[发明专利]一种利用粉煤灰降低燃烧源颗粒物的方法

说明书

技术领域

本发明属于燃烧烟气净化处理技术领域，更具体地，涉及一种利用粉煤灰降低燃烧源颗粒物的方法。

背景技术

化石燃料燃烧排放的大量颗粒物和重金属，诱发了恶劣的雾霾天气，对环境和人类健康构成严重威胁。因此，实现燃烧源细颗粒物减排意义重大。现行工业锅炉、电站锅炉等燃烧设备应用的除尘技术以电除尘、布袋除尘技术为主，总体除尘效率达到98％以上。但静电除尘技术对0.1～1μm粒径段颗粒物存在“穿透”窗口，不能有效捕集产生的该粒径段的细颗粒物及超细颗粒物。若单纯通过增加电场或提升运行参数等手段来提高该粒径段的脱出效率，以满足日益严格的灰尘排放浓度要求，则经济性较低。而布袋除尘技术应用成本偏高，使用寿命短。因此，研究者基于颗粒物的生成过程提出了通过向燃烧室添加吸附剂捕集颗粒物的燃烧中颗粒物减排技术，用以补充、增强或替代现有除尘技术。

美国犹他大学Wendt等(2000)研究指出高岭土可以捕获燃烧过程中形成的碱金属及重金属蒸气，减少细颗粒物的排放。日本中部大学的Ninomiya等(2009)、中国华中科技大学的Chen等(2011)、Si等(2014)报道了基于高岭土和石灰石的颗粒物吸附剂，同样具有减少颗粒物排放的效果。同时，赵长遂等(2010)、屈成锐等(2006)研究和报道了几种Fe基、Mn基和Ba基吸附剂对燃煤超细颗粒物的控制方法。尹无忌(2013)也报道了一种蒙脱石-硅溶胶改性膨润土制备PM2.5捕集剂的制备及使用方法。总而言之，已研发的燃煤吸附剂或为自然矿物，或为昂贵的化学试剂，存在资源有限、来源分散、使用过程中往往需要长距离运输、价格昂贵等缺点，不能充分满足使用要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用粉煤灰降低燃烧源颗粒物的方法，利用制成的吸附剂与燃料混合、燃烧，通过吸附剂在燃烧室中与颗粒物的反应，减少燃烧源的颗粒物和重金属排放。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种利用粉煤灰降低燃烧源颗粒物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将粉煤灰加入摩尔浓度为0.1M～2M的酸溶液中形成固液混合物，其中粉煤灰的质量与酸溶液的体积的比例为1g：1.5mL～1g：20mL进行混合；

(2)将上述固液混合物在微波炉内加热10分钟～20分钟，其中微波炉的微波功率按照与粉煤灰质量的比值为25W：1g～60W：1g进行设定；

(3)将上述微波处理过的固液混合物在滤网上进行过滤，并采用去离子水多次冲洗混合物，直至滤网上的滤渣的pH值为6～7；

(4)将滤渣在100℃～150℃烘干形成样品；

(5)将上述样品中加入摩尔浓度为0.1M～5M的钛酸酯溶液中，搅拌10分钟～30分钟进行改性处理，从而获得改性样品；

(6)将上述改性样品在100℃～120℃温度下烘干，然后磨碎筛分至30μm以下，获得吸附剂粉末；

(7)将吸附剂粉末加入燃烧室并与燃料混合燃烧，其中吸附剂粉末与燃料的质量比为1：1000～1：10，则吸附剂粉末与燃烧源颗粒物反应，从而减少燃烧源颗粒物的生成；

(8)反应后的一部分吸附剂粉末随烟气排出燃烧室后经过除尘器分离和捕集。

优选地，所述粉煤灰为燃用褐煤、烟煤、无烟煤或生物质在煤粉炉或流化床锅炉内燃烧产生的副产物飞灰，以实现低成本制备及废物利用。

优选地，所述酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、柠檬酸中的一种或多种。

优选地，所述钛酸酯溶液为钛酸酯溶于分散剂中形成。

优选地，所述钛酸酯为钛酸丁酯、钛酸甲酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯中的一种或多种。

优选地，所述钛酸酯为钛酸丁酯。

优选地，所述分散剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙酮、苯、四氯化碳中的一种或多种。

优选地，所述分散剂为乙醇。

优选地，所述吸附剂在进入燃烧室前与燃料混合，或者单独喷射进入燃烧室，在燃烧室内与燃料混合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本方法通过向燃烧室内添加适量以粉煤灰为主要原料制备的吸附剂，有效减少燃烧过程中细颗粒物、气态重金属以及SOx、HCl等酸性气态污染物的生成，同时失活吸附剂可通过下游除尘过程中分离脱除，最终实现细颗粒物和气态重金属的减排；

(2)本方法以电厂自身产生的固体废弃物-粉煤灰为主要原料，实现固体废弃物的资源化利用，并且实现吸附剂的原位制备，降低运输和制造成本；