一種用于煙氣除汞劑活化的裝置及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于煙氣除汞劑活化的裝置及其應(yīng)用，該裝置包括除汞劑儲(chǔ)罐（1）、流量控制器（2）、除汞劑輸送管（3）、除汞劑活化裝置（4）、電源連接線（7）、高壓電源（8）、接地線（9），所述的除汞劑儲(chǔ)罐（1）通過除汞劑輸送管（3）連接除汞劑活化裝置（4），并在除汞劑輸送管（3）管道上設(shè)有流量控制器（2），所述的除汞劑活化裝置（4）通過電源連接線（7）連接高壓電源（8），并通過接地線（9）與地線相連，除汞劑活化裝置（4）底部設(shè)有煙氣入口，頂部設(shè)有煙氣出口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以顯著提高除汞劑的活性及除汞效率，同時(shí)減少除汞劑的使用量和可能導(dǎo)致次級(jí)污染風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說明】一種用于煙氣除汞劑活化的裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的煙氣汞排放控制技術(shù)，尤其是涉及ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們環(huán)保意識(shí)和對(duì)汞危害的認(rèn)識(shí)不斷加強(qiáng)，越來越多的國家開始重視重金屬汞的污染問題。2013年10月，關(guān)于汞的國際公約即將簽暑。作為全球最大的汞排放國，我國面臨嚴(yán)峻的汞減排履約壓力。
[0003]當(dāng)前國際主流的煙氣除汞技術(shù)主要是通過向畑氣中噴入活性炭或氧化劑，將燃煤煙氣中的零價(jià)汞(Hg°)吸附轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)汞(Hgp)或氧化轉(zhuǎn)化為ニ價(jià)汞(Hg2+)，然后通過后續(xù)已有的煙氣污染物凈化設(shè)備，如除塵設(shè)備、濕法脫硫設(shè)備等，將轉(zhuǎn)化后的顆粒態(tài)汞(Hgp)或ニ價(jià)汞(Hg2+)去除。不過，采用活性炭噴射的方法價(jià)格比較貴，其對(duì)零價(jià)汞的吸附性能有限，且過多使用活性炭會(huì)影響飛灰品質(zhì)不利于其綜合利用。因此，活性炭噴射技術(shù)在我國尚無法大規(guī)模推廣應(yīng)用。而美國環(huán)保署經(jīng)過多年試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在煙氣零價(jià)汞氧化過程中，鹵單質(zhì)或鹵化物是比較有效的氧化劑，大多數(shù)煙氣除汞技術(shù)都不可避免地要使用到鹵單質(zhì)或鹵化物作為氧化劑。如中國專利ZL200610027173.8和ZL200810202641.X分別公開了ー種利用硫鹵化合物負(fù)載改性吸附劑和氯化溴復(fù)配液去除煙氣零價(jià)汞的方法，通過硫鹵化合物或氯化溴將煙氣中的Hg°轉(zhuǎn)化為Hg2+，然后通過濕法脫硫裝置將Hg2+吸收去除。另外，還有向燃煤中直接添加溴化鈣，以提高煙氣中Hg2+比例，從而提高總汞去除效率的煙氣除汞方法。然而，燃煤煙氣中除了氯氣或氯化物以外，基本不含有其他鹵化物。氯化物本身對(duì)零價(jià)汞的氧化效率偏低，不足以滿足エ業(yè)煙氣除汞的要求。如果采用單質(zhì)溴、單質(zhì)碘，雖然可以比較有效地轉(zhuǎn)化零價(jià)汞，但是其活性較高，可能導(dǎo)致二次污染，而如果使用溴化物或碘化物等鹵化物，其活性又偏低，為提高其除汞效率勢(shì)必要加大其使用量，這同樣會(huì)導(dǎo)致二次污染的產(chǎn)生。