CN101502745B - 以粉煤灰浆液为吸收剂吸收烟气中二氧化硫的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二氧化硫烟气湿法脱硫技术领域，具体涉及以粉煤灰为吸收剂吸收烟气中二氧化硫的工艺方法。本发明的方法是：以粉煤灰与返回的滤液及水调制成的浆液为吸收剂，吸收烟气中的二氧化硫，吸收二氧化硫后的浆液经过滤，大部分滤液返回用去调浆，一部分滤液用去回收MgSO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄，滤饼用做土壤调理剂或废弃。脱除二氧化硫后的烟气达到环保要求，经烟囱排入大气。

Description

以粉煤灰浆液为吸收剂吸收烟气中二氧化硫的方法

技术领域

本发明涉及一种资源循环再利用技术，具体涉及一种处理工业烟气，控制二氧化硫的排放量，从而达到保护环境的方法。 

背景技术

二氧化硫是大气主要污染物之一，主要来源于工业烟气，随着工业的高速发展，二氧化硫产生量迅速增加，为了控制二氧化硫的排放量，人们研究开发出许多以工业烟气为目标的控制二氧化硫排放量技术，这些技术都是设法使二氧化硫从烟气中分离出来再利用，或转换成无害的物质，俗称烟气脱硫技术。烟气脱硫技术大体上可分为：干法、半干法和湿法，其中湿法占主导地位。湿法烟气脱硫技术就是用吸收剂与水调制成的溶液或浆液，与烟气中的二氧化硫在吸收设备中反应，生成可再利用或无害的物质，使二氧化硫从烟气中分离出来，达到减少二氧化硫排放量的目的。 

湿法烟气脱硫的必备条件之一是要有经济、方便得到、吸收性能好的吸收剂。常用的吸收剂有钙基、钠基、氨基吸收剂，这些吸收剂相对而言价格偏高，造成脱硫成本升高。如果使用对二氧化硫有吸收作用的工业废弃物作为吸收剂，不仅可以降低脱硫成本，而且还能在处理烟气的同时使废弃物得到处理。专利ZL00119453.4《含二氧化硫烟气处理方法》和专利ZL01101467.9《一种处理含二氧化硫废气的化学吸附剂》以有色金属冶炼炉渣作为吸收剂；申请号为99121910.4的专利《一种烟气脱硫剂和烟气脱硫方法》以电石渣或蒸氨碱渣或两者的混合物为脱硫剂；申请号为85104062A的专利《烟气催化脱硫剂及其制备方法》以硫铁矿渣和烟泥为主要原料以活性炭或粮食面粉、氨水作为造孔剂制成脱硫剂；申请号为200710079615.8的专利《一种以炼铁炼钢炉渣为吸收剂吸收烟气中二氧化硫的方法》以炼铁炼钢炉渣为吸收剂。这些技术均以工业废弃物为主要原料加工成脱硫剂用于烟气脱硫。 

发明内容

本发明的目的是使用一种新的脱硫吸收剂，它比现有的吸收剂有更为广泛的材料来源，成本更低，对硫化物的吸收作用更强。 

本发明是以工业废弃物作为脱硫吸收剂，所用废弃物是工业废弃物——粉煤灰。粉煤灰是煤粉燃烧后残留下来的颗粒较细而不均匀的复杂多相物质。煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)成为粉煤灰，其中大量(占总量80～90％)颗粒最细部分混杂在高温烟气中，经过除尘器，被分离、收集，为飞灰，另一部分颗粒较粗而落入炉底，成为炉底灰。广义的粉煤灰包括飞灰和炉底灰两部分。煤粉在燃烧过程中，其中灰分矿物质将脱水、分解、氧化变成无机氧化物。粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂、MgO、K₂O、Na₂O、SO₃、MnO等，此外还有P₂O₅等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。 

采用粉煤灰吸收二氧化硫是利用其中的CaO、MgO、K₂O、Na₂O等碱性氧化物。构成粉煤灰的具体化学成分，因煤的产地、煤的燃烧方式和程度等不同而有所不同，而且波动范围较大。用于吸收SiO₂的粉煤灰要求其中的CaO、MgO、K₂O、Na₂O等碱性氧化物含量要高，最好CaO的含量超过10％，即所谓的高钙粉煤灰。 

采用粉煤灰吸收二氧化硫时，用水将其调制成“浆液”，使“浆液”在吸收设备内与烟气中的SO₂反应，生成相应的亚硫酸盐，然后进一步氧化为稳定的硫酸盐，使SO₂从烟气中分离出来，从而达到脱硫的目的。 

以粉煤灰为吸收剂吸收烟气中二氧化硫的工艺方法是：以粉煤灰与返回的滤液及水调制成的浆液为吸收剂。在吸收设备中烟气中的二氧化硫与粉煤灰中的碱性氧化物反应，在通入空气氧化的条件下，最终生成相应的硫酸盐CaSO₄、MgSO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄。浆液在吸收设备中循环反复进行吸收反应。吸收、氧化过程为连续过程，用调节浆液加入量的方法控制反应后浆液pH值。再过滤反应后的浆液，大部分滤液返回用去调浆，一部分滤液用去回收MgSO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄。滤饼用做土壤调理剂或废弃。分离二氧化硫后的烟气经烟囱排入大气。SO₂从烟气中被分离出来，从而达到脱硫的目的。 

