CN110125160A - 一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法 - Google Patents

一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110125160A
CN110125160A CN201910336835.7A CN201910336835A CN110125160A CN 110125160 A CN110125160 A CN 110125160A CN 201910336835 A CN201910336835 A CN 201910336835A CN 110125160 A CN110125160 A CN 110125160A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxygen carrier
iron ore
poor iron
air
plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910336835.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王晓佳
金朝阳
金保昇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201910336835.7A priority Critical patent/CN110125160A/zh
Publication of CN110125160A publication Critical patent/CN110125160A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D50/00—Combinations of methods or devices for separating particles from gases or vapours
    • B01D50/20—Combinations of devices covered by groups B01D45/00 and B01D46/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/06—Reclamation of contaminated soil thermally
    • B09C1/065—Reclamation of contaminated soil thermally by pyrolysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically

Abstract

本发明公开了一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，本发明保留了常规化学链燃烧捕集高浓度二氧化碳、运行成本低的特性，常规燃烧加入纯氧或空气作为氧化剂，前者会额外的增加制氧成本；后者会降低二氧化碳浓度，提高二氧化碳捕集成本；而修复植物化学链燃烧过程中无需纯氧或空气作为氧化剂，而是使用载氧体作为提供晶格氧的介质，保证了燃料反应器出口为高浓度的二氧化碳，无需额外的二氧化碳分离提纯操作，降低了生产运行成本。

