一種耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置及應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及煙氣汞回收裝置，尤其是涉及一種耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置及應用，屬于環境保護技術領域。
【背景技術】
[0002]汞作為一種有毒有害污染物，已經得到了越來越多的認識。2013年聯合國政府間談判最終通過了一項具有法律約束力的關于汞的國際公約。國際社會對汞污染排放與控制的關注達到一個新的高度。在眾多汞排放源中，含有二氧化硫的含汞煙氣排放量占很大比重，且二氧化硫濃度變化差異均較大。同時，汞雖然是污染物，同時也是一種稀有資源，在冶煉、儀器制造、化學工業、醫藥工業和原子能工業等領域都有廣泛應用。因此，針對含硫和高汞煙氣的特點，宜采用以回收為主的除汞技術。這樣，既可以有效控制煙氣中汞的排放，又能實現對煙氣汞的資源化利用。
[0003]針對高濃度含汞煙氣的治理，國內外一般采用冷凝法、吸附法和吸收法等幾種方法。其中冷凝法除汞即通過特定冷凝裝置將煙氣中的汞集中冷卻，由于汞的飽和蒸氣壓急劇下降會從煙氣中冷凝出來，從而達到與煙氣分離的目的。但是，該方法除汞效率偏低，且能耗較大，一般只作為煙氣預除汞方法。吸附法主要利用砸過濾器或碳過濾器對煙氣中的汞進行吸附，然而砸過濾器和碳過濾器的吸附容量一般僅為自身重量的10-15%，因此一般僅適合處理含汞量較低的煙氣。對含汞的煙氣除汞方法大都為吸收法，其中比較有代表性的是氯化汞吸收法(波立登-諾辛克吸收法)。該方法的實質是以氯化汞溶液為吸收劑，對煙氣中的零價汞進行吸收，并將其轉化為難溶于水的氯化亞汞(甘汞)，氯化亞汞經沉淀后可作為產品進行回收。目前，氯化汞吸收法是最有效煙氣汞回收工藝之一，在冶金領域占有重要地位。然而，該工藝同樣存在一些問題:由于煙氣中含有一定濃度的二氧化硫，對汞鹽的吸收效率影響較大，該技術中采用加氯離子來抑制二氧化硫的影響，但由于氯離子的存在本身也會降低汞的吸收效率，且溶液對煙氣汞的吸收效率隨著溶液中的亞汞產物的累計而迅速下降。另一方面，要使亞汞能夠很好的以沉淀形式分離，則要求其具有較高累計濃度。這就造成了工藝上的不匹配。
[0004]另外，對于非制酸含硫含汞煙氣，則希望在一套洗滌系統中，能夠同時實現脫汞脫硫的目的。然而，由于二氧化硫的吸收對汞的吸收有抑制作用，且為了脫汞所添加的一些氧化劑又容易被二氧化硫產物所消耗，這樣也會造成同時脫硫脫汞技術工藝上的不匹配。
[0005]因此研宄高效脫硫除汞并回收資源的的新技術及一體化新裝置非常必要。
【發明內容】
[0006]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置及應用。
[0007]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0008]一種耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置，包括進氣口、進氣煙道延伸筒、洗滌塔外筒、上下對沖式噴頭、泡沫誘導環、環隙噴頭、環隙填料區、除霧板、內吸收液儲液腔、外吸收液儲液腔及煙氣出口。其中，進氣口為煙氣進入單元，進氣煙道延伸筒與進氣口相連，對煙氣自上而下進行導流，洗滌塔外筒套設在進氣煙道延伸筒外部，并與進氣煙道延伸筒圍成環隙，且進氣煙道延伸筒底端與圍合形成的環隙相連通，上下對沖式噴頭包括間隔設置在進氣煙道延伸筒內部的同向順流噴頭與逆向噴頭，泡沫誘導環設置在同向順流噴頭與逆向噴頭之間，環隙填料區、環隙噴頭、除霧板由下向上順序設置在進氣煙道延伸筒和洗滌塔外筒圍成的環隙內，內吸收液儲液腔位于進氣煙道延伸筒的下方，外吸收液儲液腔為內吸收液儲液腔與洗滌塔外筒圍成的環隙部分，煙氣出口連接在洗滌塔外筒的上端。
