CN101254936A

CN101254936A - 高活性石灰炉内脱硫技术

Info

Publication number: CN101254936A
Application number: CNA2007100673798A
Authority: CN
Inventors: 王大年
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-09-03

Abstract

高活性石灰炉内脱硫技术所涉及的领域为各种热力锅炉的脱硫方法，主要为火力发电及有关行业。本发明按化学脱硫机理研究结果，避开石灰石(CaCO₃)炉内大量吸热(1645J/g)和放出CO₂气体的前置分解化学反应，直接以高活性石灰在炉内快速完成脱硫化学反应：CaO+SO₂→CaSO₃；CaSO₃+1/2O₂→CaSO₄(富氧环境中)所产生的CaSO₃和CaSO₄在烟气中沉淀和经过除尘器分离，作为质量优良的粉煤灰产品投入市场，提升了粉煤灰的质量和价值。本发明的技术特是，采用低温轻烧(900～1100℃)技术生产的高活性石灰脱硫剂，其体积密度为～1.5g/cm³，比表面积～20,000cm²/g，并按热力锅炉用煤量和原煤中全硫以及煤灰的化学成份相适应的数量，均匀喷入炉内高温区(＞1100℃)；其它需要碎粒状石灰的锅炉，也可用此种脱硫剂和方法。

Description

高活性石灰炉内脱硫技术

(一)技术领域：

本发明涉及的技术领域为各种热力锅炉的脱硫技术，主要为火力发电及有关行业。

(二)背景技术：

目前，国内外的热力锅炉在生产运行中，由于燃料燃烧产生大量的SO₂废气，对环境污染很大，酸雨严重。脱硫技术被相关企业和主管部列入重点，十分重视。杨旭中编著《燃煤电厂脱硫装置》，中国电力出版社(www.cepp.com.cn)2006年6月出版，详细介绍了国内外脱硫技术发展的现状和应用实例。据介绍，目前的脱硫技术，多采用炉后废气排放过程中增加湿法脱硫装置，用石灰石(CaCO₃)作脱硫剂，采用多次循环的脱硫工艺。由于石灰石是一种低活性的脱硫剂，在炉后低温烟气环境中脱硫反应速度很慢，脱硫装置很庞大；采用湿法脱硫工艺，必须对脱硫废渣进行脱水、烘干处理，其占地面积很大，工艺复杂，投资很大，水、电消耗较高，运行成本也很高，普及和推广难度较大。少数单位也曾研究和试验用石灰石粉作脱硫剂在炉内脱硫。但是，石灰石必须完成分解反应，生成石灰(CaO)后才能和SO₂反应生成CaSO₃，才能以固态形式从烟气中分离出来，其反应过程如下：

CaCO₃→CaO+CO₂↑-1645J/g

CaO+SO₂→CaSO₃(亚硫酸钙)↓

在富氧的状态下，CaSO₃也可生成CaSO₄(硫酸钙)

CaSO₃+1/2 O₂→CaSO₄↓

由于石灰石在炉内是一种大量吸热的碳酸盐分解化学反应，所产生的大量CO₂气体覆盖在CaO颗粒表面，阻碍着SO₂气体和它的脱硫反应。同时石灰石粉分解产生的大量CO₂气体也冲淡了炉内空气中O₂含量，也影响了煤粉的燃烧和CaSO₄的生成。烟气在炉内停留时间很短(约10秒以内)，实际上石灰石炉内脱硫大部份在炉后低温环境中完成。这不利于脱硫化学反应，造成炉内脱硫效率仅在35％以下，而且不能缩减炉后脱硫装置的能力。因此，它的投资、占地、工艺布置、成本、管理等方面存在的问题和单纯炉后脱硫技术，相差不多。有些资料介绍炉内石灰石/石灰脱硫技术，实际上入炉材料为石灰石粉，在炉内分解后生产石灰，再在炉后脱硫的滞后化学反应。我们曾对某热电厂230t/h锅炉进行石灰石和石灰炉内脱硫方案的对比试验。结果表明，石灰石影响炉温明显，必须喷油增温才能维持锅炉出力，而石灰粉喷入炉内，火焰明亮，炉温较高，锅炉出力正常，效果较好。