二氧化硫与粉煤灰的反应与一般湿法脱硫的反应类似，分两步。第一步是SO₂在水中的溶解、吸收、氧化，第二步是粉煤灰中的碱性氧化物与SO₂溶于水中生成的酸反应。 

SO₂在水中的溶解、吸收、氧化的反应式如下： 

SO₂+H₂O＝H₂SO₃＝HSO₃ ^-+H⁺.....................(1) 

HSO₃ ^-＝SO₃ ^2-+H⁺....................................(2) 

SO₂+1/2O₂+H₂O＝H₂SO₄..............................(3) 

SO₃ ^2-+1/2O₂＝SO₄ ^2-....................................(4) 

碱性氧化物与SO₂溶于水中生成的酸反应式如下： 

CaO+H₂SO₃＝CaSO₃+H₂O...........................(5-1) 

CaSO₃+1/2O₂＝CaSO₄.................................(5-2) 

CaO+H₂SO₄＝CaSO₄+H₂O...........................(5-3) 

MgO+H₂SO₃＝MgSO₃+H₂O...........................(6-1) 

MgSO₃+1/2O₂＝MgSO₄...........................(6-2) 

MgO+H₂SO₄＝MgSO₄+H₂O...........................(6-3) 

Na₂O+H₂SO₃＝Na₂SO₃+H₂O...........................(7-1) 

Na₂SO₃+1/2O₂＝Na₂SO₄.................................(7-2) 

Na₂O+H₂SO₄＝Na₂SO₄+H₂O...........................(7-3) 

K₂O+H₂SO₃＝K₂SO₃+H₂O..............................(8-1) 

K₂SO₃+1/2O₂＝K₂SO₄....................................(8-2) 

K₂O+H₂SO₄＝K₂SO₄+H₂O..............................(8-3) 

我国是产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料，随着电力工业迅速发展，粉煤灰排放量急剧增加，到2010年粉煤灰排放量将达到2亿吨，给经济建设及生态环境造成巨大的压力。粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，是解决电力生产环境污染的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。 

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。 

具体实施方式

本发明的方法如附图所示： 

1、调浆： 

在调浆槽内加入粉煤灰和由过滤过程返回的滤液，其量为每m³滤液加100～200kg粉煤灰，依靠调浆槽上配置的搅拌机，调制成固液比为100～200(kg/m³)的粉煤灰浆液。 

初始时还没有滤液产生则用水代替滤液。 

由于过滤过程中滤饼带走一些水份，而且回收MgSO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄时要抽出1/20～1/10的滤液，导致滤液减少，滤液量不能满足调浆的需要，则用水代替滤液。 

2、吸收、氧化： 

将调制好的粉煤灰浆液送至吸收设备内，靠其内置构件分散浆液，与流过的烟气充分接触，烟气中的二氧化硫被水溶解、吸收，生成相应的HSO₃ ^-、SO₃ ^2-，脱除二氧化硫后的烟气经烟囱排入大气。溶解、吸收二氧化硫后的浆液流入吸收设备下部的循环槽，在搅拌和通入空气的条件下完成粉煤灰中碱性氧化物与HSO₃ ^-、SO₃ ^2-的反应及氧化反应，最终生成相应的硫酸盐CaSO₄、MgSO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄。浆液在吸收设备中循环反复进行吸收反应。吸收、氧化过程为连续过程，用调节浆液加入量的方法控制反应后浆液出口pH值为5～5.5。 

3、过滤：完成吸收、氧化反应后浆液送到过滤机过滤，大部分滤液返回用去调浆，抽出大约1/20～1/10(由滤液中MgSO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄含量决定)的滤液，从中回收MgSO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄。滤饼则用作土壤调理剂或废弃。 

Claims (1)

1.一种以粉煤灰浆液为吸收剂吸收烟气中二氧化硫的方法，其特征在于，所述方法流程为：

(1)调浆；

在调浆槽内加入粉煤灰和由过滤过程返回的滤液，其量为每1m³滤液加100～200kg粉煤灰，依靠调浆槽上配置的搅拌机，调制成固液比为100～200kg/m³的浆液，

初始时还没有滤液产生则用水代替滤液，

由于过滤过程中滤饼带走一些水份，而且回收MgSO₄、Na₂SO₄和K₂SO₄时要抽出1/20～1/10的滤液，导致滤液减少，滤液量不能满足调浆的需要，则用水代替滤液；

(2)、吸收、氧化：

将调制好的粉煤灰浆液送至吸收设备内，与流过的烟气充分接触，烟气中的二氧化硫被水溶解、吸收，生成相应的HSO₃ ^-和SO₃ ^2-，脱除二氧化硫后的烟气经烟囱排入大气，溶解、吸收二氧化硫后的浆液流入吸收设备下部的循环槽，在搅拌和通入空气的条件下完成粉煤灰中碱性氧化物与HSO₃ ^-和SO₃ ^2-的反应及氧化反应，最终生成相应的硫酸盐CaSO₄、MgSO₄、Na₂SO₄和K₂SO₄，浆液在吸收设备中循环反复进行吸收反应，吸收、氧化过程为连续过程，用调节浆液加入量的方法控制反应后的浆液出口pH值为5～5.5；

(3)、过滤：

完成吸收、氧化反应后浆液送到过滤机过滤，大部分滤液返回用去调浆，抽出1/20～1/10的滤液，从中回收MgSO₄、Na₂SO₄和K₂SO₄，滤饼则用作土壤调理剂或废弃，分离二氧化硫后的烟气经烟囱排入大气。

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