CN106964325A - 一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法 - Google Patents

一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及挥发性有机化合物废气治理技术领域，具体涉及一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法,其特征是：包括辊压机混炼、压制成型、停置困料、固结干燥、真空烧结等工序。能够有效净化高温烟气中含Cl‑、SO2、颗粒物等污染物，保护受热面金属构件避免和减少受高温腐蚀和冲刷磨损，延长受热面金属构件的寿命。

Description

一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制 备方法
技术领域
本发明涉及挥发性有机化合物废气治理技术领域，具体涉及一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法。
背景技术
工业排放的气态污染物是大气环境污染物的主要来源，其中挥发性有机化合物废气(VOCs)是对环境都具有严重危害作用的气态污染物，同时也是影响工作场所中操作人员的健康的职业病危害因素的来源，它广泛来源于油漆、涂料、涂装、润滑油、橡胶等化学工业。由于其对人体和自然环境的巨大破坏作用，国家出台了相关法律法规对其治理和排放进行严格控制。有机废气治理技术目前常用的处理方法有燃烧法、化学氧化法、化学吸收法、吸附法、生物法等。其中吸附法是一种常用的有机废气净化有效方法，是利用各种固体吸附剂（如活性炭、活性炭纤维、分子筛等）对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。吸附法设备简单、适用范围广、净化效率高，是一种传统的废气治理技术，也是目前应用最广的治理技术。目前吸附剂通常采用颗粒活性炭和活性炭纤维,吸附有机废气后成为固体废弃物，但这类吸附剂有可能二次挥发，如能够现场采用热解的方法予以处置是一种可行的方法，一方面能够有效热解挥发性有机污染物，另一方面能够有效利用其剩余热值，但是高温烟气中含Cl-、SO2、颗粒物等污染物会导致受热面金属构件受高温腐蚀和冲刷磨损。中国发明专利（专利号为200910235361.3，专利名称为一种循环流化床垃圾焚烧锅炉）公开了一种循环流化床垃圾焚烧锅炉，其特征是：包括钢构架及设置在所述钢构架上的炉膛本体、中部烟道、尾部烟道及锅筒，所述中部烟道内设置有烟气分离装置和回料装置，所述烟气分离装置与所述回料装置分别与所述炉膛本体连接，所述尾部烟道与所述烟气分离装置连接，所述炉膛本体和所述尾部烟道中设置有汽水系统，所述汽水系统与所述锅筒连接，其特征在于，所述炉膛本体包括：上部水冷壁炉膛，其上设置有烟气出口，所述烟气出口用于将烟气引向所述烟气分离装置；下部绝热炉膛，其上设置有垃圾入口、二次风喷口及回料入口，所述回料入口用于连接所述回料装置，所述下部绝热炉膛的纵截面为上宽下窄的梯形，所述下部绝热炉膛的底部端口处设置有结构为漏斗状的布风板，所述布风板上设置有排渣管口和多排风帽，所述排渣管口设置在所述多排风帽的中间，所述布风板的漏斗面的倾斜角度为15°～25°，所述下部绝热炉膛底部连接有水冷一次风室，所述水冷一次风室上设置有一次风入口及用于连接启动燃烧器的燃烧器接口，所述水冷一次风室的工质受热面通过管道与所述锅筒连接，所述水冷一次风室包括上集箱、下集箱及设置于所述上集箱和所述下集箱之间的膜式水冷壁，所述上集箱、所述下集箱及所述膜式水冷壁共同形成箱形风室，所述布风板设置在所述上集箱内，所述水冷一次风室还连接有排渣管；中部绝热炉膛，用于分别连接所述上部水冷壁炉膛及所述下部绝热炉膛；其中，所述中部绝热炉膛与所述下部绝热炉膛为无受热面炉膛结构，用于防止垃圾燃烧后产生的热量散失，以将所述热量用于后期投入垃圾的预热和点燃，所述尾部烟道中设置有对流管束，所述对流管束与所述锅筒连接，所述对流管束为沿所述尾部烟道宽度方向等距离排列的管束，所述管束在水平方向与水平线成10°～15°的夹角。中国发明专利（专利号为201510997734.6，专利名称为熔盐蓄热装置）公开了一种熔盐蓄热装置，其特征是：包括熔盐蓄热炉、储油罐、板式换热器、保温储水箱，所述熔盐蓄热炉包括炉体和设置在炉体内部按正三角形或正六边形排列的方式均布的封装熔盐的竖管，竖管管壁外缠有电加热带；炉体内填充有作为换热流体的导热油；所述储油罐与熔盐蓄热炉相连通，用于储藏导热油；熔盐蓄热炉与板式换热器相连通，板式换热器与保温储水箱相连通。
