本發明屬于化學吸附劑制備技術領域，涉及一種以飛灰殘炭為原料的脫汞吸附劑制備裝置及方法。

背景技術：

為了緩解全球汞污染狀況，各國政府和國際組織相繼制訂了嚴格的汞排放標準。我國在2011年7月29日頒布了最新的《火電廠大氣污染物排放標準》，要求2015年1月1日開始，燃煤鍋爐汞排放控制在30μg/m³以下。2013年1月，聯合國召開的會議上，要求促成一個全球性的協議，共同抑制汞污染對人類造成的威脅。

在所有脫汞技術中，吸附方法是目前最成熟而且已有工業應用的脫汞技術。選擇合適的吸附劑是這項技術能夠有良好脫汞效果的前提，目前活性炭是應用最廣泛的吸附劑。活性炭脫汞效率雖然十分理想，但是存在如下幾點不足：1.吸附劑成本過高；2.導致飛灰質量降低。

相比活性炭，飛灰殘炭雖然沒有十分理想的多孔性，但研究表明汞在低濃度區(0.5-1.2mg/m³)時，飛灰殘炭對汞的吸附效果可以滿足排放要求。此外，飛灰殘炭的成本很低，因此它是一種很有潛力的脫汞吸附劑原料。對飛灰殘炭進行相應的改性處理可進一步提高其脫汞效率，進行磁化處理則可實現吸附劑的回收利用，并保證飛灰再利用的質量。目前，吸附劑的改性和磁化處理多處于實驗室階段，并且需要大量的人工操作，實際生產過程中還沒有一套可以實現連續地大規模自動化吸附劑改性、磁化的裝置。所以開發一套可工業化應用的以飛灰殘炭為原料的脫汞吸附劑制備裝置和方法對于燃煤電廠煙氣污染物汞的脫除具有重要意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種以飛灰殘炭為原料的脫汞吸附劑制備裝置及方法，將吸附劑的改性和磁化設備整合于一體，實現連續地大規模自動化制備吸附劑，以除塵器收集的飛灰殘炭為原料制得的吸附劑可用于脫除煙氣中的汞，成本很低且保證了飛灰再利用的質量。

為達到上述目的，本發明的裝置包括：包括自下而上依次設置的改性室、噴淋室、磁化室和流化床干燥機，所述的改性室通過管路以及安裝在管路上的閥門與飛灰殘炭儲存室相連通，在改性室內安裝有穿過噴淋室底部的升降條，改性室內底部設置有與升降條相連的并能夠隨升降條上下移動的改性室過濾膜，噴淋室的底部設置有與改性室過濾膜位置相對應的能夠開合的門，噴淋室頂部設置有與改性室過濾膜位置相對應的噴頭，噴淋室底部兩側分別設置有與噴淋室相連通的噴淋廢液通道和噴淋室泵，磁化室通過抽水管與噴淋室泵相連，磁化室內安裝有磁化室升降條及磁力攪拌器，磁化室底部設置有與磁化室升降條相連的并能夠隨其上下移動的磁化室過濾膜，磁化劑給料機通過管路與磁化室相連通，帶有吸附劑通過的液化床干燥機的底部設置有與磁化室過濾膜位置相對應的能夠開合的門。

所述的改性室設置為三個，且各改性室通過各自的閥門與飛灰殘炭儲存室相連通。

所述的噴淋室中設置有與改性室相同數量的噴頭，各噴頭分別位于對應改性室的正上方。

所述的噴淋廢液通道上設置廢液閥門。

所述的改性室過濾膜、磁化室過濾膜的面積與改性室、磁化室的面積相同。

本發明的脫汞吸附劑制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)飛灰殘炭經上游設備浮選機從飛灰中選出，并進入飛灰殘炭儲存室(1)中作為吸附劑的原料待處理；

