CN102614772A - 一种有机酸强化钢渣烟气脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种有机酸强化钢渣烟气脱硫方法，主要应用于烧结厂、火电厂、工业燃煤锅炉及其他含二氧化硫的烟道气二氧化硫脱除(Flue Gas Desulfurizaiton，FGD)，尤其针对烧结烟气脱硫具有良好的前景。采用该发明可以实现烟气脱硫的低投资、低运行成本，从而使该脱硫技术获得更广泛的运用。本发明采用的工艺投资、运行、管理费用少，实现钢渣资源化，实现以废治废。因此本发明具有优良的性价比和广泛的市场前景。

Description

一种有机酸强化钢渣烟气脱硫方法

技术领域

本发明涉及烧结烟气、火电厂、工业锅炉、及其他含二氧化硫的烟道气的二氧化硫脱除，尤其针对烧结烟气脱硫，(Flue Gas Desulfurizaiton，FGD)，也涉及一种钢渣固体废物资源化方法。

背景技术

近年来我国S0₂的年排放量都在2000万吨上下，排世界第一位。SO₂的排放已使我国近三分之一国土面积出现酸雨，成为世界三大酸雨区之一，给我国造成的损失每年在百亿元以上。重点来自燃煤锅炉，冶炼，烧结等行业。

目前，烟气脱硫(flue gas desulfurization，缩写为FGD)是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。火电厂排放的烟气具有两个特点：一是烟气中SO₂浓度很低，一般为在300-5000ppmv(1000-15000mg/Nm³)之间；二是烟气量巨大。比如，300MW机组产生的烟气量为120×10⁴Nm³/h。世界各国致力于烟气脱硫研究的方法约200多种，但工业化应用的只有10多种，包括：以CaO/CaCO₃为基础的钙法；以MgO为基础的镁法；以Na₂CO₃为基础的钠法；以NH₃为基础的氨法；以有机碱为基础的有机碱法。以上方法各有优缺点，但都要消耗资源，比如石灰石，MgO，Na₂CO₃等。

钢渣是炼钢生产的副产品，钢渣的主要成分有CaO、SiO₂、Fe₂O₃、A1₂O₃、MgO等，而且钢渣来源广，量大。钢渣产生率约为粗钢量的15-20％，我国的钢产量已突破4亿吨，全年产生钢渣近8000万吨。长期以来钢渣作为废物抛弃，既占用大量土地又污染地下水。由于钢渣中含有很多碱性物质，可以与SO2发生反应，因此，钢渣作为脱硫剂进行烟气脱硫是一种以废治废、又能达到较高的脱硫效率的可行途径。

目前关于钢渣湿法烟气脱硫，比如《环境工程》期刊上有“钢渣湿法脱硫研究”(1996，14(6))，“废钢渣粉渣湿法脱硫工艺实验研究”(2009，27(3))等，专利200810153376.0均有报道。但都是直接利用钢渣与水配成吸收液，喷淋吸收烟气中SO₂，由于钢渣中碱性物质总体来说含量比较低，而且在水溶液中从钢渣中溶解出来速率很慢，因此直接吸收SO₂效率很低，只有30-70％，因此对于很多燃煤锅炉或冶炼烧结厂来说不能够达标排放。

发明内容

本发明提供一种有机酸强化钢渣烟气脱硫工艺，可以解决钢渣中碱性物质溶解慢，影响脱硫率的问题，达到高脱硫率，并且实现以废治废。

本发明构思为：

将钢渣直接输入钢渣溶解槽中，同时在溶解槽中加入浓度为0.2-10％(wt)的有机酸，钢渣中的碱性物质等在溶解槽中溶解反应(1)-(2)，直至完全变成有机酸盐溶液：

CaO+HOOC-C_xH_y＝Ca(OOC-CxHy)2+2H2O  (1)

MgO+HOOC-CxHy＝Mg(OOC-C_rH_y)₂+2H₂O   (2)

通过循环泵将吸收浆液溶液输入吸收塔，含SO₂烟气进入吸收塔与吸收浆液发生脱硫反应(3)-(10)，净化后的烟气排出吸收塔：

Ca(OOC-C_xH_y)₂+2SO₂+H₂O＝2CaSO₃+HOOC-C_rH_y  (3)

Mg(OOC-C_xH_y)₂+2SO₂+H₂O＝2MgSO₃+HOOC-C_xH_y  (4)

Ca(OH)₂+SO₂+H₂O＝CaSO₃+2H₂O    (5)

Mg(OH)₂+SO₂+H₂O＝CaSO₃+2H₂O    (6)

2NaOH+SO₂+H₂O＝Na₂SO₃+2H₂O  (7)

CaSO₃+SO₂+H₂O＝Ca(HSO₃)₂    (8)

MgSO₃+SO₂+H₂O＝Mg(HSO₃)₂    (9)

Na(SO₃)₂+SO₂+H₂O＝2NaHSO₃   (10)

脱硫后的吸收液经过过滤，滤渣与钢渣一起外运作为建筑基料，滤液含有高浓度的有机酸(从反应(3)(4)可以看出有机酸在脱硫过程中被置换出来)继续使用，滤液回到钢渣溶解槽中继续与钢渣反生溶解反应

