[发明专利]一种燃烧过程中减少重金属铬排放的方法

说明书

本发明公开了一种燃烧过程中减少重金属Cr排放的方法。在燃烧装置的高温(800℃‑1100℃)尾部烟气中喷入1g/Nm³‑20g/Nm³的以Fe基或Mg基矿物为主的吸附剂。所述吸附剂为固体粉末，粒径在5μm‑100μm。通过化学反应和物理吸附作用，烟气中的Cr被吸附，在高温下就可以转化为空气动力学粒径2.5μm的固体颗粒物，从而能够被除尘装置轻易脱除，同时抑制灰中剧毒六价铬化合物的生成。气态的有毒有害物质被转化为大颗粒的不溶于水的固体，有利于捕集与无害化、资源化处理。

技术领域

本发明属于燃烧污染物排放控制技术，具体涉及一种在燃烧过程中减少重金属Cr排放的方法。

背景技术

Cr的存在价态主要有三价和六价，摄入过量的三价铬会导致人体抗氧化系统疾病，例如高血压、糖尿病等等。六价铬剧毒，毒性约为三价铬的100倍到1000倍，极易被人体吸收，可以通过消化道、呼吸道以及皮肤黏膜等被人体吸收，进而导致咽喉炎、支气管炎、皮肤炎等疾病，当摄入过量时则会引起胃溃疡、肠道溃疡以及肾脏和肝脏功能损伤，导致癌症。

煤燃烧、垃圾以及污泥焚烧是造成环境污染的主要原因之一。我国能源结构以煤为主，每年燃烧20亿吨煤的基数所造成的重金属污染不可忽视。另外，随着经济的迅速发展、城市化进程的加快和污水处理率的提高，城市垃圾以及污泥产量日益增加，“垃圾及污泥围城”形势严峻，焚烧发电是减量化、无害化、资源化处置垃圾及污泥的最佳方式，焚烧导致的重金属排放及污染也是亟待解决的关键问题之一。在燃烧过程中，存在于煤、垃圾以及污泥中的重金属Cr随温度升高而蒸发，又在尾部烟道冷却过程中成核凝结富集于细微颗粒中。因除尘器性能的极限，燃烧过程中产生的细微颗粒不可避免部分穿透除尘器而扩散到大气中，这些细微颗粒会直接进入人的呼吸系统从而引发各种疾病。重金属Cr经过自然界的物理化学过程后富集于有机物质而进入食物链，对人类的生存造成极大危害。

迄今为止关于燃烧烟气中重金属Cr的控制技术仅有少量的相关报道。1997年，曾汉才等采用浮选法来减少煤中重金属Cr的排放，这种方法在减少某些煤种入炉重金属铬总量方面取得了很好的效果，但因为燃烧过程中重金属铬在微细颗粒物富集，而大气污染装置对微细颗粒物捕集效率很低，所以大气污染装置出口烟气中的重金属铬的浓度并未以相应的比例减少，某些情况下甚至变化不大。2014年，吴沛东等通过添加膨润土、沸石、氧化钙以及氧化铝来控制固体废弃物焚烧过程中重金属Cr的排放，但控制效果不理想，而且氧化钙会导致固体灰中剧毒六价铬的大量生成，六价铬在飞灰利用过程中容易浸出污染水体及土壤。目前对于燃烧烟气中重金属Cr的控制缺乏有效的措施。

喻德忠等《纳米级氧化铁的合成及其对六价铬的吸附性能研究》以纳米级氧化铁为吸附剂对溶液中的Cr(VI)离子进行吸附，但其主要利用合成的纳米级氧化铁具有发达的比表面积，丰富的微孔径的特点进行物理吸附，与高温烟气中的气固吸附原理不同。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种燃烧过程中减少重金属Cr排放的方法，该方法应用有效的吸附剂高温吸附重金属Cr使其富集在固态灰中，减少向大气的排放量，并降低其在灰中的浸出毒性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种燃烧过程中减少重金属铬排放的方法，包括：

向含Cr的高温烟气中加入Fe基或Mg基吸附剂，使二者混合均匀并反应。

本申请研究发现：与一般的烟气吸附剂(例如：高岭土、膨润土、沸石、氧化钙、氧化铝等)相比，Fe基或Mg基吸附剂可以在高温下与烟气中重金属Cr发生化学反应，高效捕获Cr蒸汽的同时，还能有效抑制燃烧后灰中六价Cr的生成，对实现燃烧烟气中重金属Cr的有效控制具有重要意义。

优选的，所述吸附剂喷入尾部烟气中的浓度为1g/Nm³-20g/Nm³。