利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法及其应用技术

本发明专利技术属于污染物脱除领域，并具体公开了利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法及其应用。该方法具体为在脱硫塔的入口处向烟气中加入磁性介质，促进烟气中的重金属以异相凝结或化学吸附的方式富集到磁性介质上；随后含有磁性介质的烟气依次通过喷淋层和磁性吸附层并从脱硫塔的出口处排出，以利用喷淋液滴和磁性吸附层的双重作用对富集有重金属的磁性介质进行拦截捕集，从而实现烟气中重金属污染物的强化捕集。本发明专利技术能够实现烟气中重金属污染物的强化捕集，避免由于粉末逃逸造成的二次污染，整体脱除效率高、安全性强并且无环境风险，具有工艺流程简单、运行成本低廉的优势，同时不会对脱硫系统的工作状态产生负面影响。

【技术实现步骤摘要】
利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法及其应用
本专利技术属于污染物脱除领域，更具体地，涉及利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法及其应用。
技术介绍
我国是世界上最大的能源生产国和消费国，已形成了煤炭、石油、天然气、新能源、可再生能源全面发展的能源供给体系，其中，燃煤火力发电在我国能源体系中占有难以替代的主导地位。但是，燃煤发电会带来大量的烟气排放，其中含有部分有毒污染物如NOx、SO2、颗粒物和重金属，对生态环境损害严重。随着科学技术的发展，NOx、SO2、颗粒物等相关污染物控制设备已装备于我国大部分燃煤机组，脱除效果达到了世界领先水平。对于燃煤重金属污染物，尽管含量相对较低，但其毒性巨大，具有较强的可迁移性和生物富集性，对人体健康和生态环境都均有较大威胁，必须对重金属排放进行严格控制。燃煤烟气中重金属组分极其复杂，其中砷、硒两种重金属由于其挥发性强，较多以气态形式存在于烟气中，极易从各污染物控制设备中逃逸最终排入大气环境，是燃煤重金属控制的重点。煤粉在高温燃烧条件下(1300-1600℃)，煤中砷、硒首先以气态形式释放到烟气中，随着烟气流动和降温，部分的气态砷、硒以物理冷凝、或与飞灰表面的铁/钙位点结合，附着于飞灰上，形成颗粒态重金属。其中，颗粒态重金属可以随飞灰在除尘器中的捕集而被协同脱除，气态重金属易溶于水，理论上可以被脱硫液滴吸收，但由于其浓度极低，脱硫塔对气态重金属的脱除效果十分有限，脱除率约为12-85％。脱硫塔作为燃煤烟气净化流程的最后一道关卡，必须强化其对烟气中重金属的脱除效果，阻止重金属污染物排入大气。现有关于燃煤烟气中重金属污染物排放控制的技术中，主要包括：(1)CN103952207A公布了一种固砷剂及其制备方法和利用固砷剂固砷的方法，固砷剂由CaCO3和金属盐组成，其制备方法为将碳酸钙进行干燥，置于金属盐溶液中，在温度为95±5℃条件下水浴加热2-2.5小时，持续搅拌，过滤后在100-110℃条件下烘干，研磨至180-300目，再以燃煤质量的0.5-5％比例向煤中投加，该方法依据砷元素在高温炉膛与烟气中转化规律，利用空隙发达的固砷剂降低高温烟气中砷的浓度，但是该方法的固砷剂中含有钠、钾等碱金属盐，高温下释放的碱金属蒸汽将导致锅炉换热管沾污，严重影响锅炉运行稳定性，并且该固砷剂制备流程复杂，不适用于工业大规模生产；(2)CN109045963A公布了一种氧化-吸收脱除燃煤烟气中气态二氧化硒的方法，将制备的氧化剂和吸收剂同时自喷淋塔上部喷入，与喷淋吸收塔下部引入的燃煤烟气形成对流，使烟气中气态二氧化硒充分反应，实现二氧化硒向硒酸盐的转化并被吸收。该方法氧化效率最高可达到99％，吸收效率达到98％以上，但是该方法需消耗大量化学试剂，成本高昂，且会改变脱硫浆液成分，影响脱硫设备运行；(3)Senior在论文《SeleniumPartitioningandRemovalAcrossaWetFGDScrubberataCoal-FiredPowerPlant》中提出了一种强化烟气中硒污染物脱除的方法，通过在脱硫塔入口投加氢氧化钙颗粒，对硒污染物进行吸附，然后在脱硫塔内部脱除，整体硒脱除率由26-66％提升至70-73％，但是该方法需要加入大量氢氧化钙颗粒(185-381磅/小时)，成本高昂，且可能存在富集硒的颗粒从脱硫塔中逃逸风险，造成二次污染。经研究发现，现有的燃煤烟气中重金属污染物排放控制技术中，主要存在以下问题：(1)工艺流程复杂，不适用于实际工业应用；(2)消耗大量化学试剂或原料，运行成本高昂，(3)对其他设备(如锅炉、脱硫塔)的工作状态具有负面效应，影响正常生产运行流程。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法及其应用，其中该方法利用磁性介质促进烟气中的重金属污染物以异相凝结或化学吸附的方式富集到磁性介质上，并在喷淋液滴和磁性吸附的双重作用下对富集有重金属污染物的磁性介质进行高效拦截捕集，具有脱除率高、运行成本低、稳定性好、工艺简单、风险性低等优点。