本實(shí)用新型涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種煙氣中Hg²⁺的脫除系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汞是一種有毒的重金屬元素，也是重要的大氣污染物之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大氣環(huán)境中約31％的汞來(lái)自于火電廠(chǎng)的煤燃燒，其設(shè)計(jì)到電力、工業(yè)鍋爐、鋼鐵冶金等行業(yè)，燃煤汞污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界公認(rèn)的又一嚴(yán)峻環(huán)境問(wèn)題。為此，環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家質(zhì)檢總局于2012年1月1日聯(lián)合發(fā)布了《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，首次將我國(guó)電廠(chǎng)煙氣中汞的排放值限定在0.03mg/m³，在國(guó)家政策法規(guī)層面決定了煙氣脫汞技術(shù)的研究將具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

燃煤煙氣中汞主要以元素汞(Hg⁰)、氧化汞(Hg²⁺)及顆粒汞(Hg^p)三種形式存在。Hg²⁺和Hg^p因其自身物理化學(xué)性質(zhì)，易在濕法脫硫和除塵裝置中脫除。然而，Hg⁰易揮發(fā)且難溶于水，難以在常規(guī)煙氣凈化設(shè)備中脫除，幾乎全部排放到大氣中，極大地危害著人體健康。根據(jù)Atmospheric Chemistry and Physics于2010年10:1183-1192中發(fā)表的“Mercury emission and speciation of coal-fired power plants in China”、Fuel于2008年發(fā)表的文獻(xiàn)“The role of flue gas desulphurisation in mercury speciation and distribution in a lignite burning power plant”，以及環(huán)境工程學(xué)報(bào)在2008年1(2):64-69中公開(kāi)的《濕式煙氣脫硫系統(tǒng)同時(shí)脫汞研究》中的內(nèi)容表明：在濕法脫硫裝置中，Hg²⁺的脫除率接近100％。然而，由于脫硫漿液中含有許多具有還原性的離子，F(xiàn)uel雜志于2010年89:3167-3177中發(fā)表的文章“Removal of Hg⁰from flue gases in wet FGD by catalytic oxidation with air-An experimental study”表明，溶解在漿液中的Hg²⁺會(huì)被逐漸還原成Hg⁰，致使通過(guò)脫硫漿液后煙氣中Hg⁰濃度反而比進(jìn)氣高。如王岳軍在2011年公開(kāi)的浙江大學(xué)博士學(xué)位論文《氣相零價(jià)汞催化氧化及二價(jià)汞液相吸收、還原過(guò)程研究》中指出：在吸收液pH為4.5～5.5之間時(shí)，鈣基系統(tǒng)中有近70％的Hg²⁺被還原。為此，F(xiàn)uel雜志于2007年86:2789-2797中發(fā)表的文章“Mercury removal from coal combustion by Fenton reactions-Part A:Bench-scale tests”公開(kāi)向脫硫漿液中添加Fenton試劑(Fe³⁺/H₂O₂)、Journal of Hazardous Materials雜志在2010年183:132-137的報(bào)道“The role of iodine monochloride for the oxidation of elemental mercury”)中公開(kāi)的添加氯化碘和Fuel在2012年96:568-571的報(bào)道“Effect of adding aluminum salts to wet FGD systems upon the stabilization of mercury””中公開(kāi)的添加鋁鹽等以抑制Hg²⁺的還原，并取得了一定效果。盡管該法具有一定的應(yīng)用前景，但使用該法時(shí)需向脫硫漿料中添加氧化劑和催化劑的量較大，會(huì)在很大程度上影響漿料的組成，進(jìn)而影響脫硫效果。此外，添加劑的加入將會(huì)降低石膏品質(zhì)。此外，將燃煤鍋爐煙氣中的汞直接進(jìn)行脫除處理后，不加以回收也是對(duì)汞資源的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種煙氣中Hg²⁺的脫除系統(tǒng)，使用簡(jiǎn)單，方便高效，在脫除Hg²⁺污染的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)汞資源的回收利用。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種煙氣中Hg²⁺的脫除系統(tǒng)，包括濕法脫硫系統(tǒng)和石油亞砜分離系統(tǒng)；

所述的濕法脫硫系統(tǒng)包括濕法脫硫塔，濕法脫硫塔內(nèi)部形成的漿液池，連接煙道的氧化煙氣入口，與漿液池連通設(shè)置的氨水儲(chǔ)罐和石油亞砜原液儲(chǔ)罐，設(shè)置在氧化煙氣入口上方的噴淋層，以及連接噴淋層和漿液池的漿液循環(huán)泵；

所述的石油亞砜分離系統(tǒng)包括一級(jí)油水分離器，一級(jí)油水分離器的輸入端與漿液池連通，油相輸出端輸出含Hg²⁺的石油亞砜，水相輸出端輸出回收脫硫漿液，其水相輸出端連接噴淋層。

