本发明属于燃烧烟气净化处理
技术领域：
，更具体地，涉及一种抑制燃烧室内细颗粒物生成的方法。
背景技术：
：化石燃料燃烧排放的大量颗粒物和重金属，诱发了恶劣的雾霾天气，对环境和人类健康构成严重威胁，实现燃烧源细颗粒物减排迫在眉睫。现行工业锅炉、电站锅炉等燃烧设备应用的除尘技术以电除尘、布袋除尘技术为主，总体除尘效率达到98％以上。但烟气除尘技术难以经济、有效地捕集小粒径的细颗粒物及超细颗粒物。因此，研究者基于颗粒物的生成过程提出了通过向燃烧室添加吸附剂捕集颗粒物前驱体的“燃烧中”颗粒物减排技术，用以补充、增强或替代现有除尘技术。开发高效、易于使用的颗粒物吸附剂是该技术大规模商业应用的前提。美国犹他大学wendt等(2000)研究指出高岭土粉末可以捕获燃烧过程中形成的碱金属及重金属蒸气，可用作颗粒物吸附剂。日本中部大学和中国华中科技大学等提出了基于高岭土和石灰石的颗粒物吸附剂的技术，同时，赵长遂等(2010)、屈成锐等(2006)研究和提出了几种fe基、mn基和ba基固体吸附剂对燃煤超细颗粒物的控制方法。然而，上述已研发的颗粒物吸附剂均为固体粉末，存在效率和利用率低、储存和输运困难、使用过程存在二次粉尘污染等缺点，无法满足工业应用要求。同时，上述吸附剂均为不可燃矿物，其加入可能影响燃料燃烧，不适用于高灰、难燃燃料。技术实现要素：针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种抑制燃烧室内细颗粒物生成的方法，利用制成的液体吸附剂与燃料混合、燃烧，通过吸附剂在燃烧室中与颗粒物前驱体的反应，减少燃烧源的颗粒物和重金属排放。为实现上述目的，按照本发明，提供了一种抑制燃烧室内细颗粒物生成的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取有机醇加入反应器中；(2)在15℃～35℃温度下搅拌有机醇并向反应器中加入钛酸酯和催化剂充分反应，其中钛酸酯与有机醇的摩尔比为0.1：1～0.5：1，催化剂与有机醇的摩尔比为0.01：1～0.1：1；(3)在搅拌时继续向反应器内加入稳定剂充分反应，获得液体颗粒物吸附剂；(4)将上述液体颗粒物吸附剂与燃料混合并且让两者在燃烧室内燃烧，其中液体颗粒物吸附剂与燃料的质量比为1：20～1：2000，则液体颗粒物吸附剂与燃烧源颗粒物前驱体反应，从而减少燃烧源颗粒物前驱体的生成；(5)反应后的一部分吸附剂粉末随烟气排出燃烧室后经过除尘器分离和捕集。优选地，所述有机醇为甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。优选地，所述有机醇为乙醇。优选地，所述钛酸酯为钛酸丁酯、钛酸甲酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯中的一种或多种。优选地，所述钛酸酯为钛酸丁酯。优选地，所述催化剂为盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、柠檬酸中的一种或多种。优选地，所述催化剂为乙酸。优选地，所述稳定剂为硝酸、乙醇和水共同形成的溶液并且摩尔比值为硝酸：乙醇：水＝(0.5～1)：(5～10)：1，或者为盐酸、乙醇和水共同形成的溶液并且摩尔比值为硝酸：乙醇：水＝(0.5～1)：(5～10)：1。优选地，所述吸附剂在进入燃烧室前与燃料混合，或者单独喷射进入燃烧室，在燃烧室内与燃料混合。优选地，所述燃烧源颗粒物前驱体为碱金属、重金属矿物蒸汽或酸性矿物蒸汽。