一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统及方法。该系统包括空气反应器、燃料反应器、氯原位修饰室、分离器、脱氯室、冷凝器、常规污染物脱除设备、碳捕集封存装置和载氧体通道等部分。将氯在汞氧化反应中的重要地位与载氧体的协同脱汞作用相耦合，大幅提升化学链燃烧烟气中单质汞的氧化效率。利用氯修饰含铜载氧体，在载氧体中构筑氧氯双循环，使载氧体同时实现氧和氯的传输。含氯组分从氯原位修饰室中引入，避免了氯对燃料反应器后受热面的腐蚀。过量的氯在脱氯室中被脱氯剂吸收，符合环保要求。本发明专利技术在化学链燃烧系统中实现了深度脱汞，保障了系统运行的安全性，具有显著的环境效益和社会效益。具有显著的环境效益和社会效益。具有显著的环境效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统及方法


[0001]本专利技术属于化学链燃烧
，特别涉及一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统及方法。

技术介绍

[0002]化学链燃烧技术可有效提升燃煤烟气中CO2浓度，显著降低碳捕集成本。然而，燃烧过程中释放出的汞在化学链燃烧系统中易与金属铝形成汞齐(汞合金)，导致铝制CO2压缩液化设备的腐蚀断裂，是系统安全运行的重大风险因素。
[0003]现有的燃煤烟气脱汞方法是基于燃煤电站现行的汞排放标准(30μg/m3)研发的。对传统燃煤电站来说，汞是作为烟气污染物被脱除的，并不威胁系统的安全；但在化学链燃烧系统中，为保障其长期安全运行，烟气进入CO2压缩液化设备前汞浓度的推荐值在0.01μg/m3以下。因此，现有的脱汞方法无法满足化学链燃烧系统的深度脱汞需求，是制约该系统安全运行的瓶颈所在。
[0004]促进单质汞向氧化态汞转变是提升脱汞效率的关键。然而，化学链燃烧系统燃料反应器中还原性组分较多，对汞氧化不利，且燃料不再直接与氧气接触，而是通过载氧体实现氧的传递。可以料想，载氧体在汞形态迁移过程中发挥着重要作用。目前，已有一些学者对载氧体的脱汞技术开展了相关研究。例如，中国专利“一种煤化学链燃烧脱汞装置及方法”(授权公告号：CN111001292B)中，利用将军煤灰作为载氧体，促进烟气中单质汞的氧化；中国专利“一种煤化学链燃烧汞脱除装置和方法”(公开号：CN114963164A)中，利用磁性载氧体对汞进行氧化吸附，并实现了载氧体的循环利用。此外，氯是促进汞氧化的重要元素，而我国煤中氯含量普遍较低，对脱汞不利。一些学者采用引入含氯组分的方式，促进烟气中汞的氧化。例如，中国专利“废气处理系统及除去废气中汞的方法”(授权公告号：CN102015070B)中，采用稀盐酸作为氯源，将氯化氢喷入烟气中促进单质汞的氧化。
[0005]但是，以上研究仍存在一些不足之处：(1)针对载氧体协同脱汞的相关研究，只是利用载氧体本身含有的金属氧化物来促进单质汞的氧化，促进单质汞的氧化效果有限，难以满足化学链燃烧系统深度脱汞的需要；(2)向烟气中喷入氯化氢促进脱汞的相关研究，为保证理想的汞氧化效果，实际应用过程中必须通入过量的氯，而浓度较高的氯会造成金属受热面的腐蚀，威胁系统安全；(3)若将氯与载氧体相结合，有望大幅促进单质汞的氧化效率，但目前的研究中均未涉及相关系统及方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统及方法，将氯在汞氧化反应中的重要地位与载氧体的协同脱汞作用相耦合，采用氯修饰载氧体、载氧体氯释放的方法，使化学链燃烧系统的深度脱汞成为可能。创新性地提出利用氯原位修饰含铜载氧体，将载氧体同时作为“氯的载体”，构筑氧氯双循环，开辟新的脱汞路径，从而大幅提升单质汞氧化效率，同时避免了过量含氯组分对燃料反应器后受热面的腐蚀。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0008]一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，包括空气反应器、燃料反应器、氯原位修饰室、分离器、脱氯室、冷凝器、常规污染物脱除设备、碳捕集封存装置和载氧体通道；
[0009]空气反应器一端连接载氧体通道，空气反应器另一端连接氯原位修饰室；空气反应器是载氧体重新负载氧的场所，氯原位修饰室是载氧体进行氯原位修饰的场所；
[0010]分离器一端连接氯原位修饰室，分离器另一端连接脱氯室；分离器是将载氧体与反应后的空气和含氯气体分离的场所，脱氯室是脱除混合气中含氯气体的场所；
[0011]燃料反应器上方连接分离器和冷凝器，燃料反应器另一端连接载氧体通道；
[0012]燃料反应器产生的烟气依次通过冷凝器、常规污染物脱除设备和碳捕集封存装置。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，载氧体中含有金属铜，在氯原位修饰室中载氧体与含氯烟气反应生成氯化铜。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，为保证载氧体中氯的负载效果，氯原位修饰室中引入的含氯气体过量10％至30％。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，燃料反应器是燃料发生燃烧反应的场所，同时也是载氧体传输氧和氯的场所。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，冷凝器是分离燃料反应器烟气中水蒸气的场所。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，脱氯室中含有纳系脱氯剂、钙系脱氯剂、铜系脱氯剂或活性氧化铝脱氯剂。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，载氧体在空气反应器、燃料反应器和氯原位修饰室之间同时实现载氧