2)開啟閥門將飛灰殘炭通入改性室，在改性室中飛灰殘炭在改性劑即6％的KI溶液中浸泡12小時，利用汞與鹵素之間的反應提高飛灰殘炭對汞的吸附性能；

3)浸泡處理后，改性室過濾膜通過升降條上升，并且噴淋室的底部的門開啟，將吸附劑從改性劑中過濾出來并連同改性室過濾膜上升至噴淋室；

4)關閉噴淋室的底部的門打開噴頭，同時打開廢液閥門，噴入90℃的蒸餾水，將吸附劑上多余的改性劑洗去，并將噴淋廢液從噴淋廢液通道排出；

5)關閉廢液閥門，噴頭繼續噴入蒸餾水，使得吸附劑浸泡在蒸餾水中，開啟噴淋室泵將蒸餾水連同吸附劑吸入抽水管，并進入磁化室；

6)吸附劑進入磁化室的同時，將Fe₃O₄粉末與吸附劑按1：3的質量比由磁化劑給料機將Fe₃O₄粉末送入磁化室，開啟磁力攪拌器，對吸附劑附磁；

7)磁化完成后，磁化室過濾膜通過磁化室升降條上升，并且流化床干燥機的底部開啟，將吸附劑從溶液中過濾出來并隨著磁化室過濾膜轉移至流化床干燥機；

8)在流化床干燥機中，改性并磁化后的吸附劑干燥完成后，經吸附劑通道進入后續吸附劑儲存設備。

所述步驟2)三個改性室的閥門每隔4小時順序開啟將飛灰殘炭通入相應的改性室。

所述步驟6)磁化室的溫度為90℃，其熱源由經過空預器的一路熱空氣。

所述步驟8)流化床干燥機的干燥溫度為90℃，熱源由經過空預器的一路熱空氣提供。

相對于現有技術，本發明具有如下優點：

本發明一種以飛灰殘炭為原料的脫汞吸附劑制備裝置，將吸附劑的改性和磁化設備整合于一體，便于工業化大規模制備脫汞吸附劑。通過過濾膜及升降條將浸沒在溶液中的吸附劑過濾出來并轉移至下一個處理單元，取代了人工操作，實現了自動化吸附劑制備。設置3個相同的改性室，避免了改性操作時間過長造成的其他處理單元閑置的情況，實現了連續不間斷的制備吸附劑。利用經過空預器的一路熱空氣作為熱源，維持磁化室及流化床干燥機中的高溫，減少了設備能耗，符合節能環保的理念。

本發明一種以飛灰殘炭為原料的脫汞吸附劑制備方法，相比于傳統的活性炭吸附劑，成本大大降低。利用6％的KI溶液對飛灰殘炭進行改性處理，可以大大提高飛灰殘炭的脫汞效率，足以達到煙氣排放的要求。利用Fe₃O₄粉末對改性后的飛灰殘炭進行磁化處理，使得吸附劑的回收利用成為可能，并可將吸附劑從飛灰中分離出來，保證飛灰再利用的質量。將改性和磁化處理直接對接，省去了改性后的干燥處理，簡化了工序，提高了脫汞吸附劑制備的效率。

附圖說明

圖1為本發明的結構原理圖。

圖中：1為飛灰殘炭儲存室，2為閥門，3為閥門，4為閥門，5為改性室，6為改性室，7為改性室，8為噴頭，9為噴頭，10為噴頭，11為噴淋室，12為廢液閥門，13為噴淋廢液通道，14為噴淋室泵，15為抽水管，16為磁力攪拌器，17為磁化室，18為磁化劑給料機，19為流化床干燥機，20為改性室過濾膜，21為改性室過濾膜，22為改性室過濾膜，23為磁化室過濾膜，24為升降條，25為升降條，26為升降條，27為磁化室升降條，28為吸附劑通道。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。

