[发明专利]一种钠盐法脱除低温烟气中重金属砷的方法

说明书

本发明提供了一种钠盐法脱除低温烟气中重金属砷的方法，采取以具有强氧化作用和强吸附作用的碳酸氢钠为烟气净化吸附氧化剂床层，利用碳酸氢钠热分解产生的高比表面积碳酸钠的孔隙吸附烟气中的颗粒态砷As_p，利用碳酸氢钠与烟气中SO₂反应产生的大量活性氧化物质对烟气中的三价砷化合物进行氧化，使之转化为水溶性更好的五价砷化合物，经氧化吸收后的烟气进入喷淋塔，以热解吸附氧化后的碳酸氢钠和新鲜碳酸氢钠混合溶液喷淋液，进一步脱除烟气中各种形态的砷，从而实现了对烟气中砷的净化。本发明提供的低温烟气重金属砷的钠盐脱除方法，工艺简单，投资少，运营成本较低，对烟气净化设备无腐蚀。

技术领域

本发明属于环保工程技术领域，涉及脱除烟气中有害物质的技术方法，更为具体地说，是涉及一种钠盐法脱除低温烟气中重金属砷的方法。

背景技术

随着经济的发展，工业生产、人民生活对电力的需求不断提升。虽然我国正在大力倡导节能发电，开发新能源等措施，但在短时间内我国以煤为主的能源结构不会发生改变。煤炭是我国储量最丰富的化石燃料。然而煤炭燃烧后会产生大量的SO_x、NO_x以及重金属，其中危害较大的包括有砷、汞、铅等，给生态系统和人类造成极大危害。目前，我国煤中砷含量平均值为4.7g/t，略低于世界均值，但我国煤种类众多，各煤种含砷在0～476g/t之间，差异极大。由以四川、重庆、贵州、云南等省份煤中砷含量较高。以含砷量为5g/t计算，我国每年燃煤向大气排放砷量约有195.0t左右。目前我国抚顺、沈阳、兰州、成都等大城市空气中均存在不同程度的砷污染。燃煤造成的砷污染是人类共同面临的难题和挑战，更成为制约我国经济和社会可持续发展的一个重要因素。

为了减少大气中重金属砷的污染，就需要对烟气进行处理。不同形态砷化物的物理化学性质和毒性都有很大差异，烟气中重金属砷主要为三价砷(As³⁺)、五价砷(As⁵⁺)，还包括有痕量一甲基砷酸(MMA)、二甲基砷酸(DMA)等有机砷化合物。砷的化合物易挥发、同时易冷凝，在煤的高温燃烧过程中国砷几乎全部气化释放，而气态砷又于300℃左右开始冷凝，并极易富集在细小颗粒上，因此传统的烟气脱砷思路主要是对烟气中的冷凝并富集在颗粒物上对砷及其化合物协同去除，但未被充分冷凝吸附的气态砷会随着烟气排放入大气环境中。

传统的重金属砷的处理方法大致可以分为燃烧前脱砷、燃烧中脱砷以及燃烧后脱砷。燃烧前脱砷主要技术为洗煤，对煤中无机形态的砷脱除率可以达到70％以上，但洗煤技术用于脱除煤中的砷成本过高，占地面积大，技术也不够成熟，而且煤的供需关系也影响着煤的入洗率，故使得该类技术在实际使用和推广中受到一定的限制。

燃烧中脱砷主要以炉内喷钙技术为代表，燃煤锅炉出口烟气中以As₂O₃为主，CaO易与As₂O₃反应生成Ca₃(AsO₄)₂吸附在粉煤灰上，一般来说，煤中砷含量越高，砷脱除效率越高，一般在3.05～37.35％，但反应的转化率有限，底灰中吸附的砷比较少，脱砷的效率也比较低。

燃烧后脱砷是控制砷污染的主要手段，提高除尘效率是燃烧后烟气脱砷的直接方法，但提高了运行成本，技术方面也不够完善；硫化钠法也能够达到90％上的脱砷效率，但具有对烟气含尘量要求较高，酸性溶液易对设备产生腐蚀等缺点，吸收法主要采用喷射吸附剂的方法对烟气中的砷进行吸附以达到脱砷目的。常用的吸附剂主要有：飞灰、钙基、硅铝基吸附剂、活性炭吸附剂、碳纤维吸附剂等。但吸附了烟气中重金属砷的活性炭、碳纤维吸附剂等属于危险废物，后续处理步骤依然繁琐。

综上所述，随着社会经济的发展，国家及人民对环境治理提出了更高的要求，现有脱除烟气中重金属砷的技术已难以满足环境治理的要求，急需开发更有效的烟气中脱砷技术。本发明采用主要活性组分为碳酸氢钠，其具有对烟气中砷脱除效率较好、活性较高、原料易得等优点，对烟气中脱砷是一种有潜力的方法。

发明内容