本发明涉及一种磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的系统及方法，属于燃煤烟气、工业废气脱汞领域。

背景技术：

重金属汞是一种对生态环境和人体健康危害极大且毒性很强的污染物，并且具有地区间迁徙、生物体内富集、食物链毒性传递，强潜伏性等特征，普遍存在于化石燃料燃烧、水泥生产、有色冶金、矿物烧结等过程排放的烟气中，可对生物体的中枢神经系统造成严重危害，可通过呼吸吸入、皮肤吸附或食物摄入的方式进入体内。

据报道，人为排放的汞约占大气汞的3/4，其中燃煤电站是目前最大的汞排放单元，而中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。目前中国总的汞消费量大概在1000t左右，约占世界总量的50%，已经成为世界上最大的生产国和消费国，这使得我国面临着比其他国家更严峻的汞污染现状；因此，燃煤汞排放控制已成为当前能源环境领域重要的研究方向。

目前国际上普遍采用的烟气脱汞方法有scr+fgd法和活性炭吸附法，前者的实现需要烟气中氯含量达到一定程度，不符合我国煤炭氯含量普遍较低的国情；后者活性炭吸附剂在脱汞后难以与飞灰分离，无法回收，并且在飞灰的再利用中，活性炭吸附的汞很有可能再次排放到大气中，造成二次污染。近年来磁性吸附剂因可回收，可再生，低成本，高活性等优点受到了广泛关注，被普遍认为具有较好的应用前景，但适用于磁性吸附剂脱汞与循环再生技术的系统尚不成熟，开发针对燃煤电站磁性吸附剂脱汞与循环再生的装置系统与方法成为亟待解决的一个重要问题。

技术实现要素：

本发明提供一种磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的系统及方法，实现了磁性吸附剂的循环利用，在减少汞减排成本的同时，避免了汞混入飞灰中在后续利用中再次释放造成的二次污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的系统，包括顺次布设的静电除尘装置、粉尘分离装置、吸附剂再生装置以及吸附剂喷射装置，静电除尘装置与吸附剂喷射装置之间设有烟道，将静电除尘装置、粉尘分离装置、吸附剂再生装置以及吸附剂喷射装置构成了磁性吸附剂捕集燃煤烟气汞与热再生的循环回路；

其中，静电除尘装置用于实现洁净烟气与吸附有汞的磁性吸附剂的分离，粉尘分离装置用于实现粉尘与磁性吸附剂的分离，吸附剂再生装置用于实现吸附剂的再生以及吸附的汞受热脱附，吸附剂喷射装置实现将再生后的磁性吸附剂重新喷射进入烟道；

作为本发明的进一步优选，前述的静电除尘装置为静电除尘器，其底部灰斗与粉尘分离装置的顶端连通，粉尘分离装置的底部开设第一吸附剂出口以及飞灰出口，第一吸附剂出口通过螺旋给料器与吸附剂再生装置连通；

吸附剂再生装置的顶端开设汞蒸气出口，其底部开设第二吸附剂出口，在吸附剂再生装置的两个侧壁靠近底部位置分别开设进气口，其内鼓入空气，在汞蒸气出口处安装汞蒸气无害化处理装置，吸附剂再生装置内汞受热脱附后通过鼓入的空气进入汞蒸气无害化处理装置进行稳固处理，第二吸附剂出口通过锥形漏斗与吸附剂喷射装置连接；

吸附剂喷射装置为吸附剂喷射器，其通过烟道同时与静电除尘器实现连通；

作为本发明的进一步优选，前述的粉尘分离装置包括至少一个磁选分离器，磁选分离器包括分离器壳体，在分离器壳体的顶部开设分离器进口，其与静电除尘装置底部的灰斗连通，在分离器壳体的底部开设第一吸附剂出口和飞灰出口；

在分离器壳体内安装不锈钢圆筒，其通过电驱动实现滚动，在不锈钢圆筒的圆周表面均匀布设若干隔板，不锈钢圆筒的部分圆周壁带有磁体，磁性吸附剂吸附至带有磁体的圆周壁上后，随着不锈钢圆筒的滚动，当附有磁性吸附剂的部分靠近第一吸附剂出口时，磁性吸附剂滑落至第一吸附剂出口；

