一种用来俘获烟道气中的气态元素态汞的方法，在此方法中，使用可溶性汞氧化剂，在湿式涤气器的气-液界面处对气态元素态汞进行氧化，氧化的汞产物在重新排放之前即被除去。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及烟道气处理领域，更具体来说，本专利技术涉及用来俘获发电系统、燃烧系统和/或废料能量系统的烟道气副产物中携带的元素态汞的新颖而有效的方法。在烟道气中，汞可能以氧化形式(Hg+2)(例如氯化汞)(HgCl2)和元素态形式(Hg°) (蒸气态的金属汞)存在。每种形式的汞的相对含量主要取决于燃料的种类、锅炉的种类、 燃烧效率、安装的微粒收集器的种类以及各种其它的因素。湿式涤气器具有很高的SA去除效率、低成本和可靠性，因此是一种优选的烟道气脱硫(FGD)技术。另外，人们还知道湿式涤气器能够从烟道气中除去氧化形式的汞。研究表明，在理想的条件下，湿式涤气器可以实现高于50%的汞去除效率。由于湿式涤气器无法通过吸收或者其它的技术从烟道气中除去元素态的汞(Hg°)，因此受到限制，无法获得更高的汞去除效率。另一个限制因素是重新排放现象。虽然湿式涤气器能够俘获可溶性的氧化的汞，但是涤气器浆液中包含的硫酸盐物质或者过渡金属会将氧化的汞还原成元素态的汞。元素态的汞在涤气器溶液中的溶解性很低，会被排放到烟道气内。该排放过程也被称为汞的重新排放。巴布科克和威尔科克斯公司(Babcock&Wilcox Company (B&ff))此前的研究判明了该汞重新排放的机理。B&W随后开发了一种针对汞重新排放现象的新的方案，该方案向涤气器浆液中加入硫离子。该方案使硫离子与氧化的汞反应，形成不溶性硫化汞(HgS)。在美国专利第6，284, 199 ；6, 328，939 ； 6，503，470和7，037，474号中描述了这些理念和其它的理念，这些专利参考结合入本文中。为了获得更高的汞去除效率，人们需要从烟道气中除去元素态的汞。本专利技术实现了一种这样的方法，提出向涤气介质中加入某些金属盐，以促进元素态汞的去除。因此，在一个方面中，本专利技术涉及这些添加剂在湿FGD涤气器设备中的应用以及从烟道气中俘获和除去元素态的汞的方法。在另一个方面中，本专利技术提供了一种节约成本的控制多种污染物排放的系统。在下文中对已知的可以用来从烟道气中除去汞的汞去除方法进行简单的描述，以帮助人们很容易地将本专利技术与这些已知的方法区别开来。烟道气添加剂近来，为了从烟道气捕获和除去汞，人们的研究注意力主要集中在将活性炭注入气流中。活性炭注入与本专利技术无关，因为活性炭注入是基于不同的俘获机理。活性炭将汞吸附在其表面上，而涤气器浆液将汞吸收在液体体相内。吸附和吸收是在根本上不相同的汞俘获机理。另外，活性炭注入并不是多污染物控制技术，此种做法的实施需要很高的经济投资，另外会影响对飞灰之类的燃烧产物的处理。另一种经常采用的汞控制技术是将HCl之类的气态氧化剂注入所述烟道气中。这些气态添加剂在进入涤气器之前对气相中的汞进行氧化。然后氧化的汞被湿FGD涤气器捕获。现有的湿FGD涤气器技术无法对未被气态添加剂氧化的元素态汞进行捕获。相反地， 元素态形式的汞(Hg°)会以蒸气的形式经过所述WFGD涤气器。本专利技术通过设法在WFGD涤气器中，在气-液界面处对元素态的汞进行氧化，从而解决了上述问题，而现有技术则力求在气相中对汞进行氧化，通常是在WFGD紧邻的上游处进行氧化。另一个理念是汞氧化催化剂。在此理念中，催化剂通常是引入烟道气流中的固体， 元素态的汞在催化剂的气-固界面处被氧化。该方法与之前描述的方法的类似之处在于， 这些催化剂在进入涤气器之前将烟道气中的元素态汞氧化，在进入WFGD之后不仅失去效果，而且会抑制其功能。本专利技术通过以下方式解决了这个问题本专利技术引入一种汞氧化剂， 该汞氧化剂不会抑制WFGD的化学性质，而且还能够在WFGD涤气器内的气-液界面处氧化元素态萊。另外，这些现有的烟道气添加剂技术需要在操作湿FGD涤气器之前安装很多另外的硬件和结构；由此提高了控制汞排放的基建成本。人们需要更实用、更经济的方案。涤气器添加剂人们已知能够用来从液体中捕获溶解的氧化的汞的不溶性固体吸附剂的理念。但是，这些吸附剂仅仅捕获氧化的汞，无法针对或者可行地用来从烟气除去元素态的汞。与不溶性的吸附剂不同，本专利技术注入某些可溶性的金属盐，这些可溶性的金属盐能够在湿FDG 涤气器的气-液界面处氧化元素态的汞。如表1所示，将一些已知的湿FDG添加剂注入涤气器浆液中之后，能够促进元素态汞的去除。这些添加剂的具体例子是索卢工业公司(Solucorp Industries, Ltd)的产品 IFS-2C和MBS-2. 1。在美国专利申请第2005/0M4319号中进一步描述了这些添加剂种类， 其大体特点是由碱土金属硫化物和氧化还原缓冲剂组成，该文献参考结合入本文中。这些添加剂发挥功效的方式通常与B&W的美国专利第6，503，407号所述的引入硫离子的方式类似。这些添加剂溶解在涤气器浆液中之后，增大了液体浆液中的硫离子浓度。 然后，所述硫离子与溶解的氧化的汞离子反应，按照以下式(1)所示，以HgS的形式使汞沉淀Hg+2+S-2 —HgS I (1)这些添加剂与本专利技术的不同之处在于，碱土金属硫化物添加剂无法通过与气态的元素态汞(Hg°)反应而将其除去。