CN101805654A - 燃煤超细颗粒物的脱除方法 - Google Patents

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屈成锐
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Abstract

本发明提供了一种燃煤超细颗粒物的脱除方法，通过添加脱除剂来控制燃煤超细颗粒物排放的方法，属于环境污染防治与洁净煤燃烧技术领域，可以解决现有的燃煤超细颗粒物对大气环境以及人体的巨大危害。采用的技术方案是：先将Mg基脱除剂与燃煤按一定比例混和后送入磨煤机，然后将磨制好的煤粉与脱除剂的混合物送入锅炉燃烧室内燃烧。煤粉燃烧后所产生的超细颗粒物会吸附在脱除剂的表面，粒径较大的脱除剂颗粒经过除尘器时被除尘器所脱除。本方法具有高效、节能、投资和处理成本低等特点。

Description

燃煤超细颗粒物的脱除方法
技术领域
本发明涉及燃煤超细颗粒物的脱除工艺，属于环境污染防治与洁净煤燃烧技术领域。
背景技术
煤粉燃烧为我们提供必需的热源和电力资源，同时，也产生了严重的环境污染。尽管燃煤电厂都安装了高效除尘设备，它们对占质量份额较大的大粒径颗粒有很高的收集效率，但是对于飞灰中数目众多的超细颗粒物的收集效率却不高，特别对亚微米颗粒的收集效率会更低，导致大量超细颗粒物直接排入大气中。燃煤超细颗粒物已经成为我国大气颗粒物的主要来源之一。大量研究表明，这些超细颗粒物有较大的数量和比表面积，易于富集有机污染物(如多环芳烃类化合物和二恶英等)和各种有毒元素(如Cu、Be、As、Mn、Pb和Cd等)，并且它们在大气中可以停留几小时、几天甚至几年，飘浮的范围从几公里到几十公里，甚至上千公里，而且它们一旦被排入大气，很容易被人体吸收。这些超细颗粒物浓度的增加与人类疾病的发病率、死亡率密切相关，尤其是呼吸系统疾病和心肺疾病，对人体产生致癌、致畸和致突变的效应，是诱发全球气候变化、烟雾事件和臭氧层破坏等重大事件的重要因素。基于此，许多国家已经制定了相关的政策和法规限制PM2.5的排放，例如：美国、日本和澳大利亚等国已经将PM2.5的排放标准纳入国家大气排放标准。我国尚未制订PM2.5标准，但是对PM2.5的控制越来越重视，燃烧源超细颗粒物的脱除已被列为国家重点基础研究发展计划的研究内容之一。
目前，工业应用的除尘方法有湿法和干法两大类。
1.湿法除尘。采用水洗的方式洗涤含尘烟气，将颗粒物分离出来。该方法存在物料难以回收、易造成污染转移以及高温环境下会造成能量浪费等缺点。差，需定期清洁和更换，维护成本高，在我国应用不多。静电除尘器除尘效果不
2.干法除尘主要包括旋风除尘器、布袋除尘器、多管除尘器和静电除尘器。布袋除尘和静电除尘属于高效除尘器，但是布袋除尘器的阻力较大，滤料抗腐蚀性但和颗粒粒径有关，而且还和颗粒的比电阻有关，比电阻过高和过低都不利于颗粒的清除。旋风除尘器由于其结构简单、造价低廉、维护管理方便且适用面宽而在各工业领域被普遍使用。由于其分离机理基于惯性分离，对于粒径较大的颗粒分离效率较高，但对于微米级和亚微米级粒子，其分离能力很低。