现有技术例一其炉膛无论是绝热设计或者布置膜式水冷壁受热面，对高温烟气而言仍然是起传统的传热、烟气通道的作用，并没有对高温烟气进行净化的功能；现有技术例二熔盐在熔盐蓄热炉所起的主要作用为导热介质，与水（水蒸气）、有机热载体（导热油）类似。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，将有利于我们实现降低成本、资源节约、保护环境的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，其特征是：
步骤一，按以下组分的配比称量备料：循环流化床燃煤锅炉飞灰100份、硫酸钾10～15份、硫酸钠15～20份、不锈钢纤维3份、对-叔丁基苯酚甲醛树脂3份，组分按重量份数计，要求配料误差不能超过1%。
步骤二，备料完毕后进入辊压机混炼均匀，辊压机的固定辊和活动辊均应选择光面磨辊，进料次序为循环流化床燃煤锅炉飞灰、硫酸钾、硫酸钠首先加入混炼2～3分钟，然后添加不锈钢纤维混炼1～2分钟，最后添加对-叔丁基苯酚甲醛树脂混炼3～5分钟，然后停置困料2小时以上。
步骤三，停置困料完毕后进入压制成型工序，压制模具应设计为正六边型，压制成型的坯料应无层裂等问题，然后通饱和蒸汽进行固结和干燥，时间为15～20分钟。
步骤四，最后坯料送入真空烧结炉中烧结，温度为800℃，保温1小时。
发明人发现，所述循环流化床燃煤锅炉飞灰经干式除尘器捕集后进入储灰罐并隔绝空气，粒径38μm～58μm，比表面积达90～170m2/g，主要成分为Al2O3、SiO2和未燃尽C，SiO2含量约为45～55%、Al2O3含量约为35～38%、未燃尽C含量约为3～5%，其熔点1500～1750℃，其熔点及膨胀系数与耐火浇注料相近，是熔盐贴片的支撑骨料，能够在850～950℃的工作温度下通过销钉固定在耐火浇注料上不被剥落。
发明人发现，K2SO4熔点1069℃，Na2SO4熔点884℃，两者使熔盐贴片在850～950℃的工作温度下表面呈熔融状态，使熔盐贴片具有很大的表面黏附力，对烟气中灰烬颗粒产生黏附作用，能够捕集经旋风分离抛向蓄热返料室壁的灰烬颗粒，灰烬颗粒中未分解的含氯有机物、含氟有机物、含硫有机物在此继续燃烧分解并与钙、硅、镁等组分反应形成高熔点渣灰，在高温烟气的冲刷下脱落沿蓄热返料室壁落到集渣池经落渣管排出，实质上增加含氯有机物、含氟有机物、含硫有机物等污染物在850℃以上温度上热解停留时间，能够可靠保障渣灰的热灼减率≤5%，达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485-2014要求，提高了颗粒物的净化效率，同时K2SO4、Na2SO4为活泼的碱金属盐类，遇高温烟气中的水、HCl、SO2、重金属（如汞及其化合物、铅、砷等），在高温下产生一系列的复杂化合反应，最后生成对环境无害的盐类从而达到污染物减量的目的。
发明人发现，材质为022Cr17Ni12Mo2不锈钢纤维是熔盐贴片的支撑骨架，能够在850～950℃的工作温度下保证熔盐贴片表面呈熔融状态而内部“凝固”从而保证结构稳定，换言之使熔盐贴片在工作温度下也能具有一定的刚度和强度，不会产生较大的变形而被剥落。
发明人发现，熔盐贴片设计为正六边形，是一个优选的设计方案，相对于其他形状的设计方案，熔盐贴片能够在高温下向各个方向均匀膨胀，减少从蓄热返料室体脱落的几率。
相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂的主要材料采用循环流化床燃煤锅炉飞灰是锅炉生产过程中最常见的污染物和废弃物，在工作场所中逸散对操作人员的危害较大，容易造成尘肺等职业病，是我国重点防治的职业病危害因素。逸散在空气中的粉尘同时对环境空气和土壤造成污染，目前主要采用填埋等方法进行处理，既污染土壤，又浪费资源和人力。