一种高效率烟气中汞净化回收工艺方法及步骤

国际社会有倾向认为中国是汞排放最严重的国家之一，而有色行业及燃煤过程所产生的人为汞排放的贡献率超过70％。因此，如何有效减少和控制烟气中汞排放已成为我国社会经济发展将面临的巨大压力。对于烟气中汞的排放控制，研究者们提出了各种各样的控制方法，包括以活性炭吸附为代表的吸附法，利用现有脱硫装置或除尘装置的除汞法，电晕放电等离子体法、电催化氧化联合处理法等。利用现有脱硫或除尘装置除汞，投入资金虽小，但脱汞效率不高，如湿法脱硫装置(WFGD)可以将烟气中80％～95％的可溶于水的Hg2+除去，但对于不溶于水的HgO捕捉效果不好。据美国能源部(DOE)和EPRI在电站的现场测试，WFGD对烟气中总汞的脱除率在10％～80％范围内。烟气中的飞灰、HCl和NOX影响HgO转化为Hg2+的转化率，由此影响FGD的除汞能力。除尘装置可以部分捕集飞灰中的汞，捕集效率取决于除尘器对微粒颗粒的捕集率，因为飞灰中90％以上的汞存在于＜0.125mm粒径的飞灰微粒上。因此单靠现有脱硫和除尘设备脱汞效率不高。如何提高脱汞效率，又能够充分与这些设备结合？一种经济有效的方法是采用活性炭吸附技术脱汞。目前用活性炭吸附烟气中的汞可以通过两种方式，一种是向烟气中喷入粉末状活性炭PAC，另一种是将烟气通过颗粒活性炭吸附床GAC。PAC将活性炭直接喷入烟气中，粉末活性炭吸附汞后由其下游的除尘器(如静电除尘器或布袋除尘器)除去，此法投资小，但活性炭与飞灰混杂在一起，再生困难，且由于燃煤过程中汞浓度很低，汞与活性炭颗粒接触机会少，造成活性炭利用率低，耗量大，脱汞成本高。GAC一般安排于脱硫装置(FGD)和除尘器后，作为烟气排入大气的最后一个清洁装置，除汞效果好，但当颗粒尺寸较小时会引起较大压降，且需要增加设备、占地和初投资大，活性炭再生也需要能耗和占地。从文献调研看，活性炭汞吸附能力低(1g活性炭吸附1～4mg汞)，脱附速度慢、脱附率低，如经过27h热脱附后仍有大量的汞存留活性炭内。活性炭汞吸附剂的再生性能差，远远不能满足吸附剂反复循环利用的要求，这些不利的因素大大限制了它的发展。因此，研究提出载银活性炭纤维吸附-低温等离子体脱附的方法来净化回收烟气中的汞。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种高效率烟气中汞净化回收工艺方法及步骤，该技术与活性炭处理烟气汞的技术相比，该技术具有以下特点：(1)活性炭纤维(ACF)具有比表面积巨大、吸附量高、吸附速度快、再生容易、脱附速度快等优点，具有比粒状活性炭(GAC)更大的吸附容量和更快的吸附动力学性能，加之表面含氧官能团能与HgO发生氧化反应促进汞的吸附，因而可以作为汞吸附剂；(2)考虑到银和汞有很强的结合力，能快速生成银汞齐，且这种银汞齐合金是一种物理结合，容易分解脱附，汞以汞蒸汽的形式跑出，冷凝回收，银留在原来位置不会损失，再生后恢复原有的吸汞能力，继续重复使用。(3)气体放电产生低温等离子体进行活性炭纤维汞脱附，具有速度快、工艺简单等特点，不用进行加热或减压操作，能耗较低，可作为常规吸附工艺的再生手段。气体放电时，产生大量的高能电子、活性离子和自由基团；高能电子轰击，使ACF固体表面吸附的基态中性分子、原子、离子和亚稳态物种等脱附，并使吸附的激发态分子离解；等离子体中的活性离子轰击ACF表面引起动量传递，使得亚稳态C分子从表面弹射出来参与脱附；另外离子轰击固体ACF颗粒表面会诱导一些化学反应，使表面层改性，更易吸附其他微粒；而且离子轰击时固体表面还会产生一定量的化学活性原子或自由基，它们的能量足以打破银汞齐合金化学键，使汞脱附；等离子体中反应气体的亚稳态自由基团、激发态中性分子与ACF固体表面相互作用，也会导致某些化学反应和脱附效应，使得ACF固体表面吸附的或其附近的汞分子脱附。等离子体中反应气体的离子、电子、激发态分子和亚稳态基团ACF颗粒等反应室内的固体表面之间发生各种类型的相互作用，会促使更多活性物种参与反应，从而加快整个脱附过程的速率。在前期实验中发现，氧化汞难以从活性炭纤维表面脱除，鉴于此种情况，在低温等离子体脱附氛围内通入具有还原性气体，可以有效抑制氧化汞的生成，促使吸汞载银活性炭纤维达到完全再生。(4)针对有色行业烟气汞浓度较高，回收利用潜力大的特点，在烟气汞净化装置末端，采用冷凝法对脱附汞进行回收，现将该一种高效率烟气中汞净化回收工艺方法及步骤及技术方案实施例介绍如下供研究交流参考：（611511  423679）

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