一种烟气汞的循环捕集方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种烟气汞的循环捕集方法及系统，涉及烟气汞控制领域，旨在解决现有技术中催化剂吸附不完全，且存在二次污染的问题，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤1，将含汞烟气通过装有金属氧化物催化剂的循环流化床吸附炉，催化剂吸附汞；洁净烟气和废弃催化剂进行气固分离，分离后的废弃催化剂通入循环流化床再生炉；再通入高温再生气体，将吸附态氧化汞分解，并对分解得到的汞进行回收；将再生催化剂送回循环流化床吸附炉中实现催化剂的循环；利用循环流化床系统实现对烟气汞的循环捕集，增加了烟气与催化剂颗粒的接触时间，易于实现催化剂的回收和循环利用、汞资源的回收；催化剂解析释放出的汞经处理后可实现汞的回收资源化利用。汞的回收资源化利用。汞的回收资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气汞的循环捕集方法及系统


[0001]本专利技术涉及烟气汞控制领域，具体为一种烟气汞的循环捕集方法及系统。

技术介绍

[0002]汞对人体和生态环境具有严重危害。烟气中的汞主要有三种存在形式：元素汞(Hg0)、氧化汞(Hg
2+
)和颗粒态汞(Hg
p
)。Hg
p
和Hg
2+
可以被颗粒控制装置和湿法烟气洗涤装置高效脱除，然而，Hg0极易挥发且不溶于水，很难利用现有的烟气净化装置直接去除。因此，Hg0是烟气汞排放控制的重点。
[0003]目前催化剂喷射技术是烟气汞的主要控制技术之一。在喷射技术中，为保证足够的汞脱除效率，需注入大量的催化剂，然而，其与烟气的接触时间仅有数秒，大量催化剂远未达到饱和即被排除烟道，造成材料的大量浪费，脱汞成本高。此外，吸附汞后的粉末催化剂进入飞灰、石膏等燃烧副产物中，增加了残渣中的汞含量、存在汞二次释放的潜在风险以及汞资源的回收困难。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中所存在的问题，本专利技术公开了一种烟气汞的循环捕集方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤1，将含汞烟气通过装有金属氧化物催化剂的循环流化床吸附炉内，含Hg0烟气进入吸附炉后，单质汞Hg0(g)首先吸附在催化剂表面，形成吸附态汞Hg0(ad)，随后被催化剂中的晶格氧或化学吸附态氧氧化生成吸附态的HgO(ad)并固定在催化剂上，从而脱除烟气中的Hg0，在此过程中，催化剂表面的晶格氧或化学吸附态氧被消耗生成氧空位，得洁净烟气和废弃催化剂，废弃催化剂上有吸附态氧化汞；步骤2，将所述步骤1中得到的洁净烟气和废弃催化剂通过旋风分离器进行气固分离，分离后的废弃催化剂通入循环流化床再生炉；步骤3，向循环流化床再生炉内通入高温再生气体，在高温再生气体中以一定的气体流量加热一段时间后，使HgO分解，该炉排放烟气中的主要成分为高浓度Hg0，可进行汞资源回收，再生气体中一定浓度的气相O2可补充氧空位，从而使催化剂得到再生，同时补充新鲜催化剂颗粒和排除多次循环后失活的催化剂颗粒；步骤4，将所述步骤中得到的再生催化剂通过旋风分离器再次输送回循环流化床吸附炉中脱除Hg0，从而实现单质汞的循环捕集。
[0005]脱附再生具体方法为：将吸附汞后失活的成型催化剂从吸附炉转移至再生炉中，从锅炉烟道中引出热烟气，为催化剂的再生提供热量和氧气，催化剂的再生是一个吸热过程，因此需要得到能量的补充，这部分能量可以由燃煤产生的热烟气提供或由空气预热器(350
‑
400℃)产生的一小部分热烟气提供，在高温再生气体中加热一段时间，成型催化剂表面的氧化活性位恢复，再生可以恢复催化剂的脱汞能力，有利于降低吸附成本；此外，在高温加热过程中，富集在催化剂上的汞被集中、快速地释放，因此，脱附炉出口气流中的汞浓
度远远高于烟气中汞的浓度，可经过气体急冷或冷凝提纯装置处理后进入汞储罐从而实现汞的回收资源化利用。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤1中的循环流化床吸附炉内的吸附温度为50～300℃。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤1中的循环流化床吸附炉内的吸附温度为150～200℃。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤2和所述步骤3中，循环流化床再生炉内的再生温度为300～400℃。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤2和所述步骤3中，循环流化床再生炉内的再生温度为350～400℃。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述循环流化床再生炉内的加热时间为10～60min。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述循环流化床再生炉内的加热时间为30～60min。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤3内通入的高温再生气体包括热烟气和空气(提供额外氧气)，所述热烟气包括氮气和氧气，所述热烟气来自锅炉，热烟气中的氧气是锅炉内燃料燃烧后的剩余氧气。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述氧气在高温再生气体中的体积总占比为0～21％。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述氧气在高温再生气体中的体积总占比为4～21％
