专利名称：一种燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在燃煤电站锅炉上因混燃废弃电路板生成气化产物、促其颗粒汞生成的方法及系统。
背景技术：
当今世界上有很多国家一次能源以煤炭为主，煤炭中含有微量的Hg，我国煤炭中平均Hg含量为220mg/kg。煤炭燃烧排放出Hg会对环境造成破坏。煤在燃烧阶段，煤中的 Hg全部以气态单质Hg (Hg0)的形式释放，随烟气不断向受热面放热降温，Hgtl会逐渐被氧化生成氧化态的二价Hg (Hg2+),燃料燃烧产生的飞灰会吸收部分烟气中的Hg°与Hg2+形成颗粒Hg (Hgp)0 Hgp可在电站除尘设备(静电除尘、布袋除尘)中随灰分被捕集下来。由于 Hg2+比Hg°更易吸附到飞灰颗粒上，若能促进烟气中的Hg°氧化生成Hg2+，则可促进Hgp生成，提高锅炉现有除尘设备的脱汞效果。Br等卤族元素可有效氧化Hg°并促进Hgp生成，但我国煤种中的卤素含量较低。随着电子技术的快速发展，电子废弃物更是以每5年增加16% 28%的速度攀升， 成为世界增长最快的工业垃圾。在电子废弃物中废弃电路板的成分和结构最为复杂，也最难处理。电路板的基板部分都是环氧树脂玻璃纤维复合材料，在基板上还附有金属电路。绝大部分印刷电路板含有溴化阻燃剂，在其回收处理中，若将电路基板中的树脂等有机物进行热处理，阻燃剂释放出的Br会对环境造成污染；但若将这些Br送入燃煤烟气，则可有效促进烟气中Hg转化为颗粒Hg并且减少污染物Br的排放。而且煤燃烧产生的高温烟气可以气化电路板主体，使其转化为具有热值的可燃气体，同时将电路板上的金属分离下来。
发明内容
本发明提出了一种燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法及系统，以达到控制烟气中气态Hg排放及废弃电路板处理的目的。本发明所称问题是由以下技术方案解决的
一种燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法，其特别之处是，设置一个废弃电路板气化装置，从燃煤锅炉烟道中抽取800°C -900°C的高温烟气，将高温烟气送入废弃电路板气化装置中，再将废弃电路板气化装置中的气化气体送入燃煤锅炉炉膛中燃烧，同时将由废弃电路板分离出金属残渣回收；利用气化气体中的Br促使燃煤锅炉烟气中Hg转化为颗粒Hg。上述燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法，所述废弃电路板气化气体的热值占燃煤锅炉炉膛内总热量的10-15%。上述燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法，所述燃煤锅炉与废弃电路板气化装置相连的送气管路内的气化气体温度在600-650°C。一种燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成系统，它包括燃煤锅炉、废弃电路板气化装置和废弃电路板仓，燃煤锅炉的烟道的平部位经抽气管路与废弃电路板气化装置的气体入口连通，废弃电路板气化装置的气化气体出口经送气管路与燃煤锅炉炉膛连通，所述送气管路上设有热电偶和抽风机。上述燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成系统，所述废弃电路板仓位于废弃电路板气化装置上部，所述废弃电路板气化装置下部设有气化产物固体残渣排出口。本发明用于解决控制烟气中气态Hg排放及废弃电路板回收处理问题。所述方法利用作为固体废弃物的废弃电路板，用燃煤锅炉高温烟气将其难回收的高分子有机物转变成具有热值的气化气体，同时回收了随之分离出的金属；气化气体在作为锅炉燃料的同时充分利用电路板气化出的污染物Br促使烟气中的元素汞转变成颗粒汞，被除尘系统除去， 达到控制烟气汞排放的目的。本发明还提供了实现上述方法的燃煤锅炉系统。实验表明， 采用本发明方法，当气化气体携带的热量占锅炉燃料总热量10-15%时，形成的颗粒Hg占燃料携带Hg的比例可提闻14%以上。
