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(yùn)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(yán)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?；钚蕴棵摴矢撸沁\(yùn)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(dá)1007.lkj/mol，是脫汞工藝中的難點和重點。對飛灰進(jìn)行改性以達(dá)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(jìn)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(jìn)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(yùn)行成本和較長的運(yùn)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(yùn)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(yuǎn)超過國際平均標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(dá)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(jìn)料噴射槍，2、改性艙，3、飛灰進(jìn)料噴射槍，4、壓縮空氣進(jìn)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(jìn)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(jìn)料噴射槍3噴射常溫態(tài)的飛灰進(jìn)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(jìn)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(jìn)料飛灰的溫度為室溫，遠(yuǎn)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(fèi)。從出料口出來的碘改性飛灰獨(dú)立于脫汞過程之外，可以直接通入燃煤煙氣管道進(jìn)行脫汞，也可以通過交通運(yùn)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(dú)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(jìn)行交通運(yùn)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(biāo)識
1、碘化氫熱流體進(jìn)料噴射槍，2、改性艙，3、飛灰進(jìn)料噴射槍，4、壓縮空氣進(jìn)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(jìn)行詳細(xì)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(jìn)料噴射槍1、改性艙2、飛灰進(jìn)料噴射槍3、壓縮空氣進(jìn)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(jìn)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(jìn)料噴射槍3噴射常溫態(tài)的飛灰進(jìn)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(jìn)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(jìn)料飛灰的溫度為室溫，遠(yuǎn)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(fèi)。從出料口出來的碘改性飛灰獨(dú)立于脫汞過程之外，可以直接通入燃煤煙氣管道進(jìn)行脫汞，也可以通過交通運(yùn)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(jìn)料噴射槍1、改性艙2、飛灰進(jìn)料噴射槍3、壓縮空氣進(jìn)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(jìn)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(jìn)料噴射槍3噴射常溫態(tài)的飛灰進(jìn)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(jìn)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(jìn)料飛灰的溫度為室溫，遠(yuǎn)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(fèi)。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(jìn)行脫汞，也可以通過交通運(yùn)輸后再用于脫汞，具有獨(dú)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(jìn)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(xì)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(dá)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