有机酸为：乙酸、柠檬酸、己二酸，苯甲酸、腐殖酸中的至少一种，乙酸或糠醛生产中排放的含醋酸废水，乳酸或柠檬酸生产中产生的废液。

本发明的工艺过程：

钢渣直接加入溶解槽中，同时在溶解槽中加入浓度为0.2-10％(wt)的有机酸，溶解反应时间为5-6小时，将上清液浆液输送到吸收塔中与烟气接触，发生吸收脱硫反应，净化后的烟气排出脱硫塔，吸收了SO₂的吸收浆液在脱硫塔底部被氧化结晶为石膏，石膏浆液输送到过滤器中过滤，滤渣与钢渣一起外运作为建筑基料，滤液回到钢渣溶解槽中继续与钢渣反生溶解反应。

本发明有机酸强化钢渣烟气脱硫能提高脱硫浆液pH缓冲值，有效提高钙离子浓度，提高脱硫率，提高钢渣的利用率，降低脱硫成本。于传统电石渣直接脱硫相比，在相同的液气比条件下，脱硫率提高10-20％，钢渣利用率提高10-15％。

附图说明

附图为有机酸强化钢渣烟气脱硫方法工艺图

1-烟气入口；       2-氧化空气入口；     3-搅拌浆；         4-喷淋脱硫塔；

5-浆液循环泵；     6-石膏出料泵；       7-吸收浆液进料泵； 8-钢渣溶解槽；

9-净化烟气出口；   10-除雾器；          11-喷头；          12-旋流器；

13-带式脱水机；    14-有机酸补充口；    15-钢渣加入口；    16-搅拌电机

具体实施方式

实施例1

参见附图1，钢渣通过15直接加入钢渣溶解槽8中，同时补充的有机酸从有机酸补充口14加入到钢渣溶解槽8中，钢渣和有机酸反应5-6小时后，将上清液通过吸收浆液进料泵7输送进入脱硫塔4中与从烟气入口1进入的烟气接触，发生吸收脱硫反应，净化后的烟气经过除雾器10从脱硫塔4顶部9排出，吸收了SO₂的吸收浆液在脱硫塔4底部通过浆液循环泵5输送到喷头11继续喷淋吸收SO₂，在脱硫塔4底部生成的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐被空压机2鼓入的空气强制氧化成半水合石膏，石膏浆液经石膏出料泵6输送到过滤器中12过滤，滤液回到钢渣溶解槽8中，继续使用，滤渣与钢渣一起外运作为建筑基料。

某燃煤锅炉烟气量11万Nm³/h，SO2＝2000mg/Nm³；含尘230mg/Nm³；温度140℃，烟气脱硫过程采用本发明公开的技术，流程图如图1所示，并按上述具体实施方式进行，

脱硫塔直径4.0m，总高12m，钢渣溶解槽中有机酸为乙酸，浓度为0.2％，液气比为8.0L/m³，脱硫效率为95％，钢渣利用率为97.6％，所得二水石膏质量为CaCO₃≤0.8％，表面水含量≤8.7％。

实施例2

按照实施例1所述的工艺过程进行170t/h锅炉配套烟气脱硫，锅炉出口SO₂浓度为1800mg/Nm³，温度为152℃，进塔pH为6.0，钢渣浆液槽中有机酸为乙酸，浓度为10％，液气比为5.0L/m³，脱硫率为96.2％，钢渣利用率为98.6％。

实施例3

按照实施例1所述的工艺过程对实施例2使用的煤质进行调整，加入部分硫磺，提高锅炉烟气出口SO₂的浓度为9690mg/Nm³，钢渣溶解槽中有机酸为柠檬酸，浓度为10％，液气比为7.0L/m³，其余条件同实施例2，脱硫率为95.8％，钢渣利用率为98％。

实施例4

按照实施例1所述的工艺过程，在实施例2锅炉烟气出口处通过鼓风机鼓入空气，降低脱硫塔入口处SO₂的浓度为960mg/Nm³，钢渣溶解槽中有机酸为苯甲酸，浓度为10％，液气比为3.0L/m³，其余条件同实施例2，脱硫率为97％，钢渣利用率为99.3％。

实施例5

按照实施例1所述的工艺过程，将钢渣溶解槽中有机酸换为己二酸，浓度为5％，液气比为5.0L/m³，其余条件同实施例2，脱硫率为97.2％，钢渣利用率为98.9％。

实施例6

按照实施例1所述的工艺过程，将钢渣溶解槽中有机酸换为乙酸生产中排放的含乙酸废水，浓度为10％，液气比为6.0L/m³，其余条件同实施例2，脱硫率为96.2％，钢渣利用率为97.6％。

Claims (6)

1.一种有机酸强化钢渣烟气脱硫的方法，其特征在于：钢渣直接加入溶解槽中，同时在溶解槽中加入浓度为0.2-10％(wt)的有机酸，溶解反应时间为5-6小时，将溶解槽中上清液浆液输送到脱硫塔中与烟气接触，发生吸收脱硫反应，净化后的烟气排出脱硫塔，吸收了SO₂的吸收浆液在脱硫塔底部被氧化结晶为石膏，石膏浆液输送到过滤器中过滤，滤渣与钢渣一起外运作为建筑基料，滤液回到钢渣溶解槽中继续与钢渣反生溶解反应。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于脱硫剂使用的是钢渣，钢渣直接来源于炼钢厂的粗钢渣或者是经过破碎后的钢渣。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在钢渣溶解槽中加入的有机酸浓度为0.2-10％(wt)。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的有机酸为：乙酸、柠檬酸、己二酸、苯甲酸、、腐殖酸、或乙酸、糠醛、乳酸、柠檬酸生产中产生的废液。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的脱硫塔为：喷淋脱硫塔、鼓泡脱硫塔或者填料脱硫塔。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于石膏浆液过滤后的滤液回到钢渣溶解槽中，继续使用。

Images