CN105771531B

CN105771531B - 一种化学团聚促进剂

Info

Publication number: CN105771531B
Application number: CN201610219644.9A
Authority: CN
Inventors: 张军营; 李志慧; 李湧
Original assignee: Wuhan Tiankonglan Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Tiankonglan Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2018-03-27
Anticipated expiration: 2036-04-11
Also published as: CN105771531A

Abstract

本发明提供了一种化学团聚促进剂，包括聚乙烯亚胺、吐温80及水，所述聚乙烯亚胺的质量百分比为0.001%～0.01%，吐温80的质量百分比为0.001%～0.1%，剩余量为水。该化学团聚促进剂原料来源广泛，价格低廉，对环境友好，化学组成简单，合成过程简单快捷，且对环境无危害；对细颗粒物的团聚作用显著，可使燃煤电厂细颗粒物排放降低60%以上；且不含酸性物质，不会对烟道设备造成腐蚀；此外，由于大部分有毒重金属均富集于细颗粒物上，采用该团聚促进剂还可以实现重金属的一体化脱除。

Description

一种化学团聚促进剂

技术领域

本发明属于能源与环境技术领域，具体涉及一种化学团聚促进剂，用于除去燃煤飞灰细颗粒物。

背景技术

我国是目前世界上最大的煤炭生产和消费国，燃煤飞灰颗粒是我国大气污染物的主要来源之一。细颗粒物（空气动力学直径小于2.5μm的颗粒，通常用PM_2.5表示）是重要的大气污染物，易于吸附重金属、有机物、病毒和细菌等，可以通过呼吸道进入人体，甚至影响到血液循环系统，引起世界各国的重视。PM_2.5的主要来源之一是化石燃料的燃烧烟气排放，包括民用和商用中小锅炉、火力发电厂等。我国于2012年1月1日起开始实施的《火电厂大气污染物排放标准》将颗粒物的排放浓度限值降低到30 mg·m^-3，这对我国已建成中小燃煤电厂烟气排放控制提出了极大的挑战。虽然现有除尘设备的效率可达99%以上，但PM_2.5因具有粒径小、重量小、数量大等特点，传统工业除尘设备对其脱除的效果不理想。

目前，针对细颗粒物的脱除技术主要是两种方面：一是高效除尘技术，如电袋复合除尘技术、湿式静电除尘技术等；另一种是团聚技术，使小颗粒聚集并长大，使之能有效地被常规除尘器去除，主要包括电、磁、声、热、湍流、化学等团聚机理。而其中，化学团聚技术可以在既不改变正常生产条件、也不更换现有除尘设备及其操作参数的情况下，有效促进细颗粒物团聚，实现多种污染物协同脱除，具有广阔的应用前景。团聚促进剂是化学团聚技术的核心，开发高效、经济、环境友好的化学团聚促进剂意义重大。

化学团聚絮凝剂一般由粘结剂、表面活性剂、水及其他添加剂组成。中国专利CN101513583B公开了“一种燃煤超细颗粒化学团聚絮凝剂”，该团聚絮凝剂在一定范围内能够促进静电除尘器前细颗粒物团聚成大颗粒，但该团聚促进剂团聚效率仍较为有限，为30%左右，而且配方中含有磷酸等酸性物质成分，会对烟道设备造成一定程度腐蚀，团聚剂配方组成复杂，对溶液酸碱度特有一定要求，不适合大规模工业化生产。

另外，中国专利CN104474830A公开了“用于脱除燃煤细颗粒物的化学团聚促进剂及其使用方法”，该化学团聚促进剂虽然不含酸性物质，克服了对烟道设备产生腐蚀破坏的问题，但团聚促进剂的团聚效率仍较为有限，低于60%。

因此，需要研发一种既对烟道设备不会产生腐蚀，同时还具有较高团聚效率的团聚促进剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种既对烟道设备不会产生腐蚀，同时还具有较高团聚效率的团聚促进剂。

本发明的技术方案是提供了一种化学团聚促进剂，包括聚乙烯亚胺、吐温80及水，所述聚乙烯亚胺的质量百分比为0.001%～0.01%，吐温80的质量百分比为0.001%～0.1%，剩余量为水。

