一种基于海藻焦撞击塔的脱汞方法及海藻焦的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于海藻焦的撞击塔脱汞方法，所述的方法是采用海藻热解制取生物质焦作为烟气脱汞吸附剂，在撞击塔反应器中吸附脱汞。在分离器中回收汞资源并再生吸附剂。来自燃烧器含有汞的烟气经过冷却后由拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，海藻焦吸附剂则由同轴对向布置的拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，两股气流在撞击塔反应器内发生对向撞击并实现汞的吸附脱除。当一个撞击塔反应器再生时，来自燃烧器的烟气将自动切换流入另一个撞击塔反应器。两个撞击塔反应器相互交叉使用和再生。该方法及装置利用海藻热解制取生物质焦吸附脱汞，脱除过程无二次污染，且吸附剂原材料是一种储量广泛的可再生资源，具有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃烧烟气污染物控制领域，具体涉及一种基于海藻焦的撞击塔脱汞方法及海藻焦的制备方法。 
技术介绍
汞是一种剧毒性和在生物体内易于沉积的重金属痕量元素，对人体健康和生态环境具有极大的危害。联合国环境规划署在发表的一份调查报告中指出，燃煤锅炉是汞排放的最大的人为污染源。我国是世界第一大煤炭消费国，能源结构中煤炭的比例高达75％，并且这种格局在今后相当长的一段时间内仍不会有大的改变。随着燃煤污染物大气环保标准的日益严格，预计在不久的将来，燃煤烟气汞污染控制标准的出台将是必然趋势。因此，研究和开发有效的燃煤烟气汞污染控制方法是我国环保科技人员面临的重要任务之一。 近年来，国内外学者在研究脱汞新理论和新
做了大量卓有成效的工作。目前，在众多脱汞方法中，吸附剂吸附和湿法洗涤被认为是燃煤烟气脱汞领域的两个最有发展潜力的主流脱汞技术。 湿法洗涤脱汞技术中研究最多的是应用现有的湿法烟气脱硫系统联合洗涤脱汞。该技术可以实现较高的Hg2+(g)脱除率，但是对难溶的Hg0(g)没有明显的脱除效果，部分氧化态汞还可能被还原为单质汞。不少学者尝试用一些氧化技术在脱硫塔前将烟气中的Hg0(g)先氧化为Hg2+(g)，然后再用湿法烟气脱硫系统洗涤脱除Hg2+(g)。目前研究较多的选择性催化还原(SCR)催化氧化脱汞可实现部分Hg0(g)转化为Hg2+(g)，但脱汞效果受到燃煤组分﹑催化剂类型﹑燃烧方式以及燃烧器结构的明显影响，相关催化氧化机理仍不十分清楚。其它氧化技术，例 如等离子体氧化﹑光催化氧化和臭氧氧化等尚处于实验室探索阶段。利用高锰酸钾﹑过硫酸钾和亚氯酸钠等传统氧化剂在吸收塔中氧化吸收Hg0(g)也取得了良好效果，但也存在吸收剂昂贵或产物成分复杂难处理等不足，相关技术还有待于进一步完善。 吸附法主要是通过活性炭或者其它吸附剂吸附烟气中的Hg2+(g)和Hg0(g)，先将其转化为颗粒汞，然后利用现有的除尘设备将其捕获而达到脱汞目的。目前研究较多且技术最成熟的活性炭吸附法具有较高的脱汞效率，但应用成本极高，企业难以承受。其它吸附剂，例如贵金属﹑金属氧化物﹑飞灰﹑活性焦﹑钙基材料﹑分子筛以及天然矿物材料等虽然具有潜在的发展前景，但由于在应用成本，脱汞效率，吸附剂稳定性以及吸附机理研究等方面的欠缺与不足，目前还无法获得大规模工业应用。综上所述，目前还没有一种适合于大规模商业化的燃煤烟气脱汞技术。 
