[发明专利]一种自热式改性生物质焦脱汞吸附剂制备装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及污染物汞脱除，具体涉及一种自热式改性生物质焦脱汞吸附剂制备装置及方法。

背景技术

汞是一种具有挥发性、持久性和生物富集性的重金属污染物，是我国燃煤电站继粉尘、SOx、NOx之后的第四大污染物。在燃煤烟气中，汞主要以单质汞、气态二价汞和颗粒汞三种形式存在。其中，气态二价汞具有较高的水溶性，可在燃煤电站现有的湿法脱硫装置内被高效脱除，颗粒汞则可在除灰装置内与烟气中的飞灰一同被脱除。但与气态二价汞和颗粒汞相比，单质汞的脱除则十分困难，因为其极易挥发且难溶于水，所以对于燃煤电站来说，如何高效脱除单质汞是提高烟气脱汞效率的关键所在。

为了提高烟气中单质汞的脱除效率，学者们开发了多种技术，如吸附剂喷射技术和催化氧化技术等。其中已经工业化应用的是吸附剂喷射技术，而其他技术还处于研究阶段。对于吸附剂喷射技术，吸附剂的选取至关重要。目前研发的脱汞吸附剂可以分为碳基吸附剂和非碳基吸附剂两大类，其中脱汞效率最高的是碳基吸附剂中的活性炭吸附剂。虽然活性炭吸附剂可以高效脱除烟气中的汞，并且已经在美国得到了工业应用。但是活性炭的成本过高，会给燃煤电站带来很大的经济负担。针对这一问题，学者们提出可以用改性生物质焦来替代活性炭吸附剂。因为生物质具有来源广泛、储量丰富、清洁环保、价格低廉的特点，而且生物质热解所得的生物质焦具有与活性炭相似的发达孔隙结构，所以将生物质焦作为脱汞吸附剂的话可以显著降低脱汞成本，便于工业推广和应用。

目前改性生物质焦脱汞吸附剂的制备都是利用外部热源为生物质热解提供所需热量。中国发明专利ZL201410302007.9公开了一种生物质碳基脱汞吸附剂制备装置及方法，提出了一种固定床生物质碳基脱汞吸附剂制备装置，将生物质热解、改性剂溶液浸渍以及水蒸气活化集成在一套装置内进行，可以实现生物质碳基脱汞吸附剂的连续制备。但是上述装置在制备生物质碳基脱汞吸附剂时需要额外提供N₂作为载气，还需外部热源为生物质热解提供所需热量，且产生的热解尾气直接排空，造成了资源的浪费。

发明内容

针对现有技术缺陷，本发明的目的之一是提出一种自热式改性生物质焦脱汞吸附剂制备装置，将生物质热解过程中产生的热解尾气分为两部分加以利用。其中，第一部分不可冷凝气体作为生物质热解过程所需载气，第二部分直接燃烧，用以加热第一部分不可冷凝气体，为生物质热解提供所需热量，使装置本身实现自热平衡。该装置可以实现生物质热解尾气的完全利用，达到节能环保的目的。

为达上述目的，本发明采用的具体技术方案是：

一种自热式改性生物质焦脱汞吸附剂制备装置，包括：

一生物质热解系统，用以对生物质原料进行热解反应；其具有一热解气出口及一载气入口，所述热解气出口及载气入口之间通过一热解循环管路组件连通；

所述热解循环管路组件用以将热解气出口排出的热解气自加热后作为载气输送至载气入口。

进一步地，所述热解循环管路组件包括：

连通于热解气出口的一热解气出口管路；

所述热解气出口管路通过一连接件同时连通于一热解气燃烧管路及一热解气换热循环管路；

所述热解气燃烧管路设置有一可燃气燃烧器；

所述热解气换热循环管路连通至载气入口，并设置有一可燃气换热器；

所述可燃气燃烧器的一高温尾气出口连接至可燃气换热器的一换热介质入口。

进一步地，所述热解气换热循环管路与所述热解气燃烧管路的气体流量之比为1:3.5～6.5。

进一步地，所述生物质热解系统包括一移动式多层热处理反应器，包括：

一反应器主体，反应器主体开设有前述热解气出口及载气入口；

设置于反应器主体中心位置的一旋转主轴；

所述反应器内从上到下依次设置有具有流料口的多层层板；

所述旋转主轴设置有对应多层层板的拨扫结构，用以将生物质原料从各层板拨扫至其下方的层板上。

进一步地，还包括：一进料系统，用以向生物质热解系统给料；

一改性剂溶液供应系统，用以将改性剂溶液喷洒至生物质原料表面；

所述生物质热解系统还包括一生物质焦收集器，用以收集生物质热解系统通过对生物质原料进行热解反应产生的生物质焦。

本发明的另一目的是提供一种自热式改性生物质焦脱汞吸附剂制备方法，包括如下步骤：

使生物质原料进行热解反应；

热解反应排出的热解气通过自加热后作为前述热解反应的载气。