而本发明则将其变废为宝，用于制备熔盐贴片的支撑骨料，其熔点及膨胀系数与耐火浇注料相近，是熔盐贴片的支撑骨料，能够在850～950℃的工作温度下通过销钉固定在耐火浇注料上不被剥落，不仅可以减少环境污染，而且实现废弃资源高值综合利用；第二，K2SO4熔点1069℃，Na2SO4熔点884℃，两者使熔盐贴片在850～950℃的工作温度下表面呈熔融状态，使熔盐贴片具有很大的表面黏附力，对烟气中灰烬颗粒产生黏附作用，能够捕集经旋风分离抛向蓄热返料室壁的灰烬颗粒，灰烬颗粒中未分解的含氯有机物、含氟有机物、含硫有机物在此继续燃烧分解并与钙、硅、镁等组分反应形成高熔点渣灰，在高温烟气的冲刷下脱落沿蓄热返料室壁落到集渣池经落渣管排出，实质上增加含氯有机物、含氟有机物、含硫有机物等污染物在850℃以上温度上热解停留时间，能够可靠保障渣灰的热灼减率≤5%，达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485-2014要求，提高了颗粒物的净化效率，同时K2SO4、Na2SO4为活泼的碱金属盐类，遇高温烟气中的水、HCl、SO2、重金属（如汞及其化合物、铅、砷等），在高温下产生一系列的复杂化合反应，最后生成对环境无害的盐类从而达到污染物减量的目的；第三，材质为022Cr17Ni12Mo2不锈钢纤维是熔盐贴片的支撑骨架，能够在850～950℃的工作温度下保证熔盐贴片表面呈熔融状态而内部 “凝固”从而保证结构稳定，换言之使熔盐贴片在工作温度下也能具有一定的刚度和强度，不会产生较大的变形而被剥落；第四，有效净化高温烟气中含Cl-、SO2、颗粒物等污染物，保护受热面金属构件避免和减少受高温腐蚀和冲刷磨损，延长受热面金属构件的寿命。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
由于各生产厂家的循环流化床燃煤锅炉设计及使用不尽相同，其循环流化床燃煤锅炉飞灰熔点及和选择福建日盛化工有限公司循环流化床燃煤锅炉飞灰作为制备熔盐贴片的主要材料，Al2O3含量为35～38%，SiO2含量为45～50%，C含量为3～5%，022Cr17Ni12Mo2不锈钢纤维从鞍山科比特科技发展有限公司购买，直径4μm，氧量为6%，硫酸钾、硫酸钠、对-叔丁基苯酚甲醛树脂在市场购买。
实施例1
本实施例提供了一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，步骤一，按以下组分的配比称量备料：循环流化床燃煤锅炉飞灰100份、硫酸钾15份、硫酸钠15份、不锈钢纤维3份、对-叔丁基苯酚甲醛树脂3份，组分按重量份数计；步骤二，备料完毕后进入辊压机混炼均匀，辊压机的固定辊和活动辊均应选择光面磨辊，进料次序为循环流化床燃煤锅炉飞灰、硫酸钾、硫酸钠首先加入混炼3分钟，然后添加不锈钢纤维混炼2分钟，最后添加对-叔丁基苯酚甲醛树脂混炼5分钟，然后停置困料2小时；步骤三，停置困料完毕后进入压制成型工序，压制模具应设计为正六边型，压制成型的坯料应无层裂等问题，然后通饱和蒸汽进行固结和干燥，时间为20分钟；步骤四，最后坯料送入真空烧结炉中烧结，温度为800℃，保温1小时。
实施例2
本实施例提供了一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，步骤一，按以下组分的配比称量备料：循环流化床燃煤锅炉飞灰100份、硫酸钾10份、硫酸钠15份、不锈钢纤维3份、对-叔丁基苯酚甲醛树脂3份，组分按重量份数计；步骤二，备料完毕后进入辊压机混炼均匀，辊压机的固定辊和活动辊均应选择光面磨辊，进料次序为循环流化床燃煤锅炉飞灰、硫酸钾、硫酸钠首先加入混炼3分钟，然后添加不锈钢纤维混炼2分钟，最后添加对-叔丁基苯酚甲醛树脂混炼5分钟，然后停置困料2小时；步骤三，停置困料完毕后进入压制成型工序，压制模具应设计为正六边型，压制成型的坯料应无层裂等问题，然后通饱和蒸汽进行固结和干燥，时间为20分钟；步骤四，最后坯料送入真空烧结炉中烧结，温度为800℃，保温1小时。
实施例3
本实施例提供了一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，步骤一，按以下组分的配比称量备料：循环流化床燃煤锅炉飞灰100份、硫酸钾15份、硫酸钠20份、不锈钢纤维3份、对-叔丁基苯酚甲醛树脂3份，组分按重量份数计；步骤二，备料完毕后进入辊压机混炼均匀，辊压机的固定辊和活动辊均应选择光面磨辊，进料次序为循环流化床燃煤锅炉飞灰、硫酸钾、硫酸钠首先加入混炼3分钟，然后添加不锈钢纤维混炼2分钟，最后添加对-叔丁基苯酚甲醛树脂混炼5分钟，然后停置困料2小时；步骤三，停置困料完毕后进入压制成型工序，压制模具应设计为正六边型，压制成型的坯料应无层裂等问题，然后通饱和蒸汽进行固结和干燥，时间为20分钟；步骤四，最后坯料送入真空烧结炉中烧结，温度为800℃，保温1小时。