如圖1所示，本發明包括自下而上依次設置的三個改性室5、6、7、噴淋室11、磁化室17和流化床干燥機19，所述的三個改性室分別通過管路以及安裝在管路上的閥門2、3、4與飛灰殘炭儲存室1相連通，在各改性室內安裝有穿過噴淋室11底部的升降條24、25、26，各改性室內底部設置有與升降條相連的并能夠隨升降條上下移動的并與改性室底面積相同的改性室過濾膜20、21、22，噴淋室11的底部設置有與各改性室過濾膜位置相對應的能夠開合的門，噴淋室11頂部設置有與各改性室過濾膜位置相對應的噴頭8、9、10，噴淋室11底部兩側分別設置有與噴淋室11相連通的噴淋廢液通道13和噴淋室泵14，噴淋廢液通道13上設置廢液閥門12，磁化室17通過抽水管15與噴淋室泵14相連，磁化室17內安裝有磁化室升降條27及磁力攪拌器16，磁化室17底部設置有與磁化室升降條相連的并能夠隨其上下移動的與磁化室底面積相同的磁化室過濾膜23，磁化劑給料機18通過管路與磁化室17相連通，帶有吸附劑通過28的液化床干燥機19的底部設置有與磁化室過濾膜位置相對應的能夠開合的門。

參見圖1，本發明的脫汞吸附劑制備方法，包括如下步驟：

1)飛灰殘炭經上游設備浮選機從飛灰中選出，并進入飛灰殘炭儲存室1中作為吸附劑的原料待處理；

2)每隔4小時開啟一次閥門2或閥門3或閥門4，將飛灰殘炭通入改性室5或改性室6或改性室7，在改性室中，飛灰殘炭在改性劑即6％的KI溶液中浸泡12小時，利用汞與鹵素之間的反應，進一步提高飛灰殘炭對汞的吸附性能；

3)浸泡處理后，改性室5或改性室6或改性室7中的過濾膜20或過濾膜21或過濾膜22通過升降條24或升降條25或升降條26上升，且噴淋室11的底部的門開啟，將吸附劑從改性劑中過濾出來并連同改性室過濾膜上升至噴淋室11；

4)關閉噴淋室11的底部的門打開噴頭，同時打開廢液閥門12，噴入90℃的蒸餾水，將吸附劑上多余的改性劑洗去，并將噴淋廢液從噴淋廢液通道13排出；

5)關閉廢液閥門12，噴頭繼續噴入蒸餾水，使得吸附劑浸泡在蒸餾水中，開啟噴淋室泵14將蒸餾水連同吸附劑吸入抽水管15，并進入磁化室17；

6)吸附劑進入磁化室17的同時，將Fe₃O₄粉末與吸附劑按1:3的質量比由磁化劑給料機18將Fe₃O₄粉末送入磁化室17，磁化室17的溫度控制在90℃，熱源由經過空預器的一路熱空氣提供，磁力攪拌器16開啟，對吸附劑附磁，磁化過程需持續3.5小時；

磁化完成后，磁化室過濾膜23通過磁化室升降條27上升，并且流化床干燥機19的底部開啟，將吸附劑從溶液中過濾出來并隨著磁化室過濾膜轉移至流化床干燥機19；

8)在流化床干燥機19中，改性并磁化后的吸附劑在90℃的溫度下干燥4小時，熱源由經過空預器的一路熱空氣提供，干燥完成后，經吸附劑通道28進入后續吸附劑儲存設備。

本發明以飛灰殘炭為原料制備脫汞吸附劑，使脫汞吸附劑的制備實現了規模化、自動化、工業化。合理利用經過空預器的一路熱空氣作為吸附劑制備過程中的熱源，有效地降低了裝置能耗。吸附劑的原料采用飛灰殘炭，對于電廠來說其原料成本幾乎為零，大大提高了燃煤電廠煙氣脫汞的經濟性。除改性操作外，還對吸附劑進行磁化處理，實現了改性飛灰殘炭的回收利用，提高其利用率，并且保證了飛灰的質量不受影響。吸附劑制備流程安排合理，避免了某一處理環節長時間閑置的情況，此外，將改性和磁化銜接，省略了改性后的干燥操作，簡化了工藝。本吸附劑制備裝置及方法可滿足電廠運行過程中對吸附劑的大規模連續性需求，獲得理想的脫汞效果。