CN101480555B - 一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法，其特点是：在袋式过滤器前端喷入对重金属汞具有良好吸附作用的飞灰残炭，脱除燃煤烟气中的重金属汞；同时喷入石灰和飞灰中对脱硫反应具有催化作用的铁系氧化物，在流化床反应器中，脱除燃煤烟气中的二氧化硫等；袋式过滤器的滤料经掺碳纤维制作，可以再次有效地脱除燃煤烟气中的重金属汞，从而实现同时脱除燃煤烟气中的可吸入颗粒物及重金属汞的目的。本发明方法，对于PM2.5级尤其是更细的微米和纳米级可吸入颗粒物，其脱除效率达到98％以上，并且显著地控制了燃煤烟气中的重金属汞排放；该集成控制工艺操作简单，运行安全可靠，环境效益显著，装置占地面积小，工艺成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于燃煤烟气净化和除尘技术领域，特别是涉及一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物和重金属汞的集成控制方法。
背景技术
大气可吸入颗粒物已成为大气环境污染的突出问题，并且日益引起世界各国的高度重视。煤是中国目前及以后相当长一段时期内电站燃料的主体，煤粉燃烧在提供必需的热源和电力资源的同时，会带来严重的可吸入颗粒物污染。据统计：2005年我国燃煤电站排放的可吸入颗粒物的总量占发电用煤量的1.2-1.5％，约为6.34-7.92力吨。燃煤排放的可吸入颗粒物已成为大气可吸入颗粒物的主要来源。可吸入颗粒物由于其具有较大的比表面积，富集了大量的有毒重金属和有机物，并且能在空气中长时间停留，可引发大气能见度降低、城市空气质量下降、气温降低、植物生长缓慢等一系列环境问题，同时可对人体的呼吸系统、心血管系统、生殖系统和神经系统造成严重的损害，可吸入颗粒物已成为导致人类死亡率上升的主要原因。
重金属汞作为一种非常重要的全球性污染物而备受关注，即使是在浓度非常低的情况下，它对人类和野生动植物都有相当大的毒性，大气环境中汞的来源除一部分来自天然排放(例如火山活动和矿藏释放)外，很大一部分来自人为活动，其中煤燃烧所释放的汞就占有较大的比例(30％以上)。由于我国煤炭占能源结构比例比较大，所以燃煤Hg污染更加突出，对人类健康和环境有明显危害，Hg及其化合物可通过呼吸道、皮肤和消化道等不同途径侵入人体，造成神经性中毒和深部组织病变，而且汞毒性具有积累性，往往需几年或者十几年才有所表现，所以燃煤汞污染越来越被人们所重视。
鉴于燃煤可吸入颗粒物及重金属的严重危害以及单一污染物控制设备的不经济性，找到一种同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制技术已迫在眉睫。
目前，用于燃煤的烟气净化技术，如烟气除尘、烟气脱硫、烟气脱硝和脱除重金属等大都是单独进行技术开发，形成各自的技术体系和工艺流程，在目前的国内外燃煤电厂中，为了除去燃煤烟气中的颗粒物及重金属等，绝大多数采用至少两套以上独立的除尘系统，这种烟气净化系统存在设备占地面积大、投资成本高、操作复杂等缺点。在重金属脱除方面，目前大多数除尘器采用的是活性炭喷入技术，虽然此技术效果显著，但与此过程相关的运行费用(主要是活性炭的成本)较高，成为此项技术进一步推广应用的障碍。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是要提供一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制技术和方法。
