Способ и устройство обработки дымового газа
Группа изобретений относится к области газоочистки. Агент, галогенирующий ртуть, и аммиак добавляют в дымовой газ, образующийся при горении в бойлере и содержащий NOx, SOx и ртуть. Дымовой газ вводят в контакт с катализатором окисления СО/НС, подвергают восстановительной денитрации в присутствии твердого катализатора одновременно с окислением металлической ртути до галогенированной ртути. Дымовой газ подвергают мокрой десульфурации при помощи щелочного абсорбирующего раствора и удаляют галогенированную ртуть. Предложены также варианты устройств для осуществления газоочистки. Изобретение позволяет снизить количество высококоррозийного агента, галогенирующего ртуть, которое используют в способе, при сохранении высокой эффективности удаления ртути. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается способа и устройства для обработки дымового газа путем удаления оксида азота, оксида серы и ртути из дымового газа, образующегося при горении в устройствах типа бойлера.
Уровень техники
Среди способов обработки дымового газа, в которых NOx удаляется из дымового газа в устройстве для восстановительной денитрации, а затем SO2 удаляется в устройстве мокрой десульфурации при помощи щелочного абсорбирующего раствора в качестве абсорбента, исследовался способ очистки от металлической ртути и ртутного соединения (здесь и в дальнейшем названных как ртуть, если иного не указано) в дымовом газе, в котором денитрация и десульфурация проводились одновременно.
Ртуть в потоке дымового газа существует в формах металлической ртути, которая не растворяется в воде, и в форме хлорида ртути, который растворяется в воде. Когда ртуть находится в форме металлической ртути, она трудно растворяется в воде. Когда ртуть находится в форме металлической ртути, эффективность удаления ртути в устройстве мокрой десульфурации снижается. И наоборот, когда ртуть находится в форме HgCl или HgCl2, HgCl или HgCl2 в дымовом газе можно растворить в воде через газожидкостный контакт в устройстве мокрой десульфурации, и таким образом ртуть может быть удалена. Другими словами, если металлическая ртуть может быть преобразована в хлорид ртути в присутствии катализатора, такого как катализатор денитрации, ртуть может быть удалена в устройстве для десульфурации, расположенном ниже по потоку.
Пример такого традиционного метода для обработки дымового газа, использующий такую схему, будет описан со ссылкой на фиг.3. На фиг.3 точка подвода 20 и точка подвода 21 расположены на потоке, проходящем из бойлера 10 в устройство для восстановительной денитрации 60. NH3 подают в точку 20 из резервуара с NH3 30 путем впрыскивания в дымовой газ. В точку 21 агент для галогенирования ртути типа HCl вводится в дымовой газ из резервуара 40 для подачи агента для галогенирования ртути. Дымовой газ из бойлера 10 подается в устройство для восстановительной денитрации 60. В устройстве для восстановительной денитрации 60 NH3 и NOx в дымовом газе после их введения реагируют друг с другом, и одновременно металлическая ртуть Hg окисляется до HgCl2 в присутствии HCl. После прохождения через воздушный нагреватель 70 и нагревательный коллектор 80 сажа и пыль удаляются в пылесборнике 90. Далее SO2 и HgCl2 в дымовом газе одновременно удаляются в устройстве мокрой десульфурации 100. В этой точке избыточное количество HCl содержится в дымовом газе, прошедшем через устройство для восстановительной денитрации 60, но оно никогда не удаляется через дымовую трубу, поскольку HCl абсорбируется щелочным водным раствором типа известкового молока в устройстве для десульфурации 100. Вместе с описанным выше способом была предложена система, в которой хлорирующий агент типа HCl распыляют выше по потоку от катализатора денитрации для окисления (хлорирования) ртути в присутствии катализатора, а затем ртуть удаляют в устройстве мокрой десульфурации ниже по потоку (см., например, патентную литературу JP 10-230137 А).
