CN103090375A - 一种循环流化床锅炉炉渣用于脱硫的工艺 - Google Patents

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一种循环流化床锅炉炉渣用于脱硫的工艺，利用循环流化床锅炉炉渣中的金属氧化物进行烟气脱硫。锅炉燃烧后的废弃物炉渣经喷淋溶解后，炉渣喷淋反应产生的pH=13.5，碱度在30mmol/L左右的碱性水，经脱硫循环泵在脱硫塔内喷雾与烟气中的酸性SO2反应，同时雾化的脱硫液有去除烟尘的作用，以达到脱除烟气中SO2和烟尘的目的。烟气SO2排放折算浓度小于480mg/m3，烟尘排放浓度小于50mg/m3。中和反应后的废水再循环利用，减少新鲜取水量。本发明了一套利用炉渣中碱性氧化物作为燃煤锅炉脱硫的集成技术，既治理污染，又节约脱硫成本，实现变废为宝。

Description

一种循环流化床锅炉炉渣用于脱硫的工艺
技术领域
本发明涉及燃煤循环流化床锅炉脱硫工艺，特别涉及一种利用循环流化床锅炉炉渣中的金属氧化物进行烟气脱硫的工艺，特别适用于电厂等。
背景技术
已有的燃煤循环流化床锅炉烟气脱硫中，流化床锅炉使用的石灰-石膏烟气湿法脱硫运行中存在较多问题，主要有：
a、安装脱硫设备投资成本大。
b、脱硫设备、系统运行费用高。
c、脱硫设备、系统工程长周期运行性能差，可用率低。 
d、脱硫效率低，不能正常运行脱硫达标。 
e、脱硫装置达不到正常运行、应用要求,装置自身应用效率降低，结垢、腐蚀、磨损非常严重、密封水泄漏、罗茨风机噪声大等问题。现在的脱硫装备技术面对我国的脱硫市场是不能正常应用的，花费高昂的脱硫装置投入，不能很好的进行脱硫。
f、脱硫后,产生二次污染物（废水石膏浆）。
基于上述原因，探索和寻求一种用于燃煤循环流化床锅炉脱硫新途径已势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用燃煤循环流化床锅炉炉渣中金属氧化物进行烟气脱硫的工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种循环流化床锅炉炉渣用于脱硫的工艺，包括：进入循环流化床锅炉的燃料是发热量在2000～2200kcal/kg的煤矸石，煤矸石的主要化学成分为CaC03、MgC03、AlC03、NaC03、Si；掺混后破碎为粒度0～10mm的颗粒进入锅炉燃烧，炉床温度控制在900～980℃，CaC03、MgC03、AlC03经高温生成CaO、MgO、AIO和CO2；锅炉正常连续排渣，炉渣900～980℃；锅炉的烟气经烟道进入高压静电电除尘器，由引风机送入脱硫塔体与雾化的炉渣脱硫液中和反应后进入烟囱；其特征是：所述的900～980℃炉渣排入冷渣装置进行注水喷淋降温，产生的低压高温蒸汽进入余热回收装置；余热回收装置由48℃±5℃的冷凝水进行吸热后将水加热到90℃±5℃再进入除氧器继续加热到103～105℃；冷渣装置注水喷淋后的渣温在100℃左右，经螺旋排渣机排出，用皮带输送机运到炉渣场，在皮带机尾部装有凉水塔排污水进行喷淋炉渣，原炉渣中的CaO、MgO、AIO、Na20吸水后生成Ca(HO)2、Mg(HO)2、AI(HO)2、Na(HO),这些碱性氢氧化物混合液经沉淀池沉淀后用脱硫液泵打入脱硫循环槽，由脱硫循环槽进入脱硫循环泵升压后进入脱硫塔体上部雾化，与烟气中的SO2发生中和反应，达到脱硫目的；脱硫雾化区经中和反应的物质经下部进入脱硫循环槽，经速溶增减泵喷淋炉渣后进入渣水分离场，经碱性物沉淀池沉淀后进行下一次的循环，从而达到脱硫的目的；喷淋后的炉渣进入渣场销售，脱硫中和反应后的水重复使用。
根据所述的循环流化床锅炉炉渣用于脱硫的工艺，其特征是：增加脱硫循环池三个，分三级沉降，每级加滤网，炉渣喷淋反应后的碱性水进入一级沉淀池，逐级沉淀过滤后再进入脱硫循环槽，经脱硫循环泵循环喷雾。
本发明的优点是节能、环保和循环经济，本发明以循环经济为课题，以节能提效、治污减排为重点，开发流化床锅炉炉渣资源综合利用工艺。本发明的主要创新点：探索研究了一套利用炉渣中碱性氧化物作为燃煤锅炉脱硫的集成技术，既治理污染，又节约脱硫成本，实现变废为宝。