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法，该方法具体为：在脱硫塔的入口处向烟气中加入磁性介质，促进烟气中的重金属以异相凝结或化学吸附的方式富集到所述磁性介质上；随后含有所述磁性介质的烟气依次通过喷淋层和磁性吸附层并从所述脱硫塔的出口处排出，以利用喷淋液滴和磁性吸附层的双重作用对富集有重金属的磁性介质进行拦截捕集，从而实现烟气中重金属污染物的强化捕集。作为进一步优选地，所述磁性介质为γ-Fe2O3、Fe3O4、Co3O4中的一种或多种。作为进一步优选地，所述磁性介质的粒径为1μm～20μm。作为进一步优选地，所述磁性介质的加入速率为0.1kg/h～2kg/h。作为进一步优选地，所述磁性吸附层由平行放置的电磁棒管束构成。作为进一步优选地，所述电磁棒管束的管径为0.3m～0.8m。作为进一步优选地，所述磁性吸附层中各电磁棒管束的管间距与管径之比为2～10。作为进一步优选地，所述磁性吸附层布置于所述喷淋层上方2m～4m处。作为进一步优选地，所述脱硫塔中还设置有冲洗喷嘴，所述冲洗喷嘴布置于所述磁性吸附层和喷淋层之间，并且所述冲洗喷嘴的方向朝上。按照本专利技术的另一方面，提供了一种上述方法在燃煤电厂中的应用。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术通过向烟气中通入磁性介质，能够促进烟气中的重金属污染物以异相凝结或化学吸附的方式富集到磁性介质上，然后将烟气通入设置有磁性吸附层的脱硫塔中，在喷淋液滴和磁性吸附的双重作用下对富集有重金属污染物的磁性介质进行高效拦截捕集，进而实现烟气中重金属污染物的强化捕集，避免由于粉末逃逸造成的二次污染，整体脱除效率高、安全性强并且无环境风险，具有工艺流程简单、运行成本低廉的优势，同时不会对脱硫系统的工作状态产生负面影响；2.尤其是，本专利技术通过对磁性介质的种类、粒径和喷入速率进行优化，能够有效促进烟气中的重金属污染物富集到磁性介质上，极大地减少了磁性介质的喷入量，降低运行成本；3.此外，本专利技术通过对磁性吸附层的结构和布置方式进行优化，能够有效降低该磁性吸附层建造成本，并避免对塔内其他装置或结构的干扰，同时通过在磁性吸附层下方设置冲洗喷嘴，定期对磁性吸附层进行清洗，确保其长期稳定运行。附图说明图1是本专利技术优选实施例提供的利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的应用示意图；图2是本专利技术优选实施例构建的磁性吸附层的径向截面示意图；图3是本专利技术优选实施例中使用的电磁棒管束的机构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-脱硫塔，2-浆液池，3-喷淋层，4-冲洗喷嘴，5-磁性吸附层，6-增压风机，7-电磁棒管束，8-聚四氟外壳，9-铁芯，10-线圈。具体实施方式为了使本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法，其特征在于，该方法具体为：在脱硫塔(1)的入口处向烟气中加入磁性介质，促进烟气中的重金属以异相凝结或化学吸附的方式富集到所述磁性介质上；随后含有所述磁性介质的烟气依次通过喷淋层(3)和磁性吸附层(5)并从所述脱硫塔(1)的出口处排出，以利用喷淋液滴和磁性吸附层的双重作用对富集有重金属的磁性介质进行拦截捕集，从而实现烟气中重金属污染物的强化捕集。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法，其特征在于，该方法具体为：在脱硫塔(1)的入口处向烟气中加入磁性介质，促进烟气中的重金属以异相凝结或化学吸附的方式富集到所述磁性介质上；随后含有所述磁性介质的烟气依次通过喷淋层(3)和磁性吸附层(5)并从所述脱硫塔(1)的出口处排出，以利用喷淋液滴和磁性吸附层的双重作用对富集有重金属的磁性介质进行拦截捕集，从而实现烟气中重金属污染物的强化捕集。


2.如权利要求1所述的利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法，其特征在于，所述磁性介质为γ-Fe2O3、Fe3O4、Co3O4中的一种或多种。


3.如权利要求1所述的利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法，其特征在于，所述磁性介质的粒径为1μm～20μm。


4.如权利要求1所述的利用磁性介质强化脱硫塔中重金属捕集的方法，其特征在于，所述磁性介质的加入速率为0.1kg/h～2kg/h。


5.如权利要求1所述的利用磁性介质强化脱硫塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗光前，邹仁杰，方灿，张浩宇，吉庆钰，胡红云，李显，姚洪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42