[發明專利]一種用于燃燒中PM2.5

在審

• 申請號: 202110273174.5
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113019313A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 于敦喜;劉芳琪;徐明厚;吳建群;韓京昆;喻鑫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J20/16
• 分類號: B01J20/16;B01J20/14;B01J20/12;B01J20/04;C10L9/10;C10L10/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 劉洋洋

本發明屬于燃燒污染物處理相關技術領域，其公開了一種用于燃燒中PM_2.5脫除的復合吸附劑及其應用，所述復合吸附劑包括硅鋁基吸附劑和鈣基吸附劑的混合物，其中，所述硅鋁基吸附劑和鈣基吸附劑的質量比為1∶9～9∶1，在燃燒的高溫條件下，燃料中原子態無機質及易揮發重金屬氣化與所述復合吸附劑接觸發生氣固反應進而將所述無機質和重金屬固化在所述復合吸附劑中，同時，所述硅鋁基吸附劑和鈣基吸附劑在高溫下反應形成Si?Al?Ca共熔體熔融表面，PM_2.5顆粒通過碰撞粘附于所述熔融表面實現PM_2.5的捕集脫除。本申請的復合吸附劑可以通過氣固反應以及生成的熔融表面，顯著減少PM_2.5的釋放。

技術領域

本發明屬于燃燒污染物處理相關技術領域，更具體地，涉及一種用于燃燒中PM_2.5脫除的復合吸附劑及其應用。

背景技術

固體燃料主要包括煤、生物質、城市生活垃圾和工業垃圾等，其燃燒會產生大量的污染物，例如，顆粒物、硫、氯以及重金屬等，影響設備的運行，其排放到大氣中將造成嚴重的大氣污染，危害人體健康。

目前，固體燃料燃燒污染物控制主要通過在燃燒后端布置污染物脫除裝置，例如，選擇性催化還原脫硝設備、低溫省煤器、靜電除塵器、脫硫塔和濕式電除塵等，以上污染物脫除設備以單一污染物脫除為目標，且設備復雜、運行成本高。除塵器雖然對PM₁₀脫除效率較高，但對PM_2.5的脫除存在“穿透窗口”，脫除效率低，因此，強化對燃燒源PM_2.5的脫除變得尤為重要。

燃燒固體燃料產生的污染物主要以氣態污染物和固態污染物為主，氣態污染物主要以PM_2.5前軀體Na、K、S、Cl和有害易揮發的重金屬為主，固體污染物主要以破碎為主的PM_2.5、燃燒過程中由前驅體形成的PM_2.5。目前，對燃料過程中PM_2.5的脫除主要還是以單一吸附劑為主，單一吸附劑技術主要存在以下問題：1)單一吸附劑通過單一機理對污染物實現脫除，難以實現協同脫除，如高嶺土通過捕獲顆粒物前驅體Na、K實現顆粒物的脫除，石灰石通過鈣硫反應脫除硫化物等，以上吸附劑對PM₁都有較好的脫除效果，但對PM_2.5效果較差；2)缺乏固體燃料種類適應性，高嶺土實現對PM_2.5的脫除僅對高堿燃料作用效果明顯，石灰石僅對高硫燃料效果明顯；3)吸附劑成本及制備工序難以工業化制約其發展，目前脫除效果較好的吸附劑成本較高，如鎂基吸附劑和鈦基吸附劑，而其他化學改性吸附劑制備工藝復雜，且難以實現燃燒過程中多污染物的脫除。現有的復合吸附劑僅僅針對燃煤PM_2.5進行脫除且脫除效率較低，未見有同時對顆粒物、硫、氯及重金屬的多污染物脫除且實現對不同固體燃料的適應性。因此，亟需設計一種制備簡單、脫除效率高、脫除種類多、脫除成本低的PM_2.5脫除吸附劑。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種用于燃燒中PM_2.5脫除的復合吸附劑及其應用，以解決現有的吸附劑脫除種類單一，脫除成本高，制備復雜的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種用于燃燒中PM_2.5脫除的復合吸附劑，其特征在于，所述復合吸附劑包括硅鋁基吸附劑和鈣基吸附劑的混合物，其中，所述硅鋁基吸附劑和鈣基吸附劑的質量比為1∶9～9∶1，在燃燒的高溫條件下，燃料中原子態無機質及易揮發重金屬氣化與所述復合吸附劑接觸發生氣固反應進而將所述無機質和重金屬固化在所述復合吸附劑中，同時，所述硅鋁基吸附劑和鈣基吸附劑在高溫下反應形成Si-Al-Ca共熔體熔融表面，PM_2.5顆粒通過碰撞粘附于所述熔融表面實現PM_2.5的捕集脫除。

優選地，所述硅鋁基吸附劑包括高嶺土、沸石、蛭石、蒙脫石、鋁土礦、硅藻土、凹凸棒石、長石、云母、硅灰石、或石榴石中的一種或多種混合物。