[發明專利]一種利用粉煤灰降低燃燒源顆粒物的方法

有效

• 申請號: 201710068311.5
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN106893614B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 徐義書;劉小偉;張鵬輝;王浩;徐明厚
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C10L1/12
• 分類號: C10L1/12;C10L3/00;C10L9/10;C10L10/00;C10L10/02;B01J20/10;F23K3/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 周磊

技術領域

本發明屬于燃燒煙氣凈化處理技術領域，更具體地，涉及一種利用粉煤灰降低燃燒源顆粒物的方法。

背景技術

化石燃料燃燒排放的大量顆粒物和重金屬，誘發了惡劣的霧霾天氣，對環境和人類健康構成嚴重威脅。因此，實現燃燒源細顆粒物減排意義重大?，F行工業鍋爐、電站鍋爐等燃燒設備應用的除塵技術以電除塵、布袋除塵技術為主，總體除塵效率達到98％以上。但靜電除塵技術對0.1～1μm粒徑段顆粒物存在“穿透”窗口，不能有效捕集產生的該粒徑段的細顆粒物及超細顆粒物。若單純通過增加電場或提升運行參數等手段來提高該粒徑段的脫出效率，以滿足日益嚴格的灰塵排放濃度要求，則經濟性較低。而布袋除塵技術應用成本偏高，使用壽命短。因此，研究者基于顆粒物的生成過程提出了通過向燃燒室添加吸附劑捕集顆粒物的燃燒中顆粒物減排技術，用以補充、增強或替代現有除塵技術。

美國猶他大學Wendt等(2000)研究指出高嶺土可以捕獲燃燒過程中形成的堿金屬及重金屬蒸氣，減少細顆粒物的排放。日本中部大學的Ninomiya等(2009)、中國華中科技大學的Chen等(2011)、Si等(2014)報道了基于高嶺土和石灰石的顆粒物吸附劑，同樣具有減少顆粒物排放的效果。同時，趙長遂等(2010)、屈成銳等(2006)研究和報道了幾種Fe基、Mn基和Ba基吸附劑對燃煤超細顆粒物的控制方法。尹無忌(2013)也報道了一種蒙脫石-硅溶膠改性膨潤土制備PM2.5捕集劑的制備及使用方法?？偠灾蜒邪l的燃煤吸附劑或為自然礦物，或為昂貴的化學試劑，存在資源有限、來源分散、使用過程中往往需要長距離運輸、價格昂貴等缺點，不能充分滿足使用要求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種利用粉煤灰降低燃燒源顆粒物的方法，利用制成的吸附劑與燃料混合、燃燒，通過吸附劑在燃燒室中與顆粒物的反應，減少燃燒源的顆粒物和重金屬排放。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種利用粉煤灰降低燃燒源顆粒物的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將粉煤灰加入摩爾濃度為0.1M～2M的酸溶液中形成固液混合物，其中粉煤灰的質量與酸溶液的體積的比例為1g：1.5mL～1g：20mL進行混合；

(2)將上述固液混合物在微波爐內加熱10分鐘～20分鐘，其中微波爐的微波功率按照與粉煤灰質量的比值為25W：1g～60W：1g進行設定；

(3)將上述微波處理過的固液混合物在濾網上進行過濾，并采用去離子水多次沖洗混合物，直至濾網上的濾渣的pH值為6～7；

(4)將濾渣在100℃～150℃烘干形成樣品；

(5)將上述樣品中加入摩爾濃度為0.1M～5M的鈦酸酯溶液中，攪拌10分鐘～30分鐘進行改性處理，從而獲得改性樣品；

(6)將上述改性樣品在100℃～120℃溫度下烘干，然后磨碎篩分至30μm以下，獲得吸附劑粉末；

(7)將吸附劑粉末加入燃燒室并與燃料混合燃燒，其中吸附劑粉末與燃料的質量比為1：1000～1：10，則吸附劑粉末與燃燒源顆粒物反應，從而減少燃燒源顆粒物的生成；

(8)反應后的一部分吸附劑粉末隨煙氣排出燃燒室后經過除塵器分離和捕集。

優選地，所述粉煤灰為燃用褐煤、煙煤、無煙煤或生物質在煤粉爐或流化床鍋爐內燃燒產生的副產物飛灰，以實現低成本制備及廢物利用。

優選地，所述酸溶液為鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、甲酸、乙酸、檸檬酸中的一種或多種。

優選地，所述鈦酸酯溶液為鈦酸酯溶于分散劑中形成。

優選地，所述鈦酸酯為鈦酸丁酯、鈦酸甲酯、鈦酸乙酯、鈦酸丙酯中的一種或多種。

優選地，所述鈦酸酯為鈦酸丁酯。

優選地，所述分散劑為甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙酮、苯、四氯化碳中的一種或多種。

優選地，所述分散劑為乙醇。

優選地，所述吸附劑在進入燃燒室前與燃料混合，或者單獨噴射進入燃燒室，在燃燒室內與燃料混合。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本方法通過向燃燒室內添加適量以粉煤灰為主要原料制備的吸附劑，有效減少燃燒過程中細顆粒物、氣態重金屬以及SOx、HCl等酸性氣態污染物的生成，同時失活吸附劑可通過下游除塵過程中分離脫除，最終實現細顆粒物和氣態重金屬的減排；

(2)本方法以電廠自身產生的固體廢棄物-粉煤灰為主要原料，實現固體廢棄物的資源化利用，并且實現吸附劑的原位制備，降低運輸和制造成本；