(三)发明内容：

为避开石灰石(CaCO₃)炉内大量吸热(1645J/g)和放出CO₂气体的前置分解化学反应，本发明提供一种直接以高活性石灰在炉内快速完成脱硫化学反应的技术和高活性石灰脱硫剂的生产要求。本发明的技术特征是，采用低温轻烧(900～1100℃)技术生产的高活性石灰脱硫剂，其体积密度为1.5g/cm³，比表面积～20,000cm²/g，并按热力锅炉用煤量和原煤中全硫以及煤灰的化学成分相适应的数量，均匀喷入炉内高温区(＞1100℃)；其他需要碎粒状石灰的锅炉，也可用此种碎粒状脱硫剂和方法。

这种高活性石灰炉内脱硫技术的有益效果是：

1、适当提高CaO/SO₂的比值时，能保证炉内高效快速的脱硫效果。

2、由于炉内脱硫效率可大幅度提高，可相应缩减炉后脱硫装置，甚至对于原煤中全硫量不高或要求不高的地方，可取消炉后脱硫装置，也可能达标排放。

3、由于适当提高CaO/SO₂的比值，在炉内高温区的CaO可以和煤灰中的SiO₂反应生成部份水泥熟料有效的矿物硅酸钙，相应提高粉煤灰的质量和价值。

4水泥熟料煅烧化学反应的热工过程中，CaO在高温区和硅酸二钙(2CaO·SiO₂)反应生成硅酸三钙(3CaO·SiO₂)是一个放热化学反应，其放热量为419J/g。因此，根据入炉CaO和煤灰成份所能形成的硅酸三钙，决定它的放热量，将有益于热力锅炉的热力强度。

5、该发明技术工艺简单，占地小，投资省，综合效益好。

(四)、具体实施方式：

高活性石灰可以在有石灰石资源的地方建立石灰脱硫剂独立生产工艺线，集中生产，产品分别供应有需要的企业。对于需求量较大的有条件的企业也可自行建设工艺线生产高活性脱硫剂。技术上以立式石灰窑，采用油(气)作燃料，计算机自动控温，以轻烧为手段，提高活性指数，在粉磨设备上宜采用超细球磨机，实现高细、高活性、高脱硫率。具体实施方案，可借鉴大中型钢铁厂自行建设石灰窑，以满足炼钢产品的脱硫需要的经验。

实施热力锅炉炉内脱硫技术，要根据燃煤的成份(全硫含量、工业分析和煤灰成份)在保证脱硫效果时，适当提高CaO/SiO₂比值，以提高粉煤灰的质量和价值。在可能情况下采用计算机控制入炉煤粉和脱硫剂比例，保证均匀稳定的入炉。入炉方式，可采用混合喷吹，也可采用分别喷吹。

Claims

高活性石灰炉内脱硫技术，在现有各种脱硫技术中存在着工艺复杂，占地大，投资高，效率低等问题，从化学脱硫的机理出发，以高活性脱硫剂为基础，以高温反应为手段，达到高效脱硫和综合效益。

1.本发明的技术特征是，采用低温轻烧(900～1100℃)技术生产的高活性石灰脱硫剂，均匀喷入炉内高温区(＞1100℃)。
2.根据权利要求1，高活性石灰脱硫剂生产的成品，其体密度为～1.5g/cm³，比表面积～20,000cm²/g。
3.根据权利要求1，热力锅炉的脱硫方法应按热力锅炉用煤量和原煤中全硫以及煤灰的化学成分相适应的数量，均匀喷入炉内高温区(＞1100℃)。
4.根据权利要求1，其他需要碎粒状石灰的锅炉也可用此种碎粒状脱硫剂和方法。