Description

一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法
技术领域
本发明属于生物质清洁燃烧和环境保护领域，具体设计一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法。
背景技术
植物修复技术因具有修复成本低、对环境友好等优势，逐渐发展成为治理土壤重金属污染的主流技术之一，随着该技术的大面积推广，如何安全的处置这些修复植物成为一项值得研究的技术。目前，修复植物的处理方式主要为常规燃烧技术，但使用氧气或空气作为氧化剂的常规燃烧技术，容易在燃烧过程中产生氮氧化物及硫化物等副产物。
化学链燃烧技术通过载氧体在燃料反应器与空气反应器中来回循环发生氧化与还原反应，修复植物并不会与氧气直接发生接触，有效避免了氮氧化物的产生。贫铁矿是一种铁品位较低的铁矿石，一般含铁量为30～40％，冶炼价值较低。贫铁矿的具体化学成分随着矿石产地的不同而改变，但主要成分为三氧化二铁、氧化硅和氧化钙，此外还有铝镁等元素。因此相较于高品位铁矿石，贫铁矿极具价格优势。此外较高含量的氧化硅及氧化钙既可以有效抑制还原过程中二氧化硫的产生，同时也对贫铁矿起到了多孔载体的作用，使得载氧体的孔隙率及比表面积增加，进而促使气固接触更加充分，同时贫铁矿载氧体较大的比表面积对重金属也会产生一定的吸附作用。
该方法能以一种较为廉价的方式实现修复植物的减量及无害化处理，是一种集能源转化和环境保护为一体的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，本发明提出的方法可以以较低的成本实现修复植物的无害及减量化处理，同时减少氮氧化物及重金属的排放并捕集到高浓度二氧化碳气体。
本发明采用如下技术方案：
一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，包括以下步骤：
(1)贫铁矿经过煅烧和筛分后作为载氧体备用；将修复植物粉碎备用；
(2)将步骤(1)得到的贫铁矿作为载氧体与修复植物按比例，经送料口投入到燃料反应器内，反应后的修复植物残渣、还原后的贫铁矿和高浓度的二氧化碳气体，一部分反应后的植物残渣与一部分还原后的贫铁矿混合物通过惯性分离器进入空气反应器，在空气反应器中，被还原的载氧体与空气反应器中的空气发生氧化反应实现载氧体的重新载氧，再生的载氧体通过返料器重新回流至燃料反应器中，继续与燃料反应器中的修复植物发生反应形成循环；另一部分植物残渣跟随燃料反应器内产生的烟气经惯性分离器及布袋除尘器后排入到环境中，氮气与水蒸气混合后进入到燃料反应器内作为燃料反应器的载气及气化介质。
本发明的原理是：
使用煅烧后的贫铁矿作为载氧体在燃料反应器与空气反应器中来回循环发生氧化与还原反应，实现修复植物的化学链燃烧过程，具体为贫铁矿与修复植物按照一定比例进入到燃料反应器中，在水蒸气与氮气的混合气提供的流化环境下与修复植物反应，修复植物通过一系列的热解、气化、甲烷重整、氧化反应生成含有高浓度二氧化碳的气体，同时贫铁矿由于失去晶格氧而被还原；还原后的贫铁矿夹杂一部分修复植物灰渣在载气的作用下流动到惯性分离器，一部分修复植物灰渣跟随烟气通过惯性分离器进入到烟气布袋除尘器中，另一部分灰渣则跟随还原后的贫铁矿进入到空气反应器中，被还原的贫铁矿在空气反应器中与空气发生氧化反应实现重新载氧，未燃尽的修复植物残渣则继续燃烧；再生的载氧体通过返料器进入到燃料反应器中，空气反应器中的气体产物则进入到空气布袋除尘器，通过除尘操作的气体产物通过空气出口排出；载氧体中较细小的载氧体颗粒可能会通过惯性分离器后进入到烟气布袋除尘器造成载氧体损失，因而需要通过载氧体进料器向燃料反应器中补充贫铁矿，实现系统的稳定运行；其中空气直接从环境中抽取；水蒸气与氮气混合形成载气进入燃料反应器中。
通过排渣口排出以及布袋除尘器收集到的灰分及载氧体可以收集起来进一步利用。
作为优选，步骤(1)具体步骤为：将贫铁矿载氧体以5℃/min的升温速率升温至950℃再恒温3小时进行煅烧，自然冷却至室温，筛分出40～80目的颗粒作为载氧体备用。
高温煅烧一方面可以提高载氧体的机械强度，另一方面煅烧过程中生成的Ca2Al2SiO7可以提升贫铁矿的反应活性。
作为优选，修复植物粉碎前，需放入到鼓风干燥箱中进行干燥，干燥时间为24h，干燥温度设定为105℃。
修复植物在干燥、粉碎后燃烧会更充分。
作为优选，空气反应器的温度为800～950℃，燃料反应器的温度为750～950℃。
作为优选，所述的燃料反应器底部设有布风板，用于支撑物料及均布气体。
