技术领域
[0001] 本
申请涉及燃
煤发电技术领域，尤其涉及一种利用改性飞灰脱除重金属和VOC的方法及装置。
背景技术
[0002] 目前，电厂中污染物的控制主要有三种途径：燃烧前脱除、燃烧中脱除和燃烧后脱除。燃烧前脱除主要通过洗选煤技术、配煤技术、煤炭改制技术；燃烧中脱除主要有煤炭添加剂技术、低氮燃烧技术、循环
流化床技术；燃烧后脱除污染物除利用电厂现有的烟气治理设备进行优化而协同脱除污染物外，改性
吸附剂的喷射可有效降低烟气中污染物的含量。常用的吸附剂有
活性炭、飞灰和
钙基吸附剂等。
[0003] 中国
专利CN106552584A公开了一种燃煤烟气脱汞吸附剂，该吸附剂是用
粉煤灰、活性炭、
氧化钙、
水泥、黏土和溴化钠等物质来合成吸附剂。脱汞吸附剂大多主要通过
物理吸附来脱除汞，合成工艺较多，且效果一般；还会对原有烟道系统产生影响，增加静电
除尘器的负担。中国专利CN105983297A公开了一种装置飞灰吸附剂一体化改性及喷射脱汞系统，利用化学改性飞灰，提高飞灰吸附汞等污染物，最后被除尘器捕获。以上专利都是研发高效吸附剂，吸附烟气中汞等污染物后被除尘器捕获，但是会把污染物都转移到飞灰中，而飞灰会被利用作为
水泥等建筑原料，对人的身体会造成潜在危害。
[0004] 鉴于上述问题，设计一种无二次污染，且能联合脱除重金属和VOC的方法及装置对燃煤电厂具有重要意义。
发明内容
[0005] 本申请提供了一种利用改性飞灰脱除重金属和VOC的方法及装置，既能对烟道烟气中的重金属与VOC进行脱除，还能实现无二次污染。
[0006] 第一方面，本申请
实施例提供了一种利用改性飞灰脱除重金属和VOC的方法，包括以下步骤：
[0007] 获取除尘器中的部分飞灰；
[0008] 将所述飞灰经金属氧化物进行改性；
[0009] 将改性后的飞灰喷射到脱硝装置和
空气预热器之间。
[0010] 在一种可能的设计中，步骤所述将所述飞灰经含金属氧化物进行改性包括：
[0011] 将所述飞灰和金属氧化物混合的同时，并经过
研磨处理。
[0012] 在一种可能的设计中，步骤所述将改性后的飞灰喷射到脱硝装置和空气预热器之间包括：
[0013] 利用经过所述空气预热器加热后的空气作为输送改性后的飞灰的载气。
[0014] 在一种可能的设计中，还包括步骤：
[0015] 改性后的飞灰能够催化氧化重金属并生成二价重金属，生成的二价重金属通过湿法
脱硫塔吸收；
[0016] 改性后的飞灰能够催化氧化VOC并生成CO2和H2O，生成的CO2和H2O通过烟囱排出。
[0017] 在一种可能的设计中，步骤所述获取除尘器中的部分飞灰包括：
[0018] 获取所述除尘器的一
电场中的部分飞灰。
[0019] 在一种可能的设计中，所述金属氧化物包括氧化锰、氧化
铜、氧化
铁。
[0020] 第二方面，本申请实施例提供了一种利用改性飞灰脱除重金属和VOC的装置，采用如上述所述的方法，所述装置沿烟气的流动方向依次包括
锅炉、脱硝装置、空气预热器和除尘器，所述脱硝装置和所述空气预热器之间设置有喷射管道；
[0021] 所述喷射管道和所述除尘器连接，从所述除尘器中获取的飞灰经金属氧化物改性后，由所述喷射管道喷出。
[0022] 在一种可能的设计中，所述喷射管道和所述除尘器之间设置有研磨机，所述研磨机用于将从所述除尘器中获取的飞灰进行研磨。
[0023] 在一种可能的设计中，所述空气预热器与所述研磨机之间设置有进气管路和引
风机；
[0024] 空气由所述进气管路进入，经所述空气预热器加热后，由所述引风机带动进入到所述研磨机中。
[0025] 在一种可能的设计中，所述研磨机和所述除尘器之间设置有灰斗和物料输送器，从所述除尘器中获取的飞灰依次经所述灰斗和所述物料输送器送入到所述研磨机中。
[0026] 采用上述技术方案后，有益效果是：
[0027] 本申请提供的脱除重金属和VOC的方法通过将从除尘器中获取的飞灰经金属氧化物改性后，喷射到脱硝装置和空气预热器之间，经金属氧化物改性后的飞灰能够催化氧化烟气中的重金属并生成二价重金属，生成的二价重金属通过湿法脱硫塔吸收反应，同时能够催化氧化VOC并生成CO2和H2O，生成的CO2和H2O通过烟囱排出，从而既能对烟道烟气中的重金属与VOC进行脱除，还能实现无二次污染。
附图说明
[0028] 图1为本申请实施例提供的利用改性飞灰脱除重金属和VOC的方法的流程示意图；
[0029] 图2为本申请实施例提供的利用改性飞灰脱除重金属和VOC的装置的原理示意图。
[0030] 附图标记：
[0031] 1-锅炉；
[0032] 11-喷射管道；
[0033] 2-除尘器；
