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

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赵长遂
屈成锐
段伦博
周骛
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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PM2.5排放的方法,可以解决现有的燃煤PM2.5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PM2.5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
[0001] 本发明涉及燃煤超细颗粒物(PM2.5)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
[0002] 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PM2.5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PM2.5直接排入大气中。燃煤PM2.5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PM2. 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。PM2.5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。PM2.5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PM2.5上通常富集各种重金属(如As、Se、Pb、Cr等)和 PAHs (多环芳烃类、)、POTD/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PM2.5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PM2.5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PM2.5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。
[0003] 目前,工业应用的除尘方法有湿法和干法两大类。
[0004] 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。
[0005] 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。[0006] 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
[0007] 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。
[0008] 技术方案:本发明的燃煤PM2.5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。
[0009] 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、 Fe203、Fe (OH) 2 或 Fe (OH) 3,或 FeO、Fe203、Fe (OH) 2 或 Fe (OH) 3 的混合物,粒径为 50-100 u m。
[0010] 所述Fe基脱除剂与煤粉的质量混合比例为3-6%。
[0011] 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。
[0012] 锅炉炉膛燃烧时,燃烧气氛是空气气氛,或是02/C02气氛。
[0013] 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
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[0014] 有益效果:
[0015] 1.采用Fe基脱除剂可以有效控制燃煤PM2.5的排放。
[0016] 2.脱除剂价格较低,可以有效降低投资和运行成本。
[0017] 3.该工艺流程简单。
[0018] 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
[0019] 本发明的燃煤PM2.5排放控制方法:
[0020] (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;
[0021] (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;
[0022] (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;
[0023] (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;
[0024] (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。
[0025] 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®排入大气。
[0026] 在02/C02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
4和脱除剂的混合物送入锅炉炉膛内燃烧,燃烧所需的02由空分设备制备,然后将所制备的 02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@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。
[0027] 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3_6wt% ;脱除 剂粒径在50-100 u m。

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. 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. 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. 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02/C02气氛。
  5. 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。
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