專利名稱：一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2.5排放的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤煙氣治理技術(shù)，屬于環(huán)境污染防治與潔凈煤燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2. 5排放的方法。
背景技術(shù)：
煤粉燃燒為我們提供必需的熱源和電力資源，但與此同時(shí)，也產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染。盡管電廠都安裝了高效除塵設(shè)備，它們對(duì)占質(zhì)量份額較大的大粒徑顆粒有很高的收集效率，但是對(duì)于飛灰中數(shù)目眾多的超細(xì)顆粒物的收集效率卻不高，特別對(duì)亞微米顆粒的收集效率會(huì)更低，導(dǎo)致大量超細(xì)顆粒物直接排入大氣中，燃煤超細(xì)顆粒物已經(jīng)成為我國(guó)大氣顆粒物的主要來(lái)源之一。大量研究表明這些超細(xì)顆粒物有較大的數(shù)量和比表面積，易于富集有毒重金屬、酸性氧化物、有機(jī)污染物、細(xì)菌和病毒，在大氣中，它們主要以氣溶膠的形式存在，不容易沉降，在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為毒性更大的金屬有機(jī)化合物，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，最重要的是它們還吸附其他化學(xué)組成，隨人類呼吸進(jìn)入人體，從而對(duì)人體造成直接傷害。超細(xì)顆粒物進(jìn)入呼吸系統(tǒng)內(nèi)表面后，與肺組織相互作用，一部分可以被排除體外或被消除掉，有一部分可能長(zhǎng)期滯留肺組織中，在肺間質(zhì)形成病灶，而且某些顆?；蚪M分通過(guò)肺的內(nèi)呼吸換氣進(jìn)入血液循環(huán)，再通過(guò)擴(kuò)散作用到達(dá)其他內(nèi)臟器官。超細(xì)顆粒物對(duì)人體健康的危害主要表現(xiàn)在“三致作用”:致癌、致畸、致突變。主要原因在于這些超細(xì)顆粒物上通常富集各種重金屬(如As、Se、Pb、Cr等)、PAHs (多環(huán)芳烴類)和TCDD/Fs (二惡英類)等有機(jī)污染物，這些多為致癌物質(zhì)和基因毒性誘變物質(zhì)，危害極大，其主要來(lái)源是礦物燃料的燃燒所致。國(guó)外大量的研究資料表明，其濃度上升與疾病的發(fā)病率、死亡率等密切相關(guān)，尤其是呼吸系統(tǒng)及心肺疾病，所有的健康研究都表明超細(xì)顆粒物與呼吸道和心臟血管疾病之間具有統(tǒng)計(jì)關(guān)系。電站煤粉燃燒中超細(xì)顆粒物的排放是大氣總懸浮顆粒物的重要來(lái)源，由于目前除塵技術(shù)的局限性，對(duì)這些顆粒捕集效率不甚理想?；诖?，許多國(guó)家已經(jīng)制定了相關(guān)的政策和法規(guī)限制超細(xì)顆粒物的排放，例如美國(guó)、日本和澳大利亞等國(guó)已經(jīng)將超細(xì)顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)納入國(guó)家大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)尚未制訂超細(xì)顆粒物標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)超細(xì)顆粒物的控制越來(lái)越重視，燃燒源超細(xì)顆粒物的脫除已被列為國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃的研究?jī)?nèi)容之一。目前，工業(yè)應(yīng)用的除塵方法有濕法和干法兩大類。I)濕法除塵，采用水洗的方式洗滌含塵煙氣，將顆粒物分離出來(lái)。該方法存在物料難以回收、易造成污染轉(zhuǎn)移以及高溫環(huán)境下會(huì)造成能量浪費(fèi)等缺點(diǎn)。2)干法除塵，主要包括旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器、多管除塵器和靜電除塵器。布袋除塵和靜電除塵屬于高效除塵器，但是布袋除塵器的阻力較大，濾料抗腐蝕性差，需定期清潔和更換，維護(hù)成本高，在我國(guó)應(yīng)用不多。