因此，如果需要減少鹵單質(zhì)或鹵化物的使用量，又要保證煙氣除汞的效率，就必須要進(jìn)ー步提高其對(duì)零價(jià)汞的氧化活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置及其應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種用于煙氣除汞劑活化的裝置，其特征在于，該裝置包括除汞劑儲(chǔ)罐、流量控制器、除汞劑輸送管、除汞劑活化裝置、電源連接線、高壓電源、接地線，所述的除汞劑儲(chǔ)罐通過除汞劑輸送管連接除汞劑活化裝置，并在除汞劑輸送管管道上設(shè)有流量控制器，所述的除汞劑活化裝置通過電源連接線連接高壓電源，并通過接地線與地線相連，除汞劑活化裝置底部設(shè)有煙氣入ロ，頂部設(shè)有煙氣出ロ。
[0006]所述的除汞劑活化裝置包括金屬材質(zhì)的筒狀外殼，置于外殼內(nèi)部活化電極，以及外殼頂部和底部設(shè)置的活化裝置封蓋。[0007]所述的活化電極由電極外管和電極內(nèi)管組成；所述的電極外管為金屬材質(zhì)，其形狀為內(nèi)部真空的星型柱狀結(jié)構(gòu)；其兩端用星型金屬片焊接密封，而側(cè)邊有四條縫隙，縫隙的寬度范圍為0.1-1.0mm ;所述的電極內(nèi)管為ー根穿過電極外管的兩端,并與其焊接在一起的金屬圓管；該金屬圓管與電極外管所述四條縫隙對(duì)應(yīng)的位置平行鉆有四排小孔；小孔直徑為同一排小孔之間的距離為50-200mm。
[0008]所述的活化裝置封蓋由絕緣材料制成，活化裝置封蓋上插有電極內(nèi)管；所述的絕緣材料包括聚四氟こ烯。
[0009]所述的電極外管外側(cè)的壓力比內(nèi)側(cè)的壓力低0_3000Pa，即電極外管與除汞劑活化裝置外殼間的壓カ比電極外管與電極內(nèi)管間的壓力低0-3000Pa。
[0010]所述的高壓電源為直流電源或交頻電源。
[0011]一種用于煙氣除汞劑活化的裝置的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用包括以下幾個(gè)步驟:
[0012]第一歩，將燃煤煙氣從煙氣入口引入除汞劑活化裝置；
[0013]第二步，將除汞劑氣體從除汞劑儲(chǔ)罐經(jīng)過除汞劑輸送管通入活化電極內(nèi)管；
[0014]第三步，進(jìn)入電極內(nèi)管的除汞劑通過其壁面上的小孔輸送到電極外管的內(nèi)部空腔中；
[0015]第四步，進(jìn)入電極外管內(nèi)部空腔的除汞劑經(jīng)過其側(cè)邊的縫隙通入到除汞劑活化裝置的內(nèi)部通道中與燃煤煙氣混合；
[0016]第五步，將高壓電源調(diào)節(jié)至一定電壓，使得除汞劑經(jīng)過電極外管的縫隙時(shí)在電暈作用下活化，生成大量的活性物質(zhì)；
[0017]第六步，活性物質(zhì)與煙氣中的零價(jià)汞進(jìn)行反應(yīng)，并將其轉(zhuǎn)化為ニ價(jià)汞；
[0018]第七步，利用后續(xù)的濕法脫硫裝置將煙氣中的ニ價(jià)汞去除。
[0019]所述的除汞劑儲(chǔ)罐內(nèi)的除汞劑主要為氯化氫、溴化氫或碘化氫氣體的ー種或多種混合物，除汞劑的噴入量通過流量控制器調(diào)節(jié)，其在煙氣中的濃度范圍為0.lppm-20ppm之間。
[0020]所述的活化電極的放電形式為電暈放電或脈沖放電，放電電壓范圍在5_60kV，放電頻率為50-300000Hz。
[0021]所述的煙氣的溫度為100-300°C范圍內(nèi)；煙氣在除汞劑活化裝置中的流速為l-5m/s，停留時(shí)間為1-20秒。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下一些優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、本發(fā)明使用的除汞劑通過新型電極的縫隙混入到煙氣中，可以極大地提高電暈放電的能量，激發(fā)生成更多的活性物質(zhì)，并利用這些活性物質(zhì)迅速將煙氣中的零價(jià)汞高效氧化；
