小，不能滿足煙氣脫汞對粉煤灰灰量的需求，因此根據實驗選用靜電除塵器10第二電場捕集的粉煤灰對煙氣中的煙氣汞進行吸附，使尾部煙道中的粉煤灰達到一定濃度以上，因此而具有較高的脫汞效率和極低的實施成本。而本優選實施例中還通過苦滷噴液裝置8對循環管道5中的粉煤灰添加苦滷，並由乾燥煙道3引入煙氣乾燥以及由破碎裝置4將混合物破碎成粉末，使得苦滷結晶吸附在粉煤灰上隨粉煤灰一起通過循環管道5抽吸到尾部煙道中，由於苦滷是海水製鹽工業的副產物，其主要成分是MgCl2、NaCl，其次是MgSO4,含量較少的是KCl。由於氯化物可以大大促進單質汞向氣態二價汞的轉化，所以向粉煤灰中加入苦滷可以有效提高煙氣中氣態二價汞比例，進而促進了粉煤灰對煙氣汞的吸附，降低粉煤灰對煙氣汞的吸附難度並使副產物苦滷得到了有效利用。本發明的燃煤電站的煙氣脫汞方法，包括以下步驟:(SI)以持續方式對靜電除塵器10第二電場捕集的粉煤灰進行收集，並且收集量接近靜電除塵器10第二電場的存灰倉9中粉煤灰的動態存量的一半，以保證尾部煙道中粉煤灰的更新速度；將收集到的粉煤灰與苦滷混合，並將該混合物乾燥後粉碎成粉煤灰和苦滷結晶的混合粉末，其中苦滷與收集到的粉煤灰的質量比在1:10至I:15之間；
(S2)將步驟(SI)得到的粉煤灰和苦滷結晶混合粉末從尾部煙道位於省煤器2與空氣預熱器11之間的管段位置重新投入到尾部煙道中，苦滷結晶吸附在粉煤灰上隨粉煤灰一起被投入到尾部煙道中，使苦滷結晶將煙氣汞中的單質汞氧化成氣態二價汞，粉煤灰在再次被靜電除塵器10捕獲前得以吸附煙氣中的煙氣汞；(S3)重複上述步驟(SI)和步驟(S2)。本發明不局限與上述具體實施方式
，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，例如，除對靜電除塵器10第二電場捕獲的粉煤灰進行收集，同時也至少對靜電除塵器10其他電場的一個或者多個所捕獲的粉煤灰進行收集，又如僅將靜電除塵器10中的粉煤灰循環投入到尾部煙道中，再如，選用現有的其它現有的添加劑代替苦滷對單質汞進行氧化，均落在本發明的保護範圍之中。
權利要求
1.一種燃煤電站的煙氣脫汞方法，其中燃煤電站中鍋爐爐膛(I)產生的煙氣經由尾部煙道，依次通過省煤器(2)、空氣預熱器(11)、靜電除塵器(10)和溼法脫硫塔(6)後從煙囪(7)排出，靜電除塵器(10)通過多級電場捕集所述煙氣中不同粒徑的粉煤灰，其特徵在於:所述的脫汞方法包括以下步驟: (51)收集所述靜電除塵器(10)捕集的粉煤灰； (52)將步驟(SI)所述的粉煤灰從靜電除塵器(10)上遊位置重新投入到尾部煙道中，並且投入位置與靜電除塵器(10)之間具有足夠長的距離，使所述的粉煤灰在再次被靜電除塵器(10 )捕獲前得以吸附煙氣中的煙氣汞； (53)重複上述步驟(SI)和步驟(S2)。
2.根據權利要求1所述的燃煤電站的煙氣脫汞方法，其特徵在於:所述的脫汞方法還包括以下步驟: 在步驟(SI)中，將所述收集到的粉煤灰與苦滷混合，並將該混合物乾燥後粉碎成粉煤灰和苦齒結晶的混合粉末； 並且在步驟(S2)中，所述苦滷結晶吸附在粉煤灰上隨粉煤灰一起被投入到尾部煙道中，使苦滷結晶將煙氣汞中的單質汞氧化成氣態二價汞。
3.根據權利要求2所述的燃煤電站的煙氣脫汞方法，其特徵在於:步驟(S2)中，所述的粉煤灰和苦滷結晶混合粉末從尾部煙道位於省煤器(2)與空氣預熱器(11)之間的管段位置投入到尾部煙道中。