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题,本专利技术提供了一种基于海藻焦的撞击塔脱汞方法以及海藻焦的制备方法。 本方法采用海藻热解制取生物质焦作为烟气脱汞吸附剂，在撞击塔反应器中吸附脱汞；在分离器中回收汞资源并再生吸附剂。来自燃烧器含有汞的烟气经过冷却后由拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，海藻焦吸附剂则由同轴对向布置的拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，两股气流在撞击塔反应器内发生对向撞击并实现汞的吸附脱除。当一个撞击塔反应器再生时，来自燃烧器的烟气将自动切换流入另一个撞击塔反应器；两个撞击塔反应器相互交叉使用和再生。 本专利技术的脱除过程的原理： 由图1和图6所示，以海带制取的海藻焦吸附剂为代表，采用扫描电镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)和氮吸附法分别测定了吸附剂的表面形貌特征、主要成分和及含量以及吸附剂的比表面积和孔径分布等关键物化学参数，并初步考察了吸附剂的吸附 性能。结果表明，以海带制取的海藻焦吸附剂主要成分是K、Ca等碱金属盐和SiO2、Al2O3等金属氧化物，吸附剂具有较大的比表面积和发达的空隙结构。这些成分都是良好的汞的吸附脱除材料。因此，采用海藻焦吸附脱汞在技术方法具有可行性。 为实现以上目的，根据上述烟气中汞脱除的原理，本专利技术采用的技术方案如下： 一种基于海藻焦撞击塔的脱汞方法，采用海藻热解制取生物质焦作为烟气脱汞吸附剂，在撞击塔反应器中吸附汞；在分离器中回收汞资源并再生吸附剂。 来自燃烧器含有汞的烟气经过冷却后由拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，海藻焦吸附剂则由同轴对向布置的拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，两股气流在撞击塔反应器内发生对向撞击并实现汞的吸附脱除；所述撞击塔反应器对称布置，当一个撞击塔反应器再生时，来自燃烧器的烟气将自动切换流入另一个撞击塔反应器；两个撞击塔反应器相互交叉使用和再生。 海藻焦吸附剂由撞击塔反应器入口a添加，并由撞击塔反应器出口b排出；主烟道上设有风机一为烟气流动提供动力，烟气经过烟气调温器调温后由撞击塔反应器入口c通入拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，海藻焦吸附剂经撞击塔反应器入口d由风机二通过同轴对向布置的拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，两股气流在撞击塔反应器内发生对向撞击并实现汞的吸附脱除；净化后的洁净烟气通过撞击 塔反应器顶部的旋转刮灰器和砂芯分离板后通入烟囱并排入大气，砂芯分离板主要用于实现吸附剂和烟气的分离，砂芯分离板的平均孔径要求小于50微米，以防止吸附剂随烟气逃逸。砂芯分离板下部设有旋转刮灰器，由一字毛刷和驱动轴构成，可由电动机驱旋转动，主要用于刮除砂芯分离板下部积累的吸附剂，防止堵塞。 吸附饱和后的海藻焦吸附剂通过出口f由风机三吸入分离器再生后，再由入口g通入反应器循环使用；分离器入口u通入氮气冲洗并携带海藻焦吸附剂上的汞。 撞击塔反应器内的拉瓦尔喷管采用多级交叉布置，根据反应器高度和喷管型号的不同，拉瓦尔喷管相邻两层之间的垂直间距H位于30cm-150cm之间，且相邻两级采用90度错开的交叉布置，以保证反应器内的撞击均匀性。拉瓦尔喷管装入撞击塔反应器(壁)的长度小于25cm，以降低拉瓦尔喷管根部可能产生的死角区域。喷管型号和布置的数量由撞击塔反应器直径和高度确定，确定原则是保证撞击塔反应器内具有良好的气固混合性和均匀性。 来自燃烧器的烟气温度应当由烟气调温器降温到30℃-100℃，来自燃烧器烟气中汞的入口浓度不大于200μg/m3；吸附剂的投加量可按撞击塔反应器体积的每立方米投加1kg-6kg。 所述的分离器是一种膜式气体分离器，膜材料由聚酸胺类、聚酸亚胺类、聚砜类、聚乙烯酸类、丙烯类衍生物聚合物及纤维素类等材料中的一种或多种复合制成。 