本发明采用对烟气中的汞具有良好的吸附作用的飞灰残炭作为廉价吸附剂，以取代了传统的活性炭吸附剂，对于低汞浓度的燃煤烟气的汞(Hg°蒸汽)污染控制具有独特的优势。在烟气颗粒物进入袋式过滤器前，喷入飞灰残炭，进行有效地脱除烟气中的汞，其中飞灰残炭、石灰粉料和铁质飞灰的喷入量可根据入口烟气检测的情况分别进行控制；同时喷入石灰和飞灰中的铁系氧化物，在流化床反应器中，脱除燃煤烟气中的二氧化硫，尤其是富集在可吸入颗粒物表面上的二氧化硫；袋式过滤器中的滤料经掺碳纤维制作，掺碳纤维滤料具有丰富的微孔、比表面积和活性，在进行烟气过滤时，可以达到可吸入颗粒物(尤其是微米级和纳米级)和汞同时脱除的目的，从而进一步脱除汞蒸气，并且袋式过滤器灰斗中收集的物料可以进行循环利用，提高了物料的有效利用效率，以节约系统的运行成本。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法，包括以下步骤：
(1)从燃煤飞灰的灰中分离出对重金属汞具有良好吸附作用的飞灰残炭；
(2)燃煤烟气经连接管进入飞灰残炭喷入口a段，与由飞灰残炭喷入口a喷入的飞灰残炭进行吸附反应，脱除烟气中的重金属汞；
(3)反应后烟气经缩放喷管加速进入流化床反应器，与由石灰粉料喷入口和铁质飞灰喷入口喷入的石灰粉料、铁质飞灰进行充分地混合，脱除烟气中的含硫氧化物、重金属(Hg°蒸汽)等；
(4)经流化床反应器处理后的烟气进入飞灰残炭喷入口b段，与由飞灰残炭入口b喷入的飞灰残炭进行吸附反应，从而进一步地脱除烟气中的重金属汞；
(5)处理后的燃煤烟气进入袋式过滤器，经掺碳纤维制作的滤袋过滤时，燃煤烟气中的可吸入颗粒物可被有效地脱除，同时，由于掺碳纤维滤料具有丰富的微孔、发达的比表面积和活性，对重金属汞(Hg°蒸汽)具有较好的吸附作用，可以有效地再次脱除重金属汞，从而实现同时脱除燃煤烟气中的可吸入颗粒物和重金属汞的目的；
(6)在系统运行过程中，袋式过滤器灰斗收集的物料中含有飞灰残炭，可以将其分离出来，进行循环利用。
所述的吸附剂飞灰残炭、石灰粉料和铁质飞灰的喷入量可根据入口烟气检测的情况分别进行控制。
所述的袋式过滤器的滤料经掺碳纤维工艺制作的工业用布而成。
掺碳纤维滤布中掺入的活性碳纤维及过滤袋的制取工艺如下：按一定配比掺入不同种耐高温、防腐蚀的不同种纤维原丝，在200-300℃温度范围内，在空气中进行预氧化，生成预氧丝，预氧丝在700-1800℃温度范围内，在惰性气体中进行碳化，碳化后再进行表面处理、上浆后制得碳纤维，制得的碳纤维在二氧化碳或水蒸气中于750-1000℃温度范围内进行活化，使纤维形成适当的孔分布结构和一定的表面积，即可制得活性碳纤维或者含碳纤维。再由含碳纤维和基布制作可同时脱可吸入颗粒物和重金属的过滤袋。
在袋式过滤器上游喷入的飞灰残炭和石灰、铁系氧化物等，可以预脱除燃煤烟气中的可吸入颗粒物和富集在颗粒物表面上的含硫氧化物和汞蒸汽；袋式过滤器的掺碳纤维可以实现可吸入颗粒物和富集在颗粒物表面上的含硫氧化物等和汞蒸汽等的再次脱除；
本发明的一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属集成控制方法，是一种同时脱除多种燃煤污染物的集成控制技术。
有益效果
(1)用从飞灰中分离出的残炭作为廉价的吸附剂脱除烟气中的重金属汞，可以有效地降低系统的运行成本，以废治废；
(2)袋式过滤器的滤袋经掺碳纤维制作，掺碳纤维滤料具有丰富的微孔和活性、发达的比表面积，在对烟气进行过滤时，可以同时脱除烟气中的可吸入颗粒物和重金属；
(3)袋式过滤器灰斗中收集的物料可以进行循环利用，提高了物料的有效利用效率，减少了系统的运行成本；
(4)该联合脱除可吸入颗粒物和重金属的集成控制技术，工艺操作简单，运行安全可靠，环境效益显著，装置占地面积小，工艺成本低廉，易于对现有装置进行改造；
(5)本发明方法对于PM2.5级及更细微的纳米级可吸入颗粒物，其脱除效率达到98％以上，并且显著控制了燃煤烟气中重金属汞的排放。
附图说明
图1为本发明实施例的具体结构原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如附图所示，该发明的一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法的具体实施方式中设置了飞灰残炭喷入口a、缩放喷管、流化床反应器、飞灰残炭喷入口b、掺碳纤维制作滤袋的袋式过滤器等部分。
