一種化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃煤電站的煙氣脫汞凈化技術(shù)，具體地指一種化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰用于煙氣脫汞的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]萊是唯種主要以氣相形態(tài)存在于大氣的重金屬污染物，具有持久性、易遷移性、高度生物累積性和生物放大性的特點。由于汞在大氣中停留時間長，可隨大氣循環(huán)運動，以燃煤為主要污染源的大氣汞污染問題已逐漸引起人們的重視。煤是中國目前電站燃料的主體，煤粉燃燒在提供電力的同時會帶來嚴重的汞污染?，F(xiàn)有的活性炭吸附劑脫汞和飛灰吸附劑脫汞兩種方法各有短板。活性炭脫汞效率高，但是運行成本太高，且影響飛灰再利用。飛灰吸附劑是極性吸附劑，對離子態(tài)的汞有很好的吸附性，但是對單質(zhì)態(tài)的汞吸附效果并不明顯，然而煙氣中超過40%的汞都是單質(zhì)汞，在脫硫之后單質(zhì)汞的含有率更是接近甚至超過了 90%，這種汞具有熔點低，平衡蒸汽壓高，難溶于水等特點，第一電離能高達1007.lkj/mol，是脫汞工藝中的難點和重點。對飛灰進行改性以達到對煙氣中汞的高效脫除，是本發(fā)明的存在價值和目的。
[0003]公開號為CN102120174A的中國專利申請公開說明書介紹了一種利用鹵鹽對粉煤灰進行浸潰改性處理的方法，但是該方法需要對浸潰過的粉煤灰進行曬干12小時，烘干24小時的處理，在工廠實際應(yīng)用中需要較高的運行成本和較長的運行周期，這是浸潰類飛灰改性方法的通病。
[0004]此外更多的科學(xué)研究仍舊把運行成本很高的活性炭作為吸附劑，但是我國煤炭平均含汞量為0.58 μ g/g，遠超過國際平均標準的0.13 μ g/g(楊明珍，我國非火電煙氣脫硫行業(yè)發(fā)展綜述.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2012.2(164) ;14.)，倘若使用活性炭作為吸附劑，其成本也將是國外企業(yè)的數(shù)倍之高，而且活性炭混入飛灰會影響飛灰的再利用，因此很難在國內(nèi)燃煤企業(yè)得到推廣普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種把廉價的燃煤飛灰進行簡單的氣相沉積改性處理就能使其充當(dāng)燃煤煙氣的脫汞吸附劑的方法。該方法對飛灰的改性過程簡便迅捷，由于使用了化學(xué)氣相沉積法，能使改性用到的材料以氣相存在于改性艙中，因此飛灰的改性均勻且高效。改性后的飛灰具有很高的脫汞能力，特別是對普通飛灰難以脫除的單質(zhì)汞的脫除效率有很大的提升。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明所提供的化學(xué)氣相沉積裝置(圖1)包括:1、碘化氫熱流體進料噴射槍，2、改性艙，3、飛灰進料噴射槍，4、壓縮空氣進料噴射槍，5、電加熱溫控器，6、改性飛灰出料口 ；其中，該裝置用耐熱抗腐蝕的材料制作，尤其是碘化氫熱流體進料噴射槍I和改性艙2都更要防止被蝕穿。加熱過的碘化氫和空氣在氣相形態(tài)接觸后迅速發(fā)生反應(yīng):HI+02 — Ι2+Η20在高溫的改性艙中生成氣態(tài)的碘單質(zhì)，同時從飛灰進料噴射槍3噴射常溫態(tài)的飛灰進入高溫的改性艙中，氣態(tài)的碘單質(zhì)遇到改性艙中相對溫度很低的飛灰，迅速凝華并以固相形態(tài)沉積到飛灰表面完成對飛灰的改性。改性后的飛灰直接從改性艙2尾部的改性飛灰出料口 6排出。該過程中的所有加熱環(huán)節(jié)由電加熱溫控器5控制。
[0007]一種化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，包括如下步驟:
首先，采用碘化氫的作為原料，將其加熱到氣態(tài)與熱空氣混合噴射到改性艙內(nèi)；同時，過篩的飛灰以粉塵態(tài)被噴射到改性艙內(nèi)。隨后，碘化氫與空氣中的氧氣在高溫的改性艙內(nèi)以氣相形態(tài)充分接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碘單質(zhì)；同時，反應(yīng)生成的碘單質(zhì)被均勻的凝華沉積并附著在低溫的飛灰表面完成對飛灰的碘改性。最后，改性過的飛灰從改性艙飛灰出料口處排出。
