申请日2017.12.21
公开(公告)日2018.10.30
IPC分类号B01D53/64; B01D53/79; B01D53/75; B01D53/56; B01D53/48; C01F11/46
摘要
本实用新型提供一种利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，所述装置包括脱硝装置和除尘装置，还包括空气预热器和石灰石石膏脱硫装置，所述脱硝装置、空气预热器、除尘装置和石灰石石膏脱硫装置通过管道依次连接，所述石灰石石膏脱硫装置通过脱硫水泵与所述脱硝装置连接，所述脱硝装置与所述空气预热器之间还设有雾化烟道，所述雾化烟道的一端与所述脱硫水泵相连通，所述雾化烟道的另一端与所述空气预热器相连通;所述方法通过该装置脱除烟气中的元素汞。本实用新型通过将脱硫废水的喷射点的位置设置在空气预热器之前，喷入的温度区间在260～400℃，降低飞灰的比电阻，有利于飞灰的捕集，单纯使用脱硫废水脱汞，避免了二次污染，降低成本。
权利要求书
1.一种利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，包括脱硝装置和除尘装置，其特征在于，还包括空气预热器和石灰石石膏脱硫装置，所述脱硝装置、空气预热器、除尘装置和石灰石石膏脱硫装置通过管道依次连接，所述石灰石石膏脱硫装置通过脱硫水泵与所述脱硝装置连接，所述脱硝装置与所述空气预热器之间还设有雾化烟道，所述雾化烟道的一端与所述脱硫水泵相连通，所述雾化烟道的另一端与所述空气预热器相连通。
2.根据权利要求1所述的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，其特征在于，所述雾化烟道上还连接有气源，所述气源通过空气泵泵入雾化烟道。
3.根据权利要求2所述的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，其特征在于，所述石灰石石膏脱硫装置与所述脱硫水泵之间还设有脱硫废水箱，所述脱硫废水箱中放置有有机硫。
4.根据权利要求3所述的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，其特征在于，所述脱硫废水箱与所述石灰石石膏脱硫装置之间还设有石膏旋流站组件，所述石膏旋流站组件上还连接有石膏浆液箱，且所述石膏浆液箱中的上清回流至所述石膏旋流站组件中。
5.根据权利要求4所述的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，其特征在于，所述石膏浆液箱的一侧还与真空皮带脱水机连接，另一侧连接至所述石膏旋流站组件的另一端，将其上清回流至所述石膏旋流站组件中。
6.根据权利要求5所述的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，其特征在于，所述石膏旋流站组件包括一个或多个石膏旋流站。
7.根据权利要求6所述的利用脱硫废水 脱除燃煤烟气中元素汞的装置，其特征在于，当所述石膏旋流站组件包括多个石膏旋流站时，多个石膏旋流站依次连接，多个石膏旋流站中的第一个石膏旋流站与所述石灰石石膏脱硫装置连接，多个石膏旋流站中的最后一个石膏旋流站与所述石膏浆液箱相连，第一个石膏旋流站中的脱硫浆液回流至最后一个石膏旋流站中，所述石膏浆液箱中的上清回流至最后一个石膏旋流站中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，其特征在于，所述石灰石石膏脱硫装置上还连接有气气交换器。
9.根据权利要求8所述的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，其特征在于，所述气气热交换上设有第一接口和第二接口，所述第一接口设在所述除尘装置和所述石灰石石膏脱硫装置之间，所述第二接口的一侧与所述石灰石石膏脱硫装置连接，另一侧连接有烟囱。
说明书
