CN103537184B

CN103537184B - 以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法

Info

Publication number: CN103537184B
Application number: CN201310529911.9A
Authority: CN
Inventors: 张少峰; 王德武; 刘燕; 王晋刚; 马倩; 刘海龙
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2018-07-27
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: CN103537184A

Abstract

本发明提供了一种以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，将钢铁厂酸洗废渣、氢氧化钙、次氯酸钙、水四种组分按质量百分含量分别为35％～50％、7％～13.5％、7％～13.5％、30％～45％的比例均匀混合成膏状复合脱除剂，将膏状复合脱除剂均匀滚涂在惰性粒子上，将滚涂后当量直径为400～5000μm的粒子在一定条件下进行干燥，当含湿量为15％～30％时将其装填入固定床反应装置，装填高度为2～8m；由装置底部通入温度为15～50℃的待脱硫脱硝气体，气体基于固定床截面的表观流速为0.005～0.15m/s，尾气进入后处理系统。本发明可应用于钢铁、电力、能源及环保领域。

Description

以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法

技术领域

本发明涉及一种以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，特别涉及一种利用钢铁酸洗废渣对锅炉烟气中的硫化物和氮化物进行脱除的脱除剂和方法，属于钢铁、电力、能源、化工及环保领域。

背景技术

锅炉烟气中的SO₂和NO_X是大气污染物的主要成分，在我国颁布实施的《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)、《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2001)、《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB 9078-1996)、《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2003)等系列标准和法规中，均对其含量有明确的限定。由于SO₂和NO_X同时存在于烟气中，若对其采取分别脱除的方法将带来设备繁多、操作复杂的问题。从SO₂和NO_X特点来看，它们都是酸性氧化物，同时对它们进行脱除完全可行，目前也存在一些工业示范和商业运行装置。当前烟气脱硫脱硝一体化的方法主要分为湿法脱硫脱硝、干法脱硫脱硝和半干法脱硫脱硝三种。总的来说，湿法脱除效果好，但废液污染严重；干法脱除效果好，但操作费用高；半干法兼具干法与湿法的优点，但也存在操作不稳定的问题。在配制一体化脱硫脱硝剂的过程中，多数配方采用各种纯净的有效组分进行混合配制的方法，由此造成脱硫脱硝剂成本较高。

我国钢铁厂大多数采用盐酸或硫酸溶液对钢材表面进行清洗，清洗后的酸洗废液中一般含有0.05～5g/L的H⁺和60～250g/L的Fe²⁺和Fe³⁺，而处理后的废液如果不回收和利用会造成资源浪费和环境污染。目前资源化处理酸洗废液的方法主要有回收铁盐、制备铁磁流体、制备无机高分子絮凝剂等。虽然酸洗废液资源化处理的研究报道较多，但是由于操作简单、成本低廉等因素，很多钢铁厂依然采用传统的生石灰、消石灰或石灰石中和法，由此产生的废渣(简称“酸洗废渣”)再处理难度较大，同时占用大量的土地并造成资源浪费和二次污染。白泥、赤泥、电石渣等工业废渣资源化利用的研究较多，并且在锅炉烟气脱硫方面已得到了重视和应用，但是酸洗废渣在这方面报道较少。

通过对酸洗废渣进行XRF检测的结果表明，酸洗废渣主要含有CaSO₄、Ca(OH)₂、CaCO₃、Fe₃O₄和SiO₂，其次是Mg、Al、Ti、Mn和Zr等微量元素，其中Ca(OH)₂、CaCO₃等是脱硫脱硝的有效成分，Fe的氧化物等对脱硫脱硫过程有显著的促进作用。通过BET法对酸洗废渣进行测试的结果表明，酸洗废渣颗粒孔的形状为圆筒状，孔径大小以介孔为主，微孔和大孔较少，进一步计算得到，在总孔容分布中，微孔占2.65％，介孔占83.3％，大孔占14.05％，比表面积达43.94m²/g，明显高于石灰石和贝壳作脱硫脱硝剂的比表面积。因此，从酸洗废渣的成分和颗粒孔特征来看，能够满足锅炉烟气脱硫脱硝的要求。

从酸洗废渣脱硫脱硝的有效成分含量来看，其有效成分质量百分含量为25％～30％左右，若采用单一的酸洗废渣进行脱硫脱硝，在满足较高脱硫脱硝效率的前提下，单位脱除量需要大量的酸洗废渣，从而需要较大的设备和较高的操作费用。因此，可以考虑以酸洗废渣为主料，再添加一定量脱硫脱硝的辅料配制复合脱除剂，从而实现酸洗废渣再利用、达到以废治废的目的。

发明内容

本发明的目的在于，实现钢铁酸洗废渣的二次利用，为锅炉烟气脱硫脱硝提供一种配制简单、成本低廉的脱除剂和高效脱除的方法。

本发明的目的通过下列途径实现：

以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，其特征在于：将钢铁厂酸洗废渣、氢氧化钙、次氯酸钙、水四种组分按比例均匀混合成膏状复合脱除剂，将膏状复合脱除剂均匀滚涂在惰性粒子上，将滚涂有复合脱除剂的惰性粒子在一定条件下进行干燥，将含湿量达到要求的滚涂有复合脱除剂的惰性粒子装填入固定床反应装置，由装置底部通入待脱硫脱硝气体进行脱除，尾气进入后处理系统。

所述的酸洗废渣为钢铁厂盐酸酸洗废液或硫酸酸洗废液经消石灰中和处理后的废渣产物，在与其它组分混合前需研磨成粒径小于100μm的细粉。

所述的四种组分按比例混合，其特征在于：以四种组分总质量为基准，酸洗废渣质量百分含量为35％～50％，氢氧化钙质量百分含量为7％～13.5％，次氯酸钙质量百分含量为7％～13.5％，水的质量百分含量为30％～45％；所述的混合，其特征在于：采用常温、常压搅拌操作，搅拌混合时间为10～60min。

