CN102284272A

CN102284272A - 粉煤灰基烟气脱汞吸附剂

Info

Publication number: CN102284272A
Application number: CN201110171283A
Authority: CN
Inventors: 刘清才; 姚春玲; 杨剑; 刘浪; 兰苑培; 保思敏
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2031-06-23
Also published as: CN102284272B

Abstract

本发明公开了一种粉煤灰基吸附剂的制备方法，用于燃煤烟气中汞的脱除。该方法包括以下步骤：(1)用粉煤灰、粘土、水泥、石灰、NaCl或NaBr、以及活性炭加水混合均匀，利用圆盘造球机制成粒径为10mm球形颗粒；(2)常温下自然通风晾干。本发明采用粉煤灰作为主要原料制作脱汞吸附剂，成本低廉；添加剂NaBr或NaCl，和活性炭均能提高吸附剂对单质汞的吸附能力，吸附率可达85%以上。本发明方法制备的烟气脱汞吸附剂具有工艺简单、成本低廉且吸附效率高的特点，尤其适用于燃煤电厂烟气汞的脱除。

Description

粉煤灰基烟气脱汞吸附剂

技术领域

本发明涉及燃煤烟气脱汞领域，具体涉及到粉煤灰基烟气脱汞吸附剂的制备方法。

背景技术

煤燃烧排放的汞是大气中汞污染的主要来源。根据王起超等人的研究，我国煤炭中汞的平均含量为0.22mg/kg和全国全年燃煤量估算，2010年全国电站燃煤量约14亿吨，电厂共排放汞量就已达300吨。大气中的汞可通过呼吸道或食物链进入人体，危害人体健康。汞污染问题已经成为全世界关注的焦点，也是我国迫切需要解决的环境问题。

由于燃煤烟气中汞的形态以单质汞为主，国内外的研究主要集中在脱汞吸附剂的研制。目前研究比较多的吸附剂大多有5种：活性炭、粉煤灰，钙基吸附剂、贵金属吸附剂、金属氧化物吸附剂以及矿物类吸附剂等。各种吸附剂本身都存在缺陷，活性炭虽然具有较高的脱汞效率，但利用率低。即使用卤化物或硫化物处理后能有效提高利用率，相应的成本会继续升高，仍然难以实现大规模工业化应用，而且活性炭的不当使用可能会降低飞灰的可利用性。钙基吸附剂对Hg²⁺的吸附效率较高，对Hg⁰的脱除效率却很低。贵金属及金属氧化物对汞的吸附具有较强的选择性，同时能够将Hg⁰氧化为易于脱除的Hg²⁺，效率比较低。矿物类材料，例如黏土或者沸石等材料在我国储量丰富，是一类十分经济的吸附剂，但是脱汞效率较低。虽然经过改性处理后吸附性能可能会大大提高，还没有一种可行的处理手段。粉煤灰虽然吸附效率低，但具有明显的价格优势，添加氧化剂或改性后脱汞效率有较大提高，有着良好的应用前景。

CN201010192378.8公开了一种“烟气脱汞吸附剂”，采用如下重量份的组分：10-25％的粘土、聚乙烯2-5％、稻壳2-5％、5-10％的氧化钙、余量为粉煤灰；将所述组分物质混合后加水调匀，然后挤压造粒成型为粒径30-50mm的颗粒体，再在900-1100℃高温下烧结2-4小时得到。该制备方法由于采用高温烧结方法，其生产工艺要求较高，也会增加制造成本。

发明内容

针对烟气脱汞吸附剂成本高，吸附效果不理想之不足，本发明解决的技术问题是，如何降低成本，提高粉煤灰吸附剂效率的问题，提供一种经济高效的粉煤灰基烟气脱汞吸附剂。

本发明采用的技术手段是，一种粉煤灰基烟气脱汞吸附剂，其特征在于，采用如下重量百分比的组分：生石灰5%-15%、粘土10%-15%、水泥2%-10%、活性炭2%-10%、NaCl 或NaBr2%-15%，余量为粉煤灰；按照配方称好原料再加水混匀，利用圆盘造球机制成直径为10mm的球型颗粒，再常温下自然通风晾干。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明配方合理，通过对氧化性添加剂的选择和含量控制，使吸附剂对单质汞有较高的吸附效率。添加了NaCl /NaBr和少量活性炭，增加吸附剂的活性位，化学吸附能力增强，从而对汞的吸附能力大为增强。

