一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统及方法，该系统包括干式两相催化反应塔，用于对燃煤烟气进行气固反应处理，干式两相催化反应塔中设置有飞灰填料层；湿式两相逆流反应塔，用于对经过气固反应处理后的燃煤烟气进行气液反应处理，湿式两相逆流反应塔的上部设置喷淋器和悬浮液滴过滤器；多位点碳移除装置，用于对经过气液反应处理后的燃煤烟气进行脱碳处理，多位点碳移除装置设置有用于注入来自飞灰填料层的反应后的填料和来自湿式两相逆流反应塔的反应后的循环液的进料口。运用该系统可有效脱除燃煤烟气汞和二氧化碳，实现燃煤副产物资源化利用、燃煤二氧化碳减排和烟气汞协同脱除的整体目标。协同脱除的整体目标。协同脱除的整体目标。

【技术实现步骤摘要】
一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统及方法


[0001]本专利技术涉及烟气净化
，具体涉及一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，针对燃煤烟气二氧化碳脱除的方法主要采用化学吸收法，利用有机胺或其他溶剂对二氧化碳在不同温度下吸收能力的差异性来进行二氧化碳的吸收、释放，随后对纯度较高的二氧化碳进行压缩提纯并加以利用，实现燃煤烟气中二氧化碳的捕集，然而该方法面临系统工艺复杂、二氧化碳解吸能耗高、二氧化碳吸收剂降解和损耗严重等问题。同时，燃煤同样导致大量汞释放到大气中，对生态环境及人类健康构成严重威胁，我国环境保护部对燃煤电站汞排放量进行规定，要求汞排放量不得高于0.03ug/m3。除大气汞排放外，气相汞可借助燃煤副产物进一步迁移到地下水和土壤环境中，对液相和固相副产物中的汞应同样引起重视。现有汞脱除技术大多数只针对气相中的元素态汞脱除，用于汞脱除后吸附剂面临二次处理难题。此外，在煤炭利用和开采过程中产生多种固体废弃物，如煤矸石、粉煤灰等，燃煤电厂燃煤产生大量固体废弃物，仅粉煤灰一项每年产生量可达4.6亿吨，大量煤矸石和粉煤灰等固体废弃物的堆放带来地质灾害和环境污染的隐患。
[0003]因此，亟需一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术中针对燃煤烟气中二氧化碳的捕集，面临系统工艺复杂、二氧化碳解吸能耗高、二氧化碳吸收剂降解和损耗严重以及针对气相中的元素态汞脱除，用于汞脱除后吸附剂面临二次处理难、针对氧化态汞和颗粒态汞缺少专用的脱除设备和大量煤矸石和粉煤灰等固体废弃物的堆放带来地质灾害和环境污染隐患的问题，提供了一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统及方法。
[0005]本专利技术为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统，该系统包括：
[0006]干式两相催化反应塔，用于对燃煤烟气进行气固反应处理，所述干式两相催化反应塔中设置有飞灰填料层；
[0007]湿式两相逆流反应塔，用于对经过所述气固反应处理后的燃煤烟气进行气液反应处理，所述湿式两相逆流反应塔的上部设置喷淋器和悬浮液滴过滤器，且所述悬浮液滴过滤器位于所述喷淋器的正上方；以及
[0008]多位点碳移除装置，用于对经过所述气液反应处理后的燃煤烟气进行脱碳处理，所述多位点碳移除装置设置有用于注入来自所述飞灰填料层的反应后的填料和来自所述湿式两相逆流反应塔的反应后的循环液的进料口。
[0009]优选地，所述干式两相催化反应塔的烟气入口处设置有流场稳定装置。
[0010]优选地，所述干式两相催化反应塔中设置的飞灰填料层的层数为2
‑
8层。
[0011]优选地，所述飞灰填料层中装填改性飞灰催化剂，所述改性飞灰催化剂采用溴浸渍机械活化法制备，其中，负载量为20
‑
40％，溴前驱体为NH4Br 和/或NaBr。
[0012]优选地，所述喷淋器为内削式浆液喷淋器。
[0013]优选地，所述悬浮液滴过滤器为板式悬浮液滴过滤器。
[0014]优选地，所述板式悬浮液滴过滤器包括多层横纵交错双向倾斜直板。
[0015]优选地，相邻两层直板之间的倾斜方向相反，且每层直板的倾斜角度为 45
‑
75
°
。
[0016]优选地，所述湿式两相逆流反应塔还设置有循环泵，用于将所述湿式两相逆流反应塔底部的液体循环输送到所述喷淋器中进行喷淋。
[0017]优选地，所述多位点碳移除装置的底部设置有气相均布器，用于将经过所述湿式两相逆流反应塔处理后的燃煤烟气分散注入所述多位点碳移除装置中。
[0018]优选地，所述多位点碳移除装置一侧的底部设置有排料管，用于将所述多位点碳移除装置中使用后的固液废料排出，并且所述排料管中设置有控制阀门。
[0019]优选地，所述多位点碳移除装置一侧的顶部设置有排气管，用于排出处理后的气体。
[0020]本专利技术为了实现上述目的，本专利技术第二方面提供了一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的方法，该方法使用所述用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统实施，该方法包括：
