本發(fā)明涉及脫硫脫硝除汞方法，尤其是涉及一種注入式同時脫硫脫硝除汞方法。
背景技術：
我國現有的煤電機組水平落后，發(fā)電煤耗高，煤炭燃燒產生的煙氣中含有煙塵、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和有毒的重金屬元素等大氣污染物，這些物質不僅會破壞大氣的平衡造成環(huán)境污染，而且會對人體健康造成危害。
SO2和NOx排入大氣后會在物理、化學或生物因素下，與環(huán)境中的其他物質形成二次污染物，造成酸雨和光化學煙霧等污染，造成更為嚴重的危害。目前我國已經成為世界三大酸雨區(qū)之首，酸雨對人體健康，建筑物、湖泊和生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害；而光化學煙霧在特定的地理位置，遇到逆溫和不利擴散的氣象條件，則容易造成區(qū)域性的臭氧和顆粒型污染，使得區(qū)域空氣質量退化。
汞屬于痕量元素，具有很強的毒性。雖然汞在煤炭中的含量較低，但是由于中國煤炭消耗大，排放總量很大，而且汞易揮發(fā)，在生物累積和放大作用的效應下，汞可在處于食物鏈較高等級的生物體內富集到較高的濃度，從而對生物和人體健康帶來嚴重危害。
等離子體處理污染物的原理是在外加電場作用下，放電產生的大量攜能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)，從而引發(fā)一系列復雜的物理和化學反應，使得大分子污染物轉變?yōu)楹唵蔚男》肿影踩镔|，或者使有毒有害物質轉變?yōu)闊o毒無害或低毒低害物質，最終使污染物得以降解去除。等離子體煙氣凈化技術已被應用于氮氧化物和二氧化硫的凈化過程，并取得了良好的效果。
現階段由于技術或成本等因素，國內外煙氣凈化技術中除塵、脫硫、脫硝和脫汞往往是在多個獨立的系統(tǒng)分別完成，現有的一體化處理技術由于技術等原因處理效果還不是很理想。為了降低煙氣凈化的成本，開發(fā)多種污染物同時去除的新技術和新工藝成為煙氣凈化技術領域中新的發(fā)展趨勢。
諶天兵等(諶天兵，武建軍，韓甲業(yè).燃煤污染現狀及其治理技術綜述.煤,2006,15(2):1～4)報道了燃煤污染現狀及其治理技術綜述。程軻等(程軻，王艷，薛志鋼，田宏，易鵬.《火電廠大氣污染物排放標準》實施對燃煤電廠大氣汞減排的影響.環(huán)境科學研究.2015,28(9)：1369～1374)報道了《火電廠大氣污染物排放標準》實施對燃煤電廠大氣汞減排的影響。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種注入式同時脫硫脫硝除汞裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種注入式同時脫硫脫硝除汞方法。
本發(fā)明采用注入式同時脫硫脫硝除汞裝置，所述注入式同時脫硫脫硝除汞裝置設有燃煤煙氣發(fā)生單元、水蒸氣發(fā)生單元、等離子體發(fā)生單元、氣體混合單元和檢測單元。
所述燃煤煙氣發(fā)生單元設有O2氣瓶、NO氣瓶、SO2氣瓶、N2氣瓶、Hg0滲透管和煙氣發(fā)生恒溫水浴鍋；
所述水蒸氣發(fā)生單元由水蒸氣發(fā)生恒溫水浴鍋、洗氣瓶和連接管路組成；
所述等離子體發(fā)生單元設有高壓電源和等離子體反應器；
所述氣體混合單元由氣體混合室(可采用柱狀玻璃容器)和連接管路組成，外圍纏有加熱帶；
所述檢測單元設有煙氣分析單元(煙氣分析儀)和Hg0分析單元(測汞儀)；
水蒸氣由放置于水蒸氣發(fā)生恒溫水浴鍋內的裝有水的洗氣瓶產生，洗氣瓶內通有恒定流量的吹脫載氣O2；
所述O2氣瓶出口分別設有第一O2氣質量流量控制器和第二O2氣質量流量控制器，所述NO氣瓶出口設有NO氣質量流量控制器，所述SO2氣瓶出口設有SO2氣質量流量控制器，所述N2氣瓶出口設有第一N2氣質量流量控制器和第二N2氣質量流量控制器；