图I是本发明系统示意图2是本发明所用的实验装置示意图。附图中标号表示如下I、废弃电路板仓；2、废弃电路板气化装置；3、气化产物固体残渣排出口 ；4、热电偶；5、抽风机；6、送气管道；7、煤粉仓；8、烟道；9、省煤器；10、空气预热器；11、除尘器；12、引风机；13、燃煤锅炉；14、抽气管道；15、热一次风管；16、給粉装置；17、刚玉管；18、实验炉；19、电源及温控装置；20、灰样收集器；21、配气装置；22、气化
>J-U装直。
具体实施例方式本发明方法在燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成系统中实现，所述系统包括燃煤锅炉13、废弃电路板气化装置2和废弃电路板仓I。参看图1，在燃煤锅炉13运行过程中，从烟道8水平部位抽取温度在800°C _900°C烟气，将抽出的烟气送入废弃电路板气化装置2中，废弃电路板气化装置中的废弃电路板由废弃电路板仓I送入，废弃电路板气化气体送入锅炉炉膛燃烧，废弃电路板中阻燃剂气化释放的Br也随之进入炉膛。为保证废弃电路板气化完全，防止壁面焦油产生，在与废弃电路板气化装置相连的气化气管路上布置热点偶4，保证热电偶的温度在600-650°C。可以通过改变抽风机5的抽气量控制气化气体的送气温度，抽气量增加即可提高送气温度。废弃电路板气化后分离出的固体残渣通过设置在废弃电路板气化装置下部的气化产物固体残渣排出口 3排出，固体残渣中主要是废弃电路板含有的金属。煤粉仓中输出的煤粉与热一次风管15输送来的热一次风掺混后送入炉膛燃烧，锅炉燃烧时煤粉中的Hg释放出来进入烟气以气态单质Hg (Hg°)形式存在，在烟气向烟道尾部流动时，烟气不断向锅炉各受热面如省煤器9、空气预热器10等放热降温，烟气中的Hg不断被氧化成为二价Hg (Hg2+)，部分Hg°、Hg2+被灰颗粒吸附成为颗粒Hg，颗粒Hg在除尘器中随灰颗粒被捕集沉积下来。电路板气化气中的Br可有效促进烟气Hg氧化为Hg2+， Hg2+更易被灰颗粒吸收，Br还可以吸附在灰颗粒上再与烟气中的Hg反应使烟气Hg成为颗粒Hg,通过这些作用使被除尘器脱除的Hg占燃料携带Hg的比例增加,减少气态Hg排放。 Br促烟气Hg氧化及颗粒Hg形成的机理为Br氧化Hg及氧化态Hg在灰颗粒上的吸附机理
2HBr — Br2+H2
HBr+HCl+l/202 — BrCl+H20
Br2+HCl — BrCl+HBr
Hg°+2Br — HgBr2
Hg°+2HBr — HgBr2+H2
2Hg°+2BrCl — HgCl2+HgBr2
Br促颗粒Hg形成机理
Hg0 (g) — Hg0 (ads)
Br (g) — Br (ads)
Hg0 (g) +2Br (g) — HgBr2 HgBr2 — HgBr2 (ads)
Hg0 (ads) +2Br (ads) — HgBr2 (ads)
Hg0 (g) +2Br (ads) — HgBr2 (ads)
以上反应式中(ads)表示该物质是吸附在灰颗粒上的。为得到理想的反应效果，废弃电路板气化气体的热值应占燃煤锅炉炉膛内总热量的10-15%。当气化产物气体的热值小于10%时促颗粒汞的效果并不明显，因为气化产物气体中的Br含量偏低；当热值大于15%时，气化产物气中的Br促颗粒汞生成之后还有一定量的剩余，过多的Br排入大气，会对环境产生污染。参看图2，以下提供本发明方法在模拟本发明系统的实验装置所完成的实施例 实施例I :
