《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》是華中科技大學於2009年2月16日申請的專利，該專利的公布號為：CN101513583，專利公布日：2009年8月26日，發明人是：張軍營；李海龍；趙永椿；張凱；楊艷；鄭楚光
《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》公開了一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑，團聚促進劑按質量百分比包含0.001～0.2％的表面活性劑，0.0001～0.01％的水溶性高分子化合物，0.001～0.05％的無機鹽添加劑，其餘為水。《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》有效促進超細顆粒團聚，提高靜電除塵器對超細顆粒物及高比電阻飛灰的去除效率，降低煙塵排放，減少企業排污費用，團聚促進劑組分來源廣泛，價格經濟，環境友好，合成過程簡單，易操作，不污染環境。
2020年7月14日，《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑
- 公布號：CN101513583
- 地址：湖北省武漢市洪山區珞喻路1037號
- 公布日：2009年8月26日
- 發明人：張軍營；李海龍；趙永椿；張凱；楊艷；鄭楚光
- 申請號：2009100607780
- Int. Cl.：B01D51/02(2006.01)I; B03C3/013(2006.01)I
- 申請日：2009年2月16日
- 專利代理機構：華中科技大學專利中心
- 申請人：華中科技大學
- 代理人：曹葆青
- 專利類型：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,製備方法,實施例,榮譽表彰,
專利背景
顆粒物是2009年前中國城市大氣環境的首要污染物，中國煙塵90％來自燃煤，其中超細顆粒物（PM2.5）的污染問題更加嚴重。雖然現有除塵裝置的除塵效率可達99％以上，但這些除塵器對超細顆粒物的捕獲率較低，仍有大量的超細顆粒物進入大氣中，以顆粒的數量計可達到飛灰顆粒總數的90％以上。國家頒布的最新的環保標準將顆粒物的排放濃度限制提高到50毫克/標立方，這對中國燃煤電廠煙氣排放控制提出了極大的挑戰，現有靜電除塵裝置大都無法達到此標準，新技術的開發攻關迫在眉睫。聲、光、電、磁、熱、相變等各種技術對細微顆粒物的團聚都有不同程度的促進作用，但均有一定的局限性。化學團聚技術可以在既不改變正常生產條件、也不改變現有除塵設備及其操作參數的條件下，有效去除超細顆粒物，實現多種污染物協同脫除，具有廣闊的套用前景。團聚促進劑是化學團聚技術的核心，開發高效、經濟、環境友好的化學團聚促進劑意義重大。申請號為200410013001.6的中國專利檔案“燃煤超細顆粒物團聚促進方法及其裝置”公布了一種團聚促進劑，該團聚促進劑為質量百分比濃度0.1～1％的黃原膠溶液與質量百分比濃度0.5～5％的磷酸溶液按照質量比1∶1充分混合後形成的混合物，其在一定範圍內能夠促進超細顆粒團聚成為大顆粒，但該團聚促進劑對於潤性性能較差的超細顆粒團聚促進作用不明顯，也不能有效調節顆粒比電阻。
發明內容
專利目的
《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》的目的在於提供一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑，它不僅能夠有效促進燃煤超細顆粒團聚成為大顆粒，還能調節燃煤飛灰比電阻提高靜電除塵器對高比電阻飛灰的去除效率。
技術方案
《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》按質量百分比包含以下組分：0.001～0.2％的表面活性劑，0.0001～0.01％的水溶性高分子化合物，0.001～0.05％的無機鹽添加劑，其餘為水。
所述水溶性高分子化合物為非離子型聚丙稀醯胺。
所述非離子型聚丙烯醯胺的分子量大於300萬。
當所述水溶性高分子化合物為黃原膠或羧甲基纖維素鈉或聚二甲基二烯丙基氯化銨時，所述團聚促進劑還包括占團聚劑質量百分比為0.000001-0.1％的磷酸。
所述表面活性劑為TritonX100、十二烷基苯磺酸鈉及十二烷基硫酸鈉中的任意一種。
所述無機鹽添加劑為磷酸銨或多聚磷酸鈉。
改善效果