进一步的，本发明提供的化学团聚促进剂还包括质量百分比为0.05%～0.1%的氯化钾。

优选实施方式，所述化学团聚促进剂包括质量分数为0.005%的聚乙烯亚胺，0.01%的吐温80，0.05%的氯化钾，剩余量为水。

更进一步的，上述化学团聚促进剂在除去燃煤飞灰细颗粒物中的使用方法，该化学团聚促进剂按质量百分比1%～3%配成高浓度溶液储存。

更进一步的，上述化学团聚促进剂在除去燃煤飞灰细颗粒物中的使用方法，在除尘器之前的烟道中布置双流雾化喷嘴，将团聚剂以10～40μm粒径喷入，与烟气中的细颗粒物接触，促进细颗粒物团聚。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种化学团聚促进剂中溶解在水中的聚乙烯亚胺所形成的带电基团可与细颗粒间发生电性中和作用，吸附在颗粒表面上的高分子长链同时吸附在另一个颗粒的表面上，通过“架桥”方式将两个或更多的颗粒团聚絮凝在一起，电性中和、吸附桥架作用均可以促进颗粒团聚絮凝；而吐温80降低水的表面张力，提高有机化合物的可溶性，有利于团聚絮凝的发生。

(2)本发明提供的这种化学团聚促进剂中氯化钾的钾离子溶于水可使团聚剂凝聚时间缩短，且能显著提高其凝固性，增强凝聚体强度。

(3)本发明提供的这种化学团聚促进剂原料来源广泛，价格低廉，对环境友好，化学组成简单，合成过程简单快捷，且对环境无危害；对细颗粒物的团聚作用显著，可使燃煤电厂细颗粒物排放降低60%以上。

(4)本发明提供的这种化学团聚促进剂中不含有酸性物质，不会对烟道设备造成腐蚀破坏。

(5)由于大部分有毒重金属均富集于细颗粒物上，采用本发明提供的这种化学团聚促进剂还可以实现重金属（汞除外）的一体化脱除。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的化学团聚促进剂使用工艺流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例提供了一种化学团聚促进剂，其配方比例为聚乙烯亚胺：0.001%，吐温80：0.001%，剩余量为水；采用某电厂燃煤飞灰为实验对象，飞灰粒径20µm，将本实施例的化学团聚促进剂在外加空气的作用下被雾化成平均粒径30μm 左右的雾滴喷入团聚室，两者在团聚室内模拟烟道环境中发生相互作用，停留时间约10s，团聚促进剂促使飞灰细颗粒物团聚长大，进而被后续的布袋除尘器捕获。布袋采用常规化纤滤料，采用等速取样仪在布袋除尘装置后部出口处进行等速采样，测定飞灰颗粒排放浓度。结果表明，喷入配方实例所述的团聚促进剂后飞灰颗粒产生了明显的团聚作用，除尘装置后飞灰颗粒浓度由未喷入团聚促进剂时的256mg·m^-3降至101mg·m^-3，团聚效率为60%。

而对于同等烟道环境，采用中国专利CN104474830A公开的“用于脱除燃煤细颗粒物的化学团聚促进剂及其使用方法”中的配方比例聚二甲基二烯丙基氯化铵：0.001%，失水山梨醇脂肪酸酯：0.001%，剩余量为水，测定飞灰颗粒排放浓度。结果表明，除尘装置后飞灰颗粒浓度由未喷入团聚促进剂时的260mg·m^-3降至159mg·m^-3，团聚效率为40%。

中国专利CN104474830A中二甲基二烯丙基氯化铵是随着相对分子质量的提高，吸附架桥能力增强，从而使团聚效果变好，而本发明提供的化学团聚促进剂汇总聚乙烯亚胺则是由于能与纤维素中的羟基反应并交联聚合，产生干增强作用，从而使颗粒吸附，团聚效果增强。

实施例2：

本实施例提供了一种化学团聚促进剂，其配方比例为聚乙烯亚胺：0.01%，吐温80：0.1%，剩余量为水；采用某电厂燃煤飞灰为实验对象，飞灰粒径20µm，将本实施例的化学团聚促进剂按照实施例1的方式进行团聚实验，测定测定飞灰颗粒排放浓度。结果表明，喷入本实施例配方所述的团聚促进剂后飞灰颗粒产生了明显的团聚作用，除尘装置后飞灰颗粒浓度由未喷入团聚促进剂时的280.6mg·m^-3降至107.8mg·m^-3，团聚效率为61.6%。