[0021]将燃煤烟气注入所述干式两相催化反应塔中进行气固反应处理；
[0022]将经过气固反应处理后的燃煤烟气注入所述湿式两相逆流反应塔进行气液反应处理；以及
[0023]将经过气液反应处理后的燃煤烟气注入所述多位点碳移除装置进行脱碳处理；
[0024]其中，所述飞灰填料层中装填改性飞灰催化剂，所述改性飞灰催化剂采用溴浸渍机械活化法制备，其中，负载量为20
‑
40％，溴前驱体为NH4Br和/ 或NaBr；
[0025]通过所述喷淋器喷淋的喷淋液含有激活剂和稳定剂，所述激活剂为 NaHCO3、Na2CO3和NaOH中的一种或多种，所述稳定剂为有机/无机硫、 TMT、DTCR、S改性壳聚糖、Na2S和NaHS中的一种或多种，且所述喷淋液的pH值为7.5
‑
9.5。
[0026]根据上述技术方案，基于该系统通过设置所述干式两相催化反应塔可有效脱除燃煤烟气中的元素态汞，通过设置所述湿式两相逆流反应塔可有效脱除燃煤烟气中的氧化态汞和颗粒态汞，通过设置所述多位点碳移除装置，可有效脱除烟煤烟气中的二氧化碳，具有汞和二氧化碳脱除效率高、无废物产生、环保、节省成本等优点。其中，所述多位点碳移除装置设置有用于注入来自所述飞灰填料层的反应后的填料和来自所述湿式两相逆流反应塔的反应后的循环液的进料口，通过将吸附后的改性飞灰催化剂、底渣、电石渣、钢渣和煤矸石等固废材料，以及含有氧化态汞和颗粒态汞的喷淋液注入所述多位点碳移除装置内，不仅实现了二氧化碳的高效脱除，而且通过将改性飞灰催化剂中的活性溴组分浸出到浆液中，对抑制汞再释放具有积极作用，进而进一步固化脱除到喷淋液中的氧化态汞和颗粒态汞，最终实现无废料产生的绿色脱汞目标。
[0027]同时，通过设置所述干式两相催化反应塔中设置的飞灰填料层的层数为 2
‑
8层。所述飞灰填料层中装填改性飞灰催化剂，所述改性飞灰催化剂采用溴浸渍机械活化法制备，其中，负载量为20
‑
40％，溴前驱体为NH4Br和/ 或NaBr，在有效提高元素态汞脱除效率
的同时，还可以实现吸附后的飞灰改性催化剂的绿色处理。
[0028]通过设置所述喷淋器为内削式浆液喷淋器，以用于有效增强喷射流的覆盖范围。
[0029]通过设置所述悬浮液滴过滤器为板式悬浮液滴过滤器，相邻两层直板之间的倾斜方向相反，且每层直板的倾斜角度为45
‑
75
°
，以用于提高燃煤烟气中喷淋液滴的脱除效率。
[0030]通过设置所述多位点碳移除装置的底部设置有气相均布器，用于将经过所述湿式两相逆流反应塔处理后的燃煤烟气分散注入所述多位点碳移除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于协同脱除燃煤烟气中汞和二氧化碳的系统，其特征在于，该系统包括：干式两相催化反应塔(1)，用于对燃煤烟气进行气固反应处理，所述干式两相催化反应塔(1)中设置有飞灰填料层(3)；湿式两相逆流反应塔(4)，用于对经过所述气固反应处理后的燃煤烟气进行气液反应处理，所述湿式两相逆流反应塔(4)的上部设置喷淋器(5)和悬浮液滴过滤器(6)，且所述悬浮液滴过滤器(6)位于所述喷淋器(5)的正上方；以及多位点碳移除装置(7)，用于对经过所述气液反应处理后的燃煤烟气进行脱碳处理，所述多位点碳移除装置(7)设置有用于注入来自所述飞灰填料层(3)的反应后的填料和来自所述湿式两相逆流反应塔(4)的反应后的循环液的进料口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述干式两相催化反应塔(1)的烟气入口处设置有流场稳定装置(2)。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述干式两相催化反应塔(1)中设置的飞灰填料层(3)的层数为2
‑
8层。4.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述飞灰填料层(3)中装填改性飞灰催化剂，所述改性飞灰催化剂采用溴浸渍机械活化法制备，其中，负载量为20
‑
40％，溴前驱体为NH4Br和/或NaBr。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷淋器(5)为内削式浆液喷淋器。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述悬浮液滴过滤器(6)为板式悬浮液滴过滤器。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述板式悬浮液滴过滤器包括多层横纵交错双向倾斜直板。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，相邻两层直板之间的倾斜方向相反，且每层直板的倾斜角度为45
‑
75
°
。9.根据权利要求1和5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：常林，张翼，刘毅，赵永椿，余学海，韩涛，张帅，赵瑞，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司华中科技大学，
类型：发明
国别省市：