Раскрытие изобретения
Задача, которую решает изобретение
Однако существует проблема, заключающаяся в том, что реакция хлорирования ртути, содержащейся в дымовом газе, которая протекает на катализаторе денитрации, ингибируется компонентами (СО, НС) неполного сгорания угля и тому подобного. Поскольку не полностью сгоревшие компоненты затрудняют проведение реакции хлорирования ртути, то для хлорирования ртути, содержащейся в дымовом газе, нужно добавлять большое количество агента, хлорирующего ртуть. Особенно в случае наличия угля с низким содержанием Cl для поддержания нормальной скорости реакции преобразования в хлорид ртути в дымовой газ необходимо подавать избыточное количество агента, хлорирующего ртуть, типа HCl. Кроме того, для перевода HCl в парообразное состояние требуется высокотемпературный источник, пар или что-то подобное. Более того, в дополнение к NH3, который считается опасным для работы электростанций, используется высоко коррозийный HCl, вызывающий коррозию материалов, увеличивая таким образом затраты на обслуживание и хранение.
Целью настоящего изобретения является разработка способа и устройства для обработки дымового газа, позволяющего сократить количество высококоррозийного агента для галогенирования ртути типа ртутно-хлорирующего агента, который необходимо добавлять для обработки дымового газа, при сохранении высокой эффективности удаления ртути.
Средства для решения задачи
Для достижения цели, поставленной в настоящем изобретении, способ обработки дымового газа, образующегося при горении в бойлере, который содержит NOx, SOx и ртуть, включает следующие стадии: добавление агента для галогенирования ртути и аммиака в дымовой газ; введение дымового газа, к которому были добавлены галогенирующий агент и аммиак, в контакт с катализатором окисления СО/НС; подвергание дымового газа, введенного в контакт с катализатором окисления СО/НС, восстановительной денитрации в присутствии твердого катализатора и окисление металлической ртути до галогенированной ртути; и мокрая десульфурация дымового газа, подвергнутого восстановительной денитрации, при помощи щелочного абсорбирующего раствора, и удаление галогенированной ртути при помощи щелочного абсорбирующего раствора.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ обработки дымового газа, образующегося при горении в бойлере, который содержит NOx, SOx и ртуть, включает стадии: введение дымового газа в контакт с катализатором окисления СО/НС; добавление агента для галогенирования ртути и аммиака в дымовой газ, введенный в контакт с катализатором окисления СО/НС; подвергание дымового газа, к которому были добавлены агент, галогенирующий ртуть, и аммиак, восстановительной денитрации одновременно с окислением металлической ртути до галогенированной ртути в присутствии твердого катализатора; и мокрая десульфурация дымового газа, подвергнутого восстановительной денитрации, при помощи щелочного абсорбирующего раствора, и удаление галогенированной ртути при помощи щелочного абсорбирующего раствора.
Способ для обработки дымового газа предпочтительно дополнительно включает стадию введения дымового газа в контакт с катализатором восстановления SO3 после добавления агента для галогенирования ртути и аммиака, но перед восстановительной денитрацией. Кроме того, агент для галогенирования ртути предпочтительно представляет собой хлорид аммония или HCl. Кроме того, желательно, чтобы катализатор окисления СО/НС представлял собой катализатор, содержащий, по крайней мере, один носитель, выбранный из группы, состоящей из TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3 и цеолит; и, по крайней мере, один активный компонент, выбранный из группы, состоящей из Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au, Ag, V, W, Mo, Ni, Co, Fe, Cr, Cu и Mn, причем активный компонент нанесен на носитель.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения устройство для обработки дымового газа, образующегося при горении в бойлере, который содержит NOx, SOx и ртуть, включает в следующей последовательности: устройство впрыска агента для галогенирования ртути для добавления агента галогенирования ртути в дымовой газ и устройство впрыска аммиака для впрыска аммиака в дымовой газ; катализатор окисления СО/НС для окисления не полностью сгоревших компонентов в дымовом газе; устройство для восстановительной денитрации для подвергания дымового газа восстановительной денитрации в присутствии твердого катализатора; и устройство мокрой десульфурации для мокрой десульфурации при помощи щелочного абсорбирующего раствора.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения устройство для обработки дымового газа, образующегося при горении в бойлере, который содержит NOx, SOx и ртуть, включает в следующей последовательности:
катализатор окисления СО/НС для окисления не полностью сгоревших компонентов в дымовом газе;
устройство впрыска агента для галогенирования ртути для добавления агента для галогенирования ртути в дымовой газ;
устройство впрыска аммиака для впрыска аммиака в дымовой газ;
устройство для восстановительной денитрации для подвергания дымового газа восстановительной денитрации в присутствии твердого катализатора
и устройство мокрой десульфурации для мокрой десульфурации при помощи щелочного абсорбирующего раствора.