《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》所採用的團聚促進劑包括表面活性劑、水溶性高分子化合物、pH調節劑、無機鹽添加劑及水。表面活性劑通過降低溶液表面張力，促進超細顆粒潤濕，加速超細顆粒進入團聚促進劑液滴內部，從而提高團聚促進劑對超細顆粒的捕集速度和捕集量。鈉基表面活性劑被顆粒吸附以後還可以增強顆粒的導電性能，降低顆粒比電阻。水溶性高分子化合物溶於水後，所形成的帶電基團可與超細顆粒間發生電性中和作用；吸附在顆粒表面上的高分子長鏈可能同時吸附在另一個顆粒的表面上，通過“架橋”方式將兩個或更多的顆粒團聚在一起，電性中和、吸附架橋作用均可以導致顆粒團聚。pH調節劑可以改變水溶性高分子化合物分子鏈在溶液中的存在形態，使得捲曲或剛性伸展的分子鏈軟化成柔性伸展的分子鏈，增強其團聚顆粒的能力，進而提高團聚促進劑對超細顆粒的團聚效率。無機鹽添加劑可以增強表面活性劑降低溶液表面張力的能力，促進超細顆粒的潤濕；同時無機鹽添加劑還可以增強顆粒的導電性，降低顆粒比電阻，提高靜電除塵器對高比電阻飛灰的去除效率。
《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》的團聚促進劑組分來源廣泛，價格經濟，環境友好；合成過程簡單，易操作，不污染環境；對超細顆粒的團聚作用明顯，可使燃煤電廠超細顆粒排放降低30％以上；對於難潤濕顆粒及高比電阻飛灰也非常有效。由於大部分有毒重金屬均富集於超細顆粒上，採用該團聚促進劑還可以實現重金屬（汞除外）的脫除。
附圖說明
圖1為《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》的團聚促進劑製備及使用工藝圖。
工藝圖
技術領域
《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》屬於能源與環境領域，具體涉及對現有燃煤電廠靜電除塵器進行化學團聚技術改造中使用的團聚促進劑，用於促進燃煤超細顆粒團聚，提高靜電除塵器對燃煤超細顆粒的捕集效率。
權利要求
1.《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》其特徵在於，按質量百分比包含以下組分：0.001～0.2％的表面活性劑，0.0001～0.01％的水溶性高分子化合物，0.001～0.05％的無機鹽添加劑，其餘為水；所述水溶性高分子化合物為非離子型聚丙稀醯胺；所述非離子型聚丙烯醯胺的分子量大於300萬；所述表面活性劑為TritonX100、十二烷基苯磺酸鈉及十二烷基硫酸鈉中的任意一種；所述無機鹽添加劑為磷酸銨或多聚磷酸鈉。
實施方式
製備方法
《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》的製備方法為：在混合器中加入自來水（選擇還原膠及羧甲基纖維素鈉兩種高分子化合物作為組分時，自來水應升溫到40-60℃以促進其溶解），一邊攪拌一邊加入水溶性高分子化合物，待高分子化合物完全溶解後，分別加入表面活性劑、pH調節劑、無機鹽添加劑攪拌至完全溶解混合均勻即可。
團聚促進劑在使用前可按組分獨立存儲，也可按比例配成高濃度的溶液存儲（使用時用自來水按比例稀釋），但時間不宜超過一周。
如圖1所示，將《一種燃煤超細顆粒化學團聚促進劑》按照如下方式用於對燃煤電廠靜電除塵器進行化學團聚技術改造：根據電廠煙氣條件及燃煤飛灰特性調節團聚促進劑不同組分的配比，確定團聚促進劑的用量，在靜電除塵器之前的煙道中採用雙流霧化噴嘴將團聚促進劑以20-25微米粒徑噴入，促進超細顆粒團聚，提高靜電除塵器對超細顆粒物及高比電阻飛灰的去除效率，降低煙塵排放，減少企業排污費用，保護大氣環境。
實施例
- 實施例1：
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- 實施例2：
套用實例（1）：
某電廠靜電除塵器四電場飛灰與預熱空氣混合作為模擬煙氣進入團聚室，配方實例（2）及（4）所述的團聚促進劑在加壓空氣的作用下被霧化成平均粒徑25微米左右的霧滴噴入團聚室，兩者在團聚室內模擬煙道環境中發生相互作用，停留時間約為1s，團聚促進劑促使超細顆粒團聚長大，進而被後續的布袋除塵器捕獲。布袋採用常規化纖濾料，採用煙氣分析儀在布袋除塵裝置後部出口處進行恆流採樣，測定顆粒排放濃度。結果表明，分別噴入配方實例（2）及（4）所述的團聚促進劑後飛灰顆粒產生了明顯的團聚作用，除塵裝置後粉塵濃度由未噴入團聚促進劑時的320.845毫克/立方米分別降低到了174.561毫克/立方米及206.328毫克/立方米，降低比例分別達到了45.6％及35.7％。
套用實例（2）：
在某300千瓦機組靜電除塵器前，通過配液泵、壓縮空氣、雙流霧化噴嘴將配方實例（3）所述的團聚促進劑按0.05千克/標立方煙氣的流量，以25微米左右的粒徑噴入垂直煙道中，煙塵排放濃度由原來的64毫克/標立方降低到42毫克/標立方，降低約35％，達到國家最新的燃煤電廠顆粒物排放標準。
榮譽表彰
2020年7月14日，《調製處理方法及裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