静电除尘和布袋除尘对PM2.5清除效率相对较低，而正是这些PM2.5，虽然其粒径很小，但是其数量浓度较高而且比表面积较大，易于吸附和富集大量有毒的重金属元素，对环境和人体会造成巨大的危害。因此，要从源头上控制燃煤PM2.5的排放，必须采用新的控制方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种燃煤PM2.5及重金属的脱除方法，该方法能有效控制燃煤PM2.5的排放，降低对环境的污染，减小对人体健康的危害，提高传统除尘装置对燃煤PM2.5的脱除效率。
技术方案：本发明的一种燃煤超细颗粒物的脱除方法是将脱除剂和煤粉按比例混合，同时被送入锅炉炉膛燃烧；燃烧后的烟气进入除尘器后，所携带的飞灰和脱除剂将被脱除。
添加的脱除剂为MgO、MgCO3或Mg(OH)2，或MgO、MgCO3或Mg(OH)2的混合物，粒径为40-150μm。
脱除剂和煤粉的质量混合比例为2-10％。
所述除尘器采用静电除尘器或布袋除尘器或多管除尘器或旋风除尘器。
所述燃烧气氛是空气气氛或O2/CO2气氛。
有益效果：
1.采用Mg基脱除剂可以有效脱除燃煤烟气中的PM2.5。
2.脱除剂价格较低，可以有效降低投资和运行成本。
3.该工艺流程简单。
4.脱除剂脱除PM2.5的同时还可以脱除烟气中的有害重金属元素。
具体实施方式
本发明的燃煤PM2.5脱除方法：
(1)脱除剂可以是一种脱除剂单独添加，也可以几种脱除剂按一定比例混合后同时添加；
(2)脱除剂的添加方式：脱除剂和煤同时送入磨煤机内进行研磨；
(3)脱除剂的添加量：根据除尘器后烟气中飞灰浓度来调整脱除剂的添加量；
(4)脱除方式：吸附极细小颗粒的脱除剂和粒径较大的灰颗粒经过除尘器被脱除；
(5)脱除设备：可以采用静电除尘器或布袋除尘器或多管除尘器或旋风除尘器。
分别说明两种气氛下燃煤过程脱除超细颗粒物的工艺流程：
在空气气氛下，首先将煤和脱除剂送入磨煤机内进行粉碎，然后再将磨制好的煤粉和脱除剂的混合物送入锅炉炉膛内燃烧，燃烧所需的空气由送风机直接送入锅炉炉膛，脱除剂会吸附大量的极细小颗粒，脱除剂粒径增大，携带飞灰和脱除剂的烟气进入除尘器内，大量的飞灰和脱除剂被除尘器所脱除，烟气经除尘后直接通过烟囱排入大气。
在O2/CO2气氛下，将煤和脱除剂送入磨煤机内进行粉碎，然后再将磨制好的煤粉和脱除剂的混合物送入锅炉炉膛内燃烧，燃烧所需的O2由空分设备制备，然后将所制备的O2和一部分再循环烟气混合后送入锅炉炉膛，另外一部分烟气通过烟囱排入大气，脱除剂可以吸附大量的极细小颗粒，其粒径增大，飞灰和脱除剂由烟气携带进入除尘器并被除尘器所脱除。
采用该工艺脱除PM2.5时，优选方案为：脱除剂的添加量占燃煤量的2-10wt％；脱除剂粒径在40-150μm。

Claims (4)

1.一种燃煤超细颗粒物的脱除方法，其特征在于该方法是将脱除剂和煤粉按比例混合，同时被送入锅炉炉膛燃烧；燃烧后的烟气进入除尘器后，所携带的飞灰和脱除剂将被脱除。添加的脱除剂为MgO、MgCO3或Mg(OH)2，或MgO、MgCO3或Mg(OH)2的混合物，粒径为40-150μm。
2.根据权利要求1所述燃煤超细入颗粒物的脱除方法，其特征在于：脱除剂和煤粉的质量混合比例为2-10％。
3.根据权利要求1所述的燃煤超细颗粒物的脱除方法，其特征在于所述除尘器采用静电除尘器或布袋除尘器或多管除尘器或旋风除尘器。
4.根据权利要求1所述的燃煤超细颗粒物的脱除方法，其特征在于所述燃烧气氛是空气气氛或O2/CO2气氛。
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