專利名稱：一種吸附協(xié)同等離子體作用的一體化脫硝脫汞方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣體一體化脫硝脫汞方法，尤其是指一種表面吸附協(xié)同低溫等離
子體作用的一氧化氮還原與汞氧化相結合的一體化脫除方法。
背景技術：
近年來，煤燃燒過程中痕量元素的排放受到了越來越多的重視，研究痕量元素的 排放及控制已經(jīng)成為燃燒污染中的一個新興前沿領域。盡管痕量元素在煤中的濃度很低， 但由于電廠燃煤消耗量極大，其對環(huán)境的危害不容忽視。在這些痕量元素中，汞由于其存在 形式的特殊性而受到廣泛重視。汞的存在形式主要包括氣相汞(氣相元素汞Hg°和氣相二 價汞Hg"和固相顆粒汞。固相汞指的是與顆粒表面結合的那部分汞，它較容易被除塵器脫 除；二價汞比較穩(wěn)定，易溶于水，易被濕法洗滌系統(tǒng)所捕獲而脫除，并且，氧化狀態(tài)的汞蒸氣 在煙氣中可以部分或全部被顆粒碳吸收，而吸收了汞的碳顆?？梢员怀龎m設備從煙氣中除 去，所以排入大氣的二價汞Hg"的量比較少；而元素汞他°具有較高的蒸汽壓并難溶于水， 是相對比較穩(wěn)定的形態(tài)，難以被污染控制設備收集而直接排入大氣，所以控制元素汞Hg°的 排放只有通過添加吸收劑捕獲或者轉化為易去除的Hg2+形式。 對于汞的脫除，盡管目前研究人員已經(jīng)對其進行了大量研究，并提出了活性炭吸 附脫汞、鈣基吸收劑脫汞、利用濕法煙氣脫硫脫汞和利用飛灰的吸附作用脫汞等方法，但由 于這些方法或者成本較高，或者脫除效率較低，因此都還不太盡如人意。另一方面，綜合各 方面因素考慮，未來最終的燃煤煙氣污染控制技術應該是高效、低投入(包括低運行成本) 的多種污染物一體化綜合控制技術，也就是說，最適合的燃煤煙氣污染控制技術應該是對 已有的脫硫脫硝技術進行改進，使之能夠同時進行脫汞。 在已經(jīng)授權的專利號為CN02138395.2的中國發(fā)明專利中，發(fā)明人提出了一種新 型的表面吸附低能態(tài)等離子體一氧化氮還原方法。該脫硝方法具有能耗低、產(chǎn)物是氮氣和 氧氣、產(chǎn)物可以直接排入大氣、不會造成二次污染、工藝簡單等優(yōu)點，是處理固定和移動一 氧化氮源的一種有效途徑。但是在成功實施該方法時，還存在一個顯而易見的問題等離子 體一氧化氮還原的產(chǎn)物中含有強氧化性的活性氧原子，產(chǎn)生活性氧原子的能量歸根到底也 來自電能，然而在該方法中，活性氧原子相互結合成氧分子，這部分能量就被浪費掉了 。由 于煙氣中不僅含有一氧化氮，還含有一定量的汞，因此，如果能夠將煙氣中的汞氧化脫除與 上述等離子體一氧化氮還原的方法結合起來，充分利用一氧化氮還原產(chǎn)生的活性氧原子來 氧化汞，則上述問題將得到解決，這不僅省去了將汞氧化所需的電能，而且實現(xiàn)了同時脫硝 脫汞。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明提供一種低能耗的、吸附協(xié)同等離子體作用的一體化脫硝脫汞 方法。
技術方案本方法是一種吸附協(xié)同等離子體作用的一氧化氮還原與汞氧化相結合的一體化脫除方法，在含有一氧化氮和汞的氣體中加入氮氣混合，并使其通過高頻高壓電 場，該高頻高壓電場的峰值電壓不低于3000伏特、脈沖電壓頻率不低于500赫茲，電場中設 置有固體吸附劑顆粒。混合氣體在經(jīng)過電場時，吸附劑顆粒表面吸附氮氣并發(fā)生氣體放電， 氣體放電產(chǎn)生的活性氮原子誘發(fā)一氧化氮還原，同時生成副產(chǎn)物活性氧原子，而活性氧原 子則繼續(xù)誘發(fā)汞氧化，使汞轉化為氧化汞，從而達到一氧化氮還原與汞氧化順序進行的目 的。所述固體吸附顆粒為球形或塊狀并充滿于電場之中，該球形顆粒的直徑為2 3毫米， 塊狀顆粒的長度為2 3毫米。