[发明专利]一种基于超声波激发过硫酸钠脱除烟气汞的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧烟气污染物控制领域，具体涉及一种基于超声波激发过硫酸 钠脱除烟气汞的方法及系统。

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超声波激发过硫酸钠脱除烟气汞的方法及系统，利用 超声波激发过硫酸钠分解释放具有强氧化性的硫酸根自由基(SO₄^-·)氧化脱除烟 气中的汞。反应产物主要是可资源化利用的二价汞离子和硫酸钠，通过添加二价 硫离子生成硫化汞沉淀分离后即可回收利用。该装置及系统能够高效脱除烟气中 的汞，并且脱除过程无二次污染，是一种具有广阔应用前景的新型烟气脱汞装置 及系统。

为实现以上目的，本发明采用的实施方案如下：

一种基于超声波激发过硫酸钠脱除烟气汞的方法，来自锅炉排放的烟气经过 烟气温度调节器调温后进入声化学反应器；来自新液系统的过硫酸钠溶液由循环 泵通过超细雾化喷嘴由顶部喷入声化学反应器；被雾化的过硫酸钠在超声波的激 发作用下释放强氧化性的硫酸根自由基，硫酸根自由基氧化脱除烟气中的汞。硫 酸根自由基氧化脱除烟气中的汞的反应产物是二价汞离子和硫酸钠，添加二价硫 离子，二价汞离子沉淀，分离。

声化学反应器入口的烟气温度不高于60℃，通入声化学反应器的溶液温度 也不高于60℃；声化学反应器内的超声波的有效频率范围为18KHz-60KHz，有 效辐射强度为30W/cm²-300W/cm²。