[0009]優選地，所述的同向順流噴頭與逆向噴頭之間的距離為0.8-2.5米，所述的泡沫誘導環與逆向噴頭之間的距離為0.5-1.5米；所述的同向順流噴頭噴射的液體量為逆向噴頭噴射量的50% -100%。
[0010]優選地，所述的泡沫誘導環形狀為上下兩端寬中間窄的漸縮及漸擴孔口的喉管結構，所述的泡沫誘導環的豎向長度為0.3-0.5米，喉管豎向長度為0.1-0.3米；泡沫誘導環的漸縮傾斜與進氣煙道延伸筒的內壁夾角< 20° ;喉管截面積占總誘導環截面積的70% -95%。
[0011 ] 優選地，所述的泡沫誘導環由包括陶瓷或不銹鋼在內的耐磨材料制成。
[0012]優選地，所述的環隙噴頭位于進氣煙道延伸筒和洗滌塔外筒圍成的環隙中部，在環隙內均勻設置3-6組，自上而下進行噴淋；所述的環隙填料區設置于環隙噴頭的下方，高度為0.3-1.5米。
[0013]優選地，所述的內吸收液儲液腔上部為儲液區，下部為用于排出清理沉淀物的漏斗狀結構。
[0014]所述的內吸收液儲液腔儲存和循環使用上下對沖式噴頭的噴淋液；所述的外吸收液儲液腔儲存和循環使用環隙噴頭的噴淋液。
[0015]將耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置用于含有汞或二氧化硫的煙氣凈化及資源回收，具體方法包括以下步驟:
[0016]第一步，煙氣首先通過煙氣進口進入進氣煙道延伸筒，煙氣由上向下流入；
[0017]第二步，煙氣在進氣煙道延伸筒的中部先與同向順流噴頭噴射的高速液滴接觸，對煙氣中的污染物進行初步吸收，同時通過同向順流噴頭的微增壓作用減少阻力損失，然后煙氣與逆向噴頭噴射的液滴在泡沫誘導環處相遇，產生明顯的對沖效應，且在泡沫誘導環的作用下進行導流和強化氣液接觸，從而有利于煙氣污染物的吸收去除，噴淋液回落至內吸收液儲液腔；
[0018]第三步，煙氣從進氣煙道延伸筒的下部流出，轉向上行，進入進氣煙道延伸筒外側與洗滌塔外筒組成的環隙，再經過布置在環隙中的環隙填料區，與環隙噴頭噴射的噴淋液接觸，使煙氣得到進一步凈化處理，各種污染物達到排放指標要求，噴淋液落回至外吸收液儲液腔；
[0019]第四步，煙氣繼而上行至除霧板，經過高效去除凈煙氣中的霧滴后，霧滴及吸收液落回至外吸收液儲液腔，形成可直接排放的凈煙氣或用作制酸煙氣從出口排出。
[0020]若煙氣是含高汞高硫的除汞制酸煙氣，在第二步中儲存在內吸收液儲液腔中的吸收液經過沉淀后，沉淀物經過下部的漏斗區排出，上部的澄清液循環至同向順流噴頭與逆向噴頭進行噴淋洗滌；若煙氣是需同時脫硫除汞的煙氣，在第二步中儲存在內吸收液儲液腔中的吸收液循環進行噴淋凈化，當吸收液中酸濃度達到一定時，從下部的漏斗區排出一部分，并補充新鮮吸收液。
[0021]所述的含高汞高硫的除汞制酸煙氣是指二氧化硫濃度高于3%的所有含汞煙氣，尤其適用于含未濃度高于lmg/m3的高硫煙氣。
[0022]所述的需同時脫硫除汞的煙氣是指二氧化硫濃度低于3%的所有含汞煙氣。