实验是在一维炉燃烧实验装置上进行的，图2中22为电路板气化装置，它包括高温加热设备、气化设备及废弃电路板进出料设备，由配气装置21提供模拟烟气，图2中16为给粉装置。为了便于实验，实验前去除废弃电路板中的电子元件，制备成大小的电路板颗粒。实验炉18由电源及温控装置19提供热量，使炉内温度达到1300°C，开启給粉装置 16，平均粒径50 ii m的I号煤粉以4. 6g/min速度从給粉装置16中输出，与配气装置21输送来30. lL/min的空气混合送入实验炉18内的刚玉管17中燃烧，从灰样收集器20中采集灰样一。继续进行实验，开启气化装置22，通过调整电路板给料量使电路板气化气体的热值占炉内总热量的10%。当电路板颗粒中的有机物质完全气化产生的C0、H2，在锅炉炉膛内完全燃烧，即能够保证所产生的热值占炉内总热值的10%。电路板颗粒以lg/min速度输送到气化设备中，从配气装置输送过来的2. 4L/min模拟烟气(18% C02,7% H20,75% N2)经加热设备加热到850°C进入气化设备气化电路板颗粒，气化气体在管道末端冷却至600°C后进入刚玉管；调节煤粉侧空气量至32. lL/min，从灰样收集器20中采集灰样二，通过固液相直接测Hg仪测量单位质量煤灰颗粒中的Hg量。实验通过颗粒汞率的变化来分析实验结果，颗粒汞率定义为单位质量煤粉产生的灰中所含汞量占单位质量煤粉携带汞量的百分比。比较计算如下号煤粉的汞量207ppb，灰样一的颗粒汞率=27. 02/100*213/207=27.8%，灰样二的颗粒汞率=27. 02/100*323/207=42. 2%，灰样一、二中Hg量可知灰样二中的颗粒汞量较灰样一提高了 14. 4%，表明电路板气化气体参与燃烧有助于颗粒汞的形成。煤样特性及灰颗粒萊量如表I、表2所示表I I号煤的兀素分析和工业分析
权利要求
1.一种燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法，其特征在于，设置一个废弃电路板气化装置，从燃煤锅炉烟道抽取800°c -900°c的高温烟气，将高温烟气送入废弃电路板气化装置中，再将废弃电路板气化装置中的气化气体送入燃煤锅炉炉膛中燃烧，同时将由废弃电路板分离出金属残渣回收；利用气化气体中的Br促使燃煤锅炉烟气中Hg转化为颗粒Hg。
2.根据权利要求I所述的燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法，其特征在于所述废弃电路板气化气体的热值占燃煤锅炉炉膛内总热量的10-15%。
3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法，其特征在于所述燃煤锅炉与废弃电路板气化装置相连的送气管路内的气化气体温度在 600-650。。。
4.一种燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成系统，其特征在于它包括燃煤锅炉 (13)、废弃电路板气化装置(2)和废弃电路板仓(I);所述燃煤锅炉的烟道(8)水平部位经抽气管路(14)与废弃电路板气化装置的气体入口连通，废弃电路板气化装置的气化气体出口经送气管路(6)与燃煤锅炉炉膛连通，所述送气管路上设有热电偶(4)和抽风机(5)。
5.根据权利要求2所述的燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成系统，其特征在于 所述废弃电路板仓(I)位于废弃电路板气化装置(2 )上部，所述废弃电路板气化装置下部设有气化产物固体残渣排出口(3)。
全文摘要
一种燃煤锅炉混燃废弃电路板促颗粒汞生成的方法及系统，用于解决控制烟气汞排放问题。其技术方案是设置一个废弃电路板气化装置，从燃煤锅炉烟道抽取800℃-900℃的高温烟气，将高温烟气送入废弃电路板气化装置中，再将废弃电路板气化装置中的气化气体送入燃煤锅炉炉膛中燃烧，同时将由废弃电路板分离出金属残渣回收；利用气化气体中的Br促使燃煤锅炉烟气中Hg转化为颗粒Hg。本发明还提供了实现上述方法的燃煤锅炉系统。本发明在回收处理废弃电路板的同时，减少燃煤锅炉烟气中的汞排放量，实验表明，采用本发明方法，当气化气体携带的热量占锅炉燃料总热量10-15%时，形成的颗粒Hg占燃料携带Hg的比例可提高14%以上。
文档编号B01D53/76GK102588979SQ20121006048
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者周黎明, 夏瑞青, 殷立宝, 高正阳 申请人:华北电力大学(保定)