‑
氧传输、载氯
‑
氯传输的氧氯双循环过程。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，常规污染物脱除设备中包括脱硝设备、除尘设备和脱硫设备，以氯化汞为主的氧化态汞在脱硫设备中被脱除。
[0020]一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞方法，该方法基于所述的一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，包括如下步骤：
[0021]1)含汞燃料进入燃料反应器，与载氧体中携带的氧发生燃烧反应，产生含汞烟气；
[0022]2)载氧体同时在燃料反应器中完成释氯过程，释放的氯与烟气中的单质汞反应，生成氯化汞，含有氯化汞的烟气依次进入冷凝器和常规污染物脱除设备，脱除烟气中的杂质，留下浓度高于99.5％的二氧化碳进入碳捕集封存装置；
[0023]3)完成氧传输和氯传输的载氧体经载氧体通道进入空气反应器，与空气中的氧气反应再次负载氧；
[0024]4)负载氧后的载氧体进入氯原位修饰室，与含氯气体反应再次负载氯；
[0025]5)完成氧、氯再生的载氧体与混合气体一起进入分离器，颗粒相载氧体经分离进入燃料反应器，剩余的混合气体进入脱氯室；
[0026]6)在脱氯室中，未反应的含氯气体被脱氯剂脱除，完成本周期操作；
[0027]7)重复步骤1)至步骤6)，基于载氧体的氧氯双循环实现化学链燃烧系统的烟气脱汞。
[0028]相对于现有技术，本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0029]本专利技术提供的一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，将氯在汞氧化反应中的重要地位与载氧体的协同脱汞作用整合于一体，大幅促进烟气中单质汞的氧化效率。设置氯原位修饰室，在空气反应器后将含氯组分引入系统，避免了直接向燃料反应器中通入含氯组分，保证了燃料反应器后受热面的安全。设置脱氯室，确保了过量含氯组分排入大气前即被吸收，符合环保理念。
[0030]本专利技术提供的一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞方法，相比于其他采用载氧体的脱汞方法，本专利技术在载氧体中构筑了氧氯双循环，在传输氧的同时实现氯的传输，大幅提升燃料反应器烟气中单质汞的氧化效率，深度脱汞优势明显。相比于直接向烟气中通入含氯组分的脱汞方法，本专利技术利用载氧体作为氯的载体，避免了过量含氯组分造成的受热面腐蚀问题，提高了系统的安全性。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的系统示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，其特征在于，包括空气反应器(1)、燃料反应器(2)、氯原位修饰室(3)、分离器(4)、脱氯室(5)、冷凝器(6)、常规污染物脱除设备(7)、碳捕集封存装置(8)和载氧体通道(9)；空气反应器(1)一端连接载氧体通道(9)，空气反应器(1)另一端连接氯原位修饰室(3)；空气反应器(1)是载氧体重新负载氧的场所，氯原位修饰室(3)是载氧体进行氯原位修饰的场所；分离器(4)一端连接氯原位修饰室(3)，分离器(4)另一端连接脱氯室(5)；分离器(4)是将载氧体与反应后的空气和含氯气体分离的场所，脱氯室(5)是脱除混合气中含氯气体的场所；燃料反应器(2)上方连接分离器(4)和冷凝器(6)，燃料反应器(2)另一端连接载氧体通道(9)；燃料反应器(2)产生的烟气依次通过冷凝器(6)、常规污染物脱除设备(7)和碳捕集封存装置(8)。2.根据权利要求1所述的一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，其特征在于，载氧体中含有金属铜，在氯原位修饰室(3)中载氧体与含氯烟气反应生成氯化铜。3.根据权利要求1所述的一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，其特征在于，为保证载氧体中氯的负载效果，氯原位修饰室(3)中引入的含氯气体过量10％至30％。4.根据权利要求1所述的一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，其特征在于，燃料反应器(2)是燃料发生燃烧反应的场所，同时也是载氧体传输氧和氯的场所。5.根据权利要求1所述的一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，其特征在于，冷凝器(6)是分离燃料反应器烟气中水蒸气的场所。6.根据权利要求1所述的一种基于载氧体氧氯双循环的化学链燃烧脱汞系统，其特征在于，脱氯室(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕强，关昱，刘银河，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：