[发明专利]一种麦草制浆黑液同时脱硫除汞的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱硫除汞技术，尤其是涉及一种麦草制浆黑液同时脱硫除汞的装置 和方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

SO₂和Hg是当今人类面临危害较大的大气污染，其主要来源于人类活动的排放。 人类活动排放源中，燃煤排放是主要来源之一。煤中含有多种有害微量元素，煤炭燃烧 的过程中除了产生SO₂和NOx，目前最受关注的是汞污染。

我国以煤炭为主的能源结构，决定了我国的煤炭产量和消费量一直处于世界首位。 每年火电燃煤消耗大量燃煤，产生大量酸性气体，直接引起酸雨，严重影响环境。

汞是一种有毒有害的污染物。联合国环境规划署(UNEP)在2005年对全球Hg的 排放量进行了研究，认为燃煤电站是最大的人为汞污染源。2013年联合国政府谈判通过 了一项关于汞的国际公约，国际社会对汞污染的关注提高到一个新高度。汞排放总量主 要取决于汞的形态，在燃煤烟气中元素态Hg占气态Hg总量的52％～83％，二价Hg 仅占17％～48％，还有非常少量的颗粒汞。元素态Hg难溶于水，在大气中的平均停留 时间长达半年至2年，可以在大气中长距离输运并且在环境积累而形成全球性的Hg污 染。

我国造纸工艺为麦草制浆，应用最广泛的是化学浆法，其产量占总制浆产量的70％ 以上，主要是碱法。但是化学制浆过程会产生大量对环境有害的黑液。产生的黑液成分 复杂，其中包括NaOH、硫化物、碳酸盐以及其他钠盐等无机物，碱木素、多缩戊糖、 糖尾酸类糖氧化物、碳水化合物的碱性降解产物、有机钠盐等有机物，还有相当一部分 目前还分析不出来的物质(约5％)。

目前烟气脱硫一般分为湿法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和干法烟气脱硫技术，应用 最广泛的是石灰石-石膏烟气脱硫法。虽然目前烟气脱硫技术已经非常成熟，但是在我 国大部分中小型燃煤锅炉运用中还存在着问题：脱硫浆液的成分单一；脱硫运行成本高， 影响企业的发展；采用石灰石浆液脱硫易造成结垢堵塞和腐蚀。

目前国内外对烟气Hg排放的控制主要有三个途径，即活性炭吸附法、添加卤素或 卤化物氧化法和利用现有烟气净化装置除Hg。活性炭吸附法存在的问题是活性炭的利 用率较低，无法实现再生循环利用，吸附Hg后的活性炭随飞灰一起进入灰斗，含Hg 飞灰的资源化利用受到严重制约。添加卤素或卤化物氧化法在美国的运用较我国广泛， 其原理是通过增加煤中氯或溴含量以提高烟气中Hg0转化为水溶性Hg2+的效率。我国 煤中的氯含量较小，采用此方法脱Hg有明显的局限性。另外，KBr虽然用量较小，但 价格比KCl高，且KBr带来的腐蚀及废水处理难度和费用会明显增加，进一步制约了 此方法的深入研究和推广应用。研究表明燃煤电站现存的污染物控制装置对Hg脱除有 一定的作用，但效率不高。现有燃煤电厂湿法脱硫装置仅能去除烟气中的Hg2+，而对 单质Hg几乎没有去除能力。

黑液成分复杂，处理难度大，污染重，对黑液的处理和资源化是研究热点，由于黑 液中的含碱量高还有较多的木质素，所以比较普遍的资源化方法是碱回收法和酸析法， 分别回收蒸煮用碱和木质素。但是由于经济和技术方面的原因，很多中小企业难以达到 要求，即使达到要求，也存在一些资源和人力利用方面的问题，若其管理不合格，对黑 液进行不规范的排放，必定造成难以挽回的损失。目前新型的黑液资源化利用方式则是 采用单阳膜电渗析法进行碱回收，而对于黑液的综合资源化利用可以采用双模电渗析 法，可同时回收碱和木质素，以及采用超滤微滤等膜处理的方式，但是这些都处于试验 室阶段，能耗较大成本较高。

黑液对烟气脱硫的前人研究也不乏，他们主要针对的是燃煤酸性烟气对黑液以及其 他工业废水的中和处理，焦点更多的事放在了黑液的成分变化上面，对于烟气中污染气 体的去除率并没有准确的数据，特别是没有结合脱硫塔来优化模拟处理烟气的工作参 数。

本技术为制浆黑液治理寻找一条环境效益和经济效益双赢之路，也为燃煤锅炉烟气 高效脱硫除Hg提供新的思路。因此本领域深入研究开发麦草制浆黑液同时脱硫除汞这 种技术非常有必要。为此，对“麦草制浆黑液协同控制燃煤烟气SO₂和Hg机理研究”， 国家特批了国家自然科学基金，基金批准号为“No.51208502”。

发明内容