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本方法通过向燃料或燃烧室内添加适量液体吸附剂，有效减少燃烧过程中细颗粒物、气态重金属以及sox、hcl等酸性气态污染物的生成，同时失活吸附剂可通过下游除尘过程中分离脱除，最终实现细颗粒物和气态重金属的减排；(2)本方法所述吸附剂为液体，与常规固体粉末吸附剂相比，具有添加方式简单灵活，储存、运输和使用过程无粉尘污染，制备工艺简单等优点；(3)本方法所述吸附剂为有机物，在600℃以上可着火燃烧，与常规无机吸附剂相比，具有适用于高灰等难燃燃料并促进其着火的优点；(4)本方法可广泛应用于以煤、生物质、固体废弃物、石油、天然气等为燃料的层燃炉、室燃炉、流化床炉、旋风炉以及民用炉灶等不同燃烧源的细颗粒物和重金属排放控制，适用性强，应用范围广泛，具有较高的经济价值。附图说明图1是用于实现本方法的设备示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例1参照图1，一种抑制燃烧室内细颗粒物生成的方法，包括以下步骤：(1)选取50ml无水乙醇1置于反应器11中；配置浓度为4m的钛酸丁酯溶液2，1m醋酸溶液3，hno3-乙醇-水溶液4(hno3/无水乙醇/h2o＝0.5/10/1)备用；其中，反应器11置于水浴装置7中进行加热，反应器11上还设置有回流装置8、搅拌装置9和温度计10；(2)在20℃、剧烈搅拌条件，无水乙醇1中滴加钛酸丁酯，使钛酸丁酯与无水乙醇1的摩尔比为0.1：1；(3)在20℃、剧烈搅拌条件，继续滴加醋酸溶液，使醋酸与无水乙醇1的摩尔比为0.01：1；(4)在剧烈搅拌条件，继续滴加硝酸-乙醇-水溶液充分反应，制得吸附剂溶液5；(5)将上述液体吸附剂喷洒入煤粉6，充分搅拌混合均匀，添加质量比为吸附剂/煤粉＝1/2000；(6)将上述在燃烧室12中燃烧(1500℃)，利用低压颗粒物采样仪(lpi)收集燃烧产生的颗粒物，并计算pm1、pm2.5和pm10的质量浓度；利用承重式颗粒物采样仪(dgi)收集颗粒物并通过微波消解、icp-ms测试分析细颗粒物中重金属含量，用以表征气态重金属排放程度；(7)反应后的一部分吸附剂粉末随烟气排出燃烧室12后经过除尘器13分离和捕集，然后尾气再经烟囱14排出。结果表明，在上述实验条件下，液体吸附剂可显著减少细颗粒物pm2.5，其质量浓度降低15％。同时，结果表明该吸附剂对颗粒物的控制效果随颗粒物粒径减小而增大，其对超细颗粒物pm0.3的减排效果高达23％。这主要是由于，液体吸附剂包覆在煤粉颗粒表面。在煤粉颗粒燃烧过程中，吸附剂燃烧形成tio2/钛酸盐活性物质，而煤粉燃烧产生的碱金属(na、k、ca)蒸汽以及s、cl等颗粒物前驱体向煤/焦颗粒外部扩散。矿物蒸汽在穿过活性物质层时被反应固定，进而减少矿物蒸汽均相成核生成细颗粒物的过程，从而减少了细颗粒物特别是超细颗粒物的生成量。同时，结果表明，加入吸附剂后细颗粒物pm2.5中as、cd、pb等重金属浓度降低17～26％，表明该吸附剂可同时捕获固定重金属，减少重金属以气态或细颗粒物形式排放。表1是实施例1中向煤粉中添加吸附剂前后产生颗粒物的质量浓度对比。表1质量浓度对比(mg/nm3)颗粒物无吸附剂添加时添加液体吸附剂时pm0.39.747.50pm2.5135.8115.4实施例2参照图1，一种抑制燃烧室内细颗粒物生成的方法，包括以下步骤：(1)选取50ml无水乙醇1置于反应器11中；配置浓度为4m的钛酸丁酯溶液2，1m醋酸溶液3，hno3-乙醇-水溶液4(hno3/无水乙醇/h2o＝0.5/10/1)备用；其中，反应器11置于水浴装置7中进行加热，反应器11上还设置有回流装置8、搅拌装置9和温度计10；(2)在15℃、剧烈搅拌条件，无水乙醇1中滴加钛酸丁酯，使钛酸丁酯与无水乙醇1的摩尔比为0.5：1；(3)在15℃、剧烈搅拌条件，继续滴加醋酸溶液，使醋酸与无水乙醇1的摩尔比为0.1：1；(4)在剧烈搅拌条件，继续滴加硝酸-乙醇-水溶液充分反应，制得吸附剂溶液5；(5)将上述液体吸附剂喷洒入煤粉6，充分搅拌混合均匀，添加质量比为吸附剂/煤粉＝1/20；(6)将上述在燃烧室12中燃烧(1500℃)，利用低压颗粒物采样仪(lpi)收集燃烧产生的颗粒物，并计算pm1、pm2.5和pm10的质量浓度；利用承重式颗粒物采样仪(dgi)收集颗粒物并通过微波消解、icp-ms测试分析细颗粒物中重金属含量，用以表征气态重金属排放程度；(7)反应后的一部分吸附剂粉末随烟气排出燃烧室12后经过除尘器13分离和捕集，然后尾气再经烟囱14排出。