作为本发明的进一步优选，在分离器壳体内靠近分离器进口的地方安装两块相对且错开设置的挡板，粉尘与吸附剂进入粉尘分离器后挡板对其实现缓冲；

作为本发明的进一步优选，在吸附剂再生装置中设置传送装置，其包括两个滚动辊，两个滚动辊通过传输带实现连通，在传动装置的底部铺设磁性材料，用于将磁性吸附剂吸附至传输带表面；

在传送装置的下方还安装加热网，其启动后实现对磁性吸附剂的加热再生；

作为本发明的进一步优选，前述的汞蒸气无害化处理装置包括换热器以及硫粉喷射器，换热器的一端安装在吸附剂再生装置的汞蒸气出口处，换热器的另一端安装管道，硫粉喷射器的入口插设在管道内；

在吸附剂再生装置的两个侧壁靠近底部位置分别开设进气口，进气口分别连接空气预热器；

基于上述任意所述的磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的方法，具体包括以下步骤：

第一步：吸附剂喷射器将磁性吸附剂喷射进入烟道，在烟道内与燃煤烟气中的汞发生充分反应；

第二步：燃煤烟气中脱汞后的磁性吸附剂颗粒与飞灰同时被静电除尘器捕捉，静电除尘器分离出洁净烟气以及吸附有汞的磁性吸附剂；

第三步：被分离后的吸附有汞的磁性吸附剂进入第一个磁选分离器的分离器进口，磁性吸附剂被吸附至带有磁体部分的不锈钢圆筒上，不锈钢滚筒在电驱动下实现滚动，由于不锈钢圆筒仅部分带有磁体，当吸附有磁性吸附剂的部分旋转至第一吸附剂出口时，磁性吸附剂失去磁力，在重力的作用下由第一吸附剂出口进入第二个磁选分离器，分离出的飞灰由分离器的飞灰口飞出，同时部分未被完全分离的飞灰同样进入由第一吸附剂出口进入第二个磁选分离器，实现进一步的分离；

第四步：经过二级磁选分离器分离后的磁性吸附剂通过螺旋给料器进入吸附剂再生装置，由于在传动装置的底部铺设有磁性材料，磁性吸附剂吸附在传输带表面，启动加热网，将其加热至500℃，对磁性吸附剂进行加热再生，使吸附的汞受热脱附；

第五步：经过加热再生后的磁性吸附剂由传输带输送至第二吸附剂出口处，磁性吸附剂失去磁力吸引，在重力作用下落入锥形漏斗后进入吸附剂喷射器，启动吸附剂喷射器将磁性吸附剂重新喷入烟道；

通过空气预热器向吸附剂再生装置内鼓入热空气，吸附的汞经过脱附后形成高浓度汞蒸气，其通过鼓入的热空气气流携带至汞蒸气出口流出，经过换热器冷却至220℃，此时通过硫粉喷射器向管道内喷射硫粉，硫粉与冷却后的汞蒸气发生反应形成硫化汞，最终实现对高浓度汞蒸气的稳定化处理；

作为本发明的进一步优选，前述的磁性吸附剂选用可再生抗硫型fe-mn-ce磁性吸附剂。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、显著降低脱汞成本：本发明提供的磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的系统，和现有技术相比，能实现磁性吸附剂的循环利用与高效脱汞，可显著降低电厂的烟气脱汞成本；

2、避免汞的二次污染：本发明提供的磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的系统能够将吸附汞的磁性吸附剂从飞灰中有效分离，将吸附的汞通过吸附剂再生装置进行高度富集，并利用硫粉对高浓度汞蒸气进行稳定无害化处置，减少了汞在飞灰中的含量，提高了飞灰转售价值，同时避免飞灰再利用过程中汞的二次释放；

3、系统简单，适应性广：本发明提供的磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的系统适用于我国不同型式，燃烧不同煤种的各类电厂，系统结构简单，运行成本低；系统中，两级磁选分离器可以使磁性吸附剂的分离率达到90%以上，吸附剂再生装置能实现脱汞吸附剂的完全再生。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的优选实施例的整体结构示意图；