[0008]需要注意碘化氫加熱時的副反應(yīng)分解反應(yīng)會生成一部分碘單質(zhì)，因此碘化氫熱流體進料噴射槍I內(nèi)的溫度要高于185攝氏度防止凝華的碘單質(zhì)堵塞管道，該溫度由電加熱溫控器5控制。進料飛灰的溫度為室溫，遠低于改性艙內(nèi)的溫度。改性艙的內(nèi)壁溫度要高于185攝氏度防止碘凝華在改性艙內(nèi)壁上造成的原材料浪費。從出料口出來的碘改性飛灰獨立于脫汞過程之外，可以直接通入燃煤煙氣管道進行脫汞，也可以通過交通運輸后再用于脫汞。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)特點:
本發(fā)明實現(xiàn)了對飛灰的碘改性，對單質(zhì)汞有很高的脫除效率，因在同條件下碘與單質(zhì)汞的結(jié)合能力以及反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定性都要優(yōu)于鹵族的氟氯溴元素；
本發(fā)明采用了氣相沉積法，使覆蓋在飛灰表面的碘具有純度高、顆粒分散性好、粒徑分布窄、粒徑小等典型的氣相沉積特征，因此對碘化氫原料的實際利用率高；
本發(fā)明把飛灰的改性過程獨立到脫汞工藝之外，使飛灰的改性過程更加自由，不會影響到或受限于工廠現(xiàn)有的已成型的設(shè)備，同時，改性后的飛灰既可以直接用于脫汞又可以進行交通運輸后再用于脫汞。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的氣相沉積法制備改性飛灰方法的裝置圖附圖標識
1、碘化氫熱流體進料噴射槍，2、改性艙，3、飛灰進料噴射槍，4、壓縮空氣進料噴射槍，5、電加熱溫控器，6、改性飛灰出料口。
【具體實施方式】
[0011 ] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法及裝置進行詳細的說明。
[0012]一種化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，所用氣相沉積裝置如圖1所示，包括:碘化氫熱流體進料噴射槍1、改性艙2、飛灰進料噴射槍3、壓縮空氣進料噴射槍4、電加熱溫控器5、改性飛灰出料口 6 ;其中，該裝置用耐熱抗腐蝕的材料制作，尤其是碘化氫熱流體進料噴射槍I和改性艙2都更要防止被蝕穿。加熱過的碘化氫和空氣在氣相形態(tài)接觸后迅速發(fā)生反應(yīng):HI+02 — Ι2+Η20在高溫的改性艙中生成氣態(tài)的碘單質(zhì)，同時從飛灰進料噴射槍3噴射常溫態(tài)的飛灰進入高溫的改性艙中，氣態(tài)的碘單質(zhì)遇到改性艙中相對溫度很低的飛灰，迅速凝華并以固相形態(tài)沉積到飛灰表面完成對飛灰的改性。改性后的飛灰直接從改性艙2尾部的改性飛灰出料口 6排出。該過程中的所有加熱環(huán)節(jié)由電加熱溫控器5控制。
[0013]一種化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，包括如下步驟:
首先，采用碘化氫的作為原料，將其加熱到氣態(tài)與熱空氣混合噴射到改性艙內(nèi)；同時，過篩的飛灰以粉塵態(tài)被噴射到改性艙內(nèi)。隨后，碘化氫與空氣中的氧氣在高溫的改性艙內(nèi)以氣相形態(tài)充分接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碘單質(zhì)；同時，反應(yīng)生成的碘單質(zhì)被均勻的凝華沉積并附著在低溫的飛灰表面完成對飛灰的碘改性。最后，改性過的飛灰從改性艙飛灰出料口處排出。
[0014]需要注意碘化氫加熱時的副反應(yīng)分解反應(yīng)會生成一部分碘單質(zhì)，因此碘化氫熱流體進料噴射槍I內(nèi)的溫度要高于185攝氏度防止凝華的碘單質(zhì)堵塞管道，該溫度由電加熱溫控器5控制。進料飛灰的溫度為室溫，遠低于改性艙內(nèi)的溫度。改性艙的內(nèi)壁溫度要高于185攝氏度防止碘凝華在改性艙內(nèi)壁上造成的原材料浪費。從出料口出來的碘改性飛灰獨立于脫汞過程之外，可以直接通入燃煤煙氣管道進行脫汞，也可以通過交通運輸后再用于脫汞。
【主權(quán)項】
