專利名稱：一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2.5排放的方法
技術領域：
本發明涉及燃煤煙氣治理技術，屬于環境污染防治與潔凈煤燃燒技術領域，具體的說是一種添加Ni基脫除劑控制燃煤PM2. 5排放的方法。
背景技術：
煤粉燃燒為我們提供必需的熱源和電力資源，但與此同時，也產生了嚴重的環境污染。盡管電廠都安裝了高效除塵設備，它們對占質量份額較大的大粒徑顆粒有很高的收集效率，但是對于飛灰中數目眾多的超細顆粒物的收集效率卻不高，特別對亞微米顆粒的收集效率會更低，導致大量超細顆粒物直接排入大氣中，燃煤超細顆粒物已經成為我國大氣顆粒物的主要來源之一。大量研究表明這些超細顆粒物有較大的數量和比表面積，易于富集有毒重金屬、酸性氧化物、有機污染物、細菌和病毒，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化為毒性更大的金屬有機化合物，對生態環境造成嚴重污染，最重要的是它們還吸附其他化學組成，隨人類呼吸進入人體，從而對人體造成直接傷害。超細顆粒物進入呼吸系統內表面后，與肺組織相互作用，一部分可以被排除體外或被消除掉，有一部分可能長期滯留肺組織中，在肺間質形成病灶，而且某些顆粒或組分通過肺的內呼吸換氣進入血液循環，再通過擴散作用到達其他內臟器官。超細顆粒物對人體健康的危害主要表現在“三致作用”:致癌、致畸、致突變。主要原因在于這些超細顆粒物上通常富集各種重金屬(如As、Se、Pb、Cr等)、PAHs (多環芳烴類)和TCDD/Fs (二惡英類)等有機污染物，這些多為致癌物質和基因毒性誘變物質，危害極大，其主要來源是礦物燃料的燃燒所致。國外大量的研究資料表明，其濃度上升與疾病的發病率、死亡率等密切相關，尤其是呼吸系統及心肺疾病，所有的健康研究都表明超細顆粒物與呼吸道和心臟血管疾病之間具有統計關系。電站煤粉燃燒中超細顆粒物的排放是大氣總懸浮顆粒物的重要來源，由于目前除塵技術的局限性，對這些顆粒捕集效率不甚理想。基于此，許多國家已經制定了相關的政策和法規限制超細顆粒物的排放，例如美國、日本和澳大利亞等國已經將超細顆粒物的排放標準納入國家大氣排放標準。我國尚未制訂超細顆粒物標準，但是對超細顆粒物的控制越來越重視，燃燒源超細顆粒物的脫除已被列為國家重點基礎研究發展計劃的研究內容之一。目前，工業應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。該方法存在物料難以回收、易造成污染轉移以及高溫環境下會造成能量浪費等缺點。2)干法除塵，主要包括旋風除塵器、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，維護成本高，在我國應用不多。靜電除塵器除塵效果不但和顆粒粒徑有關，而且還和顆粒的比電阻有關，比電阻過高和過低都不利于顆粒的清除。旋風除塵器由于其結構簡單、造價低廉、維護管理方便且適用面寬而在各工業領域被普遍使用。由于其分離機理基于慣性分離，對于粒徑較大的顆粒分離效率較高，但對于微米級和亞微米級粒子，其分離能力很低。靜電除塵和布袋除塵對超細顆粒物清除效率相對較低，而正是這些超細顆粒物，雖然其粒徑很小，但是其數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，對環境和人體會造成巨大的危害。因此，要從源頭上控制燃煤超細顆粒物的排放，必須采用新的控制方法。
發明內容
為解決現有技術中在煤粉燃燒過程中產生的高溫腐蝕，引起鍋爐過熱器或再熱器爆管、煤粉燃燒除塵效果不理想等現象，本發明提供了一種添加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顆粒物，尤其是PM2. 5顆粒的排放，降低對環境的污染，減小對人體健康的危害，提高傳統除塵裝置對燃煤超細顆粒物的脫除效率。本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是一種添加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口處隨二次風一起送入鍋爐爐膛內燃燒，燃燒所需的空氣由送風機送入鍋爐爐膛；