Результаты изобретения
Согласно способу обработки дымового газа, предложенному в настоящем изобретении, не полностью сгоревшие компоненты, содержащиеся в дымовом газе, удаляют с помощью катализатора окисления СО/НС, и затем дымовой газ подвергают восстановительной денитрации в присутствии твердого катализатора. Поэтому ингибирование реакции галогенирования ртути компонентами СО и НС можно избежать, и реакция галогенирования ртути может быть эффективно выполнена с малым количеством агента, галогенирующего ртуть. Это позволяет уменьшить количество высококоррозийного HCl, используемого как агент, галогенирующий ртуть. Это уменьшает проблемы, связанные с коррозией дымохода. Более того, это делает возможным снизить энергию, используемую в источнике высокой температуры, пара или подобных устройствах, для перевода HCl в парообразное состояние.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематически показана диаграмма одного варианта реализации устройства обработки дымового газа в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 схематически показана диаграмма другого варианта реализации устройства обработки дымового газа в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.3 схематически показана диаграмма обычного варианта устройства обработки дымового газа.
Описание номеров ссылочных позиций
10 Бойлер
20 место подвода NH3
21 место подвода агента, галогенирующего ртуть
30 резервуар с NH3
40 резервуар с агентом, галогенирующим ртуть
41 клапан, регулирующий поток
43 устройство, регулирующее объем подачи агента, галогенирующего ртуть
44 монитор, контролирующий подачу агента, галогенирующего ртуть
50 катализатор окисления СО/НС
60 катализатор денитрации
70 воздушный нагреватель
80 нагревательный коллектор
90 пылесборник
100 устройство для десульфурации
110 монитор, контролирующий содержание ртути Hg
120 перегреватель
130 дымовая труба
Примеры осуществления изобретения
Один вариант реализации устройства обработки дымового газа в соответствии с настоящим изобретением будет описан со ссылками на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается описанным ниже примером реализации устройства.
На фиг.1 схематично показан один вариант реализации устройства обработки дымового газа. Как показано на фиг.1, настоящее устройство содержит:
бойлер 10; место подвода NH3 20, куда впрыскивается NH3; место подвода 21 агента, галогенирующего ртуть, куда впрыскивается агент, галогенирующий ртуть; катализатор окисления СО/НС 50; катализатор денитрации 60; воздушный нагреватель 70; нагревательный коллектор 80; пылесборник 90; устройство десульфурации 100; перегреватель 120; дымовая труба 130, которое предусматривает последовательное прохождение дымового газа. Место впрыска NH3 20 связано с резервуаром для хранения NH3 30. Место впрыска 21 агента, галогенирующего ртуть, связано с резервуаром 40 для хранения агента, галогенирующего ртуть. Между местом впрыска 21 агента, галогенирующего ртуть, и резервуаром 40 для хранения агента, галогенирующего ртуть, расположен клапан 41, регулирующий поток, который регулирует количество подаваемого агента, галогенирующего ртуть. Между пылесборником 90 и устройством десульфурации 100 располагают монитор, контролирующий концентрацию агента, галогенирующего ртуть в газе. Между устройством десульфурации 100 и перегревателем 120 располагают монитор, контролирующий содержание ртути Hg в газе. Устройство, регулирующее объем подачи агента, галогенирующего ртуть, получает данные измерений концентрации агента, галогенирующего ртуть, и ртути, и передает их на клапан 41, регулирующий поток агента, галогенирующего ртуть.
На фиг.1 показано, что дымовой газ, подвергающийся обработке в соответствии с настоящим изобретением, это дымовой газ из бойлера 10 тепловых электростанций, фабрик или подобных предприятий, образующийся при горении, где в качестве топлива используют уголь, сырую нефть и т.п., содержащие серу, ртуть и т.п. Кроме того, дымовой газ может быть дымовым газом от печей металлургических заводов, нефтеперерабатывающих заводов, нефтехимических предприятий и т.п. Желательно, чтобы дымовой газ, подвергающийся обработке, имел низкую концентрацию NOx, содержал углекислый газ, кислород, оксид серы SOx, пыль или воду и выбросы велись в большом количестве.
