CN103537177A - 用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂及其制备方法 - Google Patents

用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂及其制备方法，该脱硫剂的原料组分及其重量百分比如下：石灰石：85～95%；城市生活污泥：2.5～10%；无烟煤粉：2.5～6%。该制备方法包括以下步骤：1）将石灰石，城市生活污泥，及无烟煤粉按所述配比进行混合均匀，备用；2）将混合后的原料在1000～1100℃下煅烧20～30min，然后自然冷却至常温后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。本发明所制备的用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂对烧结烟气的脱硫效率为达93以上；制备工艺简单，原料来源广泛且价格低廉。

Description

用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硫技术，具体地指一种用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂及其制备方法。
背景技术
钙基脱硫剂因其价格低廉、来源广泛而被广泛采用，作为烟气脱硫剂，常用的钙基脱硫剂有石灰，消石灰，电石渣，石灰石，白云石等。钙基脱硫剂活性主要是由钙基脱硫剂的粒径大小、比表面积、空隙尺寸分布，以及反应物通过硫化产物层的扩散速率等决定，因此，即使在相同的Ca/S下，不同钙基脱硫剂的脱硫效率是不一样的。脱硫剂反应活性是影响烟气脱硫效果的关键因素之一，脱硫剂活性越高，越容易取得高的脱硫效率和脱硫剂利用率，使脱硫成本越低。用钙基脱硫剂对烧结烟气进行脱硫的工艺运行中，脱硫剂的成本占了烟气脱硫运行成本的很大比例，为提高钙基脱硫剂的脱硫效率，目前常用的方法是使用化学溶液调质钙基脱硫剂，以优化消化过程和改进消化产物特性，从而改善钙基脱硫剂的微观结构，减小脱硫过程中气相在脱硫剂孔隙内的扩散阻力，达到提高钙基脱硫剂脱硫效率和钙利用率的目的，但是，利用化学溶液调质脱硫剂存在制备工艺复杂、价格昂贵等缺陷，因此，开发高效率，低成本，来源广的脱硫剂是脱硫行业共同面对的问题。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂及其制备方法，该脱硫剂脱硫效率大为提高，且原料来源广泛，价格低廉。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂，该脱硫剂的原料组分及其重量百分比如下：
石灰石        85～95%；
城市生活污泥  2.5～10%；
无烟煤粉      2.5～6%。
进一步地，所述石灰石的主要成分为重量百分比为90～95%的CaCO3及重量百分比为5～10%的SiO2。
进一步地，所述城市生活污泥含有重量百分比为12～20%的CaO，40～60%的SiO2，8～15%的Al2O3，10～15%的Fe2O3，其余为不可避免的杂质。
进一步地，所述无烟煤粉含有重量百分比为80～90%的C，2.5～4%的H，0.5～1%的S，及1～1.5%的N，其余为不可避免的杂质。
更进一步地，所述石灰石的粒径为74～150μm，所述城市生活污泥的粒径为74～150μm，所述无烟煤粉的粒径为74～150μm。
上述用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将石灰石，城市生活污泥，及无烟煤粉按所述配比进行混合均匀，备用；
2）将混合后的原料在1000～1100℃下煅烧20～30min，然后自然冷却至常温后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。
本发明的有益效果如下：
其一，本发明充分利用固体废弃物作为脱硫剂的制备原料，由于城市生活污泥中含有丰富的Fe2O3、MgO、Al2O3等物质，向石灰石中添加Fe2O3，MgO，及Al2O3不仅能够防止石灰石粘结成团，还可以改变石灰在消化过程中的微观结构，增大比表面积和孔隙率，减小CaO矿物的晶粒尺寸，优化钙基脱硫剂的组织结构，进而提高钙基脱硫剂的活性，最终达到提高脱硫效率的目的，本发明的脱硫剂对烧结烟气的脱硫效率高达93.8～99.6%。
其二，本发明采用石灰石、城市生活污泥，及无烟煤粉作为制备原料，原料价格低廉，来源广泛，且制备工艺简单，实现了“变废为宝”，具有良好的工业应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明并不限于下述实施例。
以下实施例中，石灰石的主要成分是：90～95wt%的CaCO3和5～10wt%的SiO2，石灰石的粒径为74～150μm；城市生活污泥的主要成分是：12～20wt%的CaO，40～60wt%的SiO2，8.0～15wt%的Al2O3，及10～15wt%的Fe2O3，城市生活污泥的粒径为74～150μm；无烟煤粉的主要元素为：80～90wt%的C，2.5～4.0wt%的H，0.5～1.0wt%的S，及1.0～1.5wt%的N，无烟煤粉的粒径为74～150μm。
实施例中的改质钙基脱硫剂在25Nm3/h的NID中式脱硫系统中对烧结烟气进行模拟脱硫处理，模拟烧结烟气中：O2含量为14～18vol%，CO2含量为3～7vol%，H2O含量为8～10vol%，SO2含量为500～1000ppm；脱硫实验条件为：反应温度为90～140℃，Ca/S=1.4～1.6，H2O/CaO=1.6～1.8，循环倍率为100～150和停留时间为0.8～1.2s。
实施例1
先将85wt%的石灰石，10wt%的城市生活污泥，及5wt%无烟煤粉进行混合均匀，备用；然后将混合后的原料置入回转窑中，在1100℃下煅烧30min，随炉自然冷却，出炉后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。
将该改质钙基脱硫剂用于烧结烟气中进行模拟脱硫处理，该烧结烟气中的O2含量为14vol%，CO2含量为7vol%，H2O含量为10vol%，SO2含量为1000ppm，在反应温度为90℃，Ca/S=1.4，循环倍率为100，H2O/CaO=1.6，及停留时间为0.8s的条件下进行脱硫处理，脱硫效率达93.8%。
实施例2
先将88wt%的石灰石，8wt%的城市生活污泥，及4wt%无烟煤粉进行混合均匀，备用；然后将混合后的原料置入回转窑中，在1000℃下煅烧20min，随炉自然冷却，出炉后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。
将该改质钙基脱硫剂用于烧结烟气中进行模拟脱硫处理，该烧结烟气中O2含量为18vol%，CO2含量为5vol%，H2O含量为8vol%，SO2含量为800ppm，在反应温度为140℃，Ca/S=1.5，循环倍率为130，H2O/CaO=1.7，及停留时间为1.1s的条件下进行脱硫处理，脱硫效率达95.6%。
实施例3
先将92wt%的石灰石，5wt%的城市生活污泥，及3wt%无烟煤粉进行混合均匀，备用；然后将混合后的原料置入回转窑中，在1050℃下煅烧25min，随炉自然冷却，出炉后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。
将该改质钙基脱硫剂用于烧结烟气中进行模拟脱硫处理，该烧结烟气中O2含量为16vol%，CO2含量为4vol%，H2O含量为9vol%，SO2含量为900ppm，在反应温度为120℃，Ca/S=1.6，循环倍率为150，H2O/CaO=1.8，及停留时间为1.2s的条件下进行脱硫，脱硫效率达99.6%。
实施例4
先将89wt%的石灰石，7.5wt%的城市生活污泥，及3.5wt%的无烟煤粉进行混合均匀，备用；然后将混合后的原料置入回转窑中，在1050℃下煅烧25min，随炉自然冷却，出炉后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。
将该改质钙基脱硫剂用于烧结烟气中进行模拟脱硫处理，该烧结烟气中O2含量为15vol%，CO2含量为6vol%，H2O含量为8vol%，SO2含量为1000ppm，在反应温度为140℃，Ca/S=1.6，循环倍率为120，H2O/CaO=1.8，及停留时间为1.2s的条件下进行脱硫，脱硫效率达96.8%。
实施例5
先将95wt%的石灰石，2.5wt%的城市生活污泥，及2.5wt%的无烟煤粉进行混合均匀，备用；然后将混合后的原料置入回转窑中，在1100℃下煅烧30min，随炉自然冷却，出炉后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。
将该改质钙基脱硫剂用于烧结烟气中进行模拟脱硫处理，该烧结烟气中O2含量为17vol%，CO2含量为3vol%，H2O含量为10vol%，SO2含量为500ppm，在反应温度为100℃，Ca/S=1.5，循环倍率为140，H2O/CaO=1.7，及停留时间为1s的条件下进行脱硫，脱硫效率达97.5%。
实施例6
先将86wt%的石灰石，8wt%的城市生活污泥，及6wt%的无烟煤粉进行混合均匀，备用；然后将混合后的原料置入回转窑中，在1100℃下煅烧30min，随炉自然冷却，出炉后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。
将该改质钙基脱硫剂用于烧结烟气中进行模拟脱硫处理，该烧结烟气中O2含量为18vol%，CO2含量为7vol%，H2O含量为8vol%，SO2含量为800ppm，在反应温度为130℃，Ca/S=1.4，循环倍率为100，及H2O/CaO=1.6，和停留时间为0.8s的条件下进行脱硫，脱硫效率达94.9%。