1.一種化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，其特征在于，包括如下步驟: 采用碘化氫的作為原料，將其加熱到氣態(tài)與熱空氣混合噴射到改性艙內(nèi)， 過篩的飛灰以粉塵態(tài)被同時噴射到改性艙內(nèi)， 碘化氫與空氣中的氧氣在高溫的改性艙內(nèi)以氣相形態(tài)充分接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碘單質(zhì)，反應(yīng)生成的碘單質(zhì)被均勻的凝華沉積并附著在低溫的飛灰表面完成對飛灰的碘改性，改性過的飛灰從改性艙飛灰出料口處排出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，其特征在于，對應(yīng)的氣相沉積裝置包括:碘化氫熱流體進料噴射槍1、改性艙2、飛灰進料噴射槍3、壓縮空氣進料噴射槍4、電加熱溫控器5、改性飛灰出料口 6，其中，該裝置用耐熱抗腐蝕的材料制作，尤其是碘化氫熱流體進料噴射槍I和改性艙2都更要防止被蝕穿，加熱過的碘化氫和空氣在氣相形態(tài)接觸后迅速發(fā)生反應(yīng):HI+02 — Ι2+Η20在高溫的改性艙中生成氣態(tài)的碘單質(zhì)，同時從飛灰進料噴射槍3噴射常溫態(tài)的飛灰進入高溫的改性艙中，氣態(tài)的碘單質(zhì)遇到改性艙中相對溫度很低的飛灰，迅速凝華并以固相形態(tài)沉積到飛灰表面完成對飛灰的改性，改性后的飛灰直接從改性艙2尾部的改性飛灰出料口 6排出，該過程中的所有加熱環(huán)節(jié)由電加熱溫控器5控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，其特征在于:所說的步驟I)中，碘化氫加熱時的副反應(yīng)分解反應(yīng)會生成一部分碘單質(zhì)，因此碘化氫熱流體進料噴射槍I內(nèi)的溫度要高于185攝氏度防止凝華的碘單質(zhì)堵塞管道，該溫度由電加熱溫控器5控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，其特征在于:所說的步驟2)中，進料飛灰的溫度為室溫，遠低于改性艙內(nèi)的溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，其特征在于:所說的步驟3)中，改性艙的內(nèi)壁溫度高于185攝氏度防止碘凝華在改性艙內(nèi)壁上造成的原材料浪費。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，其特征在于:所說的步驟4)中，沉積的碘一部分來自碘化氫和氧氣的置換反應(yīng)，一部分來自權(quán)利要求3種所述的副反應(yīng)，所以該方法所述的氣相沉積是指碘的化學(xué)氣相沉積法。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰的方法，其特征在于:所說的步驟5)中，從出料口出來的碘改性飛灰可以直接通入燃煤煙氣管道進行脫汞，也可以通過交通運輸后再用于脫汞，具有獨立于脫汞過程之外的特點。
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃煤電站的煙氣脫汞凈化技術(shù)，具體地指一種化學(xué)氣相沉積制備改性飛灰用于煙氣脫汞的方法。該方法以碘化氫和空氣為原材料，采用改進過的化學(xué)氣相沉積裝置，通過熱流體噴射的方式使原材料在氣體相態(tài)充分接觸并發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物碘以固相極細粉末的形態(tài)沉積在整個體系中溫度最低的飛灰表面，以完成對飛灰的碘改性。該改性飛灰能在后續(xù)的燃煤煙氣脫汞的應(yīng)用中高效的把非極性的單質(zhì)汞氧化為帶有極性的汞離子，并將其吸附以達到提高脫汞效率的目的。改性后的飛灰具有很高的脫汞能力，特別是對普通飛灰難以脫除的單質(zhì)汞的脫除效率有很大的提升。
【IPC分類】B01J20/30, C23C16/28, B01D53/02, B01J20/10
【公開號】CN105170075
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】李文瀚, 滕陽, 王家偉
【申請人】華北電力大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2014年6月11日