CN1210089C - 一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂及其在处理锅炉烟气中的应用 - Google Patents

一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂及其在处理锅炉烟气中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂，本气体吸附剂是由碳酸钙滤泥或活性炭纤维加碳酸钙滤泥制成的混合物，碳酸钙滤泥与活性炭纤维的比例为1∶0～1∶0.5；本气体吸附剂可用于处理工业锅炉燃烧燃料后排出的烟气。本发明可以有效地用于吸附锅炉烟道气中的含硫化合物、含氮化合物及二氧化碳，脱硫率和脱氮率可达90%以上，二氧化碳脱除率在70～100%之间；因而具有“以废治废”的理想效果，可实现环境保护及废物回收利用的目的；利用本发明处理锅炉烟道气还可减少用于烟道气处理的水膜除尘耗水量和氢氧化钙及碳酸钠消耗量，较好地降低了处理成本，经济效益较高。

Description

一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂及其在处理锅炉烟气中的应用
                          技术领域
本发明涉及制糖工业中的废物回收利用技术，特别涉及一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂及将其应用于处理锅炉烟气的技术。
                          背景技术
滤泥是制糖工业清净工序中产生的废料，糖厂利用碳酸法生产产生的滤泥主要成份是碳酸钙和有机非糖分，碳酸法产生的湿滤泥占生产原料甜菜重量的8％-12％、甘蔗重量的8％-10％；迄今为止，国内外处理碳酸法制糖产生的滤泥的主要方法有：将滤泥经锻烧后在制糖工业中再利用，或制造水泥和砖等；在我国，糖厂产生的湿滤泥除个别用于制造水泥和砖外，其余绝大部分均用作填土或排入江河；利用滤泥生产的水泥因标号低而销路困难，近年来这方面的应用越来越少，而填埋与堆放处理已形成新的污染源；所以，处理制糖工业产生的滤泥已成为环境保护及废物回收利用的一大问题。
另一方面，工业锅炉燃烧燃料后排出的烟气中含有大量的有害物质，其中主要有如下成份：含硫化合物、含氮化合物、氯化氢、氟化氢、一氧化碳、二氧化碳和粉尘等；其中，含硫化合物主要是二氧化硫(SO2)，三氧化硫(SO3)，硫化氢(H2S)，硫酸(H2SO4)和亚硫酸(H3SO4)等。含硫化合物排放到大气中，导致酸雨的形成、呼吸道疾病的产生、导致腐蚀和植物新陈代谢过程的改变，其它有害物质的排放亦会对大气造成不同程度的污染。目前控制SOx和NOx排放的方法可归结为三大类：1)燃烧前燃料的预处理；2)燃烧期间的处理；3)燃烧后的处理。用于燃料和煤炭的前处理方法是水洗脱硫法(HDS)或者生物催化去硫法(BDS)；燃烧期间的处理是向燃料中加入含钙化合物，如Ca(OH)2，CaCO3或者CaO等。含钙化合物可以在风机前随粉末添加剂一起加入或直接注射入燃烧炉腔中。这两种方法都增加了烟气的固体物质的含量；目前燃烧后的处理方法通常用碳酸钠溶液洗涤，产生的废水中含有大量的硫酸钠，因而很难处理。本发明尝试“以废治废”克服这一问题。
                          发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种利用糖厂滤泥制成的吸附效果良好的气体吸附剂。
本发明的另一目的在于提供上述气体吸附剂在处理锅炉烟气中的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：本气体吸附剂是碳酸钙滤泥或活性炭纤维加碳酸钙滤泥制成的混合物；碳酸钙滤泥与活性炭纤维的比例为1∶0～1∶0.5。
所述碳酸钙滤泥是由糖厂排出的湿滤泥干燥至水分含量为2.0～10％后在550～700℃的温度条件下燃烧除去有机物质并使其主要成分碳酸钙含量达85％以上，水分含量1～5％。
所述活性炭纤维由甘蔗渣或农作物秸秆等天然纤维素或合成纤维经预处理、预氧化、活化工艺制成。
所述活性炭纤维是将天然纤维素或合成纤维用酸或碱液浸渍3～76h，除去非稳定性物质，在200～300℃下预氧化1～4h，然后在水蒸气与二氧化碳流量比为3∶1的混合气氛中，温度为800～900℃的条件下活化20～50min制得。此活性炭纤维亦可以在市面上购买。
气体吸附剂的一种应用是用于处理工业锅炉燃烧燃料后排出的烟气。
所述气体吸附剂应用于处理锅炉烟气的具体过程是在烟道内的封闭式吸附床上进行，吸附剂放在吸附床上，吸附剂的颗粒直径在3～30mm，含水分20～60％，吸附床置于鼓风机之后，烟气通过鼓风机恒流速通过吸附床。
所述封闭式吸附床为柱形活动式，床层高度与直径比为2∶1～5∶1。烟道气通过吸附床后被用于碳酸饱充，或直接排放；当吸附百分率低于25～30％时，应更换吸附剂。
所述处理锅炉烟气的吸附剂用量为吸附剂对烟道气的比例为1∶100～5∶100；采用此比例的脱硫率和脱氮率可达90％以上。