Аммиак поступает в дымовой газ из резервуара NH3 30 традиционным способом. Так в одном из устройств, предназначенных для впрыска NH3, применяют подводящий трубопровод и многоструйные насадки. Как и способ впрыска, способ, которым NH3 распыляют и разбавляют, добавляя воздух, инертный газ, водяной пар или им подобное, после чего используют для впрыска, может быть заимствован. В этом случае насадки целесообразно устроить так, чтобы восстанавливающий агент мог равномерно подаваться к катализатору со стороны, расположенной ниже по потоку. В некоторых случаях многоструйные насадки монтируют перпендикулярно потоку газа.
Присадка, которая производит растворимое в воде соединение металла, не ограничивается только агентом, галогенирующим ртуть. Кроме агентов на основе хлора можно использовать галогены типа брома и соединения брома, такие как HBr, Br2 и CaBr2. Так, в настоящем изобретении в качестве впрыскиваемой присадки для окисления ртути, но можно использовать и агенты, галогенирующие ртуть, на основе брома типа брома, HBr, Br2 и CaBr2. Между тем агент, галогенирующий ртуть, в резервуаре 40 для агента, галогенирующего ртуть, относится к агенту хлорирования, который дает HgCl2 и/или HgCl, когда ртуть в дымовом газе вступает в реакцию с агентом, хлорирующим ртуть в присутствии катализатора. Например, это может быть: HCl, хлористый аммоний, хлор, хлорноватистая кислота, гипохлорит аммония, хлористая кислота, хлорит аммония, хлорноватая кислота, хлорат аммония, хлорная кислота, перхлорат аммония, соли аминов или другие соли вышеупомянутых кислот.
Количество добавляемого в дымовой газ агента, галогенирующего ртуть, может быть стехиометрическим количеству плохо растворимой в воде ртути типа металлической ртути или немного большим этого количества. В случае, когда в качестве топлива используют уголь или тяжелую нефть, концентрация агента, галогенирующего ртуть, которую добавляют в дымовой газ, составляет 1000 м.д. (частей на миллион, или м.д.) или меньшее количество для дымового газа, то есть фактически около 10-500 м.д.
В качестве химического агента для добавления, когда HCl используют в качестве агента, галогенирующего ртуть, могут быть использованы хлористый водород или соляная кислота. Концентрация соляной кислоты, в частности, не ограничена. Например, может использоваться соляная кислота, разбавленная до концентрации приблизительно 5%. В качестве устройства, подающего HCl в выхлопной газ, может использоваться обычный насос, предназначенный для перекачки жидких химических веществ. Как альтернативный вариант, HCl может быть распылен, как обычно HCl распыляется или превращается в пар с помощью распылительной сетки или испарителя. Между тем, когда добавляются соли типа хлористого аммония, желательно использовать водный раствор соли. Отметим, что в том случае, когда соединение испаряют (или сублимируют) в дымовом газе, можно использовать соединение, которое находится в твердом состоянии. Кстати, агент, галогенирующий ртуть, можно добавлять и до и после того, как аммиак добавлен в дымовой газ.
В качестве катализатора окисления СО/НС 50 может использоваться обычно используемый катализатор разложения NH3 (JP-A 2004-237244). В частности, примерами катализатора окисления СО/НС 50 может быть катализатор, в котором, по крайней мере, один активный компонент, выбранный из группы: Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, V, W, Mo, Ni, Co, Fe, Cr, Cu и Mn, нанесен на, по крайней мере, один носитель, выбранный из группы: TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3 и цеолит. Здесь, с точки зрения стойкости к окиси серы, содержащейся в дымовом газе, предпочтительнее использовать в качестве носителя оксид титана или оксид кремния. Лучшие результаты получают при использовании катализаторов, в которых оксиды благородных металлов, таких как Pt, Ru, Pd и Ir, V, W, Mo, или им подобные в качестве активных форм металлов нанесены на сложные оксиды, содержащие TiO2 или SiO2 в качестве носителей.