第一O2氣質量流量控制器輸出端和洗氣瓶接等離子體反應器，第二O2氣質量流量控制器輸出端接洗氣瓶，洗氣瓶設在水蒸氣發(fā)生恒溫水浴鍋內，NO氣質量流量控制器輸出端、SO2氣質量流量控制器輸出端、第一N2氣質量流量控制器輸出端和Hg0滲透管輸出端分別接氣體混合室，第二N2氣質量流量控制器輸出端接Hg0滲透管，Hg0滲透管設在煙氣發(fā)生恒溫水浴鍋內，氣體混合室的輸出端分別接煙氣分析儀、測汞儀和尾氣處理裝置。
在測汞儀的進口可依次設有KCl瓶和管式爐。
本發(fā)明所述注入式同時脫硫脫硝除汞方法采用所述注入式同時脫硫脫硝除汞裝置，具體步驟如下：
1)將質量流量控制器的流量分別設置為O2 400 1#、O2 100 2#、SO2 80、NO 66、N2854，單位為mL/min；
2)開啟煙氣發(fā)生恒溫水浴鍋，開通N2氣瓶，使Hg0滲透管處于恒定的水浴溫度57.5℃，在恒定流量0.2L/min載氣吹脫下穩(wěn)定2h，獲得穩(wěn)定的汞釋放率；
3)開啟水蒸氣發(fā)生器，使其產生穩(wěn)定濃度的含水O2，開啟溫控箱并設定其溫度為140℃，使加熱帶穩(wěn)定保持在140℃；
4)開通O2氣瓶和質量流量控制器及閥門，O2和水蒸氣進入等離子體反應器(等離子體反應器關閉)，由泵控制進入氣體混合室的流量，與模擬煙氣組分在氣體混合室內混合均勻，由煙氣分析單元(煙氣分析儀)和Hg0分析單元(測汞儀)檢測系統(tǒng)中煙氣組分濃度(NO、SO2)和Hg0濃度，若所測Hg0濃度為50μg/m3，則可進行步驟5)，否則等待Hg0滲透管穩(wěn)定；
5)打開高壓電源，調節(jié)電壓至5kV，使O2與水蒸氣經過等離子體放電反應后所產生的活性顆粒由與模擬煙氣組分在氣體混合室內反應，由煙氣分析儀和測汞儀檢測系統(tǒng)內NO、SO2和Hg0濃度，所測結果對比后，即可得到離子體反應生成的活性氧化粒子對于NO、SO2和Hg0的氧化效率；
6)煙氣經過KCl溶液和NaOH堿液分別吸收Hg2+和酸性氣體后，由煙氣分析儀和測汞儀檢查系統(tǒng)出口的污染物濃度，得出系統(tǒng)脫硫脫硝除汞的效率。
本發(fā)明的有益效果是：能夠方便、快速、穩(wěn)定的產生活性粒子，且由于采用注入式在煙氣系統(tǒng)引入活性粒子，可避免煙氣組分對等離子體反應器的腐蝕和損耗。本發(fā)明在放電系統(tǒng)內引入O2和水蒸氣，放電氛圍純凈，有利于放電進行，且產生的活性粒子組成和濃度可控，主要產生OH、O、O3等具有較強氧化性的活性粒子，有利于混合煙氣的氧化。
放電系統(tǒng)產生的活性粒子經由注入方式與全組分模擬燃煤煙氣在氣體混合單元混合，并通過煙氣分析儀和測汞儀等設備實現對NO、SO2和Hg0的實時監(jiān)測。系統(tǒng)設計方便實用，管路采用耐酸、耐高溫(<200℃)材料。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述注入式同時脫硫脫硝除汞裝置實施例的結構組成示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本發(fā)明采用注入式同時脫硫脫硝除汞裝置，所述注入式同時脫硫脫硝除汞裝置設有燃煤煙氣發(fā)生單元、水蒸氣發(fā)生單元2、等離子體發(fā)生單元、氣體混合單元和檢測單元。
所述燃煤煙氣發(fā)生單元設有O2氣瓶11、NO氣瓶12、SO2氣瓶13、N2氣瓶14、Hg0滲透管16和煙氣發(fā)生恒溫水浴鍋17；
所述水蒸氣發(fā)生單元由水蒸氣發(fā)生恒溫水浴鍋21、洗氣瓶22和連接管路組成；
所述等離子體發(fā)生單元設有高壓電源31和等離子體反應器32；
所述氣體混合單元由氣體混合室4(可采用柱狀玻璃容器)和連接管路組成，外圍纏有加熱帶；
所述檢測單元設有煙氣分析單元(煙氣分析儀51)和Hg0分析單元(測汞儀52)；
水蒸氣由放置于水蒸氣發(fā)生恒溫水浴鍋21內的裝有水的洗氣瓶22產生，洗氣瓶22內通有恒定流量的吹脫載氣O2；
所述O2氣瓶11出口分別設有第一O2氣質量流量控制器111和第二O2氣質量流量控制器112，所述NO氣瓶12出口設有NO氣質量流量控制器121，所述SO2氣瓶13出口設有SO2氣質量流量控制器131，所述N2氣瓶14出口設有第一N2氣質量流量控制器141和第二N2氣質量流量控制器142；