作为优选，所述的布袋除尘器可将烟气中的细小颗粒收集，防止携带重金属的颗粒排入到环境中。
作为优选，所述的蒸汽发生器产生的水蒸气与氮气混合后进入燃料反应器中作为载气及气化介质。
本发明的有益效果是：
本发明保留了常规化学链燃烧捕集高浓度二氧化碳、运行成本低的特性：常规燃烧加入纯氧或空气作为氧化剂，前者会额外的增加制氧成本；后者会降低二氧化碳浓度，提高二氧化碳捕集成本；而修复植物化学链燃烧过程中无需纯氧或空气作为氧化剂，而是使用载氧体作为提供晶格氧的介质，保证了燃料反应器出口为高浓度的二氧化碳，无需额外的二氧化碳分离提纯操作，降低了生产运行成本。
本发明与其他修复植物热处理方式相比，由于反应温度较低，没有气态氧的存在，有利于减少氮氧化物及硫化物的产生；同时降低的反应温度也降低了修复植物中重金属的挥发率。
本发明使用的贫铁矿具备价格低廉、比表面积高等优势，一方面低廉的价格可以有效降低运行成本，另一方面较大的比表面积可以对挥发至烟气中的重金属产生一定的吸附作用，进一步降低重金属对环境造成的污染。
因此基于贫铁矿为载氧体的化学链燃烧处置修复植物的方法可以在实现修复植物减容的同时，有效避免氮氧化物的生成同时控制重金属的排放。
附图说明
图1是实现本方法的装置结构示意图。其中1为燃料反应器，2为螺旋加料器，3为载氧体加料口，4为惯性分离器，5为烟气布袋除尘器，6为空气布袋除尘器，7为空气反应器， 8为返料器，A为烟气排放出口，B为空气排放出口，C为空气进口，D为载气进口，E为排灰口。
具体实施方式
作为载氧体的贫铁矿成分表如表1所示：
表1
一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，包括以下步骤：
(1)将天然贫铁矿均匀放置到高温马弗炉内，以5℃/min的速率从室温升到950℃再恒温3h，煅烧过程中炉内持续通入空气，实现空气煅烧，再自然冷却至室温；取出、筛分(40～80目)、储藏，获得目标载氧体；
修复植物粉碎前，需放入到鼓风干燥箱中进行干燥，干燥时间为24h，干燥温度设定为 105℃。
(2)将步骤(1)得到的贫铁矿作为载氧体与修复植物按比例，经送料口投入到燃料反应器内，反应后的修复植物残渣、还原后的贫铁矿和高浓度的二氧化碳气体，一部分反应后的植物残渣与一部分还原后的贫铁矿混合物通过惯性分离器进入空气反应器，在空气反应器中，被还原的载氧体与空气反应器中的空气发生氧化反应实现载氧体的重新载氧，再生的载氧体通过返料器重新回流至燃料反应器中，继续与燃料反应器中的修复植物发生反应形成循环；另一部分植物残渣跟随燃料反应器内产生的烟气经惯性分离器及布袋除尘器后排入到环境中，氮气与水蒸气混合后进入到燃料反应器内作为燃料反应器的载气及气化介质。
本发明的基于贫铁矿为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的装置及方法，是由空气反应器、惯性分离器、布袋除尘器、燃料反应器、返料器及相关管路连接成一个循环回路所组成。空气反应器上部的空气排气管与空气布袋除尘器相连接，空气反应器下部通过返料器与与燃料反应器相连接，燃料反应器的上部排气管与惯性分离器入口向连接，燃料反应器的中部与螺旋给料器相连接，惯性分离器的出口与烟气布袋除尘器的入口相连接。空气反应器的下部设有空气进口，空气布袋除尘器的出口为空气反应器气体产物出口，燃料反应器的上端设有载氧体加料口，燃料反应器的下部设有流化气体进口和和排渣口。空气反应器内为氧化态的贫铁矿，燃料反应器内为还原态的贫铁矿颗粒。
当修复植物燃烧发生时，在空气反应器内还原态贫铁矿与空气发生反应实现载氧，生成氧化态载氧体，被氧化的载氧体通过返料器进入到燃料反应器中，修复植物通过螺旋给料器送入到燃料反应器，并在其中发生热解气化反应生成气体产物，然后热解气化产物与氧化态的贫铁矿载氧体发生还原反应，生成还原态的贫铁矿、二氧化碳和水蒸气，二氧化碳、水蒸气和未燃尽的颗粒及细小的载氧体颗粒经过惯性分离器及布袋除尘后排入环境中，还原态载氧体及少量未燃尽修复植物残渣则进入到空气反应器中，未完全反应的植物残渣及还原态载氧体在空气反应器中发生氧化反应，空气反应器中的气体产物经布袋除尘后排入到环境中，重新载氧的贫铁矿则通过返料器重新回流至燃料反应器中。修复植物产生的灰渣一部分经过烟气布袋除尘器后被收集，另一部分经过空气布袋除尘器后被收集，还有少量则从燃料反应器底部的排渣口跟随载氧体排出；在基于贫铁矿为载氧体的化学链燃烧处置修复植物的反应过程中，空气反应器的温度为800～950℃，燃料反应器的温度为750～950℃。