利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素态汞的装置
技术领域
本实用新型属于环境保护技术领域，涉及一种脱除燃煤烟气中元素态汞装置，具体涉及一种利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置。
背景技术
随着工业化水平的不断提高，各种工业污染事件频发，引起了人们的广泛关注，尤其是工业排放的痕量重金属元素。汞，被列为痕量重金属污染物中最具毒害的污染物。资料显示，人类活动是大气中汞排放主要来源，而人为汞排放源中85%来自煤的燃烧。
目前燃煤烟气脱汞的主要方法分为两个方面，即吸附喷射技术法和以现有的空气污染控制装置为基础协同脱汞技术。吸附喷射技术法效率高，但燃煤电站需要处理的烟气量大，因此需消耗大量活性碳吸附剂，且吸附剂后续处理难，若处理不当易造成二次污染;利用现有污染控制装置协同脱汞的方法具有相对大的优势。燃煤过程中形成的氧化态汞(Hg2+)和颗粒态的汞 (Hgp)可分别通过湿法脱硫装置(WFGD)和粉尘处理设备(如ESP)得到脱除。而形成的元素态汞(Hg0)，稳定性极强，不溶于水，常以气态方式存在，排放后可长期停留在大气中，极易通过生物地球化学循环扩散引起全球性的汞污染。因此，如何控制火电厂污染物中Hg0的排放，成为了有效控制汞污染的关键。
脱硫废水主要是燃煤电厂石灰石/石膏法烟气湿法脱硫过程中，为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，从系统中排放一定量的废水。脱硫废水的pH为4.5-6.5，其中含有大量Cl-、F-、悬浮物等，这种高含盐量的外排脱硫废水对水体的直接危害极为严重，必须经过处理后达标排放。常规采用三联箱技术处理脱硫废水，系统配置复杂，废水处理成本高。专利 201310424364.8，一种利用燃煤电厂的脱硫废水进行烟气脱汞的方法及系统中，公开了一种通过脱硫废水除汞的方法，但是其需要在使用的脱硫废水加入脱汞催化剂和卤素，这样不仅增加了脱汞成本，而且带来二次污染，增加后续废水处理费用，并且其除汞效率相对较低。此外，目前的相关的利用脱硫废水脱汞的方法进行脱汞，不能有效降低飞灰的比电阻，静电除尘器的效率低。
发明内容
因此，本实用新型的目的是针对目前存在的问题，提供一种利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，不用添加额外的脱汞催化剂和卤素，单纯使用脱硫废水脱汞，避免了二次污染，降低成本，并且高效率地脱除烟气中的元素汞。
本实用新型提供方的技术方案如下：
一方面，本实用新型提供一种利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置，包括脱硝装置和除尘装置，还包括空气预热器和石灰石石膏脱硫装置，所述脱硝装置、空气预热器、除尘装置和石灰石石膏脱硫装置通过管道依次连接，所述石灰石石膏脱硫装置通过脱硫水泵与所述脱硝装置连接，所述脱硝装置与所述空气预热器之间还设有雾化烟道，所述雾化烟道的一端与所述脱硫水泵相连通，所述雾化烟道的另一端与所述空气预热器相连通。
优选地，所述雾化烟道上还连接有气源，所述气源通过空气泵泵入雾化烟道，通过空气泵将空气泵入雾化烟道喷嘴，在高速气流下，将脱硫废水雾化为细小的液滴，增加了与烟气中元素汞的接触面，进一步提高脱汞效率。
优选地，所述石灰石石膏脱硫装置与所述脱硫水泵之间还设有脱硫废水箱，所述脱硫废水箱中放置有机硫，通过有机硫捕获脱硫浆液中的Hg2+，形成沉淀物从脱硫废水中分离出来，从而提高除汞效果。
优选地，所述脱硫废水箱与所述石灰石石膏脱硫装置之间还设有石膏旋流站组件，所述石膏旋流站组件的一端还连接有石膏浆液箱，且所述石膏浆液箱中的上清回流至所述石膏旋流站组件中，通过该装置一方面减少了脱硫废水中的悬浮物，避免雾化喷嘴磨损腐蚀，另一方面有利于脱硫石膏的综合利用。