В настоящем изобретении для того, чтобы увеличить удельную поверхность и количество твердого кислотного катализатора окисления СО/НС, можно использовать в качестве носителя оксид Ti в форме сложного оксида. Примеры металлов, образующих сложные оксиды Ti, включают кремний (Si), цирконий (Zr), алюминий (Al) и вольфрам (W). Могут использоваться сложные оксиды, например Ti и Si, Ti и Zr, Ti и Al и Ti и W. Поскольку все эти сложные оксиды менее склонны образовывать сульфат, может сохраняться устойчивая структура. Таким образом, удельная поверхность и количество твердой кислоты могут быть увеличены. Кроме того, по мере необходимости, могут использоваться сложные оксиды трехкомпонентных систем, таких как Ti и Si+Zr, Ti и Si+W, Ti и Si+Al, Ti и Zr+Al, и Ti и Zr+W. В настоящем изобретении в катализаторе окисления СО/НС может использоваться, по крайней мере, один активный компонент, выбранный из группы, состоящей из Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, V, W, Mo, Ni, Co, Fe, Cr, Cu и Mn, нанесенный на носитель, как было описано выше.
Пропорции состава катализатора, используемого в настоящем изобретении, особенно не ограничены. Один предпочтительный пример, когда в качестве активного компонента используется оксид металла, не относящийся к редким или благородным, такой как V, W, Mo, Ni, Со, Fe, Cr, Cu и Mn, где содержание активного компонента составляет от 0,5 до 20 массовых частей в расчете на 100 массовых частей носителя, состоящего из одного вида оксида или из сложного оксида; альтернативно, когда активный компонент является благородным металлом, типа Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au and Ag, содержание металла предпочтительно составляет от 0,01 до 2 массовых частей. Более конкретно, в расчете на 100 массовых частей носителя TiO2, может использоваться состав с активным компонентом 0,02 массовых частей Pt (JP 2004-237244 А). Альтернативно, катализатор с двойной функцией, описанный в японской заявке на патент 2007-215818, может использоваться вместо катализатора разложения NH3.
Кроме того, форма катализатора окисления СО/НС 50 может быть выбрана любая в соответствии с конфигурацией системы. Любая цельноформованная форма, например в форме шарика, в форме пластины, цилиндрической формы, рифленой формы и сотовидной формы, может быть принята.
Поскольку в устройстве денитрации 60 используется твердый катализатор, то можно использовать, например, один катализатор, в котором металлические оксиды V, W и Mo нанесены на носитель типа диоксида титана, оксида кремния, двуокиси циркония, или их сложных оксидов, и/или может использоваться цеолит. Кроме того, в качестве твердого катализатора может использоваться катализатор сотовидной формы, одни катализаторы могут быть сформированы слоями, одни катализаторы могут быть сформированы в виде упакованных гранул, или могут использоваться другие формы.
Устройство десульфурации 100 может быть обычного типа, используемого при обработке потока газа, типа устройства мокрой десульфурации или устройство десульфурации, в котором градирня расположена выше по потоку от абсорбционной башни. Таким образом, тип устройства десульфурации 100 особенно не ограничен, и может использоваться обычно имеющееся в наличии устройство мокрой десульфурации. Примеры абсорбирующих растворов, используемых в мокрой десульфурации, включают водные растворы абсорбентов (щелочной абсорбирующий раствор) типа карбоната кальция, оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната натрия и едкого натра.
Нагревательный коллектор 80 и перегреватель 120, каждый из которых содержит газовый нагреватель, имеют устройство, в котором тепловая энергия обменивается с теплоносителем, используемым как среда газового нагревателя. Здесь только необходимо, чтобы нагревательный коллектор 80 и перегреватель 120, оба уменьшали или увеличивали температуру дымового газа. Нагревательный коллектор 80 и перегреватель 120 могут быть отдельными устройствами или газо-газовыми нагревателями, в которых происходит непосредственный теплообмен.