優(yōu)選的，還包括石油亞砜再生系統(tǒng)，所述的石油亞砜再生系統(tǒng)包括二級(jí)油水分離器和連接在二級(jí)油水分離器上的鹽酸儲(chǔ)罐；二級(jí)油水分離器的輸入端與一級(jí)油水分離器的油相輸出端連接，油相輸出端輸出再生石油亞砜，水相輸出端輸出Hg²⁺的鹽酸解析液，其油相輸出端連接噴淋層。

進(jìn)一步，還包括連接在二級(jí)油水分離器水相輸出端的Hg²⁺電解裝置，Hg²⁺電解裝置用于將Hg²⁺的鹽酸解析液進(jìn)行電解處理得到水銀，Hg²⁺電解裝置上連接有用于存儲(chǔ)水銀的液體純汞收集裝置。

進(jìn)一步，一級(jí)油水分離器的水相輸出端和二級(jí)油水分離器的油相輸出端均分別連接在漿液循環(huán)泵的出口側(cè)。

優(yōu)選的，漿液池中設(shè)置有攪拌系統(tǒng)。

優(yōu)選的，濕法脫硫塔內(nèi)噴淋層上方依次設(shè)置有除霧層和煙氣出口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

本實(shí)用新型將不溶于水的石油亞砜添加到脫硫漿液中，通過(guò)混合噴淋以將煙氣中的Hg²⁺捕集到石油亞砜中，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中Hg²⁺的脫除。利用石油亞砜不溶于水且密度小于1的性質(zhì)，通過(guò)簡(jiǎn)單的油水分離器將捕集了Hg²⁺的石油亞砜與脫硫漿液分離開(kāi)，將分離出來(lái)的含Hg²⁺的石油亞砜收集起來(lái)；然后向其中加入鹽酸溶液，以將石油亞砜捕集的Hg²⁺解析出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油亞砜的再生；將再生后的石油亞砜重新通入脫硫塔內(nèi)進(jìn)行新一輪的Hg²⁺捕集，最后通過(guò)對(duì)Hg²⁺的鹽酸解析液進(jìn)行電解處理，可制得高純水銀，所制備的高純汞可以在一定程度上緩解我國(guó)汞資源匱乏的現(xiàn)狀。此外，此脫汞系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)還能避免煙氣中的Hg²⁺進(jìn)入脫硫漿液，免除Hg²⁺在脫硫漿液中的再釋放，造成環(huán)境污染。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)例中所述脫除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖示意圖。

圖中：氨水儲(chǔ)罐1，攪拌系統(tǒng)2，氧化煙氣入口3，噴淋層4，除霧系統(tǒng)5，煙氣出口6，漿液循環(huán)泵7，一級(jí)油水分離器8，二級(jí)油水分離器9，Hg²⁺電解裝置10，液體純汞收集裝置11，石油亞砜原液儲(chǔ)罐12，鹽酸儲(chǔ)罐13。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。

本實(shí)用新型一種煙氣中Hg²⁺的脫除系統(tǒng)只需要在常規(guī)脫硫系統(tǒng)基礎(chǔ)之上增設(shè)包括一級(jí)油水分離器8的石油亞砜分離系統(tǒng)、包括二級(jí)油水分離器9的石油亞砜再生系統(tǒng)、Hg²⁺電解裝置10及液體純汞收集裝置11，適用于火電廠(chǎng)燃煤鍋爐、鋼鐵燒結(jié)機(jī)、工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐等產(chǎn)生的含Hg²⁺的煙氣處理。

其中，濕法脫硫系統(tǒng)包括濕法脫硫塔，濕法脫硫塔內(nèi)部形成的漿液池，連接煙道的氧化煙氣入口3，與漿液池連通設(shè)置的氨水儲(chǔ)罐1和石油亞砜原液儲(chǔ)罐12，設(shè)置在氧化煙氣入口3上方的噴淋層4、除霧層5和煙氣出口6，以及連接噴淋層4和漿液池的漿液循環(huán)泵7；漿液池中設(shè)置有攪拌系統(tǒng)2。

石油亞砜分離系統(tǒng)包括一級(jí)油水分離器8，一級(jí)油水分離器8的輸入端與漿液池連通，油相輸出端輸出含Hg²⁺的石油亞砜，水相輸出端輸出回收脫硫漿液。

石油亞砜再生系統(tǒng)，所述的石油亞砜再生系統(tǒng)包括二級(jí)油水分離器9和連接在二級(jí)油水分離器9上的鹽酸儲(chǔ)罐13；二級(jí)油水分離器9的輸入端與一級(jí)油水分離器8的油相輸出端連接，油相輸出端輸出再生石油亞砜，水相輸出端輸出Hg²⁺的鹽酸解析液。