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述高温再生气体的气体流量为0.6～1.2L/min。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述作为本专利技术的一种优选技术方案，所述高温再生气体的气体流量为1L/min。
[0017]本专利技术还公开了一种烟气汞的循环捕集系统，采用的技术方案是，包括循环流化床吸附炉、循环流化床再生炉、第一旋风分离器和第二旋风分离器；所述循环流化床吸附炉上有第一进料口、第一出料口和催化剂循环进口，所述第一出料口连接所述第一旋风分离器，所述第一旋风分离器上有第一排气口和第一排料口，所述第一排气口可根据实际情况与下游湿法烟气脱硫装置(WFGD)相通，催化剂催化氧化Hg0为Hg
2+
，然后在湿法烟气脱硫(WFGD)装置中脱除Hg
2+
。所述第一排料口与所述循环流化床再生炉上的第二进料口相连，所述循环流化床再生炉上还有进气口、第二出料口和第三出料口，所述第二出料口连接所述第二旋风分离器，所述第二旋风分离器上有第二排气口和第二排料口，所述第二排料口和所述循环流化床吸附炉上的所述催化剂循环进口相连。
[0018]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述循环流化床再生炉上还有补气口和催化剂补充口，补气口能够通入空气，空气能补充氧空位，使催化剂表面的晶体结构得到修复；催化剂补充口是用于补充新鲜催化剂颗粒，以保证脱汞催化剂颗粒的充分供给，维持系统的整体脱汞效率。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述催化剂采用成型催化剂，成型催化剂颗粒
的成型方法为浸渍负载成型、注模成型法、机械压板法或旋转法中的一种或几种。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案，催化剂在经过长时间的吸附后，其脱汞效率会降低，当脱汞效率降低至40％则可认为“失活”；根据脱汞效率降低至40％时所需的吸附时间可判断其失活。
[0021]作为本专利技术的一种优选技术方案，在循环流化床吸附炉的催化剂颗粒经过一段时间的吸附，脱汞效率降低至40％左右时，即失活时，通过旋风分离器将洁净烟气与废弃催化剂颗粒进行气固分离，然后废弃的催化剂颗粒通过分离器下方的管道输送至再生炉中再生；再生催化剂和失活催化剂在输送期间不发生混合。
[0022]作为本专利技术的一种优选技术方案，固体催化剂颗粒通过送风机、引风机，经产生的空气气流进行输送。
[0023]本专利技术的有益效果：本专利技术利用循环流化床系统实现对烟气汞的循环捕集，该技术增加了烟气与催化剂颗粒的接触时间，易于实现催化剂的回收和循环利用、汞资源的回收，有效避免汞向燃烧副产物中的转移。
[0024]进一步的，本专利技术使用热再生对催化剂进行再生，热再生具有适用性强、再生效率高、对催化剂活性影响小等优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将含汞烟气(7)通过装有金属氧化物催化剂的循环流化床吸附炉(5)脱除汞，得洁净烟气(14)和废弃催化剂(9)，废弃催化剂(9)上有吸附态氧化汞；步骤2，将所述步骤1中得到的洁净烟气(14)和废弃催化剂(9)进行气固分离，分离后的废弃催化剂(9)通入循环流化床再生炉(6)；步骤3，向循环流化床再生炉(6)内通入高温再生气体，将吸附态氧化汞分解，并对分解得到的汞进行回收，得到高浓度汞蒸气(13)和再生催化剂(8)；步骤4，将所述步骤3中得到的再生催化剂(8)送回循环流化床吸附炉(5)中实现催化剂的循环。2.根据权利要求1所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述步骤2中的气固分离通过旋风分离器进行。3.根据权利要求1所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述步骤1中的循环流化床吸附炉(5)内的吸附温度为50～300℃。4.根据权利要求1所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述步骤2和所述步骤3中，循环流化床再生炉(6)内的再生温度为300～400℃。5.根据权利要求1或4所述的任意一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述循环流化床再生炉(6)内的加热时间为10～60min。6.根据权利要求1所述的一种烟气汞的循环捕集方法，其特征在于：所述步骤3内通入的高温再生气体包括热烟气(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建平，那媛媛，李海龙，孟凡悦，杨泽群，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：