[0034] 21-一电场；
[0035] 22-灰斗；
[0036] 23-物料输送器；
[0037] 3-脱硝装置；
[0038] 4-空气预热器；
[0039] 41-进气管路；
[0040] 42-引风机；
[0041] 5-研磨机；
[0042] 6-湿法脱硫塔；
[0043] 7-烟囱。
[0044] 此处的附图被并入
说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
[0045] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
[0046] 在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0047] 本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的
角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
[0048] 如图1所示，其为本申请实施例提供的一种利用改性飞灰脱除重金属和VOC的方法的流程示意图。该方法包括以下步骤：
[0049] S1、获取除尘器2中的部分飞灰；
[0050] 在一些实施方式中，除尘器2的底部连接有灰斗22和物料输送器23，从除尘器2中获取的飞灰依次经灰斗22和物料输送器23进行输送。在一些实现方案中，物料输送器23包括螺杆给料器和变频进料器，如此方便快捷地将灰斗22中的飞灰连续不断地被输送。
[0051] S11、获取除尘器2的一电场21中的部分飞灰；
[0052] 在一些实施方式中，获取的飞灰为除尘器2的一电场21中的飞灰。通常而言，除尘器2具有四个电场，烟气中的飞灰沿一电场21至四电场的方向，其粒径逐渐变小，而粒径大的飞灰研磨效果最好，如此可以使金属氧化物能更均匀地负载于飞灰表面。
[0053] S2、将飞灰经金属氧化物进行改性；
[0054] 经金属氧化物改性后的飞灰能够催化氧化烟气中的重金属并生成二价重金属，生成的二价重金属通过湿法脱硫塔吸收反应，同时能够催化氧化VOC并生成CO2和H2O，生成的CO2和H2O通过烟囱排出，从而既能对烟道烟气中的重金属与VOC进行脱除，还能实现无二次污染。
[0055] S21、将飞灰和金属氧化物混合的同时，并经过研磨处理；
[0056] 将经金属氧化物改性后的飞灰进行研磨(例如可以采用研磨机5)后，机械
力改性能使飞灰颗粒
破碎，金属氧化物能均匀负载于飞灰表面，且机械力产生的热，能活化金属氧化物，使其氧化性更加稳定。
[0057] 可以理解的是，经金属氧化物改性后的飞灰主要是通过金属氧化物对烟气中的重金属和VOC进行催化氧化而实现的脱除，而
现有技术中的吸附剂通常会把污染物都转移到飞灰中，而飞灰会被利用作为水泥等建筑原料，对人的身体会造成潜在危害，从而实现了无二次污染。
[0058] S3、将改性后的飞灰喷射到脱硝装置3和空气预热器4之间；
[0059] 从除尘器2中获取的飞灰经金属氧化物改性后，由喷射管道11喷出。喷射管道11从锅炉1的炉壁向炉内插入，喷射管道11包括多个均匀布置的
喷嘴，且多个喷嘴的喷射范围能够大于烟道的横截面积，以提高喷射的飞灰和烟气的
接触几率。
[0060] S31、利用经过空气预热器4加热后的空气作为输送改性后的飞灰的载气；
[0061] 采用高温空气为载体输送研磨后的飞灰，起到了使研磨后的飞灰进入烟道时具有一定的
温度(通常为50-80℃)，高温空气能再进一步活化金属氧化物，而且能够降低飞灰和烟气的温差，进而保证飞灰和烟气混合均匀。
[0062] 在一些实施方式中，空气预热器4与研磨机5之间设置有进气管路41和引风机42，空气由进气管路41进入，经空气预热器4加热后，由引风机42带动进入到研磨机5中。
[0063] 可以理解的是，上述金属氧化物包括但不限于氧化锰、氧化铜、氧化铁等，经金属氧化物改性后的飞灰由
气力输送管路输送至脱硝装置3和空气预热器4之间，以催化氧化烟气中的重金属与VOC等污染物。氧化生成的高价态重金属易溶于水，例如可以在湿法脱硫塔6中被吸收，再利用废
水处理装置(图中未示出)脱除或回收重金属；VOC可以被氧
化成CO2和H2O，降解成无污染的物质，例如可以通过烟囱7排出，如此利用金属氧化物改性后的飞灰在脱除重金属和VOC时，均能够避免二次污染的产生。
[0064] 可以进一步理解的是，上述金属氧化物可以是固体粉末，即使金属氧化物粉末和飞灰进行混合；上述金属氧化物也可以是含有上述金属氧化物的溶液，即使该溶液喷淋或浸渍到飞灰上而进行混合。上述两种混合方法均可，在此本申请对混合的方式不进行具体限定。