相反地，这些添加剂仅仅与可溶性氧化的汞Hf2K应，因此主要仅仅帮助捕获和沉淀已经被氧化的汞。人们还将丙烯酰基胺、有机硫醇或其衍生物之类的有机添加剂加入涤气器浆液中。这些有机化合物作为螯合剂，与元素态的汞直接相互作用，使得元素态的汞稳定地存在于所述涤气器浆液中。但是这些添加剂无法使汞被氧化；而是与元素态的汞结合，提高它们的溶解性，抑制它们重新排放入气相中。在此反应中，按照下式( 大体所述，这些有机化合物被中和，从溶液中沉淀出来，可进一步参见美国专利申请第US2005/0260112号，该申请参考结合入本文中。Hg°+R_SH (有机硫醇)—(R-HS)-Hg I (2)该技术与本专利技术的区别在于，所述氧化还原金属使Hg°发生氧化，在溶液中留下 Hg+2，而所述有机添加剂作为螯合剂，使汞稳定地处于元素态形式。已知这些螯合剂会除去用来使亚硫酸根离子自然氧化成硫酸根的其它的金属，从而对湿式涤气器的操作造成不利影响，因此在必须或希望有效地除去SOx的时候，这些螯合剂不适合用于湿FGD涤气器。近来人们在研究中还提出，可以在存在氧化剂或者不存在氧化剂的情况下，在水相中完成汞的氧化。但是，这些研究没有考虑包含的气态介质，例如烟道气，并且所进行的实验表明，在存在SA的情况下，这些系统没有任何除去汞的能力。本专利技术与这些技术的显著区别在于，本文所述的添加剂和方法在存在的条件下氧化Hg°。因此，本专利技术的一个优点在于，本专利技术可以直接应用于现有的湿式涤气器，而不会牺牲去除性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过向湿式涤气器系统加入一种或多种可溶性添加剂， 从包含气态元素态的汞的气体中捕获气态元素态汞的系统和方法。本专利技术的另一个目的包括提供一种系统和方法，所述系统和方法用来在烟道气排放入大气之前，从烟道气捕获气态的元素态的汞，该方法包括将包含气态元素态汞的烟道气供应给湿式涤气器，向所述湿式涤气器浆液进料管道加入至少一种汞氧化剂，用来在所述湿式涤气器设备之内，在气-液界面处氧化气态的元素态的汞，从而形成氧化的汞，然后从所述湿式涤气器系统除去所述氧化的汞。本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.07.16 US 61/226,132;2010.07.15 US 12/837,1311.一种用来在湿式涤气器中从烟道气除去元素态汞的方法，该方法包括以下步骤提供包含涤气器浆液的湿式涤气器；提供包含SO2、氧化的汞和元素态汞的烟道气；使所述烟道气通过所述涤气器；将汞氧化剂引入所述涤气器浆液中，以及在所述湿式涤气器中，在所述烟道气和所述涤气器浆液的气-液界面处，用汞氧化剂氧化所述元素态的汞。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括通过将促进剂引入所述涤气器浆液而促进元素态的汞的去除的步骤，其中，所述促进剂作为氧化亚硫酸根的氧化剂。3.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括通过将络合剂引入所述涤气器浆液而促进元素态汞的去除的步骤，其中一旦所述元素态汞被氧化，它便与所述络合剂结合，由此抑制汞以元素态的形式重新排放。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述汞氧化剂的还原电势约高于0.851eV。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述汞氧化剂是可溶性金属盐，它通过与元素态汞的反应被还原。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，引入所述湿式涤气器的促进剂的还原电势约为-0. 172eV 至 0. 851eV07.如权利要求6所述的方法，所述方法还包括通过将络合剂引入所述涤气器浆液而促进元素态汞的去除的步骤，其中一旦所述元素态汞被氧化，它便与所述络合剂结合，由此抑制汞以元素态的形式重新排放。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿式涤气器包括浆液再循环线路，以便将涤气器浆液输送到湿式涤气器的上方部分，通过所述浆液再循环线路将汞氧化剂引到所述涤气器浆液中。9.如权利要求8所述的方法，所述方法还包括通过将促进剂引入所述涤气器浆液而促进元素态的汞的去除的步骤，其中，所述促进剂作为氧化亚硫酸根的氧化剂，通过所述浆液再循环线路将所述促进剂引入所述涤气器浆液。10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括通过将络合剂引入所述涤气器浆液而促进元素态汞的去除的步骤，其中一旦所述元素态汞被氧化，...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·B·高力士，L·G·贝拉兹克兹瓦尔佳斯，宋华，纪磊，
申请(专利权)人：巴布科克和威尔科克斯能量产生集团公司，
类型：发明
国别省市：
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