CN101870901A - 燃煤超细颗粒物的排放控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃煤超细颗粒物的排放控制方法，通过添加Fe基脱除剂来控制燃煤PM_2.5排放的方法，可以解决现有的燃煤PM_2.5对大气环境以及人体的巨大危害。采用的技术方案是：该方法是将Fe基脱除剂和煤粉按比例混合，同时送入锅炉炉膛燃烧；燃烧后的烟气进入除尘器后，所携带的飞灰和Fe基脱除剂将被脱除；其中，添加的Fe基脱除剂为FeO、Fe₂O₃、Fe(OH)₂或Fe(OH)₃，或FeO、Fe₂O₃、Fe(OH)₂或Fe(OH)₃的混合物，粒径为50-100μm。煤粉燃烧后所产生的PM_2.5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

燃煤超细颗粒物的排放控制方法

技术领域

本发明涉及燃煤超细颗粒物(PM_2.5)的排放控制工艺，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PM_2.5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PM_2.5直接排入大气中。燃煤PM_2.5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PM_2.5有较大的数量和比表面积，易于富集有毒重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒，在大气中，它们主要以气溶胶的形式存在，不容易沉降，在一定条件下能够转化为毒性更大的金属有机化合物，对生态环境造成严重污染，最重要的是它们还吸附其他化学组成，随人类呼吸进入人体，从而对人体造成直接伤害。PM_2.5进入呼吸系统内表面后，与肺组织相互作用，一部分可以被排除体外或被消除掉，有一部分可能长期滞留肺组织中，在肺间质形成病灶，而且某些颗粒或组分通过肺的内呼吸换气进入血液循环，再通过扩散作用到达其他内脏器官。PM_2.5对人体健康的危害主要表现在“三致作用”：致癌、致畸、致突变。主要原因在于这些PM_2.5上通常富集各种重金属(如As、Se、Pb、Cr等)和PAHs(多环芳烃类、)、PCDD/Fs(二恶英类)等有机污染物，这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质，危害极大，其主要来源是矿物燃料的燃烧所致。国外大量的研究资料表明，其浓度上升与疾病的发病率、死亡率等密切相关，尤其是呼吸系统及心肺疾病，所有的健康研究都表明PM_2.5与呼吸道和心脏血管疾病之间具有统计关系。电站煤粉燃烧中PM_2.5的排放是大气总悬浮颗粒物的重要来源，由于目前除尘技术的局限性，对这些颗粒捕集效率不甚理想。基于此，许多国家已经制定了相关的政策和法规限制PM_2.5的排放，例如：美国、日本和澳大利亚等国已经将PM_2.5的排放标准纳入国家大气排放标准。我国尚未制订PM_2.5标准，但是对PM_2.5的控制越来越重视，燃烧源PM_2.5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。

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PM_2.5清除效率相对较低，而正是这些PM_2.5，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PM_2.5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超细颗粒物及重金属的排放控制方法，该方法能有效控制燃煤PM_2.5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PM_2.5的脱除效率。

技术方案：本发明的燃煤PM_2.5排放控制方法是将脱除剂和煤粉按比例混合，同时送入锅炉炉膛燃烧；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。

该方法是将Fe基脱除剂和煤粉按比例混合，同时送入锅炉炉膛燃烧；燃烧后的烟气进入除尘器后，所携带的飞灰和Fe基脱除剂将被脱除；其中，添加的Fe基脱除剂为FeO、Fe₂O₃、Fe(OH)₂或Fe(OH)₃，或FeO、Fe₂O₃、Fe(OH)₂或Fe(OH)₃的混合物，粒径为50-100μm。

所述Fe基脱除剂与煤粉的质量混合比例为3-6％。

所述除尘器采用静电除尘器、布袋除尘器、多管除尘器或旋风除尘器。

锅炉炉膛燃烧时，燃烧气氛是空气气氛，或是O₂/CO₂气氛。

所述的锅炉煤粉和脱除剂是固态排渣煤粉锅炉、流化床锅炉或者炉排锅炉内燃烧。

有益效果：

1.采用Fe基脱除剂可以有效控制燃煤PM_2.5的排放。

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PM_2.5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PM_2.5排放控制方法：

(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。

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PM_2.5时，优选方案为：脱除剂的添加量占燃煤量的3-6wt％；脱除剂粒径在50-100μm。

Claims (5)

1.一种燃煤超细颗粒物的排放控制方法，其特征在于该方法是将Fe基脱除剂和煤粉按比例混合，同时送入锅炉炉膛燃烧；燃烧后的烟气进入除尘器后，所携带的飞灰和Fe基脱除剂将被脱除；其中，添加的Fe基脱除剂为FeO、Fe₂O₃、Fe(OH)₂或Fe(OH)₃，或FeO、Fe₂O₃、Fe(OH)₂或Fe(OH)₃的混合物，粒径为50-100μm。

2.根据权利要求1所述燃煤超细颗粒物的排放控制方法，其特征在于：Fe基脱除剂与煤粉的质量混合比例为3-6％。

3.根据权利要求1所述的燃煤超细颗粒物的排放控制方法，其特征在于所述除尘器采用静电除尘器、布袋除尘器、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排放控制方法，其特征在于锅炉炉膛燃烧时，燃烧气氛是空气气氛，或是O₂/CO₂气氛。

5.根据权利要求1所述的燃煤超细颗粒物的排放控制方法，其特征在于所述的锅炉煤粉和脱除剂是固态排渣煤粉锅炉、流化床锅炉或者炉排锅炉内燃烧。