[0065] 如图2所示，其为本申请实施例提供的一种利用改性飞灰脱除重金属和VOC的装置的原理示意图。该装置可以采用如上述所述的方法，该装置沿烟气的流动方向依次包括锅炉1、脱硝装置3、空气预热器4和除尘器2，其中：
[0066] 锅炉1被配置为提供煤燃烧的场所并输出燃烧产生的烟气；除尘器2与锅炉1连通，除尘器2被配置为收集烟气中的飞灰；脱硝装置3用于防止锅炉1内的煤燃烧后产生过多的NOX污染环境；空气预热器4能够使得锅炉1尾部烟道中的烟气通过内部的
散热片将进入锅炉1前的空气预热到一定温度。
[0067] 脱硝装置3和空气预热器4之间设置有喷射管道11，喷射管道11和除尘器2连接，从除尘器2中获取的飞灰经金属氧化物改性后，由喷射管道11喷出。本申请提供的装置通过将从除尘器2中获取的飞灰经金属氧化物改性后，经金属氧化物改性后的飞灰能够催化氧化烟气中的重金属并生成二价重金属，生成的二价重金属通过湿法脱硫塔吸收反应，同时能够催化氧化VOC并生成CO2和H2O，生成的CO2和H2O通过烟囱排出，从而既能对烟道烟气中的重金属与VOC进行脱除，还能实现无二次污染。
[0068] 另外，喷射管道11从锅炉1的炉壁向炉内插入，喷射管道11包括多个均匀布置的喷嘴，且多个喷嘴的喷射范围能够大于烟道的横截面积，以以提高喷射的飞灰和烟气的接触几率。
[0069] 在一些实施方式中，该装置还包括研磨机5，喷射管道11和除尘器2之间设置有研磨机5，研磨机5用于将从除尘器2中获取的飞灰进行研磨，并将研磨后的飞灰由喷射管道11喷射到锅炉1中。本申请提供的装置通过将经金属氧化物改性后的飞灰进行研磨后，机械力改性能使飞灰颗粒破碎，金属氧化物能均匀负载于飞灰表面，且机械力产生的热，能活化金属氧化物，使其氧化性更加稳定。
[0070] 可以理解的是，经金属氧化物改性后的飞灰主要是通过金属氧化物对烟气中的重金属和VOC进行催化氧化而实现的脱除，而现有技术中的吸附剂通常会把污染物都转移到飞灰中，而飞灰会被利用作为水泥等建筑原料，对人的身体会造成潜在危害，从而实现了无二次污染。
[0071] 可以理解的是，研磨机5可以是任一种类型的研磨机，例如卧式研磨机、立式研磨机、空气研磨机等等，只要保证能够将飞灰的粒径研磨变小即可，如此飞灰的
比表面积也增大，从而可以使金属氧化物能更均匀地负载于飞灰表面。
[0072] 在研磨机5工作的过程中，研磨时间的长短是影响飞灰脱除效果好坏的一个因素，研磨时间过短和过长均不能达到飞灰的最佳脱除效果。优选地，研磨时间可以是10min-30min，如此既可以不浪费太多的
电能(由于研磨机5是由电能驱动)，又可以保证飞灰较为优良的脱除效果。其中，研磨时间为飞灰处于工作中的研磨机5的内部的时间，因此，可以是将每一批次的飞灰送入研磨机5进行研磨，也可以是连续不断的飞灰送入研磨机5进行研磨，当为后者的工作方式时，需保证飞灰自进入研磨机5到离开研磨机5的时间差为10min-
30min。
[0073] 在一些实施方式中，空气预热器4与研磨机5之间设置有进气管路41和引风机42，空气由进气管路41进入，经空气预热器4加热后，由引风机42带动进入到研磨机5中。本实施例中，采用高温空气为载体输送研磨后的飞灰，高温空气能再进一步活化金属氧化物，同时使研磨后的飞灰进入烟道时具有一定的温度(通常为50-80℃)，如此能够降低飞灰和烟气的温差，进而保证飞灰和烟气混合均匀。
[0074] 在一些实施方式中，研磨机5和除尘器2之间设置有灰斗22和物料输送器23，从除尘器2中获取的飞灰依次经灰斗22和物料输送器23送入到研磨机5中。可选地，物料输送器23包括螺杆给料器和变频进料器，如此方便快捷地将灰斗22中的飞灰连续不断地送入到研磨机5中。
[0075] 在一些实施方式中，上述装置还包括电控装置，电控装置能够与引风机42、物料输送器23和研磨机5电连接，以实现整个装置的自动化和连续运行。
[0076] 在一些实施方式中，上述装置还包括湿法脱硫塔6和烟囱7，改性后的飞灰能够催化氧化重金属并生成二价重金属，生成的二价重金属通过湿法脱硫塔6吸收；改性后的飞灰能够催化氧化VOC并生成CO2和H2O，生成的CO2和H2O通过烟囱7排出，从而既能对烟道烟气中的重金属与VOC进行脱除，还能实现无二次污染。
[0077] 在实验室的模拟实验中，验证了改性飞灰能有效协同氧化零价汞和
甲苯，对汞起到87％的氧化效率，对甲苯起到85％的氧化效率，为本发明提供了理论
基础。
[0078] 以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
