CN101157456A - 火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火电厂燃烧煤排放物质的处理技术，具体为一种火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法。解决了现有技术中存在的火电厂产生的排泄废弃物污染环境的问题。包括以下步骤：粉煤灰磨细及活化，配料，反应，氨气回收，浸出，对滤液除硅，结晶得到硫酸铝和/或硫酸铝铵。本发明基本原理是利用氨法脱硫生产的硫酸铵和粉煤灰混合，进行固相反应，反应生成硫酸铝并释放出氨气，硫酸铝作为商品出售，氨气返回烟气脱硫工序循环使用。将烟气除硫和粉煤灰综合治理结合在一起，生产基础化工产品硫酸铝或硫酸铝铵，实现了氨气循环使用和粉煤灰的综合利用，有效地减少了燃煤电厂有害物的排放，有明显的经济效益和社会效益。

Description

火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法

技术领域

本发明涉及一种火电厂燃烧煤排放物质的处理技术，具体为一种火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法。

背景技术

火电厂氨法脱硫工艺是采用氨气或氨水作为吸收剂除去烟气中的二氧化硫气体。由于氨是一种良好的碱性吸收剂，其碱性强于钙基吸收剂，在脱硫过程中是气-液或气-气反应，所以具有反应速度快、反应完全、吸收剂利用率高、脱硫效率高、系统简单、设备体积小、能耗低、无废水废渣排放、脱硫副产品硫酸铵可作为农用化肥等一系列优点。其缺点在于：一、在脱硫过程中，要消耗大量的氨气或氨水，为满足供氨的需求，必须要有一个相当规模的合成氨厂与之配套；二、副产品硫酸铵虽可作为化肥使用，但长期使用会使土壤酸化、结板、砂化，对农业生产和环境保护带来的深远的负面影响不容忽视。某电力公司一台采用湿式氨法脱硫的260T/H锅炉、发电能力60MW小机组，烟气SO₂含量1043ppm，年消耗15％氨水达24084吨、年产硫酸铵达14169.6吨。可见其氨的需求量和硫酸铵的产量之巨大。

另外，燃煤电厂每天要向外界排放大量的粉煤灰，一座百万电厂的年排放量达70万吨以上。粉煤灰的存放不仅占用大面积的土地，更为严重的是其扬尘现象给周边环境造成污染。粉煤灰中化学成份含量依次为：二氧化硅、三氧化二铝、铁、钙、镁、钛等氧化物。山西、内蒙一带粉煤灰中氧化铝含量最高，化验结果为：Al₂O₃：38～54％、SiO₂：33～51％、Fe₂O₃：3～4％，极具开发价值。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的火电厂产生的排泄废弃物污染环境的问题而提供了一种火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法。

本发明是由以下技术方案实现的，一种火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法，包括以下步骤：

1.粉煤灰磨细及活化，将粉煤灰磨细至200～400目，磁力除铁，然后在500～600℃下焙烧活化0.5～1小时；

2.配料，将活化后的粉煤灰细灰，按照硫酸铵与粉煤灰中所含的氧化铝以重量比4.5～6∶1的比例混合均匀；

3.反应，混合物在300～380℃下进行固相反应，时间为2～5小时，生成氨气、硫酸铝和硫酸铝铵。涉及的反应方程式为：

Al₂O₃+3(NH₄)₂SO₄＝Al₂(SO₄)₃+6NH₃↑+3H₂O………………①

Fe₂O₃+3(NH₄)₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₃+6NH₃↑+3H₂O………………②

Al₂O₃+4(NH₄)₂SO₄＝2NH₄Al(SO₄)₂+6NH₃↑+3H₂O…………③

Fe₂O₃+4(NH₄)₂SO₄＝2NH₄Fe(SO₄)₂+6NH₃↑+3H₂O…………④

4.氨气回收，反应过程中释放出的氨气经换热降温后，返回到烟气除硫工序，循环使用。如采用湿式氨法脱硫，应增加氨气吸收设备，使之成为所需浓度的氨水。

5.浸出，从反应炉(窑)中出来的反应干物质趁热进入浸取池，在80～100℃下搅拌浸取30～60分钟，使硫酸铝和硫酸铝铵充分溶解，保温过滤。

6.对滤液除硅。

7.结晶得到硫酸铝和/或硫酸铝铵。

需要指出的是，在湿式氨法脱硫的同时，有一定的脱氮作用，因此，湿式氨法脱硫所得到的硫酸铵中，混有极少量的硝酸铵。如硝酸铵含量特别微少时，可直接利用。在硝酸铵含量较大时，加热反应时会分解为N₂O或N₂(NH₄NO₃＝N₂O+2H₂O、2NH₄NO₃＝2N₂+O₂+4H₂O)，一方面造成氨气损失，另一方面达不到脱氮的作用。此时，应利用硝酸铵溶解度极大(80～100℃时溶解度为580～870克)，而硫酸铵溶解度随温度变化不大(80～100℃时溶解度为77～80克)的特性，在硫酸铵结晶后期将硝酸铵分离，制得硝酸铵与硫酸铵比值为7～10∶1的硫硝酸铵化肥。这种改性化肥不仅含氮量高，而且吸潮性和防燃爆性都有很大改善。

