基本信息
- 项目名称：
- 一种新型烟气液相脱汞吸收剂的研发
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本发明是一种红棕色溶液。在鼓泡反应器或喷淋塔等反应设备中，通过气液间接触脱除燃煤烟气中的汞，缩小汞的扩散范围，减轻对社会的危害。将其用于工业小锅炉上得到了50%-55%的脱汞效率，成本不到国外成熟技术的10%。
- 详细介绍：
- 本发明是一种红棕色溶液。在鼓泡反应器或喷淋塔等反应设备中，通过气液间接触脱除燃煤烟气中的汞，缩小汞的扩散范围，减轻对社会的危害。 详细介绍：该吸收剂可由几种原料按一定比例混合，溶解于水后，在常压、100℃加热条件下制得其水溶液。浓溶液呈红棕色，稀释后呈淡黄色。该发明可储存于玻璃或塑料器皿中、无易燃易爆性、隔绝空气条件下性质稳定、脱汞效率高、受pH值影响小、有催化性、后续处理成本低等优点。在最佳工艺条件下，鼓泡反应器实验中，能脱除气体中72%的单质汞。在喷淋塔的半工业试验中，对单质汞的脱除效率达到61%。将其用于工业小锅炉上得到了50%-55%的脱汞效率，成本不到国外成熟技术的10%。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 汞中毒能使人耳聋、眼瞎、精神失常。每年我国燃煤电厂向大气排放200吨左右的汞。本发明的目的是解决现有的烟气污染控制设备如除尘器、脱硫系统及脱硝系统对汞脱除效率较低的问题。 基本思路是利用催化氧化的方法脱除烟气中的汞。 创新点主要有三点：第一点，本发明的制备过程中考虑了氧化和催化两方面作用的机理，制备的溶液具有良好的脱汞性能并具有较低的运行费用，该发明用于烟气脱汞在国内外未见报道；第二点，本发明不但可以作为单独脱汞的吸收剂，也可作为添加剂应用到湿式石灰石-石膏法中或湿式电除尘器等设备中脱汞；第三点，本发明进行烟气脱汞试验研究，所形成的技术方案具有原始性和创新性。 技术关键包括了本发明制备过程中，几种原料的选择和配比以及制备过程时，温度和时间的控制和在实际应用中的最佳工艺条件。 本发明的最佳工艺条件:浓度0.131 mol/m3、反应温度323K、pH值9，氧气浓度和二氧化碳浓度对脱除效率影响不大。
科学性、先进性
- 本发明研制前，对国际国内脱汞研究现状进行过深入的调查，调查结果显示本研究方向是世界环境污染控制的热点，研究内容处于国际前沿。制备过程中目的明确、原理清晰、工艺先进，使用的药品和仪器由正规厂家生产的。吸收剂脱汞效率高，是同类研究产品的1.5倍（同类产品效率为50%），运行成本低，是现有国际成熟技术的2%左右（现今使用最为成熟的活性炭喷射技术脱除单位质量汞的费用为38万元-100万元），具有良好的前景。吸收剂脱汞性能研究的小型实验及半工业化试验在省级重点实验室完成。本发明应用于在某物业公司SHF14.0-1.25/130/70-P型热水锅炉，在烟气循环流化床系统上，完成了工业化试验，得到了50%-55%的脱汞效率，此项研究在国内处于领先水平（证明见附加材料）。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年5月26日、27日，廊坊市北华航天工业学院，团省委、省教育厅、省科协、省学联组织举办的“挑战杯”2009“动感地带”河北省大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛中获得一等奖。
作品所处阶段
- 已经完成小型实验、半工业化试验及工业试验。
技术转让方式
- 专利转让。
作品可展示的形式
- 实物。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本发明的最佳工艺条件是浓度0.131mol/m3、反应温度323K、pH值9，可适用于喷淋塔等设备。 特点和优势：1、其高效性，与其他同类吸收剂相比该发明在低浓度条件下可达较高的脱汞效率；2、该发明能在较宽的pH值范围内保持稳定的效率；3、反应温度易实现，该发明的最佳反应温度为50℃；4、制备工艺简单，在常压、100℃加热条件下即可制得其水溶液，无需避光保存，可密封存放在塑料或者玻璃器皿中。5、反应产物处理简单、节能，在反应产物中添加硫化物后可得硫化汞沉淀。6、成本低，在工业小锅炉上的试验显示该吸收剂每脱除烟气中1千克汞成本仅为43800元。与国际成熟技术比较 ，该技术有望减少90%成本。 该发明适用于燃煤电站等产生含汞烟气的厂矿。由于国内企业几乎都没有烟气脱汞设施且该发明相对国内外其他同类研究有不小的优势，因此该发明的市场巨大，推广前景极佳。 该发明的使用能产生巨大的生态效益和社会效益，将能降低因为重金属汞中毒造成耳聋、眼瞎、精神失常的发病率。
同类课题研究水平概述
- 国内外燃煤汞污染控制主要通过以下3种方式： 燃烧前脱汞，燃烧中脱汞和燃烧后脱汞。燃烧前脱汞技术主要包括洗煤技术以及煤的热处理技术。燃烧中脱汞主要是利用改进燃烧方式，在降低NOX的同时，抑制一部分汞的排放;燃烧后脱汞的研究主要包括2个方面，一方面是固体脱汞吸收剂的开发,另一方面是液相脱汞吸收剂的开发。 液相脱汞吸收剂目前研究较为深入的是在湿法烟气脱硫装置(WFGD)系统中添加各种吸收剂来提高其脱汞性能。现研究中的液态添加剂主要有Cu2+（K2S2O8）、次氯酸和氯化钠稀溶液、黄磷乳浊液、氢硫化钠溶液及EDTA等。这些添加剂现都处于实验室研究阶段。K2S2O8的氧化能力很强, Cu2+存在时K2S2O8对汞的氧化效果显著。烟气本身就含有Cu2+,而K2S2O8的反应产物又是 ,不会造成二次污染；用次氯酸和氯化钠稀溶液脱汞法去除率的高低取决于其浓度,NOx的浓度,气相温度,注射方法及停留时间等。次氯酸和氯化钠价格低廉,氧化单质汞的效果较明显,具有较大的经济性。当其作为添加剂时不需对脱硫塔进行改造也能较好地实现同时脱硝脱汞。但其在氧化过程中引进了新的杂质：氯离子,需进一步处理；黄磷乳浊液作为添加剂的方法氧化效果好,用WFGD系统同时脱汞时无需增添其他设备或改造脱硫塔,操作费用低, 其最终产物为硝酸盐、硫酸盐和磷酸盐,它们是有用的肥料。并且控制吸收后溶液的pH值,可使消耗的黄磷作为副产物回收；B&W公司将一种可产生硫化物的液体吸收剂(氢硫化钠,NaHS)喷入湿式FGD浆液中, 试验结果表明,湿式FGD系统的总汞去除效率由71%提高到78%。但NaHS是还原剂,不能与其他氧化添加剂联用；在反应塔中加入EDTA也能减少氧化态汞的重新还原,提高汞的去除效率,其主要作用是消除烟气中存在的过渡金属的影响。