本发明用炉渣作脱硫剂是一项创新，现在运行中的燃煤循环流化床锅炉（特别是电厂）没有一家使用炉渣进行脱硫的。本发明通过多次试验发现，锅炉床温达到一定的情况下，排出的炉渣中含有大量的金属氧化物，这种金属氧化物能起到代替氧化钙脱硫剂的作用，能够达到烟气达标排放的要求，脱硫后产生的副产物沉淀后再掺入炉渣内进行销售，从而实现环保达标排放又节约钙粉，提高经济效益。与原来流化床锅炉使用的石灰-石膏烟气湿法脱硫相比有较大先进性和经济性。使用炉渣中金属氧化物进行烟气脱硫的创新将会成为今后的发展方向。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例
本发明工艺流程如图1所示。
一、炉渣脱硫原理和工艺流程：
1、循环流化床锅炉入炉燃料是发热量在2000—2200kcal/kg的煤矸石，这种煤矸石的主要化学成分为:CaC03含量44.86%,MgC03含量11.66%, AlC03含量5.5%, NaC03含量1.0%,Si含量22%。掺混后破碎为粒度0～10mm的颗粒进入锅炉燃烧，炉床温度控制在900～980℃。CaC03、MgC03、AlC03经高温生成CaO、MgO、AIO等和CO2。锅炉需要正常连续排渣，炉渣900～980℃排入冷渣装置进行注水喷淋降温，产生的低压高温蒸汽进入余热回收装置，余热回收装置由48℃±5℃的冷凝水进行吸热后将水加热到90℃±5℃再进入除氧器继续加热到103～105℃。冷渣装置注水喷淋后的渣温在100℃左右，经螺旋排渣机排出，用皮带输送机运到炉渣场，在皮带机尾部装有凉水塔排污水进行喷淋炉渣，原炉渣中的CaO、MgO、AIO、Na20吸水后生成Ca(HO)2、Mg(HO)2、AI(HO)2、Na(HO),这些碱性氢氧化物混合液经沉淀池沉淀后用脱硫液泵打入脱硫循环槽，由脱硫循环槽进入脱硫循环泵升压后进入脱硫塔体上部雾化，与烟气中的SO2发生中和反应，达到脱硫目的（环保在线监测设备上传合格数据）。
2、锅炉的烟气经烟道进入高压静电电除尘器，由引风机送入脱硫塔体与雾化的炉渣脱硫液中和反应后进入烟囱。
3、脱硫雾化区经中和反应的物质（pH值低于7.5、碱浓度在2%时），经下部进入脱硫循环槽，经速溶增减泵喷淋炉渣后进入渣水分离场，经碱性物沉淀池沉淀后进行下一次的循环，从而达到脱硫的目的。喷淋后的炉渣进入渣场销售，脱硫中和反应后的水可重复使用。既治理污染，又节约脱硫成本和水资源，实现标本兼治的目的。
二、本发明在渣场内收集喷淋炉渣后的水进行化验，化验结果如下：
脱硫用冲渣水氢氧化钙摩尔浓度的分析结果
日期 pH 酚酞碱度mmol/L
1 14 15
2 13 11
3 14 18.2
4 14 16.2
5 14 14
6 14 18.4
7 14 15
8 14 18.6
9 14 22.5
10 14 26
11 14 25.5
12 14 23
13 14 24.2
14 14 22.8
15 14 21.2
16 14 20
17 14 19.6
18 14 24
19 14 21.8
20 14 23
21 14 19.4
22 14 20.8
23 14 26
24 14 27.8
25 14 25.4
26 14 27.8
27 14 28.8
28 14 30
29 14 30.4
30 14 30.6
本发明锅炉燃烧后的废弃物炉渣经喷淋溶解后，水中含有碱性氧化物，pH值可达到13.5，碱浓度达到30mmol/L。经沉淀后用水泵注入脱硫塔循环槽进行烟气脱硫，经中和反应后的水可重复使用。本发明了一套利用炉渣中碱性氧化物作为燃煤锅炉脱硫的集成技术，既治理污染，又节约脱硫成本，实现变废为宝。
三、设备条件情况
75T循环流化床锅炉2台，12MW抽凝式供热发电机组2台，总装机容量为24MW。单机低负荷（6.5MW）时，锅炉每天耗用煤矸石350～400吨左右，经过900～950度的高温煅烧，每天排出炉渣100吨左右，炉渣内碱性氧化物的含量能够满足脱硫使用；排渣方式主要使用冷渣机均匀排放。喷淋冲渣24小时连续运行，能提供可靠的碱性脱硫液使脱硫设备连续运行。
四、技术指标考核测试
1、考核内容
（1）考察产生脱硫液的品质，是否达到脱硫行业标准；
（2）考察装置的稳定运行情况，对全套装置进行连续监测；
（3）考察工艺设计及控制情况，要求装置设计合理，生产可控；
（4）考察装置各项消耗水平，是否到达设计水平。
2、测试指标