所述处理锅炉烟道气后的碳酸钙滤泥由于pH降低并且吸附了硫、氮等元素，可作为复合肥的原料。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂可以有效地用于吸附锅炉烟道气中的含硫化合物及含氮化合物，脱硫率和脱氮率可达90％以上；二氧化碳脱除率达70％以上。因而具有“以废治废”的理想效果，实现环境保护及废物回收利用的目的。
(2)利用本发明处理锅炉烟道气可减少用于烟道气处理的水膜除尘耗水量和氢氧化钙及碳酸钠消耗量，较好地降低了处理成本，经济效益较高。
(3)本发明可以降低废水排放和滤泥排放量；碳酸法糖厂的湿滤泥排放量为8～12％甜菜或甘蔗，滤泥的固形物含量为50～67％，pH11以上，滤泥的主要成分(干基)是碳酸钙45～55％，有机物2～3％，铁、砷、铅等10％左右，悬浮物8～11％，大部分颗粒直径在20μm左右；冲炉灰水的pH为9.0～10.0，冲炉灰水的排放量为15～20％甜菜或甘蔗，水体中大部分为可沉淀的悬浮物；由于这些废水和滤泥含有较高的COD和一定量的BOD，直接排放对环境会造成污染，或使土地和水质碱性化；因此本发明对促进制糖工业的可持续性发展，保护生态环境具有重要意义。
                       具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
材料：碳酸饱充滤泥取自甜菜糖厂，甘蔗渣强碱性阴离子交换纤维自制，所处理的烟道气为燃煤锅炉烟道气。
湿滤泥在100℃干燥箱内烘干至水分含量为5％，再放入马夫炉内逐步升温至650℃，冷却至100℃，与含水量50％的甘蔗渣强碱性阴离子交换纤维以1∶0.01的比例混合形成直径15mm的颗粒，待完全冷却至室温，量取10ml，装入交换柱中。以200ml/min的速率通入1000ml的烟道气，气相色谱测定不同时间交换柱入口和出口的气体成分，计算吸附百分率。
处理前SOx含量：800mg/Nm3处理后SOx含量：80mg/Nm3
吸附百分率＝(800-80/800)×100％＝90％
处理前NO含量：500mg/Nm3，处理后NO含量：40mg/Nm3
吸附百分率＝(500-40/500)×100％＝92％
处理前CO2含量：15％(v/v)  处理后CO2含量：3.75％(v/v)
吸附百分率＝(15-3.75)/15×100％＝75％
实施例2
材料：碳酸饱充滤泥取自甘蔗糖厂，所处理的烟道气为燃甘蔗渣锅炉烟道气。
湿滤泥在95℃干燥箱内烘干至水分含量为8％，再放入马夫炉内逐步升温至620℃，冷却至950℃，量取15ml，装入交换柱中。以250ml/min的速率通入1500ml的烟道气，气相色谱测定不同时间交换柱入口和出口处的气体成分，计算吸附百分率。
处理前SOx含量：760mg/Nm3     处理后SOx含量：75mg/Nm3
吸附百分率＝(760-75/760)×100％＝90.1％
处理前NO含量：650mg/Nm3，处理后NO含量：63mg/Nm3
吸附百分率＝(650-63/650)×100％＝90.3％
实施例3
材料：碳酸饱充滤泥取自甜菜糖厂，所处理的烟道气为燃油锅炉烟道气。
湿滤泥在120℃干燥箱内烘干至水分含量为4％，再放入马夫炉内逐步升温至700℃，冷却至115℃，与含水量40％的活性炭纤维混合形成直径10mm的颗粒，待完全冷却至室温，量取20ml，装入交换柱中。以260ml/min的速率通入2000ml的烟道气，气相色谱测定不同时间交换柱入口和出口处的气体成分，计算吸附百分率。
处理前SOx含量：1350mg/Nm3   处理后SOx含量：101mg/Nm3
吸附百分率＝(1350-101/1350)×100％＝92.5％
处理前NO含量：350mg/Nm3，处理后NO含量：30mg/Nm3
吸附百分率＝(350-30/350)×100％＝91.4％
实施例4
材料：碳酸饱充滤泥取自甘蔗糖厂，活性炭纤维为丙烯基纤维(PAN)，所处理的烟道气为燃蔗渣锅炉烟道气。
湿滤泥在140℃干燥箱内烘干至水分含量为3.5％，再放入马夫炉内逐步升温至635℃，冷却至105℃，与含水量55％的活性炭纤维与含水量50％的甘蔗渣交换纤维以1∶0.05的比例混合形成直径8mm的颗粒，待完全冷却至室温，量取30ml，装入交换柱中。以300ml/min的速率通入3000ml的烟道气，气相色谱测定不同时间交换柱入口和出口处的气体成分，计算吸附百分率。
处理前SOx含量：850mg/Nm3  处理后SOx含量：79mg/Nm3
吸附百分率＝(850-790/850)×100％＝90.7％
处理前NO含量：436mg/Nm3，处理后NO含量：43mg/Nm3
吸附百分率＝(436-43/436)×100％＝90.1％
处理前CO2含量：13.5％(v/v)  处理后CO2含量：0.675％(v/v)
吸附百分率＝(13.5-0.675)/13.5×100％＝95％
由上述实施例中实验结果可知，本发明的脱硫率和脱氮率可达90％以上，CO2脱除率视活性炭纤维加入量的不同在75-100％之间，总体烟气净化效果较好。