一級(jí)油水分離器8的水相輸出端和二級(jí)油水分離器9的油相輸出端均分別連接在漿液循環(huán)泵7的出口側(cè)，與噴淋層4連接。

二級(jí)油水分離器9水相輸出端連接Hg²⁺電解裝置10，Hg²⁺電解裝置10用于將Hg²⁺的鹽酸解析液進(jìn)行電解處理得到水銀，Hg²⁺電解裝置10上連接有用于存儲(chǔ)水銀的液體純汞收集裝置11。

本實(shí)用新型在使用時(shí)，通過(guò)在脫硫漿液中添加對(duì)Hg²⁺絡(luò)合能力強(qiáng)的石油亞砜，以脫除煙氣中的Hg²⁺，免除常規(guī)濕法脫硫技術(shù)中Hg²⁺在脫硫漿液中的還原再釋放。脫汞吸收劑石油亞砜是以高硫原油或高硫柴油為原料，通過(guò)氧化、萃取分離而制得，其不溶于水且密度比水小，適用于濕法脫硫系統(tǒng)。具體的包括如下步驟。

1)在濕法脫硫系統(tǒng)中，將不溶于水的石油亞砜添加到脫硫漿液中通過(guò)混合噴淋以將煙氣中的Hg²⁺捕集到石油亞砜中，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中Hg²⁺的脫除。

2)將捕集了Hg²⁺的石油亞砜與脫硫漿液分離的步驟，分離后得到回收脫硫漿液和含Hg²⁺的石油亞砜；

3)將分離出來(lái)的含Hg²⁺的石油亞砜收集后，加入鹽酸溶液將石油亞砜捕集的Hg²⁺解析出來(lái)，得到再生石油亞砜和Hg²⁺的鹽酸解析液，并將回收脫硫漿液和再生石油亞砜重新接入到濕法脫硫系統(tǒng)中，重新進(jìn)行脫硫和Hg²⁺捕集。

4)將Hg²⁺的鹽酸解析液進(jìn)行電解處理制得水銀的步驟。

本優(yōu)選實(shí)例中采用的煙氣為實(shí)驗(yàn)室模擬煙氣。實(shí)驗(yàn)室模擬煙氣組成為N₂、O₂、HCl、Hg⁰，在HCl和O₂存在的條件下，采用SCR脫硝催化劑將Hg⁰氧化成Hg²⁺，隨后煙氣中Hg²⁺與石油亞砜和脫硫漿液混合液接觸并被石油亞砜捕捉，Hg⁰的氧化率和Hg²⁺的脫除率用安大略法(ASTM D6784-02)分析。

當(dāng)模擬煙氣中HCl濃度為350mg/m³、O₂濃度為10％時(shí)，Hg⁰的氧化率接近100％。此時(shí)以石油亞砜為脫汞吸收劑，其Hg²⁺脫除率高達(dá)99％。隨后用2-8M，優(yōu)選6M的鹽酸溶液洗滌捕集了Hg²⁺的石油亞砜，將其捕集的Hg²⁺洗滌下來(lái)，以實(shí)現(xiàn)石油亞砜的再生和Hg²⁺的集中處理，其中石油亞砜的再生率為96.8％。在高濃度HCl的作用下，H⁺和Hg²⁺競(jìng)爭(zhēng)性地與亞砜基結(jié)合，盡管Hg²⁺的結(jié)合能力強(qiáng)于H⁺，但是H⁺的數(shù)量遠(yuǎn)多于Hg²⁺；此外，Cl^-對(duì)Hg²⁺具有較強(qiáng)的絡(luò)合作用。從而使得Hg²⁺從石油亞砜中系脫下來(lái)，實(shí)現(xiàn)石油亞砜的再生。且將石油亞砜加入脫硫漿液中，對(duì)脫硫效率不產(chǎn)生影響。并將再生后的石油亞砜重新通入脫硫塔內(nèi)進(jìn)行新一輪的Hg²⁺捕集，最后通過(guò)對(duì)Hg²⁺的鹽酸解析液進(jìn)行電解處理，將Hg²⁺電解成Hg⁰，可制得高純水銀，所制備的高純汞可以在一定程度上緩解我國(guó)汞資源匱乏的現(xiàn)狀。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室模擬煙氣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以指導(dǎo)在實(shí)際燃煤電廠(chǎng)濕法脫硫塔內(nèi)漿液中添加不溶于水的石油亞砜，以脫除煙氣中的Hg²⁺，以有效避免Hg²⁺進(jìn)入脫硫漿液中，造成汞的再釋放。

需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施方式是說(shuō)明性的，不是限定性的，不能以上述實(shí)施方式來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。