结果表明，在上述实验条件下，液体吸附剂可显著减少细颗粒物pm2.5，其质量浓度降低55％。同时，结果表明该吸附剂对颗粒物的控制效果随颗粒物粒径减小而增大，其对超细颗粒物pm0.3的减排效果高达63％。这主要是由于，液体吸附剂包覆在煤粉颗粒表面。在煤粉颗粒燃烧过程中，吸附剂燃烧形成tio2/钛酸盐活性物质，而煤粉燃烧产生的碱金属(na、k、ca)蒸汽以及s、cl等颗粒物前驱体向煤/焦颗粒外部扩散。矿物蒸汽在穿过活性物质层时被反应固定，进而减少矿物蒸汽均相成核生成细颗粒物的过程，从而减少了细颗粒物特别是超细颗粒物的生成量。同时，结果表明，加入吸附剂后细颗粒物pm2.5中as、cd、pb等重金属浓度降低27～36％，表明该吸附剂可同时捕获固定重金属，减少重金属以气态或细颗粒物形式排放。表2是实施例2中向煤粉中添加吸附剂前后产生颗粒物的质量浓度对比。表2质量浓度对比(mg/nm3)颗粒物无吸附剂添加时添加液体吸附剂时pm0.39.743.60pm2.5135.861.1实施例3参照图1，一种抑制燃烧室内细颗粒物生成的方法，包括以下步骤：(1)选取50ml无水乙醇1置于反应器11中；配置浓度为4m的钛酸丁酯溶液2，1m醋酸溶液3，hno3-乙醇-水溶液4(hno3/无水乙醇/h2o＝0.5/10/1)备用；其中，反应器11置于水浴装置7中进行加热，反应器11上还设置有回流装置8、搅拌装置9和温度计10；(2)在30℃、剧烈搅拌条件，无水乙醇1中滴加钛酸丁酯，使钛酸丁酯与无水乙醇1的摩尔比为0.4：1；(3)在30℃、剧烈搅拌条件，继续滴加醋酸溶液，使醋酸与无水乙醇1的摩尔比为0.12：1；(4)在剧烈搅拌条件，继续滴加硝酸-乙醇-水溶液充分反应，制得吸附剂溶液5；(5)将上述液体吸附剂喷洒入煤粉6，充分搅拌混合均匀，添加质量比为吸附剂/煤粉＝1/100；(6)将上述在燃烧室12中燃烧(1500℃)，利用低压颗粒物采样仪(lpi)收集燃烧产生的颗粒物，并计算pm1、pm2.5和pm10的质量浓度；利用承重式颗粒物采样仪(dgi)收集颗粒物并通过微波消解、icp-ms测试分析细颗粒物中重金属含量，用以表征气态重金属排放程度；(7)反应后的一部分吸附剂粉末随烟气排出燃烧室12后经过除尘器13分离和捕集，然后尾气再经烟囱14排出。结果表明，在上述实验条件下，液体吸附剂可显著减少细颗粒物pm2.5，其质量浓度降低35％。同时，结果表明该吸附剂对颗粒物的控制效果随颗粒物粒径减小而增大，其对超细颗粒物pm0.3的减排效果高达44％。这主要是由于，液体吸附剂包覆在煤粉颗粒表面。在煤粉颗粒燃烧过程中，吸附剂燃烧形成tio2/钛酸盐活性物质，而煤粉燃烧产生的碱金属(na、k、ca)蒸汽以及s、cl等颗粒物前驱体向煤/焦颗粒外部扩散。矿物蒸汽在穿过活性物质层时被反应固定，进而减少矿物蒸汽均相成核生成细颗粒物的过程，从而减少了细颗粒物特别是超细颗粒物的生成量。同时，结果表明，加入吸附剂后细颗粒物pm2.5中as、cd、pb等重金属浓度降低33～36％，表明该吸附剂可同时捕获固定重金属，减少重金属以气态或细颗粒物形式排放。表3是实施例3中向煤粉中添加吸附剂前后产生颗粒物的质量浓度对比。表3质量浓度对比(mg/nm3)颗粒物无吸附剂添加时添加液体吸附剂时pm0.39.745.45pm2.5135.888.27本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12