CN105170075B - 一种化学气相沉积制备改性飞灰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃煤电站的烟气脱汞净化技术，具体地指一种化学气相沉积制备改性飞灰用于烟气脱汞的方法。该方法以碘化氢和空气为原材料，采用改进过的化学气相沉积装置，通过热流体喷射的方式使原材料在气体相态充分接触并发生置换反应，反应产物碘以固相极细粉末的形态沉积在整个体系中温度最低的飞灰表面，以完成对飞灰的碘改性。该改性飞灰能在后续的燃煤烟气脱汞的应用中高效的把非极性的单质汞氧化为带有极性的汞离子，并将其吸附以达到提高脱汞效率的目的。改性后的飞灰具有很高的脱汞能力，特别是对普通飞灰难以脱除的单质汞的脱除效率有很大的提升。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤电站的烟气脱汞净化技术，具体地指一种化学气相沉积制备改性飞灰用于烟气脱汞的方法。
背景技术
汞是唯一一种主要以气相形态存在于大气的重金属污染物，具有持久性、易迁移性、高度生物累积性和生物放大性的特点。由于汞在大气中停留时间长，可随大气循环运动，以燃煤为主要污染源的大气汞污染问题已逐渐引起人们的重视。煤是中国目前电站燃料的主体，煤粉燃烧在提供电力的同时会带来严重的汞污染。现有的活性炭吸附剂脱汞和飞灰吸附剂脱汞两种方法各有短板。活性炭脱汞效率高，但是运行成本太高，且影响飞灰再利用。飞灰吸附剂是极性吸附剂，对离子态的汞有很好的吸附性，但是对单质态的汞吸附效果并不明显，然而烟气中超过40％的汞都是单质汞，在脱硫之后单质汞的含有率更是接近甚至超过了90％，这种汞具有熔点低，平衡蒸汽压高，难溶于水等特点，第一电离能高达1007.1kj/mol，是脱汞工艺中的难点和重点。对飞灰进行改性以达到对烟气中汞的高效脱除，是本发明的存在价值和目的。
公开号为CN102120174A的中国专利申请公开说明书介绍了一种利用卤盐对粉煤灰进行浸渍改性处理的方法，但是该方法需要对浸渍过的粉煤灰进行晒干12小时，烘干24小时的处理，在工厂实际应用中需要较高的运行成本和较长的运行周期，这是浸渍类飞灰改性方法的通病。
此外更多的科学研究仍旧把运行成本很高的活性炭作为吸附剂，但是我国煤炭平均含汞量为0.58μg/g，远超过国际平均标准的0.13μg/g(杨明珍，我国非火电烟气脱硫行业发展综述.中国环保产业，2012.2(164)；14.)，倘若使用活性炭作为吸附剂，其成本也将是国外企业的数倍之高，而且活性炭混入飞灰会影响飞灰的再利用，因此很难在国内燃煤企业得到推广普及。
发明内容
本发明提供了一种把廉价的燃煤飞灰进行简单的气相沉积改性处理就能使其充当燃煤烟气的脱汞吸附剂的方法。该方法对飞灰的改性过程简便迅捷，由于使用了化学气相沉积法，能使改性用到的材料以气相存在于改性舱中，因此飞灰的改性均匀且高效。改性后的飞灰具有很高的脱汞能力，特别是对普通飞灰难以脱除的单质汞的脱除效率有很大的提升。
为了达到上述目的，本发明所提供的化学气相沉积装置(图1)包括：1、碘化氢热流体进料喷射枪，2、改性舱，3、飞灰进料喷射枪，4、压缩空气进料喷射枪，5、电加热温控器，6、改性飞灰出料口；其中，该装置用耐热抗腐蚀的材料制作，尤其是碘化氢热流体进料喷射枪1和改性舱2都更要防止被蚀穿。加热过的碘化氢和空气在气相形态接触后迅速发生反应：HI+O2→I2+H2O在高温的改性舱中生成气态的碘单质，同时从飞灰进料喷射枪3喷射常温态的飞灰进入高温的改性舱中，气态的碘单质遇到改性舱中相对温度很低的飞灰，迅速凝华并以固相形态沉积到飞灰表面完成对飞灰的改性。改性后的飞灰直接从改性舱2尾部的改性飞灰出料口6排出。该过程中的所有加热环节由电加热温控器5控制。
一种化学气相沉积制备改性飞灰的方法，包括如下步骤：
首先，采用碘化氢的作为原料，将其加热到气态与热空气混合喷射到改性舱内；同时，过筛的飞灰以粉尘态被喷射到改性舱内。随后，碘化氢与空气中的氧气在高温的改性舱内以气相形态充分接触并发生化学反应生成碘单质；同时，反应生成的碘单质被均匀的凝华沉积并附着在低温的飞灰表面完成对飞灰的碘改性。最后，改性过的飞灰从改性舱飞灰出料口处排出。
需要注意碘化氢加热时的副反应分解反应会生成一部分碘单质，因此碘化氢热流体进料喷射枪1内的温度要高于185摄氏度防止凝华的碘单质堵塞管道，该温度由电加热温控器5控制。进料飞灰的温度为室温，远低于改性舱内的温度。改性舱的内壁温度要高于185摄氏度防止碘凝华在改性舱内壁上造成的原材料浪费。从出料口出来的碘改性飞灰独立于脱汞过程之外，可以直接通入燃煤烟气管道进行脱汞，也可以通过交通运输后再用于脱汞。
本发明与现有技术相比，具有如下技术特点：
本发明实现了对飞灰的碘改性，对单质汞有很高的脱除效率，因在同条件下碘与单质汞的结合能力以及反应产物的稳定性都要优于卤族的氟氯溴元素；