硫酸铵中含有硝酸铵的情况下，将硝酸铵分离，制得硝酸铵与硫酸铵重量比值为7～10∶1的硫硝酸铵化肥。

本发明基本原理是利用氨法脱硫生产的硫酸铵和粉煤灰混合，进行固相反应，反应生成硫酸铝并释放出氨气，硫酸铝作为商品出售，氨气返回烟气脱硫工序循环使用。将烟气除硫和粉煤灰综合治理结合在一起，生产基础化工产品硫酸铝或硫酸铝铵，实现了氨气循环使用和粉煤灰的综合利用，有效地减少了燃煤电厂有害物的排放，有明显的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图

具体实施方式

实施例1：一种火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法，

1.粉煤灰磨细及活化，将粉煤灰磨细至200目，磁力除铁，然后在500℃下焙烧活化0.5小时。如使用电除尘细灰，则不需磨细，直接进行除铁和活化即可；

2.配料，将活化后的粉煤灰细灰，按照硫酸铵与粉煤灰中所含的氧化铝以重量比4.5∶1的比例混合均匀；

3.反应。硫酸铵与粉煤灰混合物在300℃下进行固相反应，时间为2小时，生成氨气、硫酸铝和硫酸铝铵。涉及的反应方程式为：

Al₂O₃+3(NH₄)₂SO₄＝Al₂(SO₄)₃+6NH₃↑+3H₂O………………①

Fe₂O₃+3(NH₄)₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₃+6NH₃↑+3H₂O………………②

Al₂O₃+4(NH₄)₂SO₄＝2NH₄Al(SO₄)₂+6NH₃↑+3H₂O…………③

Fe₂O₃+4(NH₄)₂SO₄＝2NH₄Fe(SO₄)₂+6NH₃↑+3H₂O…………④

其中①、②针对硫酸铝的生产；③、④针对硫酸铝铵的生产。

由于反应炉(窑)型的不同和反应温度的变化，反应时间也会有所变化，要根据实际情况试验确定。

4.氨气回收。

反应过程中释放出的氨气经换热降温后，返回到烟气除硫工序，循环使用。如采用湿式氨法脱硫，应增加氨气吸收设备，使之成为所需浓度的氨水。

5.浸出，从反应炉(窑)中出来的反应干物质趁热进入浸取池，在80℃下搅拌浸取30分钟，使硫酸铝和硫酸铝铵充分溶解，保温过滤。

6.硅渣洗涤。对过滤后产生的滤渣逆向洗涤3～5次。

洗液返回浸出工序。硅渣可根据实际情况弃去或继续深加工。经过酸性反应后，滤渣中的SiO₂已经被充分激活，是生产硅酸钠和白炭黑的理想原料，在0～0.2MPa下即可产出模数为1～4的硅酸钠溶液，成本极为低廉，综合利用，彻底根治粉煤灰。

7.对滤液除硅。含有硫酸铝和硫酸铝铵的滤液保温沉淀除硅2～3次。

8.结晶。除硅后的硫酸铝溶液，可直接浓缩、真空抽滤生产含铁硫酸铝；或经除铁(如：有机萃取-反萃等)，生产无铁硫酸铝。

如生产硫酸铝铵，可直接结晶生产含铁产品；也可利用硫酸铝铵熔点为93.5℃、硫酸铁铵熔点为41℃的特点，进行分离，生产铁含量很低的硫酸铝铵。

实施例2，步骤同实施例1，区别在于，步骤1中，将粉煤灰磨细至400目，磁力除铁，然后在600℃下焙烧活化1小时。

步骤2中，按照硫酸铵与粉煤灰中所含的氧化铝以重量比6∶1的比例混合，

步骤3中，硫酸铵与粉煤灰混合物在380℃下进行固相反应，

步骤5中，反应干物质趁热进入浸取池，在100℃下搅拌浸取60分钟。

实施例3，步骤同实施例1，区别在于，步骤1中，将粉煤灰磨细至300目，磁力除铁，然后在550℃下焙烧活化0.8小时。

步骤2中，按照硫酸铵与粉煤灰中所含的氧化铝以重量比5∶1的比例混合，

步骤3中，硫酸铵与粉煤灰混合物在340℃下进行固相反应，

步骤5中，反应干物质趁热进入浸取池，在90℃下搅拌浸取45分钟。

Claims (2)

1.一种火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法，其特征在于包括以下步骤

(1)，粉煤灰磨细及活化，将粉煤灰磨细至200～400目，磁力除铁，然后在500～600℃下焙烧活化0.5～1小时，

(2)，配料，将活化后的粉煤灰细灰，按照硫酸铵与粉煤灰中所含的氧化铝以重量比4.5～6∶1的比例混合均匀，

(3)，反应，硫酸铵与粉煤灰混合物在300～380℃下进行固相反应，时间为2～5小时，生成氨气、硫酸铝和硫酸铝铵，

(4)，氨气回收，

(5)，浸出，从反应炉窑中出来的反应干物质趁热进入浸取池，在80～100℃下搅拌浸取30～60分钟，使硫酸铝和硫酸铝铵充分溶解，保温过滤，

(6)，对滤液除硅，

(7)，结晶得到硫酸铝和/或硫酸铝铵。

2.根据权利要求1所述的火电厂氨法脱硫产出的硫酸铵和粉煤灰的综合利用方法，其特征在于：硫酸铵中含有硝酸铵的情况下，将硝酸铵分离，制得硝酸铵与硫酸铵重量比值为7～10∶1的硫硝酸铵化肥。

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