一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法

专利名称：一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法
技术领域：
本发明涉及燃煤电厂的污染控制方法，具体涉及一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法。
背景技术：
汞是一种剧毒性物质，具有持久性、生物积累、遗传毒性、可远距离传输等特点，会对环境、人体产生长期而又严重的危害。作为煤中一种痕量元素，汞在燃煤过程中，大部分会随着烟气排入大气。虽然燃煤电厂烟气中的汞质量浓度很低，仅约为I 20yg/m3，但其总量巨大。根据美国环境署的数据，美国大气环境中约有1/3的汞来自燃煤电厂的煤燃烧，居人为汞排放源第一位。而中国作为煤炭消费大国，燃煤过程中造成的汞排放及其污染更加严峻。因此，我国已经将汞污染控制工作列入《重金属污染防治“十二五”规划》中，并初步提出了燃煤电厂排放的汞及其化合物必须低于O. 03mg/m3的排放限制要求。国内外所开展的燃煤电厂汞排放监测及迁移规律研究结果表明，燃煤电厂排放烟气中的汞可分为三类单质汞、氧化汞、颗粒汞。试验研究表明烟气中的单质汞的比例，与煤中氯、溴、钙、铁等元素的含量相关，尤其当卤素含量低时，烟气中单质汞的比例高。除尘系统可以脱除绝大部分的颗粒汞，但对单质汞和氧化汞的脱除效果有限，而颗粒汞的比例与氧化汞的比例呈正相关性。湿法脱硫系统可以实现氧化汞的高效脱除，但是对单质汞几乎没有脱除效果。脱硝系统可以使烟气中的单质汞氧化，但是烟气中卤素含量低时，氧化效果差。针对燃煤电厂汞排放的上述特点，并通过多年的实践，美国等发达国家形成了两类主要的汞污染控制技术，一类是吸附脱汞技术，一类是协同脱汞技术。吸附脱汞技术，是利用活性炭等吸附剂，对烟气中的汞进行吸附脱除。专利“用于脱除烟气中汞的吸附剂及相应的脱汞方法”(专利号CN03816017. X)公开了高效脱汞专用的粉末状溴化活性炭的制备方法，以及将吸附剂喷入空气预热器后实现汞污染控制的方法。吸附脱汞技术的主要特点是适应性广，但是投资和运行成本高昂，电厂一般难以承受。本发明人在2011年提出的专利“一种除尘脱汞烟气净化系统”(申请号201120432081. 4)公布了一种经过优化的吸附脱汞系统，在利用静电除尘和布袋除尘实现高效除尘的基础上，通过吸附剂在布袋除尘区不断循环，可以获得很高的脱汞效率。协同脱汞技术，则是利用电厂现有的烟气净化设备，在实现脱硫、脱硝、除尘的同时，实现协同脱汞。该技术的主要特点是投资和运行成本较低，但脱汞效率受到了烟气净化系统和煤种的限制。截止2009年底，我国燃煤电厂中，100%的安装有除尘设备，而建有脱硫系统的机组约占火电装机容量的71%，建有脱硝系统的机组约占火电装机容量的6. 7%，并将保持高速增长。同时考虑到协同脱汞技术与吸附脱汞技术相比成本低廉，因此，充分利用现有烟气净化系统，开发能够提高协同脱汞效率的技术工艺，是适合于我国燃煤电厂的汞污染控制技术，具有非常重要的意义。
本发明人在2011年提出的专利“一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制方法”(申请号201120356783. 9)公布了一种利用往一次风热风管道、二次风热风管道、输煤系统或者给煤机中加入卤化物添加剂溶液，以促进汞的氧化，从而利用现有的烟气净化系统降低烟气中汞排放的系统。对于设有湿法烟气脱硫系统的燃煤电厂而言，该系统虽然有望获得较高的脱汞效率，但是，被湿法烟气脱硫系统吸收的氧化汞，基本存在于脱硫浆液当中，并不稳定，当脱硫系统运行出现波动、或烟气中汞含量较高时，这些被脱硫浆液吸收的氧化汞很可能再次释放，造成二次污染。

