一种以飞灰残炭为原料的脱汞吸附剂制备装置及方法与流程

本发明属于化学吸附剂制备技术领域，涉及一种以飞灰残炭为原料的脱汞吸附剂制备装置及方法。

背景技术：

为了缓解全球汞污染状况，各国政府和国际组织相继制订了严格的汞排放标准。我国在2011年7月29日颁布了最新的《火电厂大气污染物排放标准》，要求2015年1月1日开始，燃煤锅炉汞排放控制在30μg/m³以下。2013年1月，联合国召开的会议上，要求促成一个全球性的协议，共同抑制汞污染对人类造成的威胁。

在所有脱汞技术中，吸附方法是目前最成熟而且已有工业应用的脱汞技术。选择合适的吸附剂是这项技术能够有良好脱汞效果的前提，目前活性炭是应用最广泛的吸附剂。活性炭脱汞效率虽然十分理想，但是存在如下几点不足：1.吸附剂成本过高；2.导致飞灰质量降低。

相比活性炭，飞灰残炭虽然没有十分理想的多孔性，但研究表明汞在低浓度区(0.5-1.2mg/m³)时，飞灰残炭对汞的吸附效果可以满足排放要求。此外，飞灰残炭的成本很低，因此它是一种很有潜力的脱汞吸附剂原料。对飞灰残炭进行相应的改性处理可进一步提高其脱汞效率，进行磁化处理则可实现吸附剂的回收利用，并保证飞灰再利用的质量。目前，吸附剂的改性和磁化处理多处于实验室阶段，并且需要大量的人工操作，实际生产过程中还没有一套可以实现连续地大规模自动化吸附剂改性、磁化的装置。所以开发一套可工业化应用的以飞灰残炭为原料的脱汞吸附剂制备装置和方法对于燃煤电厂烟气污染物汞的脱除具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以飞灰残炭为原料的脱汞吸附剂制备装置及方法，将吸附剂的改性和磁化设备整合于一体，实现连续地大规模自动化制备吸附剂，以除尘器收集的飞灰残炭为原料制得的吸附剂可用于脱除烟气中的汞，成本很低且保证了飞灰再利用的质量。

为达到上述目的，本发明的装置包括：包括自下而上依次设置的改性室、喷淋室、磁化室和流化床干燥机，所述的改性室通过管路以及安装在管路上的阀门与飞灰残炭储存室相连通，在改性室内安装有穿过喷淋室底部的升降条，改性室内底部设置有与升降条相连的并能够随升降条上下移动的改性室过滤膜，喷淋室的底部设置有与改性室过滤膜位置相对应的能够开合的门，喷淋室顶部设置有与改性室过滤膜位置相对应的喷头，喷淋室底部两侧分别设置有与喷淋室相连通的喷淋废液通道和喷淋室泵，磁化室通过抽水管与喷淋室泵相连，磁化室内安装有磁化室升降条及磁力搅拌器，磁化室底部设置有与磁化室升降条相连的并能够随其上下移动的磁化室过滤膜，磁化剂给料机通过管路与磁化室相连通，带有吸附剂通过的液化床干燥机的底部设置有与磁化室过滤膜位置相对应的能够开合的门。

所述的改性室设置为三个，且各改性室通过各自的阀门与飞灰残炭储存室相连通。

所述的喷淋室中设置有与改性室相同数量的喷头，各喷头分别位于对应改性室的正上方。

所述的喷淋废液通道上设置废液阀门。

所述的改性室过滤膜、磁化室过滤膜的面积与改性室、磁化室的面积相同。

本发明的脱汞吸附剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)飞灰残炭经上游设备浮选机从飞灰中选出，并进入飞灰残炭储存室(1)中作为吸附剂的原料待处理；

2)开启阀门将飞灰残炭通入改性室，在改性室中飞灰残炭在改性剂即6％的KI溶液中浸泡12小时，利用汞与卤素之间的反应提高飞灰残炭对汞的吸附性能；

3)浸泡处理后，改性室过滤膜通过升降条上升，并且喷淋室的底部的门开启，将吸附剂从改性剂中过滤出来并连同改性室过滤膜上升至喷淋室；

4)关闭喷淋室的底部的门打开喷头，同时打开废液阀门，喷入90℃的蒸馏水，将吸附剂上多余的改性剂洗去，并将喷淋废液从喷淋废液通道排出；

5)关闭废液阀门，喷头继续喷入蒸馏水，使得吸附剂浸泡在蒸馏水中，开启喷淋室泵将蒸馏水连同吸附剂吸入抽水管，并进入磁化室；

6)吸附剂进入磁化室的同时，将Fe₃O₄粉末与吸附剂按1：3的质量比由磁化剂给料机将Fe₃O₄粉末送入磁化室，开启磁力搅拌器，对吸附剂附磁；

7)磁化完成后，磁化室过滤膜通过磁化室升降条上升，并且流化床干燥机的底部开启，将吸附剂从溶液中过滤出来并随着磁化室过滤膜转移至流化床干燥机；

8)在流化床干燥机中，改性并磁化后的吸附剂干燥完成后，经吸附剂通道进入后续吸附剂储存设备。

所述步骤2)三个改性室的阀门每隔4小时顺序开启将飞灰残炭通入相应的改性室。

所述步骤6)磁化室的温度为90℃，其热源由经过空预器的一路热空气。

所述步骤8)流化床干燥机的干燥温度为90℃，热源由经过空预器的一路热空气提供。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明一种以飞灰残炭为原料的脱汞吸附剂制备装置，将吸附剂的改性和磁化设备整合于一体，便于工业化大规模制备脱汞吸附剂。通过过滤膜及升降条将浸没在溶液中的吸附剂过滤出来并转移至下一个处理单元，取代了人工操作，实现了自动化吸附剂制备。设置3个相同的改性室，避免了改性操作时间过长造成的其他处理单元闲置的情况，实现了连续不间断的制备吸附剂。利用经过空预器的一路热空气作为热源，维持磁化室及流化床干燥机中的高温，减少了设备能耗，符合节能环保的理念。