В соответствии с вышеупомянутым описанием конфигурации сначала в дымовой газ, отходящий из бойлера 10, подают NH3 и агент, галогенирующий ртуть, например НСl, соответственно из NH3 резервуара 30 и резервуара, содержащего агент, галогенирующий ртуть 40. Затем дымовой газ подают в устройство, содержащее катализатор окисления СО и НС, и не полностью сгоревшие компоненты, СО и НС в дымовом газе окисляются. Примеры реакции окисления показаны ниже. Обратите внимание, что НС в дымовом газе существует в форме НСНО, С2Н4 или С6Н6, например:
СО+1/2O2→CO2
НС+O2→CO2+H2O
Дымовой газ с не полностью сгоревшими компонентами после окисления подают в устройство денитрации 60. В устройстве денитрации 60 NH3 реагирует с NOx и одновременно металлическая ртуть окисляется до HgCl2 в присутствии HCl. Примеры этих реакций показаны ниже.
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
Hg+2HCl+1/2O2→HgCl2+H2O
В этом пункте СО и НС, содержавшиеся в дымовом газе, ингибируют реакцию окисления ртути.
HgCl2+CO+H2O→Hg+2HCl+CO2
HgCl2+HC+H2O+O2→Hg+2HCl+CO2
Однако в настоящем изобретении СО и НС в дымовом газе удалены катализатором окисления заранее. Таким образом, ингибирование реакции окисления ртути в устройстве денитрации 60 может быть подавлено. После чего дымовой газ проходит через воздушный нагреватель 70, нагревательный коллектор 80 и пылесборник 90, в котором удаляется и сажа, и пыль. Дымовой газ с удаленными оттуда сажей и пылью вводят в устройство десульфурации 100, в котором и SO2, и HgCl2 одновременно удаляются. Дымовой газ обрабатывается в устройстве десульфурации 100, после чего выводится в атмосферу через дымовую трубу 130. В перегревателе 120 дымовой газ, температура которого была понижена, нагревают с помощью тепловой энергии, накопленной в нагревательном коллекторе 80, расположенном выше по потоку от устройства десульфуризации 100. Когда дымовой газ выпускают, то газ очищают и затем нагревают для того, чтобы превратить в высокотемпературный газ. После чего газ выбрасывается.
Как описано выше, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения катализатор окисления СО/НС 50 подают выше по потоку от катализатора денитрирования 60. Таким образом, можно избежать ингибирования реакции окисления ртути с катализатором денитрации, вызванного не полностью сгоревшими компонентами (СО, НС) угля или ему подобным. В результате, реакция окисления ртути агентом, галогенирующим ртуть, может быть эффективно ускорена.
В обычном устройстве для обработки дымового газа дымовой газ, попадая в устройство для денитрации, содержит чрезмерное количество агента, галогенирующего ртуть для окисления ртути, который вводится устройством для распыления HCl/HBr, устройством для распыления NH4Cl, или им подобным. В частности большое количество агента, галогенирующего ртуть, нужно добавить в дымовой газ с низким содержанием Cl. По этой причине наличие высоко коррозийного HCl вызывало коррозию дымохода. Однако в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения количество агента, галогенирующего ртуть, добавляемого для окисления ртути, содержавшейся в дымовом газе, может быть сокращено до чрезвычайно малого количества. В результате, может быть замедлена коррозия дымохода высококоррозийным HCl. Более того, возможно уменьшить количество HCl, которое добавляют в качестве агента, галогенирующего ртуть, так же как снизить эксплуатационные расходы высокотемпературного нагревательного устройства, пара, или им подобных, используемых для распыления HCl.
Кроме этого будет описан другой вариант реализации настоящего изобретения. На фиг.2 показана эта реализация. Те же самые элементы, как и на фиг.1 обозначены теми же самыми ссылочными цифрами, поэтому их описание будет опущено. Как показано на Фиг.2, в этой реализации катализатор окисления СО/НС 50 предусмотрен выше по потоку от устройства денитрации 60 и перед местом подачи NH3 20 и местом подачи 21 агента, галогенирующего ртуть.
В соответствии с такой конфигурацией не полностью сгоревшие компоненты, содержащиеся в дымовом газе, выходящем из бойлера 10, могут быть окислены с помощью катализатора окисления СО/НС 50, не вступая в реакцию с NH3 и агентом, галогенирующим ртуть, например HCl, которые вводятся в дальнейшем.