Claims (5)

1.一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)贫铁矿经过煅烧和筛分后作为载氧体备用；将修复植物粉碎备用；
(2)将步骤(1)得到的贫铁矿作为载氧体与修复植物按比例，经送料口投入到燃料反应器内，反应后的修复植物残渣、还原后的贫铁矿和高浓度的二氧化碳气体，一部分反应后的植物残渣与一部分还原后的贫铁矿混合物通过惯性分离器进入空气反应器，在空气反应器中，被还原的载氧体与空气反应器中的空气发生氧化反应实现载氧体的重新载氧，再生的载氧体通过返料器重新回流至燃料反应器中，继续与燃料反应器中的修复植物发生反应形成循环；另一部分植物残渣跟随燃料反应器内产生的烟气经惯性分离器及布袋除尘器后排入到环境中，氮气与水蒸气混合后进入到燃料反应器内作为燃料反应器的载气及气化介质。
2.根据权利要求1所述的贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，其特征在于，步骤(1)煅烧的具体方法为：将贫铁矿以5℃/min的速度升到950摄氏度再恒温进行煅烧，自然冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，其特征在于，步骤(1)筛分的具体方法为：筛分出40～80目的颗粒作为载氧体备用。
4.根据权利要求1所述的贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，其特征在于，修复植物粉碎前，放入鼓风干燥箱中进行干燥，干燥时间为24h，干燥温度为105℃。
5.根据权利要求1所述的贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法，其特征在于：步骤(2)中空气反应器的温度为800～950℃，燃料反应器的温度为750～950℃。
CN201910336835.7A 2019-04-25 2019-04-25 一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法 Pending CN110125160A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910336835.7A CN110125160A (zh) 2019-04-25 2019-04-25 一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910336835.7A CN110125160A (zh) 2019-04-25 2019-04-25 一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110125160A true CN110125160A (zh) 2019-08-16