（2）本发明采用冷固成型方法，工艺简单、成本低廉，便于大范围推广使用。采用加入水泥冷固成型，不需要烧结，工艺流程短，成本大大的降低；并且未烧结的吸附剂比表面积比烧结型的高。

(3) 通过本发明得到的吸附剂可以重复利用，可以大幅度降低脱汞成本。

具体实施案例

下面结合具体实施实例和对比试验对本发明作进一步的说明。

一种粉煤灰基烟气脱汞吸附剂，各组分配比及各种吸附剂对单质汞的吸附率如表1所示。采用如下步骤制备而成：按照设置好的原料配比分别称取一定重量的不同原料，加入适量水搅拌均匀，利用圆盘造球机制成粒径为10mm球形颗粒，通风自然晾干即可。

本发明首先采用系列试验确定最优氧化剂类型和添加量。

Figure 2011101712832100002DEST_PATH_IMAGE001

实验环境模拟电厂锅炉的烟气条件，粉煤灰基烟气脱汞吸附剂的性能测试系统主要由以下部分组成：模拟烟气产生部分、模拟烟气配合装置、保温系统、吸附反应部分、尾气处理装置。汞由渗透管(室温下渗透率175ng/min，美国VICI Metronics公司)产生，汞释放量由水浴坩埚的温度控制，用高纯N₂作为载气，再混合SO₂、O₂和CO₂，经过气体混合装置和保温装置被加热到实际烟气温度范围，然后经过装有粉煤灰吸附剂的固定吸附床。固定反应床是直径为150mm，长约300mm的不锈钢筒，外加石棉保温层。反应后的模拟烟气通过活性炭吸附装置后排入大气，避免对大气产生污染。实验时，先通入N₂，再调节SO₂、O₂和CO₂气体的流量，气体的总流量控制在约20L/min。本研究中，气体体积分数控制为： 0.2% SO₂，1% O₂和12% CO₂，其余为N₂，气体温度设置为150℃。汞蒸汽发生器在正式试验之前，在室温25℃进行了标定。经过固定反应床前后的汞浓度由塞曼效应分析仪(俄罗斯RP-915+)测量。根据反应前后汞浓度来计算吸附剂的对汞的吸附率，即

=(C₀-C)/C₀×100%。式中，

表示汞的吸附率，%；C₀表示进口烟气汞浓度，ug/m³；C表示出口烟气汞浓度，ug/m³。

经过上述试验可知，所有9组吸附剂样品中，编号为L-NaBr-15%和L-NaCl-15%吸附剂对单质汞的吸附率最高，分别达到了90.1%、80.9%。其它样品的脱汞效率均低于这两种，并且添加NaBr的吸附剂均比添加NaCl的吸附剂高。编号为L的吸附剂吸附率仅为48.2%，表明氧化剂添加后能大大促进吸附剂的化学吸附作用。因此，氧化剂种类和添加量对吸附剂性能影响较大。由于添加量为9%和15%时，吸附率相差较小，考虑制备成本，选择最佳添加剂及含量为NaBr 9%。

本发明制备方法不用高温烧结，加入水泥直接冷固成型，工艺简单，成本低。并且在其中添加了活性炭和NaBr ，大大增加了粉煤灰的活性，提高了对单质汞的吸附能力。

Claims

1.一种粉煤灰基烟气脱汞吸附剂，其特征在于，采用如下重量百分比的组分：生石灰5%-15%、粘土10%-15%、水泥2%-10%、活性炭2%-10%、NaCl 或NaBr2%-15%，余量为粉煤灰；按照配方称好原料再加水混匀，利用圆盘造球机制成直径为10mm的球型颗粒，再常温下自然通风晾干。

2.根据权利要求1所述粉煤灰基烟气脱汞吸附剂，其特征在于，所述NaCl 或NaBr的用量为 9%～15%。

3.根据权利要求1所述粉煤灰基烟气脱汞吸附剂，其特征在于，所述组分为：生石灰15%、粘土12%、水泥10%、活性炭6%、NaBr9%，余量为粉煤灰；按照配方称好原料再加水混匀，利用圆盘造球机制成直径为10mm的球星颗粒，再常温下自然通风晾干。

4.根据权利要求1、2或3所述粉煤灰基烟气脱汞吸附剂，其特征在于，先将NaBr溶于适量水中，再将NaBr水溶液加入其它原料中，有利于NaBr均匀分布在球形吸附剂中。