[0024]2、本發(fā)明使用的除汞劑用量非常少，成本較低；
[0025]3、本發(fā)明可以用于靜電除塵器的改造，將本發(fā)明設(shè)計(jì)的新型電極與靜電除塵器最后一個(gè)電場(chǎng)中的部分電極進(jìn)行替換，這樣在不影響除塵效果的同時(shí)又能提升靜電除塵器對(duì)零價(jià)汞的去除效果，同時(shí)節(jié)約了設(shè)備成本。
[0026]4、本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于燃煤煙氣，還可以應(yīng)用于垃圾焚燒煙氣、有色冶煉煙氣等其他行業(yè)的煙氣汞排放控制過程中。【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明活化電極主視圖；
[0029]圖3為本發(fā)明活化電極俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步說明。本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0031]實(shí)施例1
[0032]本實(shí)施例采用ー個(gè)內(nèi)徑為150mm的圓形不銹鋼筒作為除汞劑活化裝置的主體，其長(zhǎng)度為2100mm，新型活化電極外筒長(zhǎng)度為1800mm，內(nèi)筒長(zhǎng)度為2400mm，活化電極外筒的橫截面對(duì)角距離為51mm，其尖端與除汞劑活化裝置內(nèi)壁面的距離為49.5mm。在除汞活化裝置上游裝有ー個(gè)空氣加熱裝置，利用引風(fēng)機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)配置熱模擬煙氣([NO] = 200ppm, [Hg0]=20 u g/m3, [SO2] = lOOOppm，其余為電爐加熱的150°C的熱空氣)以40mVh的流量連續(xù)通入煙道。除汞劑采用氣體氯化氫，噴入濃度為lOppmv。首先不開啟高壓電源，通過檢測(cè)通入氯化氫前后，尾氣中的零價(jià)汞濃度，可以計(jì)算出零價(jià)汞的去除效率約為5%左右；當(dāng)將電壓調(diào)節(jié)至8.0kV時(shí)，零價(jià)汞的去除效率達(dá)到了 60%左右；進(jìn)一步將電壓調(diào)節(jié)至10kV，零價(jià)汞的去除效率達(dá)到了 80%左右。
[0033]實(shí)施例2
[0034]裝置及方法與實(shí)例I相同，只是將除汞劑改為氣體溴化氫，向畑氣中噴入溴化氫后，在模擬煙氣中的濃度為2ppmv。在不施加電壓的時(shí)候，煙氣中零價(jià)汞的去除效率為10%;逐步將電壓調(diào)至8.0kV，零價(jià)汞的去除效率達(dá)到了 80%左右；進(jìn)一步將電壓調(diào)節(jié)至9.0kV,零價(jià)汞的去除效率達(dá)到了 95%左右。
[0035]實(shí)施例3
[0036]如圖1?3所示，一種用于煙氣除汞劑活化的裝置，該裝置包括除汞劑儲(chǔ)罐1、流量控制器2、除汞劑輸送管3、除汞劑活化裝置4、電源連接線7、高壓電源8、接地線9，所述的除汞劑儲(chǔ)罐I通過除汞劑輸送管3連接除汞劑活化裝置4，并在除汞劑輸送管管道上設(shè)有流量控制器2，