本发明一种以飞灰残炭为原料的脱汞吸附剂制备方法，相比于传统的活性炭吸附剂，成本大大降低。利用6％的KI溶液对飞灰残炭进行改性处理，可以大大提高飞灰残炭的脱汞效率，足以达到烟气排放的要求。利用Fe₃O₄粉末对改性后的飞灰残炭进行磁化处理，使得吸附剂的回收利用成为可能，并可将吸附剂从飞灰中分离出来，保证飞灰再利用的质量。将改性和磁化处理直接对接，省去了改性后的干燥处理，简化了工序，提高了脱汞吸附剂制备的效率。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图中：1为飞灰残炭储存室，2为阀门，3为阀门，4为阀门，5为改性室，6为改性室，7为改性室，8为喷头，9为喷头，10为喷头，11为喷淋室，12为废液阀门，13为喷淋废液通道，14为喷淋室泵，15为抽水管，16为磁力搅拌器，17为磁化室，18为磁化剂给料机，19为流化床干燥机，20为改性室过滤膜，21为改性室过滤膜，22为改性室过滤膜，23为磁化室过滤膜，24为升降条，25为升降条，26为升降条，27为磁化室升降条，28为吸附剂通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明包括自下而上依次设置的三个改性室5、6、7、喷淋室11、磁化室17和流化床干燥机19，所述的三个改性室分别通过管路以及安装在管路上的阀门2、3、4与飞灰残炭储存室1相连通，在各改性室内安装有穿过喷淋室11底部的升降条24、25、26，各改性室内底部设置有与升降条相连的并能够随升降条上下移动的并与改性室底面积相同的改性室过滤膜20、21、22，喷淋室11的底部设置有与各改性室过滤膜位置相对应的能够开合的门，喷淋室11顶部设置有与各改性室过滤膜位置相对应的喷头8、9、10，喷淋室11底部两侧分别设置有与喷淋室11相连通的喷淋废液通道13和喷淋室泵14，喷淋废液通道13上设置废液阀门12，磁化室17通过抽水管15与喷淋室泵14相连，磁化室17内安装有磁化室升降条27及磁力搅拌器16，磁化室17底部设置有与磁化室升降条相连的并能够随其上下移动的与磁化室底面积相同的磁化室过滤膜23，磁化剂给料机18通过管路与磁化室17相连通，带有吸附剂通过28的液化床干燥机19的底部设置有与磁化室过滤膜位置相对应的能够开合的门。

参见图1，本发明的脱汞吸附剂制备方法，包括如下步骤：

1)飞灰残炭经上游设备浮选机从飞灰中选出，并进入飞灰残炭储存室1中作为吸附剂的原料待处理；

2)每隔4小时开启一次阀门2或阀门3或阀门4，将飞灰残炭通入改性室5或改性室6或改性室7，在改性室中，飞灰残炭在改性剂即6％的KI溶液中浸泡12小时，利用汞与卤素之间的反应，进一步提高飞灰残炭对汞的吸附性能；

3)浸泡处理后，改性室5或改性室6或改性室7中的过滤膜20或过滤膜21或过滤膜22通过升降条24或升降条25或升降条26上升，且喷淋室11的底部的门开启，将吸附剂从改性剂中过滤出来并连同改性室过滤膜上升至喷淋室11；

4)关闭喷淋室11的底部的门打开喷头，同时打开废液阀门12，喷入90℃的蒸馏水，将吸附剂上多余的改性剂洗去，并将喷淋废液从喷淋废液通道13排出；

5)关闭废液阀门12，喷头继续喷入蒸馏水，使得吸附剂浸泡在蒸馏水中，开启喷淋室泵14将蒸馏水连同吸附剂吸入抽水管15，并进入磁化室17；

6)吸附剂进入磁化室17的同时，将Fe₃O₄粉末与吸附剂按1:3的质量比由磁化剂给料机18将Fe₃O₄粉末送入磁化室17，磁化室17的温度控制在90℃，热源由经过空预器的一路热空气提供，磁力搅拌器16开启，对吸附剂附磁，磁化过程需持续3.5小时；

磁化完成后，磁化室过滤膜23通过磁化室升降条27上升，并且流化床干燥机19的底部开启，将吸附剂从溶液中过滤出来并随着磁化室过滤膜转移至流化床干燥机19；

8)在流化床干燥机19中，改性并磁化后的吸附剂在90℃的温度下干燥4小时，热源由经过空预器的一路热空气提供，干燥完成后，经吸附剂通道28进入后续吸附剂储存设备。

本发明以飞灰残炭为原料制备脱汞吸附剂，使脱汞吸附剂的制备实现了规模化、自动化、工业化。合理利用经过空预器的一路热空气作为吸附剂制备过程中的热源，有效地降低了装置能耗。吸附剂的原料采用飞灰残炭，对于电厂来说其原料成本几乎为零，大大提高了燃煤电厂烟气脱汞的经济性。除改性操作外，还对吸附剂进行磁化处理，实现了改性飞灰残炭的回收利用，提高其利用率，并且保证了飞灰的质量不受影响。吸附剂制备流程安排合理，避免了某一处理环节长时间闲置的情况，此外，将改性和磁化衔接，省略了改性后的干燥操作，简化了工艺。本吸附剂制备装置及方法可满足电厂运行过程中对吸附剂的大规模连续性需求，获得理想的脱汞效果。