[发明专利]一种基于紫外灯耦合烟道脱汞的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧烟气污染物控制领域，具体涉及一种基于紫外灯耦合烟道脱汞的方法及系统。

背景技术

汞是一种剧毒性和在生物体内易于沉积的重金属痕量元素，对人体健康和生态环境具有极大的危害。联合国环境规划署在发表的一份调查报告中指出，燃煤锅炉是汞排放的最大人为污染源。我国是世界第一大煤炭消费国，能源结构中煤炭的比例高达75％，并且这种格局在今后相当长的一段时间内仍不会有大的改变。随着燃煤污染物大气环保标准的日益严格，预计在不久的将来，燃煤烟气汞污染控制标准的出台将是必然趋势。因此，研究和开发有效的燃煤烟气汞污染控制方法是我国环保科技人员面临的重要任务之一。

近年来，国内外学者在研究脱汞新理论和新技术领域做了大量卓有成效的工作。目前，在众多脱汞方法中，吸附剂吸附和湿法洗涤被认为是燃煤烟气脱汞领域的两个最有发展潜力的主流脱汞技术。湿法洗涤脱汞技术中研究最多的是应用现有的湿法烟气脱硫系统联合洗涤脱汞。该技术可以实现较高的Hg²⁺(g)脱除率，但是对难溶的Hg⁰(g)没有明显的脱除效果，部分氧化态汞还可能被还原为单质汞。不少学者尝试用一些氧化技术在脱硫塔前将烟气中的Hg⁰(g)先氧化为Hg²⁺(g)，然后再用湿法烟气脱硫系统洗涤脱除Hg²⁺(g)。目前研究较多的选择性催化还原(SCR)催化氧化脱汞可实现部分Hg⁰(g)转化为Hg²⁺(g)，但脱汞效果受到燃煤组分﹑催化剂类型﹑燃烧方式以及燃烧器结构的明显影响，相关催化氧化机理仍不十分清楚。其它氧化技术，例如等离子体氧化﹑光催化氧化和臭氧氧化等尚处于实验室探索阶段。利用高锰酸钾﹑过硫酸钾和亚氯酸钠等传统氧化剂在吸收塔中氧化吸收Hg⁰(g)也取得了良好效果，但也存在吸收剂昂贵或产物成分复杂难处理等不足，相关技术还有待于进一步完善。吸附法主要是通过活性炭或者其它吸附剂吸附烟气中的Hg²⁺(g)和Hg⁰(g)，先将其转化为颗粒汞，然后利用现有的除尘设备将其捕获而达到脱汞目的。目前研究较多且技术最成熟的活性炭吸附法具有较高的脱汞效率，但应用成本极高，企业难以承受。其它吸附剂，例如贵金属﹑金属氧化物﹑飞灰﹑活性焦﹑钙基材料﹑分子筛以及天然矿物材料等虽然具有潜在的发展前景，但由于在应用成本，脱汞效率，吸附剂稳定性以及吸附机理研究等方面的欠缺与不足，目前还无法获得大规模工业应用。综上所述，目前还没有一种适合于大规模商业化的燃煤烟气脱汞技术。因此，在完善现有脱汞技术的同时，积极开发经济高效的新型燃煤烟气脱汞技术具有重要理论和现实意义。

发明内容

本发明公开了一种基于紫外灯耦合烟道脱汞的方法及系统，主要设有锅炉、引风机、除尘器、光化学反应器、紫外灯控制系统、紫外灯冷却系统、湿法烟气脱硫系统以及烟囱。来自锅炉排放的烟气经过除尘后进入光化学反应器。紫外灯发射紫外光激发烟气中的氧气和水蒸气产生活性物质将难溶的单质汞氧化为易溶的二价汞。含有二价汞的烟气进入光化学反应器尾部的湿法烟气脱硫系统，二价汞在湿法烟气脱硫系统内被洗涤脱除。洁净的烟气由引风机牵引进入烟囱排入大气。该装置及系统能够高效脱除烟气中的汞，可以在现有湿法烟气脱硫基础上对烟道直接进行改造，具有工艺简单和投资成本低等优点，具有良好的开发前景。

为实现以上目的，本发明采用的实施方案如下：

一种基于紫外灯耦合烟道脱汞的方法，来自锅炉排放的烟气经过除尘后进入光化学反应器；光化学反应器中的紫外灯发射紫外光激发烟气中的氧气和水蒸气，产生活性物质将难溶的单质汞氧化为易溶的二价汞；羟基自由基﹑氧原子和臭氧等强氧化剂。含有二价汞的烟气进入光化学反应器尾部的湿法烟气脱硫系统，二价汞在湿法烟气脱硫系统内被洗涤脱除；洁净的烟气由引风机牵引进入烟囱排入大气。

光化学反应器入口的烟气温度不高于400℃；紫外灯辐射功率和波长由紫外灯控制系统控制，光化学反应器内的紫外灯有效波长为120nm-320nm，有效辐射强度为10μW/cm²-200μW/cm²。

来自锅炉烟气中汞的有效入口浓度为0-500μg/m³；紫外灯产生的热量由紫外灯冷却系统进行冷却降温。