所述的均匀滚涂在惰性粒子上，其特征在于：惰性粒子材质为刚玉或玻璃，外观为圆形、长方形、正方形、三角形、菱形和不规则形状，当量直径为200～3000μm；均匀滚涂后的惰性粒子当量直径为400～5000μm。

所述的在一定条件下进行干燥，其特征在于：干燥压力表压为-0.5～0MPa，干燥温度为15～50℃，干燥时间为2～5h。

所述的含湿量达到要求，其特征在于：干燥后复合脱除剂的含湿量为15％～30％。

所述的固定床反应装置，其特征在于：装置底部设置均匀布气设备，上部出口连接气固分离设备，装置内部装填滚涂有复合脱除剂的惰性粒子，装填高度为2～8m。

所述的待脱硫脱硝气体，其特征在于：气体进气温度为15～50℃，基于固定床反应装置截面的表观流速为0.005～0.15m/s。

本发明与现有技术相比，存在明显的优点在于：

(1)实现了酸洗废渣的二次利用，达到了以废治废的目的；(2)脱硫脱硝剂成本低廉、配制和脱除方法简单；(3)在脱硫脱硝过程中还能够同时实现锅炉烟气除尘的目的。

附图说明

附图为本发明复合脱除剂配制加工及脱硫脱硝方法流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图来详细说明本发明。

A：复合脱除剂配制加工流程

参见附图，将来自河北霸州某钢铁厂的酸洗废渣粉碎、研磨、筛分，称取粒径小于100μm的细粉质量M1＝65kg，再分别称取质量分别为M2＝M3＝10kg的氢氧化钙和次氯酸钙，再称取质量为M4＝45kg的水，将称取的酸洗废渣、氢氧化钙、次氯酸钙、水加入搅拌器，在常温、常压下搅拌50min，得到混合均匀的膏状复合脱除剂。取粒径为1500μm的刚玉球，将膏状复合脱除剂均匀滚涂在刚玉球上，滚涂后刚玉球当量直径为3000～5000μm。将滚涂有膏状复合脱除剂的刚玉球放入干燥箱，干燥压力表压为-0.2MPa，干燥温度为25℃，干燥时间为4h，干燥后称重，含湿量为15％～25％。

B：脱硫脱硝流程

参见附图，将含湿量达到要求的滚涂有复合脱除剂的刚玉球装入固定床反应装置，装填高度为2m。固定床装置底部安装有布气设备，顶部安装有气固分离设备。待脱除气体为锅炉烟气，其中SO₂含量为3600mg/m³，NO含量为1200mg/m³，NO₂含量为800mg/m³，烟气由底部经布气设备进入固定床反应装置，进料温度为20℃，基于固定床截面积的表观流速为0.05m/s。脱除反应后的烟气进入气固分离设备，尾气进入后处理系统，夹带的细粉经气固分离设备分离后收集。采用烟气分析仪对出口气体浓度进行检测。检测结果显示，采用本发明提供的脱硫脱硝方法，脱硫率为90％～98％，脱硝率为60％～80％。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，其特征在于：将钢铁厂酸洗废渣、氢氧化钙、次氯酸钙、水四种组分按比例均匀混合成膏状复合脱除剂，将膏状复合脱除剂均匀滚涂在惰性粒子上，将滚涂有复合脱除剂的惰性粒子在一定条件下进行干燥，将含湿量达到要求的滚涂有复合脱除剂的惰性粒子装填入固定床反应装置，由装置底部通入待脱硫脱硝气体进行脱除，尾气进入后处理系统。

2.根据权利要求1所述的以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，其特征在于：所述的酸洗废渣为钢铁厂盐酸酸洗废液或硫酸酸洗废液经消石灰中和处理后的废渣产物，在与其它组分混合前需研磨成粒径小于100μm的细粉。

3.根据权利要求1所述的以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，所述的四种组分按比例混合，其特征在于：以四种组分总质量为基准，酸洗废渣质量百分含量为35％～50％，氢氧化钙质量百分含量为7％～13.5％，次氯酸钙质量百分含量为7％～13.5％，水的质量百分含量为30％～45％；所述的混合，其特征在于：采用常温、常压搅拌操作，搅拌混合时间为10～60min。

4.根据权利要求1所述的以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，所述的均匀滚涂在惰性粒子上，其特征在于：惰性粒子材质为刚玉或玻璃，外观为圆形、长方形、正方形、三角形、菱形和不规则形状，当量直径为200～3000μm；均匀滚涂后的惰性粒子当量直径为400～5000μm。

5.根据权利要求1所述的以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，所述的在一定条件下进行干燥，其特征在于：干燥压力表压为-0.5～0MPa，干燥温度为15～50℃，干燥时间为2～5h。

6.根据权利要求1所述的以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，所述的含湿量达到要求，其特征在于：干燥后复合脱除剂的含湿量为15％～30％。

7.根据权利要求1所述的以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，所述的固定床反应装置，其特征在于：装置底部设置均匀布气设备，上部出口连接气固分离设备，装置内部装填滚涂有复合脱除剂的惰性粒子，装填高度为2～8m。

8.根据权利要求1所述的以钢铁酸洗废渣配制复合脱除剂进行脱硫脱硝的方法，所述的待脱硫脱硝气体，其特征在于：气体进气温度为15～50℃，基于固定床反应装置截面的表观流速为0.005～0.15m/s。