Таким образом, дымовой газ, содержащий NH3 и HCl, которые впоследствии вводятся, может быть эффективно подвергнут реакции окисления ртути, содержавшейся в дымовом газе, с катализатором денитрации. После чего дымовой газ проходит через воздушный нагреватель 70 и высокотемпературный коллектор 80, а сажу и пыль удаляют в пылесборнике 90. После этого удаляют одновременно SO2 и HgCl2 из дымового газа в устройстве мокрой десульфурации 100 таким же самым способом, как и в реализации на фиг.1.
Заметим, что в другой реализации настоящего изобретения существует проблема, что количество SO3 в дымовом газе увеличивается. Это происходит из-за такого размещения катализатора окисления СО/НС 50, которое относительно усиливает реакцию.
SO2+1/2O2→SO3
По этой причине, хотя это не показано на фиг.2, традиционно-используемый катализатор восстановления SO3 может вводиться между точкой ввода NH3 20, точкой ввода 21 агента, галогенирующего ртуть, и катализатором денитрации 60. Таким образом, после окислительной обработки в отношении СО и НС, без увеличения количества SO3 в дымовом газе, реакция окисления ртути, содержащейся в потоке дымового газа, может быть ускорена на катализаторе денитрации. Между тем, так как катализатор восстановления SO3 может окислять СО и НС, катализатор, обладающий функцией восстановления SO3, может использоваться как катализатор окисления СО/НС 50 на фиг.1. Пример такого катализатора включает катализатор, приведенный в документе JP 2006-136869 А.
Пример
Испытания были выполнены в процессе окисления ртути, когда добавлялись различные концентрации СО и НС (бензол), как показано в таблице 2 и таблице 3, основанные на условиях испытаний, приведенных в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| температура | °С | 400 |
| Ugs | mN/S | 1.20 |
| NH3/NO | - | 0,9 |
| AV | м3N/м2час | 5,7 |
| О2 | % | 4,0 |
| Н2О | % | 11,0 |
| Hg | мкг/м3 N | 20 |
| HCl | м.д. | 75 |
| SOx | м.д. | 1000 |
| NOx | м.д. | 350 |
| Таблица 2 | ||
| Условие | СО[м.д.] | Степень окисления ртути [%] |
| 1 | 0 | 95,5 |
| 2 | 100 | 92,0 |
| 3 | 500 | 77,0 |
| Таблица 3 | ||
| Условие | С6Н6 [м.д.] | Степень окисления ртути [%] |
| 1 | 0 | 95,0 |
| 4 | 5 | 80,0 |
В этом испытании активность окисления ртути, твердые катализаторы, имеющие сотовидную форму (каждый в виде 6 отверстий х 7 отверстий, 500 мм длиной) были введены в три стадии; и образцы дымового газа, содержащие компоненты от О2 до NOx, описанные в таблице 1, пропускали через них при условиях, указанных в таблицах 1-3. Обратите внимание, что в таблице Ugs означает поверхностную скорость, и AV означает количество газа, подлежащего обработке в расчете на площадь газового контакта.
Когда содержание СО составляло 0 м.д. (Условие 1), степень окисления ртути была 95,5%, тогда как при содержании СО 100 м.д. (Условие 2) степень окисления ртути была понижена до 92,0%. Когда содержание СО составляло 500 м.д. (Условие 3), степень окисления ртути была дополнительно понижена до 77,0%. Между тем, когда были добавлены 5 м.д. бензола (С6Н6) как пример НС (Условие 4), степень окисления ртути была понижена до 80,0%.
Соответственно было обнаружено, что в системе, в которой катализатор окисления СО/НС расположен выше по потоку катализатора денитрации для уменьшения количества СО и НС, которые достигают катализатора денитрации, катализатор денитрации способен поддерживать с высокой эффективностью степень окисления ртути, и можно избежать чрезмерного введения HCl для увеличения степени окисления ртути.