发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种燃煤电厂的汞污染控制方法，具有脱汞效率高、成本低、设备简单、操作方便的特点。为了达到上述目的，本发明的技术方案为一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法，包括如下步骤将含 硫添加剂溶液加入湿法脱硫系统13当中，与烟气或浆液中的氧化汞发生反应，生成硫化汞沉淀或絮状络合物，实现燃煤电厂烟气中氧化汞的有效脱除，所述含硫添加剂选自硫化钠、硫氢化钠、有机硫TMT15或其任意比例的混合物；所述含硫添加剂溶液的浓度范围为O. l-1000mmol/L ;所述含硫添加剂加入量与标态烟气量的比例为O.1 X IO^6-1OOO X 10 VNm30所述含硫添加剂加入量与标态烟气量的比例优选为IOX 10_6-100X 10_6g/Nm3。所述含硫添加剂溶液的浓度范围优选为50-500mmol/L，更优选为100-400mmol/L，还更优选为 200-300mmol/L。基于上述一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法，将卤化物添加剂溶液加入锅炉本体4参与燃烧反应，促进锅炉燃烧反应生成的单质汞氧化为二价汞，从而提高在湿法脱硫系统13中加入含硫添加剂的脱汞效果，所述卤化物添加剂溶液的浓度范围为O. l-20mol/L ;所述卤化物添加剂加入量与给煤量的比例为l-5000ppm，所述卤化物添加剂为氯盐、溴盐、碘盐或它们的混合物或含有它们的混合物。所述卤化物添加剂溶液的浓度优选范围为2-15mol/L。所述卤化物添加剂加入量与给煤量的比例优选为50-500ppm。基于上述一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法，还包括将含硫添加剂储液罐17中的含硫添加剂溶液加入到湿法脱硫系统13的新鲜浆液管道14中，使含硫添加剂溶液与湿法脱硫系统13中浆液中的氧化汞发生液相反应。基于上述一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法，还包括将含硫添加剂储液罐17中的含硫添加剂溶液加入到湿法脱硫系统13的循环泵16的出入口，使含硫添加剂溶液进入湿法脱硫系统13内部上方向下喷淋，从而与烟气中的氧化汞发生气液两相反应。基于上述一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法，还包括将含硫添加剂储液iiS 17中的含硫添加剂溶液加入到湿法脱硫系统13的脱硫废液管道15中，使含硫添加剂溶液与脱硫废水中的氧化萊发生反应，实现脱硫废液中萊的达标排放。基于上述一种燃煤电厂的汞污染控制方法，还包括将卤化物添加剂储液罐3中的卤化物添加剂溶液喷入到一次风热风管道7、二次风热风管道5、输煤系统I或者给煤机2当中，经混合后进入锅炉本体4参与燃烧,从而促进汞的氧化。 本发明上述各步骤可以同时使用，没有先后顺序。与现有技术相比，本发明的优点是I)针对我国煤中卤素含量低，从而导致烟气中单质汞含量高的特点，通过向煤和/或助燃空气中加入卤化物添加剂，使卤化物均匀的进入炉膛参与燃烧，可以有效增加烟气中氧化汞的比例，从而有望利用燃煤电厂的湿法烟气脱硫系统获得较高的脱汞效率。2)针对当湿法脱硫系统运行出现波动、或烟气中汞含量较高时，被脱硫浆液吸收的氧化汞可能再次释放、造成二次污染的问题，在湿法脱硫系统中加入含硫添加剂溶液，形成稳定的沉淀物，从而保证利用该系统能够获得较高的脱汞效率。3)本方法只需加入少量的较为廉价的添加剂即可实现高效的汞污染控制，加药设备简单，投资成本和运行成本均远远低于吸附脱汞技术。4)本方法实际阐述了多种卤化物添加剂加入方式。其中，若采用往输煤系统中加入添加剂，具有系统简单、加药系统少的优点，但延时较长；若采用往给煤机或磨煤机中加入添加剂，则延时短操作方便，但加药系统数量较多；若采用往一、二次热风中加入添加剂，则设备简单数量少，操作方便延时短。5)本方法实际阐述了多种含硫添加剂加入方式。其中，往新鲜浆液中加入含硫添加剂，有利于促进脱硫浆液中吸收的氧化汞与添加剂反应形成稳定沉淀物或絮状络合物；而往循环泵出入口加入含硫添加剂，则有利于促进烟气中的氧化汞及循环浆液中吸收的氧化汞与添加剂反应形成稳定沉淀物或絮状络合物，从而更加提高了脱汞效率。