优选地，所述石膏浆液箱的一侧还与真空皮带脱水机连接，另一侧连接至所述石膏旋流站组件的另一端，将其上清回流至所述石膏旋流站组件中。
优选地，所述石膏旋流站组件包括一个或多个石膏旋流站。
优选地，当所述石膏旋流站组件包括多个石膏旋流站时，所述多个石膏旋流站依次连接，所述多个石膏旋流站中的第一个石膏旋流站与所述石灰石石膏脱硫装置连接，所述多个石膏旋流站中的最后一个石膏旋流站与所述石膏浆液箱相连，所述第一个石膏旋流站中的脱硫浆液回流至最后一个石膏旋流站中，所述石膏浆液箱中的上清回流至最后一个石膏旋流站中。通过多个石膏旋流站的方式，能够进一步降低脱硫石膏的含水率，有利于脱硫石膏的综合应用
优选地，所述石灰石石膏脱硫装置上还连接有气气交换器，能够提高烟囱排烟温度，避免对周围环境造成污染。优选地，所述气气热交换上设有第一接口和第二接口，所述第一接口设在所述除尘装置和所述石灰石石膏脱硫装置之间，所述第二接口的一侧与所述石灰石石膏脱硫装置连接，另一侧连接有烟囱。另一方面，本实用新型还提供一种根据上述的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置的脱汞方法，包括以下步骤：
1)通过脱硫水泵将脱硫废水形成雾化液滴，然后于260～400℃下，将所述雾化液滴喷入雾化烟道与通过脱硝装置脱氮后的烟气中的元素汞反应，得到废水脱汞后烟气混合物，所述废水脱汞后烟气混合物中汞的存在形式包括烟气中的二价汞和附着于飞灰表面的硫酸汞晶体;
2)再将所述废水脱汞后烟气混合物先通过空气预热器，再通入除尘装置中，去除附着于飞灰表面的硫酸汞晶体，并将烟气中的二价汞通过石灰石石膏脱硫装置捕集下来，使含有二价汞的脱硫浆液流出，以及脱汞后的烟气排出，即得。
优选地，在步骤1)中，于350～400℃下，将所述雾化液滴喷入雾化烟道中与通过脱硝装置脱硝后的烟气中的元素汞反应，在该温度范围下除汞效率更好。
优选地，在步骤1)中，所述雾化液滴喷入雾化烟道的喷入量为0.012～ 0.025L/m3(液气比)，优选为0.018L/m3，在该范围的喷入量下，烟气中元素汞的脱除效率始终保持在90%以上。
优选地，所述脱硫废水的pH为5～8，优选为5.5，在该范围的pH下，烟气中元素汞的脱除效率始终保持在90%以上。
优选地，在步骤2)中，所述含有二价汞的脱硫浆液流出后，还包括以下步骤：
将所述含有二价汞的脱硫浆液通入脱硫废水箱中，可溶性二价汞与脱硫废水箱中的有机硫结合形成沉淀物导出，该步骤可通过有机硫捕获脱硫过程中捕集下的Hg2+，形成沉淀物从脱硫废水中分离出来，从而提高除汞效果。
优选地，所述含有二价汞的脱硫浆液通入脱硫废水箱前，还包括以下步骤：
将所述含有二价汞的脱硫浆液通入石膏悬流站组件后，分流为两部分，一部分形成较浓的石膏液进入石膏浆液箱，在所述石膏浆液箱中形成上层清夜返回到石膏悬流站组件，下层浑浊石膏液送入真空皮带脱水机，脱水后形成石膏利用;另外一部分旋流得到的清夜即为脱硫废水，将其送入脱硫废水箱脱除二价汞后，通入脱硫水泵利用，通过该装置一方面减少了脱硫废水中的悬浮物，避免雾化喷嘴磨损腐蚀，提高脱汞效率，另一方面有利于脱硫石膏的综合利用。
本实用新型的利用脱硫废水脱除燃煤烟气中元素汞的装置和方法，通过将脱硫废水的喷射点的位置设置在脱硝装置和空气预热器之间，并且喷入的温度区间在260～400℃，喷入脱硫废水，降低了飞灰的比电阻，有利于飞灰的捕集;并且由于脱硫废水中富集了大量的Cl-离子，因此可以利用脱硫废水中大量Cl-离子，达到脱除烟气中元素汞的目的，同时节约了电厂脱硫废水的处理成本;此外，本实用新型没有额外添加脱汞催化剂和卤素，单纯使用脱硫废水脱汞，避免了二次污染，降低成本;喷入脱硫废水喷入量小，烟气温度出于酸露点之上，对后续设备的腐蚀影响较小，脱汞效率高;此外，通过添加脱硫废水箱，并且在脱硫废水箱中放置有机硫，能够可通过有机硫捕获脱硫过程中捕集下的Hg2+，形成沉淀物从脱硫废水中分离出来，从而提高除汞效果，使元素态汞的脱除效率为90%以上;并且能够有效降低飞灰的比电阻，静电除尘器的效率高。