靜電除塵器除塵效果不但和顆粒粒徑有關(guān)，而且還和顆粒的比電阻有關(guān)，比電阻過(guò)高和過(guò)低都不利于顆粒的清除。旋風(fēng)除塵器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、維護(hù)管理方便且適用面寬而在各工業(yè)領(lǐng)域被普遍使用。由于其分離機(jī)理基于慣性分離，對(duì)于粒徑較大的顆粒分離效率較高，但對(duì)于微米級(jí)和亞微米級(jí)粒子，其分離能力很低。靜電除塵和布袋除塵對(duì)超細(xì)顆粒物清除效率相對(duì)較低，而正是這些超細(xì)顆粒物，雖然其粒徑很小，但是其數(shù)量濃度較高而且比表面積較大，易于吸附和富集大量有毒的重金屬元素，對(duì)環(huán)境和人體會(huì)造成巨大的危害。因此，要從源頭上控制燃煤超細(xì)顆粒物的排放，必須采用新的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中在煤粉燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫腐蝕，引起鍋爐過(guò)熱器或再熱器爆管、煤粉燃燒除塵效果不理想等現(xiàn)象，本發(fā)明提供了一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2. 5排放的方法，該方法能有效控制燃煤超細(xì)顆粒物，尤其是PM2. 5顆粒的排放，降低對(duì)環(huán)境的污染，減小對(duì)人體健康的危害，提高傳統(tǒng)除塵裝置對(duì)燃煤超細(xì)顆粒物的脫除效率。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2. 5排放的方法，步驟為
步驟一、將Ni基脫除劑磨制成粒徑為54-105 pill的顆粒，將Ni基脫除劑與燃煤混
合，Ni基脫除劑的加入量是燃煤量的3-6wt%，所述的Ni基脫除劑為Ni203、Ni (OH) 2或NiCO3,或 Ni2O3' Ni (OH) 2 或 NiCO3 的混合物；
步驟二、將燃煤送入磨煤機(jī)中磨制，將磨制好的煤粉送入鍋爐爐膛，并將Ni基脫除劑從鍋爐二次風(fēng)口處隨二次風(fēng)一起送入鍋爐爐膛內(nèi)燃燒，燃燒所需的空氣由送風(fēng)機(jī)送入鍋爐爐膛；
步驟三、燃燒后混有Ni基脫除劑的煙氣進(jìn)入除塵器過(guò)濾后排放。所述的除塵器為靜電除塵器、布袋除塵器、多管除塵器或旋風(fēng)除塵器。煤粉和Ni基脫除劑在固態(tài)排渣煤粉鍋爐、流化床鍋爐或者爐排鍋爐內(nèi)燃燒。燃燒氣氛是02/C02氣氛。在煤粉燃燒過(guò)程中易產(chǎn)生高溫腐蝕，升華的Na和K的氧化物與煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸鹽，然后與氧化鐵、氧化鋁等反應(yīng)生成復(fù)合硫酸鹽，這些復(fù)合硫酸鹽的熔點(diǎn)較低，在過(guò)熱器或再熱器外壁上會(huì)形成熔融灰渣層，高溫腐蝕速度快，容易引起過(guò)熱器或再熱器爆管，是鍋爐運(yùn)行中比較常見(jiàn)的事故，Ni基脫除劑還可以有效地減少堿金屬Na和K對(duì)鍋爐過(guò)熱器或再熱器的高溫腐蝕，這對(duì)鍋爐的連續(xù)安全運(yùn)行將會(huì)起到非常重要的作用。本發(fā)明的有益效果是
1)采用Ni基脫除劑與煤粉混合燃燒，使煙塵中PM2.5顆粒吸附在脫除劑的內(nèi)外表面，使顆粒增大到能被除塵器脫出的大小，有效控制燃煤超細(xì)顆粒物的排放；Ni基脫除劑在脫除PM2. 5的同時(shí)還可以脫除煙氣中的有害重金屬元素；
2)Ni基脫除劑價(jià)格較低，可以有效降低投資和運(yùn)行成本；
3)該工藝流程簡(jiǎn)單；
4)本發(fā)明采取的Ni基脫除劑可有效地減少堿金屬Na和K對(duì)鍋爐過(guò)熱器或再熱器的高溫腐蝕，因?yàn)樵诟邷刈饔孟?，所添加的Ni基脫除劑可與Na和K反應(yīng)生成NaNiO2和KNi02。


CN 102925246 A
書(shū)
明
說(shuō)
3/4頁(yè)圖I是本發(fā)明中Ni2O3添加量對(duì)PM2. 5數(shù)量濃度-粒徑分布的影響；
圖2是本發(fā)明中Ni2O3添加量對(duì)PM2. 5質(zhì)量濃度-粒徑分布的影響；
圖3是本發(fā)明中Ni2O3粒徑對(duì)PM2. 5數(shù)量-粒徑分布的影響。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2. 5排放的方法，步驟為
步驟一、將Ni基脫除劑磨制成粒徑為54-105 Jjm的顆粒，將Ni基脫除劑與燃煤混
