用于从燃烧设施的烟气中去除汞的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于从来自燃烧设施的烟气中去除汞的方法，其中所述方法包括：提供基于碳的吸附剂，制备包含所述吸附剂的水性悬浮液，将该悬浮液引入到来自所述燃烧设施的烟气流中，引入到烟气的干燥气相中，该气相是水蒸气欠饱和的，并经预定的反应路径将汞负载到所述吸附剂上，将所述负载汞的吸附剂从烟气流中排除，以及填埋或再生所述负载汞的吸附剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从燃烧设施的烟气中去除汞的方法本专利技术涉及一种用于从诸如燃煤发电站、垃圾焚烧厂等燃烧设施的烟气中去除汞的方法。由于汞——特别是经由食物链被人类直接或间接吸收的有机结合汞——的毒性相对较高，因此对燃烧设施和发电站的汞的法定允许排放存在相对严格的限制。汞和汞化合物基本上无处不在，并且或多或少地存在于所有有机燃料或化石燃料中。化石燃料的燃烧使汞逸出，并且汞经由废气以气态形式，并且还经由废水流以溶解形式或经由工业废料以固体形式释放到环境中。这导致必须将汞从来自燃烧设施的烟气中排除掉。在来自燃烧设施的烟气以及特别是来自燃煤发电站的烟气中，汞基本上以两种化学形式存在，即元素汞和氧化的二价汞。根据所用的燃料的汞、卤素和硫含量以及烟气处理直至释放到环境中的方法步骤及条件，确定氧化汞与元素汞的比例的特定比值。汞的氧化态以及所述物质的比例对于汞去除技术的类型和有效性至关重要。与元素汞相反，氧化的汞是水溶性的，并因此能够通过湿气洗涤，例如通过湿法烟气脱硫设施从烟气中洗去，并且借助于吸附剂或借助于离子交换剂或有机沉淀剂及絮凝剂从所述方法中去除，并转化成可在垃圾填埋场处置的固体。然而，这种方法不适用于去除烟气中的元素汞。如果烟气中元素汞的比例高，则可以通过例如添加氧化剂将汞转化为可溶的氧化物质，其然后可由下游湿法烟气洗涤而得以从烟气中除去。在通过干法添加方法进行脱硫的流化床锅炉和其他无湿法洗涤的设施的情况下，现有技术是将非掺杂形式的吸附剂或掺杂有溴化物或硫的吸附剂吹入到烟气流中，并且例如借助于织物过滤器或借助于静电除尘器将负载汞的吸附剂从所述烟气流中机械分离。由于含碳吸附剂的基本燃烧倾向，这些使用含碳吸附剂的干法夹带流吸附的方法对吸附设施的操作安全性带来一定的风险。为此，已知已经进行了许多努力来用其他吸附剂(例如用沸石)替代含碳吸附剂。尽管所有努力都是为了放弃使用用于干式废气净化的有机吸附剂，但这些有机吸附剂具有非常高的吸附能力的优点。例如从DE19940683A1获知一种使用基于褐煤焦炭的干粉状吸着剂对来自热工艺的废气进行干式净化的方法。该吸着剂以粉末形式引入到废气流中并由后者夹带，如此使得废气中有害成分的吸附发生在以粉尘云的形式存在于废气流中的吸着剂上。为了满足关于防火和防爆的要求，根据DE19940683A1的方法提供了使用沸石或含有沸石的矿物岩石作为表面活性成分与作为吸附剂的褐煤焦炭相混合，并且提供了根据存在于废气中的工艺粉尘的类型、组成和量来设定的褐煤焦炭与沸石的混合比例，如此确保将所述固体制成为惰性的。作为使用褐煤焦炭作为吸附剂的替代方案，例如从DE4034498A1可知，已知原则上也可使用活性炭用于干式废气净化。活性炭是通过热解以复杂方式由椰子壳制备的，因而价格昂贵，以至于现有技术一直努力尽可能节约地使用活性炭。本专利技术的一个目的是提供一种用于从来自燃烧设施的烟气中去除汞的方法，通过该方法，特别是甚至可以将元素汞从烟气流中去除，并且可以安全且廉价地实施该方法。具体地，该方法从防火的角度来说应该是安全的。本专利技术的另一个目的是提供这种类型的方法，通过其可以实现与已知方法相比增加的汞去除程度。通过权利要求1的特征来实现此目的。可从从属权利要求得到该方法的有益变化形式。本专利技术的一方面涉及一种用于从来自燃烧设施的烟气中去除汞的方法，其包括以下方法步骤：a)提供选自活性炭、活性焦炭、分子筛、碳分子筛和上述吸附剂的混合物组成的组中的吸附剂，b)制备包含所述吸附剂的水性悬浮液，c)将所述悬浮液引入到来自燃烧设施的烟气流中，引入到该烟气的水蒸气欠饱和的干燥气相中，并经预定的反应路径将汞负载到所述吸附剂，d)借助于选自干式废气净化和湿式废气净化组成的组中的一种或多种去除方法，将负载特别是汞的吸附剂从烟气流中去除，以及e)填埋或再生负载特别是汞的吸附剂。方法步骤a)至e)优选地以上面列出的顺序进行。本专利技术可以归纳为：将基于碳的吸附剂以水性悬浮液的形式注入到烟气流中，优选注入到湿烟气洗涤上游的相对干燥且热的烟气流中。以这种方式，通过含碳吸附剂的夹带流吸附可以实现汞排放的减少，与已知的干式添加剂工艺的情况不同，所述一种或多种吸附剂不是作为干尘借助于载气吹送到烟气流中，而是作为水性悬浮液。这具有特别的优点，即不会发生吸附剂的储存和吹入的安全问题。在可以相对于烟气流以逆流方向或并流方向实现的包含吸附剂的水性悬浮液注入时，所形成的悬浮液小滴被热烟气夹带。