Family

ID=67570975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910336835.7A Pending CN110125160A (zh) 2019-04-25 2019-04-25 一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110125160A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111534332A (zh) * 2020-04-28 2020-08-14 东南大学 一种微波辅助化学链气化的土壤重金属修复植物热处理方法
CN113817510A (zh) * 2021-09-10 2021-12-21 东南大学 一种水生植物微波化学链气化制备高氢合成气方法和系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101581451A (zh) * 2008-05-12 2009-11-18 华北电力大学 一种生活垃圾近零排放的热处理工艺及装置
CN102933902A (zh) * 2010-06-02 2013-02-13 Ifp新能源公司 具有包含气固分离区的反应区的化学回路燃烧方法及使用该方法的设备
CN103946633A (zh) * 2011-09-20 2014-07-23 Ifp新能源公司 还原区域内带有灰烬和细粒去除的化学链燃烧方法以及使用该方法的装置
CN104930518A (zh) * 2015-05-18 2015-09-23 华中科技大学 一种低碳处理固体垃圾并抑制二噁英生成的方法
WO2017111614A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 Institutt For Energiteknikk Sustainable oxygen carriers for chemical looping combustion with oxygen uncoupling and methods for their manufacture
CN108204593A (zh) * 2018-01-30 2018-06-26 广州环保投资集团有限公司 一种化学链焚烧垃圾的方法及装置
CN208057177U (zh) * 2018-01-31 2018-11-06 广州环保投资集团有限公司 一种基于化学链焚烧垃圾的发电装置
CN208108116U (zh) * 2018-01-30 2018-11-16 广州环保投资集团有限公司 一种化学链焚烧垃圾的装置
CN108870407A (zh) * 2018-05-14 2018-11-23 中国科学院广州能源研究所 一种基于铜渣为载氧体的化学链气化处理污泥的方法及实现该方法的装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101581451A (zh) * 2008-05-12 2009-11-18 华北电力大学 一种生活垃圾近零排放的热处理工艺及装置
CN102933902A (zh) * 2010-06-02 2013-02-13 Ifp新能源公司 具有包含气固分离区的反应区的化学回路燃烧方法及使用该方法的设备
CN103946633A (zh) * 2011-09-20 2014-07-23 Ifp新能源公司 还原区域内带有灰烬和细粒去除的化学链燃烧方法以及使用该方法的装置
CN104930518A (zh) * 2015-05-18 2015-09-23 华中科技大学 一种低碳处理固体垃圾并抑制二噁英生成的方法
WO2017111614A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 Institutt For Energiteknikk Sustainable oxygen carriers for chemical looping combustion with oxygen uncoupling and methods for their manufacture
CN108204593A (zh) * 2018-01-30 2018-06-26 广州环保投资集团有限公司 一种化学链焚烧垃圾的方法及装置
CN208108116U (zh) * 2018-01-30 2018-11-16 广州环保投资集团有限公司 一种化学链焚烧垃圾的装置
CN208057177U (zh) * 2018-01-31 2018-11-06 广州环保投资集团有限公司 一种基于化学链焚烧垃圾的发电装置
CN108870407A (zh) * 2018-05-14 2018-11-23 中国科学院广州能源研究所 一种基于铜渣为载氧体的化学链气化处理污泥的方法及实现该方法的装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
才兴: "浅谈铜基载氧体与可燃固体废弃物化学链燃烧特性实践探讨", 《科技创新导报》 *
胡晓雨: "作为化学链燃烧载氧体的贫铁矿还原-氧化特性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111534332A (zh) * 2020-04-28 2020-08-14 东南大学 一种微波辅助化学链气化的土壤重金属修复植物热处理方法
CN111534332B (zh) * 2020-04-28 2021-06-11 东南大学 微波辅助化学链气化的土壤重金属修复植物热处理方法
CN113817510A (zh) * 2021-09-10 2021-12-21 东南大学 一种水生植物微波化学链气化制备高氢合成气方法和系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2003220733B2 (en) Power generation system based on gasification of combustible material
CN101225315B (zh) 一种生物质复合气化的方法及装置
US8309052B2 (en) Carbon heat-treatment process
CN101657525A (zh) 由煤制备天然气代用品的系统和方法
CN108870407B (zh) 一种基于铜渣为载氧体的化学链气化处理污泥的方法及实现该方法的装置
CN111108180B (zh) 生物质的气化装置
JP2007506856A (ja) バイオマス精製燃料の低温触媒ガス化装置および方法
CN108178131B (zh) 利用活性焦脱硫再生气中so2回收硫磺的流化床装置及方法
CN102796561A (zh) 生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法及设备
CN205316329U (zh) 移动式农村垃圾热解气化装置
CN110117011A (zh) 一种物理法制备活性炭的方法
CN109621899B (zh) 一种脱汞载硫活性炭/焦的制备系统及方法
JP2004149556A (ja) バイオマスのガス化方法及びそのガス化装置
CN110125160A (zh) 一种贫铁矿作为载氧体的化学链燃烧处理修复植物的方法
CN107150998B (zh) 一种煤炭脱硫并回收单质硫的系统及方法
Yan et al. An experimental study on the feasibility of in-situ desulfurization performance in a CFB combustor co-burning red mud and coal
JP6224903B2 (ja) 微粉炭燃焼装置における硫黄分の除去方法
CN100543116C (zh) 制备无焦油产品气的贫氧流化燃烧下吸式气化方法及装置
CN1544309A (zh) 近零排放的固体燃料无氧气化制氢方法
KR101409516B1 (ko) 소결광의 제조 방법
Zhang et al. NO and SO2 removal and pore structure evolution during reburning with calcium magnesium acetate blended peanut shell
CN113522180B (zh) 用高浓度氧与碳在多级多气氛流化床反应炉中还原硫酸钙生产二氧化硫的系统
CN102086485B (zh) 利用循环流化床锅炉燃烧石煤提钒和发电的综合利用方法
CN102728218B (zh) 一种煤电一体化能源利用系统
CN208786156U (zh) 一种煅烧烟气脱硫除尘辅助干燥电石渣的系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190816