4.根據權利要求3所述的燃煤電站的煙氣脫汞方法，其特徵在於:步驟(SI)中，所述的苦滷與收集到的粉煤灰的質量比在1:10至1:15之間。
5.根據權利要求1至4任一項所述的燃煤電站的煙氣脫汞方法，其特徵在於:步驟(SI)收集的所述粉煤灰為靜電除塵器(10)第二電場所捕集的粉煤灰。
6.根據權利要求5所述的燃煤電站的煙氣脫汞方法，其特徵在於:所述的步驟(SI)中，以持續方式對靜電除塵器(10)第二電場捕集的粉煤灰進行收集，並且收集量接近靜電除塵器(10)第二電場的存灰倉(9)中粉煤灰的動態存量的一半。
7.一種應用權利要求1所述方法的燃煤電站的煙氣脫汞裝置，其中燃煤電站中鍋爐爐膛(I)產生的煙氣經由尾部煙道，依次通過省煤器(2)、空氣預熱器(11)、靜電除塵器(10)和溼法脫硫塔(6)後從煙囪(7)排出，靜電除塵器(10)通過多級電場捕集所述煙氣中不同粒徑的粉煤灰，其特徵在於:所述的脫汞裝置包括循環管道(5);所述循環管道(5)連通在靜電除塵器(10)的存灰倉(9)與尾部煙道位於靜電除塵器(10)上遊位置的管段之間，並且所述上遊位置的管段與靜電除塵器(10)之間具有足夠長的距離，循環管道(5)將靜電除塵器(10)捕集的粉煤灰抽吸到尾部煙道中，使所述粉煤灰在再次被靜電除塵器(10)捕獲前吸附煙氣中的煙氣汞。
8.根據權利要求7所述的燃煤電站的煙氣脫汞裝置，其特徵在於:所述的脫汞裝置還包括苦齒噴液裝置(8)、乾燥煙道(3)和破碎裝置(4);所述苦齒噴液裝置(8)和破碎裝置(4)均安裝在循環管道(5)上，其中苦滷噴液裝置(8)設置在破碎裝置(4)的上遊位置，所述乾燥煙道(3)連通尾部煙道位於省煤器(2)上遊位置的管段與循環管道(5)位於苦滷噴液裝置(8)和破碎裝置(4)之間的管段，所述苦滷噴液裝置(8)將苦滷以霧氣方式噴入循環管道(5)中與循環管道(5)中的粉煤灰充分混合，所述乾燥煙道(3)引入高溫的煙氣將該混合物乾燥後，由所述破碎裝置(4)粉碎成粉煤灰和苦滷結晶的混合粉末，使苦滷結晶吸附在粉煤灰上隨粉煤灰一起通過循環管道(5)抽吸到尾部煙道中。
9.根據權利要求8所述的燃煤電站的煙氣脫汞裝置，其特徵在於:所述循環管道(5)的出口與尾部煙道位於省煤器(2)與空氣預熱器(11)之間的管段相連通。
10.根據權利要求7至9任一項所述的燃煤電站的煙氣脫汞裝置，其特徵在於:所述循環管道(5)的進口與靜電 除塵器(10)第二電場的存灰倉(9)相連通。
全文摘要
本發明公開了一種燃煤電站的煙氣脫汞方法及裝置，其中燃煤電站中鍋爐爐膛產生的煙氣經由尾部煙道，依次通過省煤器、空氣預熱器、靜電除塵器和溼法脫硫塔後從煙囪排出，靜電除塵器通過多級電場捕集所述煙氣中不同粒徑的粉煤灰，其特徵在於所述的脫汞方法包括以下步驟(S1)收集所述靜電除塵器捕集的粉煤灰；(S2)將步驟(S1)所述的粉煤灰從靜電除塵器上遊位置重新投入到尾部煙道中，並且投入位置與靜電除塵器之間具有足夠長的距離，使所述的粉煤灰在再次被靜電除塵器捕獲前得以吸附煙氣中的煙氣汞；(S3)重複上述步驟(S1)和步驟(S2)。本發明具有脫汞效率高、實施成本低的優點。
文檔編號F23J15/00GK103084038SQ20131003386
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者殷立寶, 鄭雙清, 馮曉鳴, 高正陽, 徐齊勝 申請人:廣東電網公司電力科學研究院