由于悬浮液小滴或湿润的吸附剂颗粒与烟气接触，该小滴或颗粒的温度在开始时迅速升高，然后由于其继续通过反应路径而使悬浮液的水分蒸发，在约100℃下短暂保持恒定。只要多孔吸附剂中的液体能够通过毛细作用力输送到颗粒表面并在此处蒸发，则温度就保持恒定。从烟气到悬浮液小滴对流地发生热传递。首先，仅在表面上形成蒸汽，并且热量仅通过粘附到吸附剂颗粒的Prandtl气体边界层而流动，使得热传递系数与热传导系数相等。在已经干燥的吸附剂颗粒的情况下，蒸汽在颗粒中或孔的内部形成。热量首先必须渗透穿过Prandtl气体边界层，随后在吸附剂的毛细管中进一步传导。在第一个干燥阶段，汽化仅取决于周围烟气相的阻力。只有当达到依赖于材料的残余水分含量时，目前干燥的吸附剂颗粒的温度才会再次升高。足够的液体无法再输送到表面，并且干燥前端进入颗粒内部。蒸汽必须通过扩散到达颗粒表面。汽化所需的热量必须主要通过热传导而输送到干燥前端。例如在活性炭和活性焦炭中发现的非常狭窄的孔的情况下，扩散受到壁的阻碍，并且扩散系数随着孔径的减小而减小。由于表面干燥的极小吸附剂颗粒内部的毛细管中结合的水的快速加热和相关的突然汽化，可有利地发生颗粒的碎裂，伴随着汞吸附可用的表面积的扩大，其结果是吸附能力显著增加。尤其是在悬浮液小滴形成和通过与烟气接触而加热之后紧接的阶段，可行且有利的是，SO2(二氧化硫)从烟气(烟气中的典型SO2含量为约1500-8000mg/m3)进入小滴的液相，随后由于烟气中存在的残余氧含量而进一步反应形成H2SO4，这允许汞的至少部分化学吸附，乃至元素汞的氧化。从而发生了原位硫酸化。具体而言，已经氧化的汞化合物，例如HgCl2或Hg2Cl2，可以溶解在依然存在的液相中，并随着干燥程度的增加而进一步浓缩，直至它们作为固体沉淀在吸附剂颗粒上。上述方法对于结合未被氧化的汞是有利的，因为吸附剂颗粒的温度可以比在低于150℃的干法吹入的情况下保持更长的时间，这有助于物理吸附并减少再释放。为了本专利技术的目的，一条反应路径是在注入悬浮液之前，直到排出随后干燥且负载汞的吸附剂颗粒，在燃烧设施的烟气通道内的预定路径。在根据本专利技术的方法的优选变型中，基于褐煤和在不存在氧的情况下活化的富含碳的吸附剂用作根据方法步骤a)的吸附剂。特别优选的是褐煤焦炭或平炉焦炭(open-hearthfurnacecoke)。使用基于褐煤和在不存在氧的情况下活化的富含碳的吸附剂具有以下优点：相比于传统的活性炭，该吸附剂包含更高比例的中孔和大孔，所述中孔和大孔允许方便进入内表面区域。特别有利的是，用于在方法步骤b)中制备悬浮液的吸附剂将被湿磨至例如10-20μm的平均粒径。特别是当使用褐煤焦炭时，在褐煤焦炭被研磨至10-20μm的粒径时，其吸附能力显著提高。根据方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从来自燃烧设施(1)的烟气中去除汞的方法，其包括以下方法步骤：a)提供选自活性炭、活性焦炭、分子筛、碳分子筛和上述吸附剂的混合物组成的组中的吸附剂，b)制备包含所述吸附剂的水性悬浮液，c)将所述悬浮液引入到来自燃烧设施的烟气流中，引入到烟气的水蒸气欠饱和的干燥气相中，并经预定的反应路径将汞负载到所述吸附剂上，d)借助于选自干式废气净化和湿式废气净化组成的组中的一种或多种去除方法，将所述负载汞的吸附剂从所述烟气流中排除，以及e)填埋或再生所述负载汞的吸附剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.19 DE 102015211326.41.一种用于从来自燃烧设施(1)的烟气中去除汞的方法，其包括以下方法步骤：a)提供选自活性炭、活性焦炭、分子筛、碳分子筛和上述吸附剂的混合物组成的组中的吸附剂，b)制备包含所述吸附剂的水性悬浮液，c)将所述悬浮液引入到来自燃烧设施的烟气流中，引入到烟气的水蒸气欠饱和的干燥气相中，并经预定的反应路径将汞负载到所述吸附剂上，d)借助于选自干式废气净化和湿式废气净化组成的组中的一种或多种去除方法，将所述负载汞的吸附剂从所述烟气流中排除，以及e)填埋或再生所述负载汞的吸附剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用基于褐煤且已经在不存在氧的情况下活化的富含碳的吸附剂作为根据方法步骤a)的吸附剂。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述吸附剂湿磨，优选达到10-20μm的平均粒径，用于制备方法步骤b)中的悬浮液。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，通过优选使用在烟气通道(7)的横截面上分布的喷雾嘴注入到所述燃烧设施(1)的烟气通道(7)中来实现方法步骤c)中的悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·莫泽，K·斯特尔，
申请(专利权)人：RWE动力股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE