基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，本實用新型的脫汞裝置為環噴式脫汞裝置，含汞煙氣從反應器下部進入，自下而上流動，反應器中部的中央石英玻璃管內設置可見光源，環噴管以中央石英玻璃管為中心環形布置，反應液由環噴管向中央石英玻璃管噴射，即，反應液由外向內噴射，經可見光源照射后釋放出羥基自由基?OH、超氧負離子自由基?O2?和空穴h+，然后與自下而上流動的煙氣中的Hg0 發生氧化反應，將Hg0氧化成Hg2+，Hg2+易溶于水，在反應器內被反應液吸收，最終排放，脫汞后的煙氣從反應器頂端設置的排氣口排出。
【專利說明】
基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置[0001 ]
技術領域
:
[0002]本實用新型屬于環境污染防治技術領域，具體涉及一種基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置。
[0003]【背景技術】:
[0004]2012年1月1日實施的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)首次明確規定了汞的排放要求，即，自2015年1月1日起，汞及其化合物排放量限制為0.03 mg/m3。隨后我國發布的《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》也提出將開展大氣汞排放污染防治工作，深入發展大氣汞排放監測和控制試點，積極推進汞排放協同控制，編制燃煤、有色金屬、 水泥等重點行業大氣汞排放清單，研究制定控制對策。可以看出，隨著經濟和社會的發展， 我國開始重視燃煤汞污染的控制，加強燃煤電站煙氣汞排放的控制勢在必行。
[0005]燃煤煙氣中汞的存在形式主要有三種:單質汞(HgQ)、二價汞(Hg2+)和顆粒態汞 (時)。取°易揮發且不溶于水，與Hg2+和Hgp相比，Hg°很難從煙氣中去除。Hg°的有效脫除是當今大氣汞污染治理領域的難題。
[0006]實際應用中，燃煤煙氣或燃燒廢氣中汞的脫除裝置主要有固定床吸附脫汞裝置、 噴射技術脫汞裝置、常規污染物脫除設備等。固定床吸附脫汞裝置需要安裝特殊的吸附床， 存在煙氣流動阻力大的缺點；噴射技術脫汞裝置的使用會增加飛灰的商業價值;常規污染物脫除設備對Hg*3的脫除效果很不明顯。一般地，固定床吸附脫汞裝置和噴射技術脫汞裝置的脫汞效果均較低，采用改性吸附劑雖然可以提高脫汞效率，但其運行成本會大幅增加。
[0007]【實用新型內容】:
[0008]綜上所述，為了克服現有技術問題的不足，本實用新型提供了一種基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，它是利用復合型催化劑Ag/AgBn-Jx-B1Bn-JxU =0.6?1) 的反應液經可見光照射后釋放出羥基自由基+ 0H、超氧負離子自由基'Of和空穴h+，它們均具有強氧化性，能夠將煙氣中的Hg*3氧化成Hg2+，從而將Hg*3以Hg2+的形式脫除，達到煙氣脫汞的目的。
[0009]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0010]—種基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，其中:包括反應器、中央石英玻璃管、循環栗、進氣管、排氣口、進液口、排液口、循環管、環噴管及噴灑頭，所述的反應器下部連通進氣管，所述的中央石英玻璃管穿裝在反應器內，且中央石英玻璃管與反應器密封緊固連接，中央石英玻璃管內設置可見光源，所述的反應器內設置環噴管，環噴管以中央石英玻璃管為中心環形布置，所述的環噴管上設置有多個噴灑頭，所述的反應器底端設置循環液出口，循環液出口通過循環管連通環噴管，所述的循環管上設置循環栗，所述的反應器的底端設置排液口，反應器的頂端設置進液口及排氣口。
[0011]進一步，所述的環噴管以中央石英玻璃管為中心自上而下螺旋盤繞在反應器內壁上，環噴管上均勻設置有多個噴灑頭。
[0012]進一步，所述的環噴管以中央石英玻璃管為中心分多層環形設置在反應器內壁上，每層環噴管上設置有至少七個噴灑頭，噴灑頭以中央石英玻璃管為中軸環形均勻分布。
[0013]進一步，所述的反應器的內壁上設置有支撐板，環噴管放置在支撐板上，支撐板支撐環噴管。
[0014]進一步，所述的反應器下部設置布氣箱，布氣箱連通進氣管，進氣管上設置單向閥，所述的布氣箱的頂板上均勻設置有布氣孔。
[0015]進一步，所述的反應器的上部設置有除霧器。
[0016]本實用新型的有益效果為:
[0017] 1、本實用新型的脫汞裝置為環噴式脫汞裝置，含汞煙氣從反應器下部進入，自下而上流動，反應器中部的中央石英玻璃管內設置可見光源，環噴管以中央石英玻璃管為中心環形布置，反應液由環噴管向中央石英玻璃管噴射，g卩，反應液由外向內噴射，經可見光源照射后釋放出羥基自由基+0H、超氧負離子自由基+ (V和空穴h+，然后與自下而上流動的煙氣中的Hg*3發生氧化反應，將Hg*3氧化成Hg2+，Hg2+易溶于水，在反應器內被反應液吸收，最終排放，脫汞后的煙氣從反應器頂端設置的排氣口排出。
[0018] 2、本實用新型的脫汞裝置的反應器的下部設置布氣箱，布氣箱的頂板上均勻設置有布氣孔，燃煤煙氣從進氣管進入布氣箱，然后通過頂板上的布氣孔均勻向上流動，從而增大煙氣在反應器內的流動時間，使煙氣在反應器內分布均勻，從而充分的與復合型催化劑發生光化學反應，保證煙氣中的汞被徹底脫除。
[0019] 3、本實用新型的脫汞裝置設置循環栗，循環栗使反應液在反應器內循環流動，反應液被多次循環利用，反應液中的復合型催化劑被充分利用，因此本實用新型煙氣脫汞裝置脫汞成本低。
[0020] 4、本實用新型的環噴管以中央石英玻璃管為中心自上而下螺旋盤繞設置，或者環噴管以中央石英玻璃管為中心分多層環形設置在反應器內壁上，不論自上而下螺旋盤繞設置，還是多層環形設置，都能夠使反應液多層噴灑后與待處理煙氣能夠充分接觸、充分反應，使本實用新型脫汞效果好。
[0021] 5、本實用新型的煙氣脫汞裝置結構簡單、使用方便、成本低廉，能夠很好的實現燃煤煙氣中單質汞的脫除，達到保護環境，潔凈空氣的目的。[〇〇22]【附圖說明】:
[0023]圖1為本實用新型的脫汞裝置的一種結構示意圖；
[0024]圖2為本實用新型圖1的A-A剖視示意圖；
[0025]圖3為本實用新型的脫汞裝置的又一種結構示意圖。【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。[〇〇27] 實施例一
[0028]如圖1、圖2所示，一種基于可見光的煙氣脫汞用的環噴式脫汞裝置，包括反應器1、 中央石英玻璃管2、循環栗3、進氣管4、排氣口 5、進液口 6、排液口 7、循環管8、環噴管9及噴灑頭10,所述的反應器1下部連通進氣管4,反應器1下部設置布氣箱14,布氣箱14連通進氣管 4,進氣管4上設置單向閥15,所述的布氣箱14的頂板上均勻設置有布氣孔16,所述的中央石英玻璃管2穿裝在反應器1內，且中央石英玻璃管2與反應器1密封緊固連接，中央石英玻璃管2內設置可見光源11，所述的反應器1內設置環噴管9,環噴管9以中央石英玻璃管2為中心環形布置，環噴管9以中央石英玻璃管2為中心分多層環形設置在反應器1內壁上，每層環噴管9上設置有至少七個噴灑頭10,噴灑頭10以中央石英玻璃管2為中軸環形均勻分布，反應器1的內壁上設置有支撐板13,環噴管9放置在支撐板13上，支撐板13支撐環噴管9,所述的反應器1底端設置循環液出口 12,循環液出口 12通過循環管8連通環噴管9,所述的循環管8 上設置循環栗3,反應器1的上部設置有除霧器17。所述的反應器1的底端設置排液口 7,反應器1的頂端設置進液口 6及排氣口 5。[〇〇29] 采用復合型催化劑Ag/AgBrQ.4I().6-B1Bn).4I().6進行對燃煤煙氣進行脫汞處理的方法如下:
[0030]—種基于可見光的煙氣脫汞方法，包括如下工藝步驟:
[0031]—、催化劑制備[〇〇32]1)、取50?350毫升的冰乙酸加入到0?300毫升的去離子水中，均勻攪拌10?30分鐘后加入0.12 mol的KI，磁力攪拌20?60分鐘，加入0.06 mol的硝酸鉍和0.06 mol的硝酸銀，獲得催化劑Ag1.6-B1IQ.6溶液，記為A溶液；[〇〇33]2)、取50?350毫升的冰乙酸加入到0?300毫升的去離子水中，均勻攪拌10?30分鐘后加入0.08 mol的KBr，磁力攪拌20?60分鐘，加入0.04 mol的硝酸鉍和0.04 mol的硝酸銀，獲得可見光催化劑AgBr0.4-B1Br0.4溶液，記為B溶液；[〇〇34]3)、磁力攪拌下，將B溶液同A溶液混合，磁力攪拌20?60分鐘后靜置5?10小時，然后放置于60?150瓦紫外燈下光照20?40分鐘，記為C溶液；[〇〇35]4)、將步驟3)中制備的C溶液，用去離子水水洗至中性，放于干燥箱中60?80 °C溫度下干燥24?30小時，然后，研磨、篩分至100目上，得到復合型催化劑Ag/AgBr0.410.6-B1BrQ.4l0.6 粉末；
[0036]二、反應液制備[〇〇37]將制備的復合型催化劑六8/^88^).41().6-8108^).41().6粉末與水按5:1000的重量比混合制成反應液；[〇〇38]三、煙氣脫汞
[0039]將制備的反應液加入到可見光照射的脫汞裝置中，復合型催化劑Ag/AgBml0.s-B1BrQ.4lQ.6的反應液經可見光照射后釋放出羥基自由基+ 0H、超氧負離子自由基+ 0:T和空穴 h+，它們均具有強氧化性，在脫汞裝置內，能夠將煙氣中的氧化成Hg2+，將煙氣中的Hf以 Hg2+的形式脫除，達到煙氣脫汞的目的。
[0040]反應容器的中央石英玻璃管2內設置功率為11?150瓦的熒光燈、白熾燈或LED 燈類的可見光光源，復合型催化劑48/^88^).41().6-8108^).41().6粉末與水按5:1000的重量比混合制成反應液從反應器1頂端設置的進液口6進入反應器1內，燃煤煙氣從進氣管4進入反應器1底部設置的布氣箱14內，燃煤煙氣沿布氣孔16向上進入反應器1內，燃煤煙氣自下而上流動，反應液進入反應器1底部后，在循環栗3的作用下，被提升進入環噴管9，在環噴管9 內流動，然后經噴灑頭10,由外向內噴灑，燃煤煙氣自下而上流動，與噴灑頭10噴灑的反應液接觸，在中央石英玻璃管2內的可見光的照射下，反應液中的復合型催化劑Ag/ AgBr〇.4l0.6-B1Br().4l().6發生光催化反應，復合型催化劑釋放出輕基自由基+ 0H、超氧負離子自由基+ 〇2_和空穴h+，它們均具有強氧化性，在脫汞裝置內，能夠將煙氣中的Hg°氧化成Hg2+， Hg2+易溶于水，因此，Hg2+被反應液吸收，所涉及的具體反應如下:[0041 ]催化劑 + hv —> e + h+
[0042]h+ + H2O —.0H + H+
[0043]'0H+ Hg°^HgO
[0044]e_+ O2 — + 〇2_
[0045]'02'+ Hg°^HgO
[0046]h+ + Hg°^Hg2+
[0047]在對燃煤煙氣脫汞之前，采用英國凱恩KM9106煙氣分析儀和德國VM3000在線測汞儀對燃煤煙氣進行分析檢測:[〇〇48] 煙氣的溫度為50°C，煙氣由N2、02和C02組成；其中，N2、02和C02為基本煙氣成分，02 和C02的體積含量分別為8 %和12 %，N2為平衡氣體。燃煤煙氣總流量為10升/分鐘，Hg^的質量濃度分別為50微克/米3。
[0049]經本實施例的脫汞裝置及反應液脫汞之后，采用英國凱恩KM9106煙氣分析儀和德國VM3000在線測汞儀對燃煤煙氣進行分析檢測:燃煤煙氣中Hg^的質量濃度分別為4微克/米。
[0050]由上述分析可知，本實施例中，脫汞之前煙氣中HgQ含量為50微克/米3發，脫汞之后煙氣中Hg^含量為4微克/米3,本實施例中煙氣中Hg^的脫除效率約為92 %。[〇〇51 ] 實施例二
[0052]如圖3所示，重復實施例一，有以下不同點，所述的環噴管9以中央石英玻璃管2為中心自上而下螺旋盤繞在反應器1內壁上，環噴管9上均勻設置有多個噴灑頭10。反應器1的內壁上螺旋盤繞設置有支撐板13，環噴管9放置在支撐板13上，支撐板13支撐環噴管9。 [〇〇53] 本實施例采用復合型催化劑Ag/AgBrQ.2IQ.8-B1Br().2I().8進行對燃煤煙氣進行脫汞處理的方法如下:[〇〇54]一、催化劑制備[〇〇55]1)、取50?350毫升的冰乙酸加入到0?300毫升的去離子水中，均勻攪拌10?30分鐘后加入0.16 mol的KI，磁力攪拌20?60分鐘，加入0.08 mol的硝酸鉍和0.08 mol的硝酸銀，獲得催化劑Ag1.8-B1IQ.8溶液，記為A溶液；[〇〇56]2)、取50?350毫升的冰乙酸加入到0?300毫升的去離子水中，均勻攪拌10?30分鐘后加入0.04 mol的KBr，磁力攪拌20?60分鐘，加入0.02 mol的硝酸鉍和0.02 mol的硝酸銀，獲得可見光催化劑AgBr0.2-Bi0BrQ.2溶液，記為B溶液；[〇〇57]3)、磁力攪拌下，將B溶液同A溶液混合，磁力攪拌20?60分鐘后靜置5?10小時，然后放置于60?150瓦紫外燈下光照20?40分鐘，記為C溶液；[〇〇58] 4)、將步驟3)中制備的C溶液，用去離子水水洗至中性，放于干燥箱中60?80 °C溫度下干燥24?30小時，然后，研磨、篩分至100目上，得到復合型催化劑Ag/AgBrQ.2I〇.8-Bi0BrQ.2IQ.8 粉末；[〇〇59]二、反應液制備[〇〇6〇] 將制備的復合型催化劑48/^88^).21().8-8108^).21().8粉末與水按7:1000的重量比混合制成反應液；
[0061]三、煙氣脫汞
[0062]將制備的反應液加入到可見光照射的脫汞裝置中，復合型催化劑Ag/AgBr0.s1.s-B1BrQ.2I〇.8的反應液經可見光照射后釋放出羥基自由基+ 0H、超氧負離子自由基+ 0:T和空穴 h+，它們均具有強氧化性，在脫汞裝置內，能夠將煙氣中的氧化成Hg2+，將煙氣中的Hf以 Hg2+的形式脫除，達到煙氣脫汞目的。
[0063]重復實施例一，在脫汞裝置中對燃煤煙氣進行脫汞處理，其結果分析如下:[〇〇64]在對燃煤煙氣脫汞之前，采用英國凱恩KM9106煙氣分析儀和德國VM3000在線測汞儀對燃煤煙氣進行分析檢測:[〇〇65]煙氣的溫度為45°C，煙氣由犯、02、0)2、302和^)組成；其中，犯、02和0)2為基本煙氣成分，〇2和C〇2的體積含量分別為8 %和12 %，N2為平衡氣體。燃煤煙氣總流量為10升/分鐘， 1?°、S02和N0的質量濃度分別為50微克/米3、100毫克/米3和100毫克/米3。[〇〇66]經本實施例的脫汞裝置及反應液脫汞之后，采用英國凱恩KM9106煙氣分析儀和德國VM3000在線測汞儀對燃煤煙氣進行分析檢測:[〇〇67]燃煤煙氣中HgQ、S02和N0的質量濃度分別為5微克/米3、10?30毫克/米3和85?95毫克/米3。[〇〇68]由上述分析可知，本實施例中，脫汞之前煙氣中HgQ含量為50微克/米3發，脫汞之后煙氣中Hg^含量為5微克/米3,本實施例中煙氣中Hg^的脫除效率約為90%。[〇〇69] 實施例三
[0070]重復實施例一，有以下不同點:[〇〇71]本實施例采用復合型催化劑Ag/AgBr0.d0.g-B1Br0.d0.g進行對燃煤煙氣進行脫汞處理的方法如下:
[0072]—、催化劑制備[〇〇73]1)、取50?350毫升的冰乙酸加入到0?300毫升的去離子水中，均勻攪拌10?30分鐘后加入0.18 mol的KI，磁力攪拌20?60分鐘，加入0.09 mol的硝酸鉍和0.09 mol的硝酸銀，獲得催化劑Ag1.9-Bi0IQ.9溶液，記為A溶液；[〇〇74]2)、取50?350毫升的冰乙酸加入到0?300毫升的去離子水中，均勻攪拌10?30分鐘后加入0.02 mol的KBr，磁力攪拌20?60分鐘，加入0.01 mol的硝酸鉍和0.01 mol的硝酸銀，獲得可見光催化劑AgBr0.1-B1Br0.1溶液，記為B溶液；[〇〇75]3)、磁力攪拌下，將B溶液同A溶液混合，磁力攪拌20?60分鐘后靜置5?10小時，然后放置于60?150瓦紫外燈下光照20?40分鐘，記為C溶液；[〇〇76]4)、將步驟3)中制備的C溶液，用去離子水水洗至中性，放于干燥箱中60?80 °C溫度下干燥24?30小時，然后，研磨、篩分至100目上，得到復合型催化劑Ag/AgBml0.9-B1Br0.11.9 粉末；[〇〇77]二、反應液制備[〇〇78]將制備的復合型催化劑48/^88^).11().9-8108^).11().9粉末與水按10:1000的重量比混合制成反應液；[〇〇79]三、煙氣脫汞
[0080]將制備的反應液加入到可見光照射的脫汞裝置中，復合型催化劑Ag/AgBm1.9-B1Br0.d0.9的反應液經可見光照射后釋放出羥基自由基+ 0H、超氧負離子自由基+ 0:T和空穴 h+，它們均具有強氧化性，在脫汞裝置內，能夠將煙氣中的氧化成Hg2+，將煙氣中的Hf以 Hg2+的形式脫除，達到煙氣脫汞目的。
[0081]重復實施例一，在脫汞裝置中對燃煤煙氣進行脫汞處理，其結果分析如下:[〇〇82]在對燃煤煙氣脫汞之前，采用英國凱恩KM9106煙氣分析儀和德國VM3000在線測汞儀對燃煤煙氣進行分析檢測:[〇〇83] 煙氣的溫度為60°C，煙氣由犯、02、0)2、302和^)組成；其中，犯、02和0)2為基本煙氣成分，02和⑶2的體積含量分別為8 %和12 %，N2為平衡氣體。燃煤煙氣總流量為5-30升/分鐘，HgQ、S02和N0的質量濃度分別為50微克/米3、400毫克/米3和200毫克/米3。[〇〇84]經本實施例的脫汞裝置及反應液脫汞之后，采用英國凱恩KM9106煙氣分析儀和德國VM3000在線測汞儀對燃煤煙氣進行分析檢測:[〇〇85]燃煤煙氣中Hg°、S02和N0的質量濃度分別為10微克/米3、20?60毫克/米3和100~150毫克/米3。[〇〇86]由上述分析可知，本實施例中，脫汞之前煙氣中HgQ含量為50微克/米3發，脫汞之后煙氣中Hg^含量為10微克/米3,本實施例中煙氣中Hg^的脫除效率約為80%。[〇〇87]要說明的是，以上所述實施例是對本實用新型技術方案的說明而非限制，所屬技術領域普通技術人員的等同替換或者根據現有技術而做的其它修改，只要沒超出本實用新型技術方案的思路和范圍，均應包含在本實用新型所要求的權利范圍之內。
【主權項】
1.一種基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，其特征在于:包括反應器(1)、中央 石英玻璃管(2)、循環栗(3)、進氣管(4)、排氣口(5)、進液口(6)、排液口(7)、循環管(8)、環 噴管(9)及噴灑頭(10)，所述的反應器(1)下部連通進氣管(4)，所述的中央石英玻璃管(2) 穿裝在反應器(1)內，且中央石英玻璃管(2)與反應器(1)密封緊固連接，中央石英玻璃管 (2)內設置可見光源(11)，所述的反應器(1)內設置環噴管(9)，環噴管(9)以中央石英玻璃 管(2)為中心環形布置，所述的環噴管(9)上設置有多個噴灑頭(10)，所述的反應器(1)底端 設置循環液出口(12)，循環液出口(12)通過循環管(8)連通環噴管(9)，所述的循環管(8)上 設置循環栗(3)，所述的反應器(1)的底端設置排液口(7)，反應器(1)的頂端設置進液口(6) 及排氣口(5)。2.根據權利要求1所述的基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，其特征在于:所述 的環噴管(9)以中央石英玻璃管(2)為中心自上而下螺旋盤繞在反應器(1)內壁上，環噴管 (9)上均勻設置有多個噴灑頭(10)。3.根據權利要求1所述的基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，其特征在于:所述 的環噴管(9)以中央石英玻璃管(2)為中心分多層環形設置在反應器(1)內壁上，每層環噴 管(9)上設置有至少七個噴灑頭(10)，噴灑頭(10)以中央石英玻璃管(2)為中軸環形均勻分 布。4.根據權利要求1所述的基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，其特征在于:所述 的反應器(1)的內壁上設置有支撐板(13)，環噴管(9)放置在支撐板(13)上，支撐板(13)支 撐環噴管(9)。5.根據權利要求1所述的基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，其特征在于:所述 的反應器(1)下部設置布氣箱(14)，布氣箱(14)連通進氣管(4)，進氣管(4)上設置單向閥 (15)，所述的布氣箱(14)的頂板上均勻設置有布氣孔(16)。6.根據權利要求1所述的基于可見光的煙氣脫汞用環噴式脫汞裝置，其特征在于:所述 的反應器(1)的上部設置有除霧器(17)。
【文檔編號】B01J27/06GK205586819SQ201620406664
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】張安超, 邢微波, 張丹, 李成偉, 陳小磚, 盛偉, 劉志超
【申請人】河南理工大學