图1是本发明的实施例1的工作原理结构示意图，向湿法烟气脱硫系统循环泵出口和新鲜浆液中加入硫氢化钠溶液，并且往给煤机中加入溴化钙溶液。图2是本发明的实施例2的工作原理结构示意图，向湿法烟气脱硫系统循环泵入口中加入硫化钠溶液。图3是本发明的实施例3的工作原理结构示意图，向湿法烟气脱硫系统循环泵入口、新鲜浆液、和脱硫废水中加入有机硫(TMT15)溶液，并且往一次风热风管道中加入溴化钙和氯化钙的混合溶液。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员理解，所述实施例不是对本发明的限制，任何对本发明做出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。基于上述一种燃煤电厂的汞污染控制方法，所适用的装置结构为输煤系统I的出口与给煤机2的进口相连，给煤机2的出口与磨煤机6的进口相连通，磨煤机6与锅炉本体4相连通，锅炉本体4的出口与空气预热器11之间的通路上设置脱硝系统10，空气预热器11通过二次风热管5与锅炉本体4进口相连，空气预热器11通过一次风热管7与磨煤机6的进口相连，空气预热器11与一次风机8和二次风机9相连接，空气预热器11后设置除尘器12，除尘器12后设置湿法脱硫系统13，，湿法脱硫系统13后连接烟塔18，所述的湿法脱硫系统13包括一侧的新鲜浆液管道14 ;底部设置有脱硫废液管道15 ;底部和顶部之间设置循环泵16。所述的新鲜浆液管道14和循环泵16的出口均与含硫添加剂储液罐17相连接，给煤机2与卤化物添加剂储液罐3相连接。所述的循环泵16的入口与含硫添加剂储液罐17相连接。所述的一次风热风管道7与卤化物添加剂储液罐3相连接，新鲜浆液管道14、脱硫废液管道15和循环泵16的出口均与含硫添加剂储液罐17连接。实施例一如图1所示，适合于设有湿法烟气脱硫系统的燃煤电厂的汞污染控制方法，卤化物添加剂储液罐3与给煤机2相连接，给煤机2与磨煤机6相连接；含硫添加剂储液罐17与新鲜浆液管道14和循环泵16的出口相连接。其实现汞污染控制的方法如下所采用的卤化物添加剂选择溴化钙，在被配制成4mol/L的均匀溶液后，被加入到给煤机2中，然后经由磨煤机带入锅炉本体4参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化；所采用的含硫添加剂选择硫氢化钠，在被配制成O. lmol/L的均匀溶液后，被加入到新鲜浆液管道14中和循环泵16的出口，分别与脱硫浆液和烟气中的氧化汞发生反应，生成稳定的硫化汞沉淀，从而保证能够实现氧化汞的有效脱除，使烟 18中的烟气汞含量达到排放要求。氯化钙加入量与给煤量的比例IOOppm,硫氢化钠加入量与标态烟气量的比例为5Xl(T5g/Nm3。在本实施例中，通过加入溴化钙添加剂，可以使得85%以上的单质汞被氧化；然后再通过在湿法脱硫系统里加入硫氢化钠添加剂，使90%以上的氧化汞都能被有效脱除。因此采用该系统时，整体脱汞效率能稳定达到85%以上。实施例2如图2所示，适合于设有湿法烟气脱硫系统的燃煤电厂的汞污染控制方法，含硫添加剂储液罐17与循环泵16的入口相连接。其实现汞污染控制的方法如下所采用的含硫添加剂选择硫化钠，在被配制成O. 2mol/L的均匀溶液后，被加入到循环泵16的入口，从而与循环浆液和烟气中的氧化汞发生反应，生成稳定的硫化汞沉淀，从而保证能够实现氧化汞的有效脱除，使烟 18中的烟气汞含量达到排放要求。硫化钠加入量与标态烟气量的比例为IXlOVNm30在本实施例中，通过在湿法脱硫系统里加入硫化钠添加剂，可以使90%以上的氧化汞都能被有效脱除。因此该系统适合于烟气中二价汞比例较高的电厂，可以获得较高的脱汞效率；而对于烟气中二价汞比例较低的电厂，脱汞效率较低。实施例3如图3所示，适合于设有湿法烟气脱硫系统的燃煤电厂的汞污染控制方法，卤化物添加剂储液罐3与一次风热风管道7相连接，一次风热风管道7与磨煤机6相连接；含硫添加剂储液罐17与新鲜浆液管道14、脱硫废液管道15和循环泵16的出口相连接。其实现汞污染控制的方法如下所采用的卤化物添加剂选择溴化钙和氯化钙的混合溶液，溴化钙浓度为3mol/L，氯化钙浓度为5mol/L，从卤化物添加剂储液罐3中加入一次风热风管道7中，由一次风带入锅炉本体4参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化；所采用的含硫添加剂选择有机硫(TMT15)，在被配制成O. 05mol/L的均匀溶液后，被加入到新鲜浆液管道14中和循环泵16的出口，分别与脱硫浆液和烟气中的氧化汞发生反应，生成稳定的絮状络合物，从而保证能够实现氧化汞的有效脱除，使烟 18中的烟气汞含量达到排放要求；此外，有机硫(TMT15)还被加入到脱硫废液管道15当中，与脱硫废液反应，使脱硫废液的萊排放达标。