步驟三、燃燒后混有Ni基脫除劑的煙氣進入除塵器過濾后排放。所述的除塵器為靜電除塵器、布袋除塵器、多管除塵器或旋風除塵器。煤粉和Ni基脫除劑在固態排渣煤粉鍋爐、流化床鍋爐或者爐排鍋爐內燃燒。燃燒氣氛是02/C02氣氛。在煤粉燃燒過程中易產生高溫腐蝕，升華的Na和K的氧化物與煙氣中的SO3反應生成硫酸鹽，然后與氧化鐵、氧化鋁等反應生成復合硫酸鹽，這些復合硫酸鹽的熔點較低，在過熱器或再熱器外壁上會形成熔融灰渣層，高溫腐蝕速度快，容易引起過熱器或再熱器爆管，是鍋爐運行中比較常見的事故，Ni基脫除劑還可以有效地減少堿金屬Na和K對鍋爐過熱器或再熱器的高溫腐蝕，這對鍋爐的連續安全運行將會起到非常重要的作用。本發明的有益效果是
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，有效控制燃煤超細顆粒物的排放；Ni基脫除劑在脫除PM2. 5的同時還可以脫除煙氣中的有害重金屬元素；
2)Ni基脫除劑價格較低，可以有效降低投資和運行成本；
3)該工藝流程簡單；
4)本發明采取的Ni基脫除劑可有效地減少堿金屬Na和K對鍋爐過熱器或再熱器的高溫腐蝕，因為在高溫作用下，所添加的Ni基脫除劑可與Na和K反應生成NaNiO2和KNi02。
CN 102925246 A
書
明
說
3/4頁圖I是本發明中Ni2O3添加量對PM2. 5數量濃度-粒徑分布的影響；
圖2是本發明中Ni2O3添加量對PM2. 5質量濃度-粒徑分布的影響；
圖3是本發明中Ni2O3粒徑對PM2. 5數量-粒徑分布的影響。
具體實施例方式本發明的一種添加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口處隨二次風一起送入鍋爐爐膛內燃燒，燃燒所需的空氣由送風機送入鍋爐爐膛；
步驟三、燃燒后混有Ni基脫除劑的煙氣進入除塵器過濾后排放。所述的除塵器為靜電除塵器、布袋除塵器、多管除塵器或旋風除塵器。所述煤粉和Ni基脫除劑在固態排渣煤粉鍋爐、流化床鍋爐或者爐排鍋爐內燃燒。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口處隨二次風一起送入鍋爐爐膛，燃燒所需的O2由空分設備制備，然后將所制備的O2和一部分再循環煙氣混合后送入鍋爐爐膛，另外一部分煙氣通過煙囪排入大氣，脫除劑可以吸附大量的極細小顆粒，其粒徑增大，飛灰和脫除劑由煙氣攜帶進入除塵器并被除塵器所脫除。下面通過以下實施例說明本發明，實施例在實驗室中進行，實施步驟如下
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
比表面積測試結果。表I-本發明中Ni2O3的BET比表面積測試結果
權利要求
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口處隨二次風一起送入鍋爐爐膛內燃燒，燃燒所需的空氣由送風機送入鍋爐爐膛； 步驟三、燃燒后混有Ni基脫除劑的煙氣進入除塵器過濾后排放。
2.如權利要求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、多管除塵器或旋風除塵器。
3.如權利要求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基脫除劑在固態排渣煤粉鍋爐、流化床鍋爐或者爐排鍋爐內燃燒。
4.如權利要求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；將燃煤送入磨煤機中磨制好后送入鍋爐爐膛，并將Ni基脫除劑從鍋爐二次風口處隨二次風一起送入鍋爐爐膛內燃燒，燃燒所需的空氣由送風機送入鍋爐爐膛；燒后混有Ni基脫除劑的煙氣進入除塵器過濾后排放。該方法可有效地減少堿金屬Na和K對鍋爐過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，工藝流程簡單。
文檔編號C10L10/06GK102925246SQ20121040572
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者屈成銳, 徐斌, 吳健, 劉建新 申請人:河南科技大學