炉渣喷淋反应产生的pH=13.5，碱度在30mmol/L左右的碱性水，经脱硫循环泵在脱硫塔内喷雾与烟气中的酸性SO2反应，同时雾化的脱硫液有去除烟尘的作用，以达到脱除烟气中SO2和烟尘的目的。烟气SO2排放折算浓度小于480mg/m3，烟尘排放浓度小于50 mg/m3。中和反应后的废水再循环利用，减少新鲜取水量。
3、测试情况
10月19日16时起系统进入考核状态，锅炉负荷45t/h，稳定工况运行，配用热值2400Kcal/kg 煤炭4000吨，掺混均匀。自10月19日—10月27日生产运行报表统计如下：
炉渣喷淋液与钙粉脱硫液脱硫数据对比
Figure 872692DEST_PATH_IMAGE001
由10.19～10.21日数据说明，锅炉在稳定负荷运行时，锅炉出口烟气SO2浓度在4600mg/m3左右（电除尘器后进入脱硫塔前，用便携式测试仪测试），脱硫全部为尾部烟气石灰-石膏湿法脱硫，CaO消耗量每小时在1.25吨左右，SO2排放浓度在395mg/m3（环保在线监测仪数据），脱硫效率91.3%，脱硫循环泵（55kw）三台运行。
由10月21日—10月27日数据说明，烟气中SO2浓度由原来的4600mg/m3,经炉渣喷淋脱硫液380t/h，经脱硫塔处理后SO2排放浓度220 mg/m3（环保在线监测仪数据），脱硫效率9,2.3%，脱硫循环泵（55kw）一台运行。
4、主要经济指标
与石灰-石膏烟气湿法脱硫方式比较比较，经测算项目实施后年节约脱硫剂（CaO）6000吨，年节电量80万度，年节约水量7.2万吨，年减少检修费用20万元，环保与节能效果显著。
5、测试中发现的问题
炉渣喷淋脱硫液在脱硫塔内与锅炉烟气反应脱硫，同时在循环喷雾过程中有除尘作用，使循环水中含烟尘量增加，循环槽内烟尘积尘多，定期清理周期缩短。
改进措施：增加脱硫循环池三个，分三级沉降，每级加滤网，炉渣喷淋反应后的碱性水进入一级沉淀池，逐级沉淀过滤后再进入循环槽，经循环泵循环喷雾。喷嘴不再堵塞，雾化效果好，脱硫效率稳定，设备运行周期延长。
本发明的主要创新点：探索研究了一套利用炉渣中碱性氧化物作为燃煤锅炉脱硫的集成技术，既治理污染，又节约脱硫成本，实现变废为宝。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种循环流化床锅炉炉渣用于脱硫的工艺，包括：进入循环流化床锅炉的燃料是发热量在2000～2200kcal/kg的煤矸石，煤矸石的主要化学成分为CaC03、MgC03、AlC03、NaC03、Si；掺混后破碎为粒度0～10mm的颗粒进入锅炉燃烧，炉床温度控制在900～980℃，CaC03、MgC03、AlC03经高温生成CaO、MgO、AIO和CO2；锅炉正常连续排渣，炉渣900～980℃；锅炉的烟气经烟道进入高压静电电除尘器，由引风机送入脱硫塔体与雾化的炉渣脱硫液中和反应后进入烟囱；其特征是：所述的900～980℃炉渣排入冷渣装置进行注水喷淋降温，产生的低压高温蒸汽进入余热回收装置；余热回收装置由48℃±5℃的冷凝水进行吸热后将水加热到90℃±5℃再进入除氧器继续加热到103～105℃；冷渣装置注水喷淋后的渣温在100℃左右，经螺旋排渣机排出，用皮带输送机运到炉渣场，在皮带机尾部装有凉水塔排污水进行喷淋炉渣，原炉渣中的CaO、MgO、AIO、Na20吸水后生成Ca(HO)2、Mg(HO)2、AI(HO)2、Na(HO),这些碱性氢氧化物混合液经沉淀池沉淀后用脱硫液泵打入脱硫循环槽，由脱硫循环槽进入脱硫循环泵升压后进入脱硫塔体上部雾化，与烟气中的SO2发生中和反应，达到脱硫目的；脱硫雾化区经中和反应的物质经下部进入脱硫循环槽，经速溶增减泵喷淋炉渣后进入渣水分离场，经碱性物沉淀池沉淀后进行下一次的循环，从而达到脱硫的目的；喷淋后的炉渣进入渣场销售，脱硫中和反应后的水重复使用。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉炉渣用于脱硫的工艺，其特征是：增加脱硫循环池三个，分三级沉降，每级加滤网，炉渣喷淋反应后的碱性水进入一级沉淀池，逐级沉淀过滤后再进入脱硫循环槽，经脱硫循环泵循环喷雾。
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