[發(fā)明專利]一種等離子體火焰法鉛發(fā)生及吸附反應(yīng)一體化系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811377366.5
• 申請(qǐng)日: 2018-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN109647124A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張成;余圣輝;何梓謙;許豪;張小培;袁昌樂;仲柳;李鑫;李權(quán);馬侖;方慶艷;陳剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/04
• 分類號(hào): B01D53/04;F27B19/04;F27D17/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，并公開了一種等離子體火焰法鉛發(fā)生及吸附反應(yīng)一體化系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括進(jìn)料裝置，設(shè)于進(jìn)料裝置一端的火焰釋放區(qū)，設(shè)于火焰釋放區(qū)末端的吸附區(qū)，所述進(jìn)料裝置包括溶液瓶、蠕動(dòng)泵，所述火焰釋放區(qū)包括設(shè)于所述進(jìn)料口一側(cè)的進(jìn)氣口以及內(nèi)部設(shè)有反應(yīng)空腔的第一電加熱爐，所述吸附區(qū)包括與所述反應(yīng)空腔連通的吸附空腔、設(shè)于吸附空腔外側(cè)的第二電加熱爐以及可拆卸的設(shè)于所述吸附空腔內(nèi)的可移動(dòng)式反應(yīng)器。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的方法。本發(fā)明采用等離子體火焰法發(fā)生鉛，整體系統(tǒng)簡單可靠，具有較高的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，且操作簡單，易于控制，反應(yīng)氣體和溫度可根據(jù)需要設(shè)置，適用范圍廣，成本低，適于工業(yè)推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煙氣重金屬污染物排放控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種等離子體火焰法鉛發(fā)生及吸附反應(yīng)一體化系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

2016年我國能源消費(fèi)總量達(dá)到43.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中62％的消費(fèi)來源于煤炭，而每年我國的煤炭消費(fèi)中約一半用于發(fā)電。煤中元素根據(jù)濃度可分為大量元素C、H、O、N、S等，其濃度大于1000ppm；微量元素Si、Al、Ca、Mg、K、Na、Fe、Mn、Ti、F、Cl、Br、I等，其濃度為100-1000ppm；痕量元素As、Se、Pb等，其濃度低于100ppm。煤中重金屬包括砷、鎘、錳、鈷、鉛等，這些元素的含量較低，但由于燃煤電廠巨大的煤耗量，造成的排放量亦十分巨大。鉛在燃燒利用時(shí)對(duì)SCR(選擇性催化還原法)催化劑有毒害作用，當(dāng)遷移轉(zhuǎn)換到空氣、水體和土壤中，或作為建筑材料使用時(shí)，由于其生物毒性、放射性，危害人的身體健康，鉛也被列入煤中第一類也即是危害最大的元素。燃煤電站被認(rèn)為是鉛的主要人為來源，因此對(duì)燃煤過程中鉛的遷移轉(zhuǎn)換和排放控制機(jī)理的研究十分必要。但國內(nèi)現(xiàn)行的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)Hg的排放進(jìn)行了明確的限定，而對(duì)其他痕量元素的排放限制還處于空白階段。對(duì)比國外實(shí)施的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)以及國內(nèi)嚴(yán)峻的環(huán)保壓力，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定亟需完成，因而鉛的研究日益得到重視。

目前對(duì)火電廠重金屬的遷徙、轉(zhuǎn)化、釋放、吸附的研究包括采用實(shí)驗(yàn)室裝置研究和電廠取樣研究。其中，實(shí)驗(yàn)室裝置包括固定床和沉降爐裝置，重金屬發(fā)生采用煤中摻燒重金屬和載氣攜帶重金屬法。實(shí)驗(yàn)室裝置重金屬的穩(wěn)定發(fā)生和選擇性吸附是個(gè)難題，同時(shí)該裝置復(fù)雜，需消耗大量化學(xué)試劑，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作有較高要求，此外化學(xué)反應(yīng)及載氣攜帶法適用于熔點(diǎn)低、易揮發(fā)性重金屬，對(duì)高熔點(diǎn)重金屬不適用；電廠取樣，包括對(duì)底灰、脫硫石膏、靜電除塵器等區(qū)域分別取樣，工作量大，實(shí)施較困難，不利于機(jī)理研究，因此重金屬研究多采用實(shí)驗(yàn)室裝置。在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室裝置中研究Pb、Cd、Cr等高熔點(diǎn)重金屬，穩(wěn)定發(fā)生和選擇性吸附是個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種等離子體火焰法鉛發(fā)生及吸附反應(yīng)一體化系統(tǒng)，其通過精確控制溶有含鉛有機(jī)溶液的噴射流量，并有機(jī)結(jié)合兩段式電加熱爐對(duì)鉛發(fā)生和反應(yīng)過程的控制以及吸附劑與含鉛物質(zhì)穩(wěn)定發(fā)生和選擇性吸附的機(jī)理，進(jìn)而使得整個(gè)系統(tǒng)能夠有機(jī)協(xié)作，以所需的鉛發(fā)生速率，穩(wěn)定且有選擇的吸附鉛，進(jìn)而解決鉛穩(wěn)定發(fā)生和選擇性吸附的技術(shù)問題。

通過有機(jī)液攜帶鉛控制鉛發(fā)生速率，有機(jī)物在第一段高溫管式爐內(nèi)燃燒，釋放鉛，第二段管式爐內(nèi)布置吸附劑，通過程序控制鉛釋放和吸附劑吸附反應(yīng)的溫度，由此解決鉛穩(wěn)定發(fā)生和選擇性吸附的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種等離子體火焰法鉛發(fā)生及吸附反應(yīng)一體化系統(tǒng)，其特征在于，包括進(jìn)料裝置，設(shè)于所述進(jìn)料裝置一端的火焰釋放區(qū)，設(shè)于所述火焰釋放區(qū)末端的吸附區(qū)，其中，

所述進(jìn)料裝置包括溶液瓶、蠕動(dòng)泵，所述溶液瓶通過噴射管與所述火焰釋放區(qū)的進(jìn)料口連接，并通過蠕動(dòng)泵控制溶液瓶中的液體按照需要的蠕動(dòng)量恒量噴射至火焰釋放區(qū)；

所述火焰釋放區(qū)包括設(shè)于所述進(jìn)料口一側(cè)的進(jìn)氣口以及內(nèi)部設(shè)有反應(yīng)空腔的第一電加熱爐，其中，所述第一電加熱爐用于燃燒噴射至該反應(yīng)空腔的含鉛有機(jī)物溶液，以得到含有鉛氧化物的煙氣；