本发明的一种具有同时脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法具体实施方式中设有一飞灰残炭喷入口a(2)，流化床反应器(6)下端端部设有一缩放喷管(4)，流化床反应器(6)上设有石灰粉料喷入口(5)、铁质飞灰喷入口(7)，与流化床反应器(6)上端连接的是飞灰残炭喷入口b(8)，飞灰残炭喷入口b(8)通过连接管与经掺碳纤维制作滤袋的袋式过滤器(12)连接。
本发明的一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法在对烟气进行净化时，燃煤烟气通过连接管(1)进入飞灰残炭喷入口a段(3)，与飞灰残炭喷入口a(2)喷入的飞灰残炭进行充分地混合，飞灰残炭利用其吸附作用脱除重金属，经过处理后的烟气通过缩放喷管(4)进入流化床反应器(6)与由石灰粉料喷入口(5)、铁质飞灰喷入口(7)喷入的石灰粉、铁质飞灰进行反应，脱除烟气中的含硫氧化物、重金属等，从流化床反应器(6)中出来的烟气进入飞灰残炭喷入口b段(9)与由飞灰残炭喷入口b(8)喷入的飞灰残炭进行进一步的吸附作用，脱除烟气中的重金属，经处理后的烟气，经连接管进入经掺碳纤维制作滤袋的袋式过滤器(12)，同时脱除烟气中的可吸入颗粒物和汞。经过袋式过滤器处理的净化气体，由袋式过滤器(12)上的净化气体出口(13)排出，袋式过滤器(12)下端的灰斗(11)收集的物料可以进行重复利用，提高物料的有效利用效率，以节约系统的运行成本。
本发明的联合脱除过程中，可以根据入口燃煤烟气检测的情况分别控制飞灰残炭、石灰粉料和铁质飞灰的喷入量。
实践证明，运用本发明方法脱除可吸入颗粒物，尤其是PM2.5级包括更细的微米级和纳米级可吸入颗粒物，其脱除效率达到98％以上，并且显著控制了燃煤烟气的汞排放，运行成本极大降低，环境效益显著。
Claims (4)
1.一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法，包括：
(1)从燃煤飞灰的灰中分离出对重金属汞具有良好吸附作用的飞灰残炭；
(2)燃煤烟气经连接管进入飞灰残炭喷入口a段，与由飞灰残炭喷入口a喷入的飞灰残炭进行吸附反应，脱除烟气中的重金属汞；
(3)反应后烟气经缩放喷管加速进入流化床反应器，与由石灰粉料喷入口和铁质飞灰喷入口喷入的石灰粉料、铁质飞灰进行充分地混合，脱除烟气中的含硫氧化物、重金属；
(4)经流化床反应器处理后的烟气进入飞灰残炭喷入口b段，与由飞灰残炭喷入口b喷入的飞灰残炭进行吸附反应，从而进一步地脱除烟气中的重金属汞；
(5)处理后的燃煤烟气进入袋式过滤器，经掺碳纤维制作的滤袋过滤时，燃煤烟气中的可吸入颗粒物可被有效地脱除，同时，由于掺碳纤维滤料具有丰富的微孔、发达的比表面积和活性，对重金属汞具有较好的吸附作用，可以有效地再次脱除重金属汞，从而实现同时脱除燃煤烟气中的可吸入颗粒物和重金属汞的目的；
(6)在系统运行过程中，袋式过滤器灰斗收集的物料中含有飞灰残炭，将其分离出来，进行循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法，其特征在于，所述的吸附剂飞灰残炭、石灰粉料和铁质飞灰的喷入量根据入口烟气检测的情况分别进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法，其特征在于，袋式过滤器的滤料由经掺碳纤维工艺制作的工业用布制成。
4.根据权利要求1所述的一种具有同时可脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属的集成控制方法，其特征在于，在所述袋式过滤器上游喷入的飞灰残炭和石灰粉料、铁质飞灰，可以预脱除燃煤烟气中的可吸入颗粒物和富集在颗粒物表面上的含硫氧化物和汞蒸汽；袋式过滤器的掺碳纤维可以实现可吸入颗粒物和富集在颗粒物表面上的含硫氧化物和汞蒸汽的再次脱除。
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