第一O2氣質量流量控制器111輸出端和洗氣瓶22接等離子體反應器32，第二O2氣質量流量控制器112輸出端接洗氣瓶22，洗氣瓶22設在水蒸氣發(fā)生恒溫水浴鍋21內，NO氣質量流量控制器121輸出端、SO2氣質量流量控制器131輸出端、第一N2氣質量流量控制器141輸出端和Hg0滲透管16輸出端分別接氣體混合室4，第二N2氣質量流量控制器142輸出端接Hg0滲透管16，Hg0滲透管16設在煙氣發(fā)生恒溫水浴鍋17內，氣體混合室4的輸出端分別接煙氣分析儀51、測汞儀52和尾氣處理裝置55。
在測汞儀52的進口可依次設有KCl瓶53和管式爐54。
本發(fā)明所述注入式同時脫硫脫硝除汞方法采用所述注入式同時脫硫脫硝除汞裝置，具體步驟如下：
1)將質量流量控制器的流量分別設置為O2 400 1#、O2 100 2#、SO2 80、NO 66、N2854，單位為mL/min；
2)開啟煙氣發(fā)生恒溫水浴鍋，開通N2氣瓶，使Hg0滲透管處于恒定的水浴溫度57.5℃，在恒定流量0.2L/min載氣吹脫下穩(wěn)定2h，獲得穩(wěn)定的汞釋放率；
3)開啟水蒸氣發(fā)生器，使其產生穩(wěn)定濃度的含水O2，開啟溫控箱并設定其溫度為140℃，使加熱帶穩(wěn)定保持在140℃；
4)開通O2氣瓶和質量流量控制器及閥門，O2和水蒸氣進入等離子體反應器(等離子體反應器關閉)，由泵(見圖1中的標記A)控制進入氣體混合室的流量，與模擬煙氣組分在氣體混合室內混合均勻，由煙氣分析單元(煙氣分析儀51)和Hg0分析單元(測汞儀52)檢測系統(tǒng)中煙氣組分濃度(NO、SO2)和Hg0濃度，若所測Hg0濃度為50μg/m3，則可進行步驟5)，否則等待Hg0滲透管穩(wěn)定；
5)打開高壓電源，調節(jié)電壓至5kV，使O2與水蒸氣經過等離子體放電反應后所產生的活性顆粒由與模擬煙氣組分在氣體混合室內反應，由煙氣分析儀和測汞儀檢測系統(tǒng)內NO、SO2和Hg0濃度，所測結果對比后，即可得到離子體反應生成的活性氧化粒子對于NO、SO2和Hg0的氧化效率；
6)煙氣經過KCl溶液和NaOH堿液分別吸收Hg2+和酸性氣體后，由煙氣分析儀和測汞儀檢查系統(tǒng)出口的污染物濃度，得出系統(tǒng)脫硫脫硝除汞的效率。
1.按圖1將各部件組裝成為完整的注入式同時脫硫脫硝除汞的裝置，該系統(tǒng)中用到的溶液均為現用現配。
2.以產生含典型濃度組分的模擬燃煤煙氣(140℃下50μg/m3Hg0、9％水分、300ppm NO、300ppm SO2)為例，操作如下：
3將圖1所示質量流量控制器的流量分別設置為(單位：mL/min)O2 400 1#、O2 100 2#、SO2 80、NO 66、N2 854。
4.開啟水浴鍋，開通N2，使汞滲透管處于恒定的水浴溫度57.5℃，在恒定流量0.2L/min載氣吹脫下穩(wěn)定2h獲得穩(wěn)定的汞釋放率。開啟水蒸氣發(fā)生器，使其產生穩(wěn)定濃度的含水O2。開啟溫控箱并設定其溫度為140℃，使加熱帶穩(wěn)定保持在140℃。
5.開通O2氣瓶和質量流量控制器及閥門，O2和水蒸氣進入等離子體反應器(等離子體反應器關閉)，由泵控制進入路線1的流量，抽出450mL/min，余下50mL/min經過路線1與模擬煙氣組分(1L/min)在混合室內混合均勻，檢測系統(tǒng)中煙氣組分濃度(NO和SO2)和Hg0濃度。若所測Hg0濃度為50μg/m3，則可進行下一步，反之等待汞管穩(wěn)定。
6.打開電源，緩慢調節(jié)電壓至5kV，使O2與水蒸氣經過等離子體放電反應后所產生的活性顆粒由路線1與模擬煙氣組分(1L/min)在混合室內充分反應，由煙氣分析儀和測汞儀檢測系統(tǒng)內NO、SO2和Hg0濃度。通過與2.3中所測結果進行對比，即可得到離子體反應生成的活性氧化粒子對于NO、SO2和Hg0的氧化效率。
7.系統(tǒng)內煙氣經過KCl溶液和NaOH堿液分別吸收Hg2+和酸性氣體后，由煙氣分析儀和測汞儀檢查系統(tǒng)出口的污染物濃度，得出系統(tǒng)脫硫脫硝除汞的效率。