图2是本发明提供的优选实施例中磁选分离器的结构示意图；

图3是本发明提供的优选实施例中磁选分离器的工作示意图；

图4是本发明提供的优选实施例中吸附剂再生装置的整体结构示意图；

图5是本发明提供的优选实施例中吸附剂再生装置的侧视图。

图中：1为静电除尘装置，2为灰斗，3为磁选分离器，4为分离器进口，5为第一吸附剂出口，6为飞灰出口，7为不锈钢圆筒，8为挡板，9为螺旋给料器，10为吸附剂再生装置，11为换热器，12为硫粉喷射器，13为传输带，14为滚动辊，15为进气口，16为第二吸附剂出口，17为吸附剂喷射装置，18为烟道。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本申请依据磁性吸附剂对汞的吸附技术，利用该吸附剂可回收、再利用的特性，能够实现燃煤电厂烟气的搞笑循环脱汞，因此降低了脱汞的成本，同时经过本申请系统产生的飞灰以及脱硫石膏中汞含量极低，减少了汞的二次释放，因此具有广阔的应用前景。

本申请提供的一种磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的系统，包括顺次布设的静电除尘装置1、粉尘分离装置、吸附剂再生装置10以及吸附剂喷射装置17，静电除尘装置1与吸附剂喷射装置17之间设有烟道18，将静电除尘装置1、粉尘分离装置、吸附剂再生装置10以及吸附剂喷射装置17构成了磁性吸附剂捕集燃煤烟气汞与热再生的循环回路；

其原理是，静电除尘装置1用于实现洁净烟气与吸附有汞的磁性吸附剂的分离，粉尘分离装置用于实现粉尘与磁性吸附剂的分离，吸附剂再生装置10用于实现吸附剂的再生以及吸附的汞受热脱附，吸附剂喷射装置17实现将再生后的磁性吸附剂重新喷射进入烟道18。

实施例1：

图1所示，是本申请给出的其中一种优选实施例，其中静电除尘装置1为静电除尘器，粉尘分离装置选用了两个顺次连通的磁选分离器3，即两级磁选分离器3，吸附剂再生装置10即为吸附剂再生器，吸附剂喷射装置17选用了比较常用的喷射器，这里定义为吸附剂喷射器；

磁选分离器3的顶部开设分离器进口4，其底部开设第一吸附剂出口5以及飞灰出口6，在优选实施例中，静电除尘器的底部灰斗2与一级磁选分离器3顶部开设的分离器进口4连通，一级磁选分离器3的第一吸附剂出口5与二级磁选分离器3的分离器进口4连通，二级磁选分离器3的第一吸附剂出口5通过螺旋给料器9与吸附剂再生装置10连接，通过两级磁选分离器3的操作，使得磁性吸附剂的分离率得到了大大提高；

在优选实施例中，为了使得吸附有汞的磁性吸附剂颗粒与飞灰进行有效分离，磁选分离器3如图2所示，包括分离器壳体，在分离器壳体的顶部开设分离器进口4，其与静电除尘器底部的灰斗2连通，在分离器壳体的底部开设第一吸附剂出口5和飞灰出口6；在分离器壳体内安装不锈钢圆筒7，其通过电驱动实现滚动，在不锈钢圆筒7的圆周表面均匀布设若干隔板，不锈钢圆筒7在图2中是右半部分圆周壁带有磁体；从图3的工作示意图中可以看出，磁性吸附剂吸附至带有磁体的右半部分圆周壁上后，随着不锈钢圆筒7的滚动，当附有磁性吸附剂的部分靠近第一吸附剂出口5时，由于左半部分圆周壁未带磁体，磁性吸附剂失去磁力吸引，在重力的作用下滑落至第一吸附剂出口5处，一起滑落的还有少部分未被完全分离的飞灰，而经过分离后的其余飞灰则从飞灰出口6释放；在经过一级磁选分离器3分离后已经实现了大部分的分离，在经过二级磁选分离器3后能够实现90%以上的分离率。