合，Ni基脫除劑的加入量是燃煤量的3-6wt%，所述的Ni基脫除劑為Ni203、Ni (OH) 2或NiCO3,或 Ni2O3' Ni (OH) 2 或 NiCO3 的混合物；
步驟二、將燃煤送入磨煤機(jī)中磨制，將磨制好的煤粉送入鍋爐爐膛，并將Ni基脫除劑從鍋爐二次風(fēng)口處隨二次風(fēng)一起送入鍋爐爐膛內(nèi)燃燒，燃燒所需的空氣由送風(fēng)機(jī)送入鍋爐爐膛；
步驟三、燃燒后混有Ni基脫除劑的煙氣進(jìn)入除塵器過(guò)濾后排放。所述的除塵器為靜電除塵器、布袋除塵器、多管除塵器或旋風(fēng)除塵器。所述煤粉和Ni基脫除劑在固態(tài)排渣煤粉鍋爐、流化床鍋爐或者爐排鍋爐內(nèi)燃燒。所述燃燒氣氛是02/C02氣氛。在02/C02氣氛下，將磨制好的脫除劑從鍋爐二次風(fēng)口處隨二次風(fēng)一起送入鍋爐爐膛，燃燒所需的O2由空分設(shè)備制備，然后將所制備的O2和一部分再循環(huán)煙氣混合后送入鍋爐爐膛，另外一部分煙氣通過(guò)煙囪排入大氣，脫除劑可以吸附大量的極細(xì)小顆粒，其粒徑增大，飛灰和脫除劑由煙氣攜帶進(jìn)入除塵器并被除塵器所脫除。下面通過(guò)以下實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，實(shí)施例在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，實(shí)施步驟如下
采用徐州煙煤，煤粉粒徑為91-135 J.111，采用Ni2O3做脫除劑，表I為Ni2O3的BET
比表面積測(cè)試結(jié)果。表I-本發(fā)明中Ni2O3的BET比表面積測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2. 5排放的方法，其特征在于，步驟為 步驟一、將Ni基脫除劑磨制成粒徑為54-105 LUll的顆粒，將Ni基脫除劑與燃煤混合，Ni基脫除劑的加入量是燃煤量的3-6wt%，所述的Ni基脫除劑為Ni203、Ni (OH) 2或NiCO3,或 Ni2O3' Ni (OH) 2 或 NiCO3 的混合物； 步驟二、將燃煤送入磨煤機(jī)中磨制，將磨制好的煤粉送入鍋爐爐膛，并將Ni基脫除劑從鍋爐二次風(fēng)口處隨二次風(fēng)一起送入鍋爐爐膛內(nèi)燃燒，燃燒所需的空氣由送風(fēng)機(jī)送入鍋爐爐膛； 步驟三、燃燒后混有Ni基脫除劑的煙氣進(jìn)入除塵器過(guò)濾后排放。
2.如權(quán)利要求I所述的一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2.5排放的方法，其特征在于所述的除塵器為靜電除塵器、布袋除塵器、多管除塵器或旋風(fēng)除塵器。
3.如權(quán)利要求I所述的一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2.5排放的方法，其特征在于煤粉和Ni基脫除劑在固態(tài)排渣煤粉鍋爐、流化床鍋爐或者爐排鍋爐內(nèi)燃燒。
4.如權(quán)利要求I所述的一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2.5排放的方法，其特征在于燃燒氣氛是o2/co2氣氛。
全文摘要
一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2.5排放的方法，步驟為將Ni基脫除劑磨制成粒徑為54-105μm的顆粒，將Ni基脫除劑與燃煤混合，Ni基脫除劑加入量是燃煤量的3-6wt%，Ni基脫除劑為Ni2O3、Ni(OH)2或NiCO3，或Ni2O3、Ni(OH)2或NiCO3的混合物；將燃煤送入磨煤機(jī)中磨制好后送入鍋爐爐膛，并將Ni基脫除劑從鍋爐二次風(fēng)口處隨二次風(fēng)一起送入鍋爐爐膛內(nèi)燃燒，燃燒所需的空氣由送風(fēng)機(jī)送入鍋爐爐膛；燒后混有Ni基脫除劑的煙氣進(jìn)入除塵器過(guò)濾后排放。該方法可有效地減少堿金屬Na和K對(duì)鍋爐過(guò)熱器或再熱器的高溫腐蝕，可脫除煙氣中的有害重金屬元素，工藝流程簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C10L10/06GK102925246SQ20121040572
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者屈成銳, 徐斌, 吳健, 劉建新 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)