Claims (6)

1.一种用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂，其特征在于：该脱硫剂的原料组分及其重量百分比如下：
石灰石        85～95%；
城市生活污泥  2.5～10%；
无烟煤粉      2.5～6%。
2.根据权利要求1所述的用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂，其特征在于：所述石灰石的主要成分为重量百分比为90～95%的CaCO3及重量百分比为5～10%的SiO2。
3.根据权利要求1或2所述的用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂，其特征在于：所述城市生活污泥含有重量百分比为12～20%的CaO，40～60%的SiO2，8～15%的Al2O3，10～15%的Fe2O3，其余为不可避免的杂质。
4.根据权利要求1或2所述的用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂，其特征在于：所述无烟煤粉含有重量百分比为80～90%的C，2.5～4%的H，0.5～1%的S，及1～1.5%的N，其余为不可避免的杂质。
5.根据权利要求1或2所述的用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂，其特征在于：所述石灰石的粒径为74～150μm，所述城市生活污泥的粒径为74～150μm，所述无烟煤粉的粒径为74～150μm。
6.一种权利要求1所述的用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将石灰石，城市生活污泥，及无烟煤粉按所述配比进行混合均匀，备用；
2）将混合后的原料在1000～1100℃下煅烧20～30min，然后自然冷却至常温后将物料研碎至粒径为0.1～0.2mm，即制得用于烧结烟气干法脱硫的改质钙基脱硫剂。
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