含有一氧化氮、汞和氮氣的氣體在高頻高壓電場中的停留 時間大于10—4秒。 技術效果①由于本發(fā)明使含有一氧化氮、汞和氮氣的氣體通過電場，電場中的固 體顆粒有選擇地化學吸附氮氣，并在其表面形成氣體放電，隨后誘發(fā)順序發(fā)生的一氧化氮 還原和汞氧化反應(其順序發(fā)生的基元反應為e+N2 — 2N+e，N+N0 — N^0和0+Hg — Hg0)， 從而達到了有效地一體化脫硝脫汞的目的。②本發(fā)明中，強氧化性活性氧原子由 一氧化氮 還原反應生成，不需要額外的電能，因此節(jié)省了汞氧化所需的能耗。③本發(fā)明中，固體顆粒 限定為球形或塊狀且其線性尺寸限定為2 3毫米，其優(yōu)點在于能夠使混合氣體利用顆粒 之間的間隙順利通過，并有利于一氧化氮和汞的最大程度脫除，顆粒直徑大小代表了顆粒 的比表面積(比表面積是單位質(zhì)量的顆粒所具有的表面積)，比表面積越大，顆粒所能吸附 的氣體越多。顆粒直徑太小，顆粒之間的空隙也就太小，不利于氣體通過；顆粒直徑太大，比 表面積就太小，不利于吸附。④本發(fā)明中，使含有一氧化氮、汞和氮氣的氣體在高頻高壓電 場中的停留時間大于10—4秒，可以更為有效地脫除一氧化氮和汞，即可以有效地提高一氧 化氮還原率和汞氧化率。
具體實施例方式
—種吸附協(xié)同等離子體作用的一氧化氮還原與汞氧化相結合的一體化脫除方法， 使含有一氧化氮和汞的氣體通過高頻高壓電場，該高頻高壓電場的峰值電壓不低于3000 伏特、脈沖電壓頻率不低于500赫茲，本實施例所選電場的峰值電壓不低于15000伏特，脈 沖電壓頻率不低于3000赫茲。氮氣被設置于高頻高壓電場中的固體吸附劑顆?；瘜W吸附 于其表面，并經(jīng)氣體放電形成活性氮原子，活性氮原子還原一氧化氮而生成活性氧原子，活 性氧原子繼續(xù)將汞氧化，使之轉化為氧化汞，從而完成了順序式一氧化氮還原脫除與汞氧 化脫除。固體吸附劑顆粒選用沸石與金屬、金屬氧化物的復合物，可以為球形并充滿于電場 中，該球形固體顆粒的直徑為2 3毫米，也可以為塊狀并充滿于電場中，該塊狀固體顆粒 的長度為2 3毫米，含有一氧化氮和汞的氣體滯留于電場的時間不小于10—4秒。
權利要求
一種吸附協(xié)同等離子體作用的一體化脫硝脫汞方法，是在含有一氧化氮和汞的氣體中加入氮氣并混合，并使其通過峰值電壓不低于3000伏特、脈沖電壓頻率不低于500赫茲的高頻高壓電場，氮氣被設置于高頻高壓電場中的固體吸附劑顆?；瘜W吸附于其表面，并經(jīng)氣體放電形成活性氮原子，其特征在于，氮氣電離產(chǎn)生的活性氮原子還原一氧化氮，生成活性氧原子，該活性氧原子將汞氧化使之轉化為氧化汞，從而完成一體化脫硫脫硝。
2. 根據(jù)權利要求1所述的吸附協(xié)同等離子體作用的一體化脫硝脫汞方法，其特征在于，固體顆粒為沸石與金屬、金屬氧化物的復合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吸附協(xié)同等離子體作用的一體化脫硝脫汞方法，屬于氣體脫硝脫汞領域，是在含有一氧化氮和汞的氣體中加入氮氣并混合，使其通過峰值電壓不低于3000伏特、脈沖電壓頻率不低于500赫茲的高頻高壓電場，氮氣被設置于電場中的固體吸附劑顆?；瘜W吸附于其表面，經(jīng)放電形成活性氮原子，氮原子還原一氧化氮而生成活性氧原子，其特點是該活性氧原子繼續(xù)將汞氧化，使之轉化為氧化汞，從而完成同時脫硝脫汞。由于汞的氧化直接利用了一氧化氮還原產(chǎn)生的活性氧原子，不需要消耗額外的能量，從而有效地降低了能耗。
文檔編號B01D53/74GK101693165SQ200910272409
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2009年10月20日
發(fā)明者余剛, 余奇, 蔣磊 申請人:武漢科技學院;