[0037]所述的除汞劑活化裝置4包括金屬材質(zhì)的筒狀外殼，置于外殼內(nèi)部活化電極5，以及外殼頂部和底部設(shè)置的活化裝置封蓋6。所述的活化電極5由電極外管10和電極內(nèi)管11組成；所述的電極外管10為金屬材質(zhì)，其形狀為內(nèi)部真空的星型柱狀結(jié)構(gòu)；其兩端用星型金屬片焊接密封，而側(cè)邊有四條縫隙，縫隙的寬度范圍為0.1-1.0mm,以便于除汞劑通過縫隙進(jìn)入到除汞劑活化裝置4內(nèi)部通道與燃煤煙氣混合；所述的電極內(nèi)管11為ー根穿過電極外管的兩端，并與其焊接在一起的金屬圓管；該金屬圓管與電極外管所述四條縫隙對(duì)應(yīng)的位置平行鉆有四排小孔，以便于除汞劑從電極內(nèi)管11流動(dòng)到電極外管10的內(nèi)部空腔中，并沿著外管10的縫隙進(jìn)入到除汞劑活化裝置4內(nèi)；小孔直徑為1-2_，同一排小孔之間的距離為50-200mm。所述的活化裝置封蓋6由絕緣材料制成，活化裝置封蓋6上插有電極內(nèi)管11;所述的絕緣材料包括聚四氟こ烯。
[0038]所述的除汞劑活化裝置4電極內(nèi)管11穿過活化裝置封蓋6，并通過電源連接線7連接高壓電源8，除汞劑活化裝置4外殼通過接地線9與地線相連，除汞劑活化裝置4底部設(shè)有煙氣入ロ，頂部設(shè)有煙氣出ロ。
[0039]上述裝置的應(yīng)用包括以下幾個(gè)步驟:
[0040]第一歩，將燃煤煙氣從煙氣入口引入除汞劑活化裝置4 ;煙氣的溫度為100-300°C范圍內(nèi)；煙氣在除汞劑活化裝置中的流速為l_5m/s，停留時(shí)間為1-20秒。
[0041]第二步，將除汞劑氣體從除汞劑儲(chǔ)罐I經(jīng)過除汞劑輸送管3通入活化電極內(nèi)管11 ；所述的除汞劑儲(chǔ)罐內(nèi)的除汞劑主要為氯化氫、溴化氫或碘化氫氣體的ー種或多種混合物，除汞劑的噴入量通過流量控制器調(diào)節(jié)，其在煙氣中的濃度范圍為0.lppm-20ppm之間。
[0042]第三步，進(jìn)入電極內(nèi)管11的除汞劑通過其壁面上的小孔輸送到電極外管10的內(nèi)部空腔中；
[0043]第四步，進(jìn)入電極外管10內(nèi)部空腔的除汞劑經(jīng)過其側(cè)邊的縫隙通入到除汞劑活化裝置4的內(nèi)部通道中與燃煤煙氣混合；所述的電極外管10外側(cè)的壓力比內(nèi)側(cè)的壓力低0-3000Pa，即電極外管10與除汞劑活化裝置4外殼間的壓カ比電極外管10與電極內(nèi)管11間的壓力低0-3000Pa。
[0044]第五步，將高壓電源8調(diào)節(jié)至一定電壓，使得除汞劑經(jīng)過電極外管的縫隙時(shí)在電暈作用下活化，生成大量的活性物質(zhì)；所述的高壓電源8為直流電源或交頻電源。所述的活化電極5的放電形式為電暈放電或脈沖放電，放電電壓范圍在5-60kV，放電頻率為50-300000Hz。
[0045]第六步，活性物質(zhì)與煙氣中的零價(jià)汞進(jìn)行反應(yīng)，并將其轉(zhuǎn)化為ニ價(jià)汞；
[0046]第七步，利用后續(xù)的濕法脫硫裝置將煙氣中的ニ價(jià)汞去除。
【權(quán)利要求】
1.一種用于煙氣除汞劑活化的裝置，其特征在于，該裝置包括除汞劑儲(chǔ)罐(I)、流量控制器(2)、除汞劑輸送管(3)、除汞劑活化裝置(4)、電源連接線(7)、高壓電源(8)、接地線(9)，所述的除汞劑儲(chǔ)罐(I)通過除汞劑輸送管(3)連接除汞劑活化裝置(4)，并在除汞劑輸送管(3)管道上設(shè)有流量控制器(2)，所述的除汞劑活化裝置(4)通過電源連接線(7)連接高壓電源(8)，并通過接地線(9)與地線相連，除汞劑活化裝置(4)底部設(shè)有煙氣入口，頂部設(shè)有煙氣出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置，其特征在于，所述的除汞劑活化裝置⑷包括金屬材質(zhì)的筒狀外殼，置于外殼內(nèi)部活化電極(5)，以及外殼頂部和底部設(shè)置的活化裝置封蓋(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置，其特征在于，所述的