通过静电除尘器分离的吸附有汞的磁性吸附剂飞速进入磁选分离器3，为了更好的实现磁选分离器3的作用，在分离器壳体内靠近分离器进口4的地方安装两块相对且错开设置的挡板8，粉尘与吸附剂进入粉尘分离器后挡板8对其实现缓冲。

图4所示，在吸附剂再生器的顶端开设汞蒸气出口，底部开设第二吸附剂出口16，第二吸附剂出口16通过锥形漏斗与吸附剂喷射器连接；在吸附剂再生器中设置传送装置，其包括两个滚动辊14，两个滚动辊14通过传输带13实现连通，在传动装置的底部铺设磁性材料，用于将磁性吸附剂吸附至传输带13表面，在传送装置的下方还安装加热网，其启动后实现对磁性吸附剂的加热再生，同时吸附在磁性吸附剂表面的汞形成汞蒸气，为了使得吸附的汞在吸附剂再生器中获得高度富集，在汞蒸气出口处安装了换热器11，换热器11的出口连通管道，硫粉喷射器12的入口插设在管道内，同样需要说明的是，这里硫粉喷射器12选用的都是常见的喷射器，因此不做具体陈述；图5所示，在吸附剂再生器的两个侧壁靠近底部位置分别开设进气口15，进气口15分别连接空气预热器，空气预热器的作用是将空气进行加热到一定温度后再吹入吸附剂再生器内，由于加热后的空气形成了气流，将汞蒸气向汞蒸气出口处进行推送，经过换热器11的冷却后，与硫粉喷射器12喷出的硫粉发生反应，从而实现汞的稳定化处理；而经过再生后的磁性吸附剂则进入锥形漏斗，再通过吸附剂喷射器的喷射进入烟道18，实现了整个过程的循环。

在本申请中，磁性吸附剂选用的是可再生抗硫型fe-mn-ce磁性吸附剂，其具有脱汞效率高、可再生、抗硫性等优点，可配合本系统实现燃煤电厂烟气的高效脱汞。

基于上述所述的磁性吸附剂循环捕集燃煤烟气汞的系统，本优选实施例继续对其方法进行阐述，具体包括以下步骤：

第一步：吸附剂喷射器将磁性吸附剂喷射进入烟道18，在烟道18内与燃煤烟气中的汞发生充分反应；

第二步：燃煤烟气中脱汞后的磁性吸附剂颗粒与飞灰同时被静电除尘器捕捉，静电除尘器分离出洁净烟气以及吸附有汞的磁性吸附剂；

第三步：被分离后的吸附有汞的磁性吸附剂进入第一个磁选分离器3的分离器进口4，磁性吸附剂被吸附至带有磁体部分的不锈钢圆筒7上，不锈钢滚筒在电驱动下实现滚动，由于不锈钢圆筒7仅部分带有磁体，当吸附有磁性吸附剂的部分旋转至第一吸附剂出口5时，磁性吸附剂失去磁力，在重力的作用下由第一吸附剂出口5进入第二个磁选分离器3，分离出的飞灰由分离器的飞灰口飞出，同时部分未被完全分离的飞灰同样进入由第一吸附剂出口5进入第二个磁选分离器3，实现进一步的分离；

第四步：经过二级磁选分离器3分离后的磁性吸附剂通过螺旋给料器9进入吸附剂再生装置10，由于在传动装置的底部铺设有磁性材料，磁性吸附剂吸附在传输带13表面，启动加热网，将其加热至500℃，对磁性吸附剂进行加热再生，使吸附的汞受热脱附；

第五步：经过加热再生后的磁性吸附剂由传输带13输送至第二吸附剂出口16处，磁性吸附剂失去磁力吸引，在重力作用下落入锥形漏斗后进入吸附剂喷射器，启动吸附剂喷射器将磁性吸附剂重新喷入烟道18；

通过空气预热器向吸附剂再生装置10内鼓入热空气，吸附的汞经过脱附后形成高浓度汞蒸气，其通过鼓入的热空气气流携带至汞蒸气出口流出，经过换热器11冷却至220℃，此时通过硫粉喷射器12向管道内喷射硫粉，硫粉与冷却后的汞蒸气发生反应形成硫化汞，最终实现对高浓度汞蒸气的稳定化处理。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。