1. Способ обработки дымового газа, образующегося при горении в бойлере, который содержит NOx, SOx и ртуть, включающий следующие стадии:
добавление галогенирующего ртуть агента и аммиака в дымовой газ;
введение дымового газа, к которому были добавлены галогенирующий ртуть агент и аммиак, в контакт с катализатором окисления СО/НС;
подвергание дымового газа, введенного в контакт с катализатором окисления СО/НС, восстановительной денитрации одновременно с окислением металлической ртути до галогенированной ртути в присутствии твердого катализатора; и
мокрая десульфурация дымового газа, подвергнутого восстановительной денитрации, при помощи щелочного абсорбирующего раствора, и удаление галогенированной ртути при помощи щелочного абсорбирующего раствора.
2. Способ обработки дымового газа, образующегося при горении в бойлере, который содержит NOx, SOx и ртуть, включающий следующие стадии:
введение дымового газа в контакт с катализатором окисления СО/НС;
добавление галогенирующего ртуть агента и аммиака в дымовой газ, введенный в контакт с катализатором окисления СО/НС;
подвергание дымового газа, к которому были добавлены галогенирующий ртуть агент и аммиак, восстановительной денитрации одновременно с окислением металлической ртути до галогенированной ртути в присутствии твердого катализатора; и
мокрая десульфурация дымового газа, подвергнутого восстановительной денитрации, при помощи щелочного абсорбирующего раствора и удаление галогенированной ртути при помощи щелочного абсорбирующего раствора.
3. Способ обработки дымового газа по п.1, дополнительно включающий после добавления галогенирующего ртуть агента и аммиака, но перед восстановительной денитрацией, стадию введения дымового газа в контакт с катализатором окисления СО/НС, обладающим функцией восстановления SO3.
4. Способ обработки дымового газа по п.2, дополнительно включающий после добавления галогенирующего ртуть агента и аммиака, но перед восстановительной денитрацией, стадию введения дымового газа в контакт с катализатором окисления СО/НС, обладающим функцией восстановления SO3.
5. Способ обработки дымового газа по п.1, в котором агентом, галогенирующим ртуть, является любое из веществ: хлористый аммоний, НСl и Сl2.
6. Способ обработки дымового газа по п.2, в котором агентом, галогенирующим ртуть, является любое из веществ: хлористый аммоний, НСl и Сl2.
7. Способ обработки дымового газа по п.3, в котором агентом, галогенирующим ртуть, является любое из веществ: хлористый аммоний, НСl и Сl2.
8. Способ обработки дымового газа по п.4, в котором агентом, галогенирующим ртуть, является любое из веществ: хлористый аммоний, НСl и Сl2.
9. Способ обработки дымового газа по любому из пп.1-8, в котором катализатор окисления СО/НС представляет собой катализатор, содержащий:
по крайней мере, один носитель, выбранный из группы, состоящей из TiQ2, SiO2, ZrO2, Аl2О3 и цеолита; и
по крайней мере, один активный компонент, выбранный из группы, состоящей из Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au, Ag, V, W, Mo, Ni, Co, Fe, Cr, Cu и Mn, причем активный компонент нанесен на носитель.
10. Устройство для обработки дымового газа, содержащего NOx, SOx и ртуть, содержащее в следующей последовательности:
устройство впрыска агента, галогенирующего ртуть, для добавления агента, галогенирующего ртуть, в дымовой газ, и устройство впрыска аммиака для впрыска аммиака в дымовой газ;
катализатор окисления СО/НС для окисления не полностью сгоревшего компонента в дымовом газе;
устройство для восстановительной денитрации для подвергания дымового газа восстановительной денитрации в присутствии твердого катализатора; и
устройство мокрой десульфурации для мокрой десульфурации при помощи щелочного абсорбирующего раствора.
11. Устройство для обработки дымового газа, содержащего NOx, SOx и ртуть, содержащее в следующей последовательности:
катализатор окисления СО/НС для окисления не полностью сгоревшего компонента в дымовом газе;
устройство впрыска агента, галогенирующего ртуть, для добавления агента, галогенирующего ртуть, в дымовой газ, и устройство впрыска аммиака для впрыска аммиака в дымовой газ;
устройство для восстановительной денитрации для подвергания дымового газа восстановительной денитрации в присутствии твердого катализатора; и
устройство мокрой десульфурации для мокрой десульфурации при помощи щелочного абсорбирующего раствора.