本发明采用了气相沉积法，使覆盖在飞灰表面的碘具有纯度高、颗粒分散性好、粒径分布窄、粒径小等典型的气相沉积特征，因此对碘化氢原料的实际利用率高；
本发明把飞灰的改性过程独立到脱汞工艺之外，使飞灰的改性过程更加自由，不会影响到或受限于工厂现有的已成型的设备，同时，改性后的飞灰既可以直接用于脱汞又可以进行交通运输后再用于脱汞。
附图说明
图1为本发明的气相沉积法制备改性飞灰方法的装置图
附图标识
1、碘化氢热流体进料喷射枪，2、改性舱，3、飞灰进料喷射枪，4、压缩空气进料喷射枪，5、电加热温控器，6、改性飞灰出料口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的方法及装置进行详细的说明。
一种化学气相沉积制备改性飞灰的方法，所用气相沉积装置如图1所示，包括：碘化氢热流体进料喷射枪1、改性舱2、飞灰进料喷射枪3、压缩空气进料喷射枪4、电加热温控器5、改性飞灰出料口6；其中，该装置用耐热抗腐蚀的材料制作，尤其是碘化氢热流体进料喷射枪1和改性舱2都更要防止被蚀穿。加热过的碘化氢和空气在气相形态接触后迅速发生反应：HI+O2→I2+H2O在高温的改性舱中生成气态的碘单质，同时从飞灰进料喷射枪3喷射常温态的飞灰进入高温的改性舱中，气态的碘单质遇到改性舱中相对温度很低的飞灰，迅速凝华并以固相形态沉积到飞灰表面完成对飞灰的改性。改性后的飞灰直接从改性舱2尾部的改性飞灰出料口6排出。该过程中的所有加热环节由电加热温控器5控制。
一种化学气相沉积制备改性飞灰的方法，包括如下步骤：
首先，采用碘化氢的作为原料，将其加热到气态与热空气混合喷射到改性舱内；同时，过筛的飞灰以粉尘态被喷射到改性舱内。随后，碘化氢与空气中的氧气在高温的改性舱内以气相形态充分接触并发生化学反应生成碘单质；同时，反应生成的碘单质被均匀的凝华沉积并附着在低温的飞灰表面完成对飞灰的碘改性。最后，改性过的飞灰从改性舱飞灰出料口处排出。
需要注意碘化氢加热时的副反应分解反应会生成一部分碘单质，因此碘化氢热流体进料喷射枪1内的温度要高于185摄氏度防止凝华的碘单质堵塞管道，该温度由电加热温控器5控制。进料飞灰的温度为室温，远低于改性舱内的温度。改性舱的内壁温度要高于185摄氏度防止碘凝华在改性舱内壁上造成的原材料浪费。从出料口出来的碘改性飞灰独立于脱汞过程之外，可以直接通入燃煤烟气管道进行脱汞，也可以通过交通运输后再用于脱汞。
Claims (5)
1.一种化学气相沉积制备改性飞灰的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)采用碘化氢作为原料，将其加热到气态与热空气混合喷射到改性舱内，
2)过筛的飞灰以粉尘态被同时喷射到改性舱内，
3)碘化氢与空气中的氧气在高温的改性舱内以气相形态充分接触并发生化学反应生成碘单质，反应生成的碘单质被均匀的凝华沉积并附着在低温的飞灰表面完成对飞灰的碘改性，改性过的飞灰从改性舱飞灰出料口处排出；
其中，步骤2)中，进料飞灰的温度为室温，远低于改性舱内的温度；
步骤3)中，改性舱的内壁温度高于185摄氏度防止碘凝华在改性舱内壁上造成的原材料浪费。
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积制备改性飞灰的方法，其特征在于，对应的气相沉积装置包括：碘化氢热流体进料喷射枪(1)、改性舱(2)、飞灰进料喷射枪(3)、压缩空气进料喷射枪(4)、电加热温控器(5)、改性飞灰出料口(6)，其中，该装置用耐热抗腐蚀的材料制作，尤其是碘化氢热流体进料喷射枪(1)和改性舱(2)都更要防止被蚀穿，加热过的碘化氢和空气在气相形态接触后迅速发生反应：HI+O2→I2+H2O在高温的改性舱中生成气态的碘单质，同时从飞灰进料喷射枪(3)喷射常温态的飞灰进入高温的改性舱中，气态的碘单质遇到改性舱中相对温度很低的飞灰，迅速凝华并以固相形态沉积到飞灰表面完成对飞灰的改性，改性后的飞灰直接从改性舱(2)尾部的改性飞灰出料口(6)排出，该过程中的所有加热环节由电加热温控器(5)控制。
3.根据权利要求1所述的化学气相沉积制备改性飞灰的方法，其特征在于：所说的步骤1)中，碘化氢加热时的副反应分解反应会生成一部分碘单质，因此碘化氢热流体进料喷射枪(1)内的温度要高于185摄氏度防止凝华的碘单质堵塞管道，该温度由电加热温控器(5)控制。
4.根据权利要求1所述的化学气相沉积制备改性飞灰的方法，其特征在于：所说的沉积的碘一部分来自碘化氢和氧气的置换反应，一部分来自碘化氢加热时的副反应分解反应，该副反应分解反应会生成一部分碘单质，所以该方法所述的气相沉积是指碘的化学气相沉积法。
5.根据权利要求1所述的化学气相沉积制备改性飞灰的方法，其特征在于：所说的从出料口出来的碘改性飞灰可以直接通入燃煤烟气管道进行脱汞，也可以通过交通运输后再用于脱汞，具有独立于脱汞过程之外的特点。
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