活化電極(5)由電極外管(10)和電極內(nèi)管(11)組成；所述的電極外管(10)為金屬材質(zhì)，其形狀為內(nèi)部真空的星型柱狀結(jié)構(gòu)；其兩端用星型金屬片焊接密封，而側(cè)邊有四條縫隙，縫隙的寬度范圍為0.1-1.0mm;所述的電極內(nèi)管(11)為ー根穿過電極外管(10)的兩端，并與其焊接在一起的金屬圓管；該金屬圓管與電極外管(10)所述四條縫隙對(duì)應(yīng)的位置平行鉆有四排小孔；小孔直徑為l_2mm，同一排小孔之間的距離為50-200mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置，其特征在于，所述的活化裝置封蓋(6)由絕緣材料制成，活化 裝置封蓋(6)上插有電極內(nèi)管(11);所述的絕緣材料包括聚四氟こ烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置，其特征在于，所述的電極外管(10)外側(cè)的壓力比內(nèi)側(cè)的壓力低0-3000Pa，即電極外管(10)與除汞劑活化裝置(4)外殼間的壓カ比電極外管(10)與電極內(nèi)管(11)間的壓力低0-3000Pa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置，其特征在于，所述的高壓電源⑶為直流電源或交頻電源。
7.—種如權(quán)利要求1-6任一所述的用于煙氣除汞劑活化的裝置的應(yīng)用，其特征在干，該應(yīng)用包括以下幾個(gè)步驟: 第一歩，將燃煤煙氣從煙氣入口引入除汞劑活化裝置(4)； 第二步，將除汞劑氣體從除汞劑儲(chǔ)罐(I)經(jīng)過除汞劑輸送管(3)通入活化電極內(nèi)管(11); 第三步，進(jìn)入電極內(nèi)管(11)的除汞劑通過其壁面上的小孔輸送到電極外管(10)的內(nèi)部空腔中； 第四步，進(jìn)入電極外管(10)內(nèi)部空腔的除汞劑經(jīng)過其側(cè)邊的縫隙通入到除汞劑活化裝置(4)的內(nèi)部通道中與燃煤煙氣混合； 第五步，將高壓電源(8)調(diào)節(jié)至一定電壓，使得除汞劑經(jīng)過電極外管的縫隙時(shí)在電暈作用下活化，生成大量的活性物質(zhì)； 第六步，活性物質(zhì)與煙氣中的零價(jià)汞進(jìn)行反應(yīng)，并將其轉(zhuǎn)化為ニ價(jià)汞； 第七步，利用后續(xù)的濕法脫硫裝置將煙氣中的ニ價(jià)汞去除。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置的應(yīng)用，其特征在于，所述的除汞劑儲(chǔ)罐(I)內(nèi)的除汞劑主要為氯化氫、溴化氫或碘化氫氣體的ー種或多種混合物，除汞劑的噴入量通過流量控制器⑵調(diào)節(jié)，其在煙氣中的濃度范圍為0.lppm-20ppm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置的應(yīng)用，其特征在于，所述的活化電極(5)的放電形式為電暈放電或脈沖放電，放電電壓范圍在5-60kV，放電頻率為50-300000Hz。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于煙氣除汞劑活化的裝置的應(yīng)用，其特征在于，所述的煙氣的溫度為100-300°C范圍內(nèi)；煙氣在除汞劑活化裝置(4)中的流速為l-5m/s，停留時(shí)間為1-20秒。 ·
【文檔編號(hào)】B01D53/76GK103446856SQ201310315121
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】瞿贊, 晏乃強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)