[0023]與現有技術相比，本發明裝置可以利用兩個吸收區共同高效回收制酸煙氣中高濃度重金屬汞；同樣也可以通過將該裝置分成兩個區域，對非制酸煙氣進行分步脫硫除汞的高效凈化。通過該裝置的使用，可使含有不同濃度組分的含硫含汞煙氣得到深度凈化，滿足日益嚴格的環保要求；凈化也可有效的回收硫資源和汞資源，同時實現環境治理與經濟效益。具體而言，本發明具有以下優點及有益效果:
[0024]1、本發明利用耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置將吸收區分為兩個部分，可適應不同條件的煙氣凈化處理；針對汞鹽溶液吸收除汞方法，該裝置可避免二氧化硫對其影響；
[0025]2、本發明利用分區凈化的原理，可使煙氣中污染組分分別得到凈化，并高效分離回收硫和汞資源；
[0026]3、本發明將設備各部分設置在同一洗滌塔內，設備更加緊湊，占地面積更小，與同類技術相比可明顯節約建設成本和運行成本。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置的結構示意圖。
[0028]圖中，1、進氣口 ；2、進氣煙道延伸筒；3、洗滌塔外筒；4、同向順流噴頭；5、逆向噴頭；6、泡沫誘導環；7、環隙噴頭；8、環隙填料區；9、除霧板；10、內吸收液儲液腔；11、外吸收液儲液腔；12、煙氣出口。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0030]實施例1
[0031]一種耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置，如圖1所示，包括進氣口 1、進氣煙道延伸筒2、洗滌塔外筒3、上下對沖式噴頭、泡沫誘導環6、環隙噴頭7、環隙填料區8、除霧板9、內吸收液儲液腔10、外吸收液儲液腔11及煙氣出口 12。其中，進氣口 I為煙氣進入單元，進氣煙道延伸筒2與進氣口 2相連，對煙氣自上而下進行導流，洗滌塔外筒3套設在進氣煙道延伸筒2外部，并與進氣煙道延伸筒2圍成環隙，且進氣煙道延伸筒2底端與圍合形成的環隙相連通，上下對沖式噴頭包括間隔設置在進氣煙道延伸筒2內部的同向順流噴頭4與逆向噴頭5，同向順流噴頭4與逆向噴頭5之間的距離為0.8-2.5米，同向順流噴頭4噴射的液體量為逆向噴頭5噴射量的50% -100%。泡沫誘導環6設置在同向順流噴頭4與逆向噴頭5之間，泡沫誘導環6與逆向噴頭5之間的距離為0.5-1.5米；泡沫誘導環6形狀為上下兩端寬中間窄的漸縮及漸擴孔口的喉管結構，泡沫誘導環6的豎向長度為0.3-0.5米，喉管豎向長度為0.1-0.3米；泡沫誘導環6的漸縮傾斜與進氣煙道延伸筒2的內壁夾角< 20° ;喉管截面積占總誘導環6截面積的70% -95%。泡沫誘導環6由包括陶瓷或不銹鋼在內的耐磨材料制成。環隙填料區8、環隙噴頭7、除霧板9由下向上順序設置在進氣煙道延伸筒2和洗滌塔外筒3圍成的環隙內，環隙噴頭7位于進氣煙道延伸筒2和洗滌塔外筒3圍成的環隙中部，在環隙內均勻設置3-6組，自上而下進行噴淋；環隙填料區8設置于環隙噴頭7的下方，高度為0.3-1.5米。內吸收液儲液腔10位于進氣煙道延伸筒2的下方，內吸收液儲液腔10上部為儲液區，下部為用于排出清理沉淀物的漏斗狀結構，內吸收液儲液腔10儲存和循環使用上下對沖式噴頭的噴淋液；外吸收液儲液腔11為內吸收液儲液腔10與洗滌塔外筒3圍成的環隙部分，外吸收液儲液腔11儲存和循環使用環隙噴頭7的噴淋液。煙氣出口 12連接在洗滌塔外筒3的上端。
[0032]將耦合雙區式煙氣汞高效回收裝置用于含有汞或