[發(fā)明專利]一種水泥窯協(xié)同處置飛灰窯前脫除汞和二噁英的凈化裝置

有效

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• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN108246058B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竹濤;張星;邊文璟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學（北京）
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32;B01D53/02
• 代理公司: 北京畢科銳森知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11877
• 代理人: 王家毅

本發(fā)明公開了一種水泥窯協(xié)同處置飛灰窯前脫除汞和二噁英的凈化裝置，包括等離子體反應器和納米陶瓷吸附裝置。預熱器中的煙氣經(jīng)進氣口進入等離子體反應器，利用低溫等離子體產(chǎn)生的含氧自由基將原子態(tài)汞(Hg⁰)氧化生成氣態(tài)氧化汞(Hg²⁺)，同時利用低溫等離子體產(chǎn)生的高能電子轟擊二噁英分子，使其裂解生成無毒或毒性較低的小分子物質(zhì)，等離子體反應器出口和引風機相連，連接處設(shè)置檢測口和壓力監(jiān)控點，在引風機作用下，煙氣進入納米陶瓷吸附裝置，經(jīng)等離子體反應器處理后產(chǎn)生的氣態(tài)氧化汞(Hg²⁺)和一些小分子物質(zhì)被吸附在納米陶瓷蜂窩板上，最后煙氣經(jīng)出氣口直接排出。本發(fā)明凈化裝置可以將飛灰中的汞和二噁英在水泥窯前進行無害化處理，處理效率高，能耗低，而且結(jié)構(gòu)簡單，適用性強，運行費用低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域，公開涉及水泥窯在協(xié)同處置飛灰過程中窯前脫除汞和二噁英的凈化裝置，具體涉及基于低溫等離子體—納米陶瓷耦合技術(shù)對多種污染物協(xié)同控制去除裝置和方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)迅速發(fā)展和能源消耗量的不斷增長，水泥行業(yè)作為我國的基礎(chǔ)工業(yè)，得到了巨大的發(fā)展，其也被國際社會公認為消納各種廢物及固化有害物質(zhì)的有效途徑，在國內(nèi)利用飛灰燒制水泥已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化，但飛灰中含有大量的重金屬汞和二噁英等污染物，由于汞的揮發(fā)、冷凝溫度低(357℃)，飛灰中的汞在預熱器中幾乎全部揮發(fā)，以汞蒸氣的形式停留在廢氣中，極少進入水泥窯內(nèi)或隨熟料帶出窯爐系統(tǒng)，煙氣冷卻后大多數(shù)汞再次富集在飛灰顆粒的表面。

飛灰中的汞一般有三種存在形態(tài),即原子態(tài)汞(Hg⁰)、氣態(tài)氧化汞(Hg²⁺)和顆粒態(tài)汞(Hg^p)。不同形態(tài)的汞物理、化學性質(zhì)差異較大,如氣態(tài)氧化汞(Hg²⁺)易溶于水,并且易被煙氣中的顆粒物吸附,因此易被濕法脫硫和常規(guī)除塵設(shè)備分離。顆粒態(tài)汞(Hg^p)也易被除塵器分離,并且在大氣中停留時間較短。相反由于原子態(tài)汞(Hg⁰)不溶于水,脫硫和除塵設(shè)備很難將其捕獲,這部分汞幾乎全部釋放到大氣中。汞具有持久性、生物蓄積性和毒性，是一種具有全球遷移性的環(huán)境污染物，其污染已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點、難點和焦點問題，并被列入2013年10月簽署的《關(guān)于汞的水俁公約》。中國是大氣汞排放大國，根據(jù)中國環(huán)科院研究結(jié)果分析，估算我國水泥行業(yè)汞年排放量約為89～144t，是繼燃煤和有色金屬冶煉之后的第三大汞排放源。目前我國水泥行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展時期，各項環(huán)保標準要求大幅提高，而其中水泥窯協(xié)同處置廢棄物作為環(huán)保轉(zhuǎn)型的方向，則面臨著更嚴格的環(huán)保要求。

就汞污染控制而言，目前其技術(shù)難點是原子態(tài)汞(Hg⁰)的控制問題，低溫等離子體作為污染物處理的一項新技術(shù)，廣泛應用于大氣污染治理領(lǐng)域，其通過高頻脈沖放電產(chǎn)生高能電子和羥基自由基、臭氧等強氧化劑，這些強氧化劑可以將原子態(tài)汞(Hg⁰)氧化生成氣態(tài)氧化汞(Hg²⁺)，同時大量的高能電子以極快的速度轟擊二噁英分子，使其裂解生成無毒或毒性較低的小分子物質(zhì)，低溫等離子體可以有效實現(xiàn)對汞和二噁英等多種污染物協(xié)同控制，并且能夠避免二次污染物的產(chǎn)生。

針對水泥窯在協(xié)同處置飛灰過程中的污染物逸散問題，本發(fā)明提出一種將低溫等離子體—納米陶瓷耦合技術(shù)用于水泥窯協(xié)同處置飛灰過程中窯前脫除汞和二噁英的凈化裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利包括等離子體反應器：進氣口、導流板、等離子處理單元、電源系統(tǒng)；納米陶瓷吸附裝置：納米陶瓷蜂窩板、出氣口。預熱器中的煙氣經(jīng)進氣口進入等離子體反應器進行處理，等離子體反應器出口和引風機相連，連接處設(shè)置檢測口和壓力監(jiān)控點，引風機的另一端與納米陶瓷吸附裝置相連接，經(jīng)過兩段裝置處理后的煙氣經(jīng)出氣口排出。