实施例4
本实施例提供了一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，步骤一，按以下组分的配比称量备料：循环流化床燃煤锅炉飞灰100份、硫酸钾10份、硫酸钠20份、不锈钢纤维3份、对-叔丁基苯酚甲醛树脂3份，组分按重量份数计；步骤二，备料完毕后进入辊压机混炼均匀，辊压机的固定辊和活动辊均应选择光面磨辊，进料次序为循环流化床燃煤锅炉飞灰、硫酸钾、硫酸钠首先加入混炼3分钟，然后添加不锈钢纤维混炼2分钟，最后添加对-叔丁基苯酚甲醛树脂混炼5分钟，然后停置困料2小时；步骤三，停置困料完毕后进入压制成型工序，压制模具应设计为正六边型，压制成型的坯料应无层裂等问题，然后通饱和蒸汽进行固结和干燥，时间为20分钟；步骤四，最后坯料送入真空烧结炉中烧结，温度为800℃，保温1小时。
由于熔盐贴片在850～950℃工作环境温度下要求结构稳定且表面呈熔融状态，即要求熔盐贴片在工作环境温度下具有很大的表面黏附力和保持结构稳定，而通过现有检测方法的国家标准去检验其性能没有适用的方法，且通常的烟尘测试仪的工作温度要求在500℃以内，通过在高温烟气出口断面设置检测点收集烟尘的数据的方案间接的检验其性能也没有可行性。考虑到熔盐贴片对污染物颗粒的捕集能力与熔盐贴片的高温黏度有较大的关联性，因此设计在850～950℃工作环境温度和1200℃温度下，按《煤灰高温黏度特性试验方法》（DL/T 660-2007）方法分别检测实施例1-4熔盐贴片的高温黏度,所得实验结果示于表1。
表1：实施例1-4熔盐贴片的性能测试结果。
组别 温度（℃） 黏度（Pa•s） 温度（℃） 黏度（Pa•s）
实施例1 850～950 软化 1200 18400
实施例2 850～950 软化 1200 23500
实施例3 850～950 软化 1200 10500
实施例4 850～950 软化 1200 12600
由表1可知，本发明的一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法的黏度在1200℃下可达到10500～23500Pa•s，而在850～950℃温度下结构稳定并观察有软化现象，表面呈熔融状态，因此判断熔盐贴片具有很大的表面黏附力，对烟气中灰烬颗粒产生黏附作用，能够捕集经旋风分离抛向蓄热返料室壁的灰烬颗粒。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，其特征是：步骤一，按以下组分的配比称量备料：循环流化床燃煤锅炉飞灰100份、硫酸钾10～15份、硫酸钠15～20份、不锈钢纤维3份、对-叔丁基苯酚甲醛树脂3份，组分按重量份数计，要求配料误差不能超过1%；步骤二，备料完毕后进入辊压机混炼均匀，然后停置困料；步骤三，停置困料完毕后进入压制成型工序，压制成型的坯料应无层裂等问题，然后通饱和蒸汽进行固结和干燥，时间为15～20分钟；步骤四，最后坯料送入真空烧结炉中烧结。
2.根据权利要求1所述的一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，其特征是：辊压机的固定辊和活动辊均应选择光面磨辊。
3.根据权利要求1所述的一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，其特征是：进料次序为循环流化床燃煤锅炉飞灰、硫酸钾、硫酸钠首先加入混炼2～3分钟，然后添加不锈钢纤维混炼1～2分钟，最后添加对-叔丁基苯酚甲醛树脂混炼3～5分钟。
4.根据权利要求1所述的一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，其特征是：停置困料时间要求2小时以上。
5.根据权利要求1所述的一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，其特征是：压制模具优选设计为正六边型。
6.根据权利要求1所述的一种吸附VOCs固体废弃物蓄热沸腾燃烧炉专用熔盐贴片的制备方法，其特征是：坯料送入真空烧结炉中烧结的温度为800℃，保温1小时。
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