一种制备海藻焦的方法，采制备海藻焦吸附剂的方法包括以下步骤： 步骤1：将海藻在通风状态下自然晾干并粉碎成50-200目的海藻粉，然后放 入温控搅拌釜内，用水在60-80℃下搅拌2小时，重复五次； 步骤2：以水和硝酸为混合溶剂，在40-80℃下搅拌6小时，过滤后将海藻粉在通风状态下自然晾干240小时，将自然晾干的海藻在温控干燥箱内以105℃干燥8小时，获得无水海藻； 步骤3：将无水海藻研磨成粒径为50-200目的海藻粉置于管式炉中，在400-800℃和一定体积比CO2和N2的混合气氛下热解5-25分钟，冷却至常温，得到海藻制生物质焦； 步骤4：将海藻制生物质焦研磨成50-200目颗粒，在一定浓度钒盐溶液中浸泡12小时，过滤后在通风状态下自然晾干240小时，然后在温控干燥箱内以110-220℃干燥6小时，即可得到海藻焦制取的脱汞吸附剂。 所述步骤2中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于海藻焦撞击塔的脱汞方法，其特征在于，采用海藻热解制取生物质焦作为烟气脱汞吸附剂，在撞击塔反应器中吸附汞；在分离器中回收汞资源并再生吸附剂；来自燃烧器含有汞的烟气经过冷却后由拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，海藻焦吸附剂则由同轴对向布置的拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，两股气流在撞击塔反应器内发生对向撞击并实现汞的吸附脱除；所述撞击塔反应器对称布置，当一个撞击塔反应器再生时，来自燃烧器的烟气将自动切换流入另一个撞击塔反应器；两个撞击塔反应器相互交叉使用和再生。

【技术特征摘要】
1.一种基于海藻焦撞击塔的脱汞方法，其特征在于，采用海藻热解制取生
物质焦作为烟气脱汞吸附剂，在撞击塔反应器中吸附汞；在分离器中回收汞资源
并再生吸附剂；来自燃烧器含有汞的烟气经过冷却后由拉瓦尔喷管喷入撞击塔反
应器，海藻焦吸附剂则由同轴对向布置的拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应器，两股气
流在撞击塔反应器内发生对向撞击并实现汞的吸附脱除；所述撞击塔反应器对称
布置，当一个撞击塔反应器再生时，来自燃烧器的烟气将自动切换流入另一个撞
击塔反应器；两个撞击塔反应器相互交叉使用和再生。
2.根据权利要求1所述的一种基于海藻焦撞击塔的脱汞方法，其特征在于：
海藻焦吸附剂由撞击塔反应器入口a添加，并由撞击塔反应器出口b排出；烟气
经过烟气调温器调温后由撞击塔反应器入口c通入拉瓦尔喷管喷入撞击塔反应
器，海藻焦吸附剂经撞击塔反应器入口d由风机二通过同轴对向布置的拉瓦尔喷
管喷入撞击塔反应器，两股气流在撞击塔反应器内发生对向撞击并实现汞的吸附
脱除；净化后的洁净烟气通过撞击塔反应器顶部的旋转刮灰器和砂芯分离板后通
入烟囱并排入大气；吸附饱和后的海藻焦吸附剂通过出口f由风机三吸入分离器
再生后，再由入口g通入反应器循环使用；分离器入口u通入氮气冲洗并携带海
藻焦吸附剂上的汞。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于海藻焦撞击塔的脱汞方法，其特征在
于：撞击塔反应器内的拉瓦尔喷管采用多级交叉布置；拉瓦尔喷管相邻两层之间
的垂直间距H位于30cm-150cm之间，且相邻两级采用90度错开的交叉布置。
4.根据权利要求3所述的一种基于海藻焦撞击塔的脱汞方法，其特征在于：
来自燃烧器的烟气温度应当由烟气调温器降温到30℃-100℃，来自燃烧器烟气
中汞的入口浓度不大于200μg/m3；吸附剂的投加量可按撞击塔反应器体积的每

\t立方米投加1kg-6kg。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨先，张军，王燕，
申请(专利权)人：南京朗洁环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32