Claims (7)

1、一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂，其特征在于：是碳酸钙滤泥或是活性炭纤维加碳酸钙滤泥制成的混合物，碳酸钙滤泥与活性炭纤维的比例为1∶0～1∶0.5；所述碳酸钙滤泥是由糖厂排出的湿滤泥干燥至水分含量为2.0～10％后在550～700℃的温度条件下燃烧除去有机物质并使其主要成分碳酸钙含量达85％以上的产物。
2、根据权利要求1所述的一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂，其特征在于：所述活性炭纤维由天然纤维素或合成纤维经预处理、预氧化、活化工艺制成。
3、根据权利要求2所述的一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂，其特征在于：所述活性炭纤维是将天然纤维素或合成纤维用酸或碱液浸渍3～76h，除去非稳定性物质，在200～300℃下预氧化1～4h，然后在水蒸气与二氧化碳流量比为3∶1的混合气氛中，温度为800～900℃的条件下活化20～50min制得。
4、一种利用权利要求1～3所述的利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂在处理锅炉烟气中的应用。
5、根据权利要求4所述利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂在处理锅炉烟气中的应用，其特征在于：所述气体吸附剂应用于处理锅炉烟气的具体过程是在烟道内的封闭式吸附床上进行，吸附剂放在吸附床上，吸附剂的颗粒直径在3～30mm，含水分20～60％，吸附床置于鼓风机之后，烟气通过鼓风机恒流速通过吸附床。
6、根据权利要求4所述一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂在处理锅炉烟气中的应用，其特征在于：所述处理锅炉烟气的吸附剂用量为吸附剂对烟道气的体积比为1∶100～5∶100。
7、根据权利要求4所述一种利用糖厂滤泥制成的气体吸附剂在处理锅炉烟气中的应用，其特征在于：所述处理锅炉烟道气后的碳酸钙滤泥作为复合肥的原料。
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