实施例3：

本实施例采用某电厂静电除尘器电场飞灰与预热空气混合作为模拟烟气进入团聚室，配方质量百分比为聚乙烯亚胺：0.001%、吐温80：0.001%、氯化钾：0.1%的团聚促进剂在外加空气的作用下被雾化成平均粒径30μm 左右的雾滴喷入团聚室，两者在团聚室内模拟烟道环境中发生相互作用，停留时间约10s，团聚促进剂促使细颗粒物团聚长大，进而被后续的布袋除尘器捕获。布袋采用常规化纤滤料，采用等速取样仪在布袋除尘装置后部出口处进行等速采样，测定颗粒排放浓度。结果表明，喷入本实施例配方所述的化学团聚促进剂后飞灰颗粒产生了明显的团聚作用，除尘装置后粉尘浓度由未喷入团聚促进剂时的311.7mg·m^-3降到了109.5mg·m^-3，团聚效率达到了64.9%。

实施例4：

在某300KW锅炉静电除尘器前，通过配液泵、压缩空气、双流雾化喷嘴，采用如图1所示的方法流程，测定烟气、飞灰性质和颗粒物排放浓度，以及烟气量，确定化学团聚促进剂的用量及组分配比。本实施例将配方质量百分比为聚乙烯亚胺：0.005%、吐温80：0.01%、氯化钾：0.05%的团聚促进剂按0.05kg·Nm^-3烟气的流量，以25μm左右的粒径喷入垂直烟道中，烟尘排放浓度由原来的71mg·Nm^-3降低到23mg·Nm^-3，降低约67%，达到国家最新的燃煤电厂颗粒物排放标准。

本发明中化学团聚促进剂的制备方法：在混合容器中加入工业用水，然后在匀速搅拌下加入聚乙烯亚胺，待聚乙烯亚胺完全溶解后，再加入吐温80和氯化钾，然后搅拌至完全溶解即可。而其中该化学团聚促进剂在混合前不同组分可独立储存，也可按浓度1%～3%配成高浓度溶液储存（使用时按比例添加工业用水稀释即可），按高浓度溶液储存时，储存时间不宜过久，以一周为宜。

针对电厂、钢厂、水泥厂除尘设备进行化学团聚技术改造，本发明的这种化学团聚促进剂的具体使用方法如图1所示，根据不同烟气条件及燃煤飞灰特性调节化学团聚促进剂不同组分的比例，确定化学团聚促进剂用量，在除尘器之前的烟道中布置双流雾化喷嘴，将化学团聚促进剂以10～40μm粒径喷入，促进细颗粒团聚，提高除尘器对细颗粒物及高比电阻飞灰的去除效率，降低烟尘排放浓度，减少企业排污费用，保护大气环境。

综上所述，本发明提供的这种化学团聚促进剂原料来源广泛，价格低廉，对环境友好，化学组成简单，合成过程简单快捷，且对环境无危害；对细颗粒物的团聚作用显著，可使燃煤电厂细颗粒物排放降低60%以上；且不含酸性物质，不会对烟道设备造成腐蚀。此外，由于大部分有毒重金属均富集于细颗粒物上，采用该团聚促进剂还可以实现重金属的一体化脱除。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种化学团聚促进剂，其特征在于：包括聚乙烯亚胺、吐温80、氯化钾及水，所述聚乙烯亚胺的质量百分比为0.001%～0.01%，吐温80的质量百分比为0.001%～0.1%，所述氯化钾的质量百分比为0.05%～0.1%，剩余量为水。

2.如权利要求1所述的化学团聚促进剂，其特征在于：包括质量分数为0.005%的聚乙烯亚胺，0.01%的吐温80，0.05%的氯化钾，剩余量为水。

3.如权利要求1或2所述的化学团聚促进剂的使用方法，其特征在于：所述化学团聚促进剂按质量百分比1%～3%配成高浓度溶液储存。

4.如权利要求1或2所述的化学团聚促进剂的使用方法，其特征在于：在除尘器之前的烟道中布置双流雾化喷嘴，将团聚剂以10～40μm粒径喷入，与烟气中的细颗粒物接触，促进细颗粒物团聚。