溴化I丐与标准一次风风量的比例为30mg/Nm3,氯化I丐与标准一次风风量的比例约为28mg/Nm3，往新鲜浆液管道14中和循环泵16中加入的有机硫(TMT15)的量与标态烟气量的比例为2父10_%/^113，加入到脱硫废液中的有机硫(111'15)的浓度为20ppm。在本实施例中，通过加入溴化钙和氯化钙的混合添加剂，可以使得85%以上的单质汞被氧化；然后再通过在湿法脱硫系统里加入有机硫(TMT15)添加剂，使90%以上的氧化汞都能被有效脱除。因此采用该系统时，整体脱汞效率能稳定达到85%以上。附图中1为输煤系统；2为给煤机；3为卤化物添加剂储液罐；4为锅炉本体；5为二次风热风管道；6为磨煤机；7为一次风热风管道；8为一次风机；9为二次风机；10为脱 硝系统；11为空气预热器；12为除尘器；13为湿法脱硫系统；14为新鲜浆液管道；15为脱硫废液管道；16为循环泵；17为含硫添加剂储液罐；18为烟囱。
权利要求
1.一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法，其特征在于，包括如下步骤将含硫添加剂溶液进入湿法脱硫系统(13)当中，与烟气或浆液中的氧化汞发生反应，生成硫化汞沉淀或絮状络合物，实现燃煤电厂烟气中氧化汞的有效脱除，所述含硫添加剂选自硫化钠、硫氢化钠、有机硫TMT15或其任意比例的混合物；所述含硫添加剂溶液的浓度范围为O. l-1000mmol/L ;所述含硫添加剂加入量与标态烟气量的比例为O.1X 10_6-1000X 10_6g/Nm3。
2.基于上述一种燃煤电厂的汞污染控制方法，其特征在于，将卤化物添加剂溶液进入锅炉本体(4)参与燃烧反应,促进锅炉燃烧反应生成的单质汞氧化为二价汞,从而提高在湿法脱硫系统(13)中加入含硫添加剂的脱汞效果，所述卤化物添加剂溶液的浓度范围为O.l-20mol/L ;所述卤化物添加剂加入量与给煤量的比例为l-5000ppm，所述卤化物添加剂为氯盐、溴盐、碘盐或它们的混合物或含有它们的混合物。
3.基于上述一种燃煤电厂的汞污染控制方法，其特征在于，还包括将含硫添加剂储液罐(17)中的含硫添加剂溶液加入到湿法脱硫系统(13)的新鲜浆液管道(14)中，使含硫添加剂溶液与湿法脱硫系统(13)中浆液中的氧化汞发生液相反应。
4.基于上述一种燃煤电厂的汞污染控制方法，其特征在于，还包括将含硫添加剂储液罐(17)中的含硫添加剂溶液加入到湿法脱硫系统(13)的循环泵(16)的出入口，使含硫添加剂溶液进入湿法脱硫系统(13)内部上方向下喷淋，从而与烟气中的氧化汞发生气液两相反应。
5.基于上述一种燃煤电厂的汞污染控制方法，其特征在于，还包括将含硫添加剂储液罐(17)中的含硫添加剂溶液加入到湿法脱硫系统(13)的脱硫废液管道(15)中，使含硫添加剂溶液与脱硫废水中的氧化汞发生反应，实现脱硫废液中汞的达标排放。
6.基于上述一种燃煤电厂的汞污染控制方法，其特征在于，还包括将卤化物添加剂储液罐(3)中的卤化物添加剂溶液喷入到一次风热风管道(7)、二次风热风管道(5)、输煤系统(I)或者给煤机(2)当中，经混合后进入锅炉本体(4)参与燃烧，从而促进汞的氧化。
全文摘要
一种适合采用湿法烟气脱硫的燃煤电厂的汞污染控制方法，将卤化物添加剂溶液进入锅炉本体参与燃烧反应，促进烟气中的汞的氧化，提高烟气中氧化汞的比例；还包括位于湿法烟气脱硫系统侧的装有含硫添加剂溶液的储液罐，含硫添加剂储液罐与脱硫塔新鲜浆液管道、脱硫塔循环泵出入口的至少一个相连通，使含硫添加剂溶液进入到脱硫塔当中与烟气或浆液中的氧化汞反应，生成硫化汞沉淀或絮状络合物，最终实现燃煤电厂烟气中汞的有效脱除，本发明可以实现燃煤电厂汞污染物排放水平满足更严格的环保标准要求的同时，具有汞污染物控制系统投资和运行成本低的优点，并且由于湿法烟气脱硫系统在我国燃煤电厂中广泛采用，因此具有广泛的适用性。
文档编号B01D53/80GK102989305SQ20121048420
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者钟犁, 肖平, 江建忠 申请人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司