CN104147917B - 烟气脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟气脱硫方法。该方法包括将硅钙渣与水配置成液固比为5‑12:1的硅钙渣浆液，将所述硅钙渣浆液与所述烟气充分接触以进行烟气脱硫。本发明提供的方法在有效进行烟气脱硫的同时，能大幅降低烟气脱硫的成本。

Description

烟气脱硫方法

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫方法，属于烟气净化技术领域。

背景技术

烟气脱硫是指从煤等化石燃料燃烧时产生的烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物，是控制酸雨和二氧化硫污染的最为有效的和主要的技术手段。目前，世界各国对烟气脱硫技术都非常重视，已开发了数十种行之有效的烟气脱硫技术，其基本原理都以碱性物质作为硫氧化物(尤其是SO₂)的吸收剂，即脱硫剂。

湿式石灰石-石膏法是目前世界上应用比较广泛的烟气脱硫方法，使用石灰石作为脱硫剂，这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高，机组容量大，煤种适应性强和副产品易回收等优点。在中国的火电厂钢厂，90％以上采用湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。然而随着石灰石资源越来越少，成本越来越高，导致脱硫运行成本也逐年升高；而且石灰石开采会对环境造成极大的破坏。因此，如何找到一种廉价的脱硫剂及脱硫方法成为亟待解决一个难题。

发明内容

本发明提供一种烟气脱硫方法，在有效进行烟气脱硫的同时，能大幅降低成本。

本发明提供一种烟气脱硫方法，其包括：将硅钙渣与水配置成液固比为5-12:1的硅钙渣浆液，将所述硅钙渣浆液与所述燃煤烟气充分接触以进行燃煤烟气脱硫。

硅钙渣作为一种新型固体废料，其使用途径还未得到开发，目前只能堆存。本发明人研究发现，可以利用硅钙渣代替石灰石作为脱硫剂进行烟气脱硫，由于硅钙渣的主要矿物成分为一些强碱弱酸盐，并含有可溶性碱，因此硅钙渣呈碱性，通常其PH≥12。不仅使硅钙渣得到高效利用，同时也能大幅降低烟气脱硫成本。

通常，本发明方法可采用以下具体操作方式：将硅钙渣导入制浆槽中，加入水搅拌均匀，制备成液固比为5:1-10:1，优选7-10:1的硅钙渣浆液。然后将硅钙渣浆液从上部喷淋进入脱硫塔，烟气从下部进入脱硫塔中。所述硅钙渣浆液与所述烟气的体积流量比例如可以为1：54-75。在一个具体实施方式中，使用喷雾空塔作为脱硫塔，对锅炉产生的燃煤烟气进行处理，硅钙渣浆液的流量可以为28-35m³/h，所述烟气的流量可以为1900-2100m³/h。在脱硫塔内，从上部进入的硅钙渣浆液与下部进入的烟气进行充分接触、同时进行脱硫反应，脱硫后的烟气从脱硫塔的顶部排出，脱硫后产生的含有硫酸盐和硅胶泥浆状产物从脱硫塔底部排出，将其压滤脱水后排放。可使用脱除的水重新用作调配硅钙渣浆液。

本发明中，硅钙渣通常可使用冶金行业中产生的副产物。根据本发明提供的方法，按重量含量，通常可使用硅钙渣的矿物成分为β型硅酸二钙(β-C₂S)45-65％，水化钙铝榴石(3CaO·Al₂O₃·SiO₂·4H₂O)15-20％，方解石10-15％和水合铝酸三钙3CaO·Al₂O₃·nH₂O 5-10％。

例如，硅钙渣可为碱石灰烧结法从粉煤灰提取氧化铝产生的副产物。使用上述副产物硅钙渣作为脱硫剂，不仅能有效实现烟气脱硫，还能将硅钙渣进行废物利用，避免其排放对土壤和地下水的污染。

由于烟气中除含有SO₂外，还含有大量的CO₂气体，因此，与脱硫剂接触的初始反应会有大量的CO₂气体参与了反应，生成了碳酸，如反应(1)所示，生成的碳酸又以反应(2)的形式与硅钙渣中的主要矿物β型硅酸二钙(β-C₂S)进行反应生成碳酸钙和硅胶，由于烟气中CO₂浓度远远高于SO₂浓度，因此反应主要以(1)和(2)进行。但由于硫酸酸性强于碳酸，因此此时SO₂将以反应(4)的形式被吸收脱除。随着烟气通入时间的延长，硅钙渣中的β-C₂S逐渐消耗，硅钙渣浆液中碳酸钙含量越来越高，反应(1)、(2)逐渐减缓变弱，而反应(4)成为主反应。由于硅钙渣中还含有方解石和水化钙铝榴石等，因此SO₂还将以反应(4)、(5)、(6)、(7)的形式进行，从而达到有效脱除烟气中SO₂的效果。

CO₂+H₂O→H⁺+HCO₃ ^- (1)

H⁺+HCO₃ ^-+Ca₂SiO₄→Ca₂CO₃+SiO₂·(m-1)H₂O (2)

HSO₃ ^-+1/2O₂→HSO₄ ^-→HSO₄ ^-→H⁺+SO₄ ^2- (3)

SO₂+H₂O+O₂+Ca₂CO₃+H₂O→CaSO₄·2H₂O+CO₂ (4)

CaSiO₃+H₂O+SO₂+O₂→CaSO₄·2H₂O+SiO₂·(m-1)H₂O (6)

本发明方案的实施，至少具有以下优势：

1、本发明提供的方法利用硅钙渣作为脱硫剂，在有效进行烟气脱硫的同时，能大幅降低烟气脱硫成本，实现煤等化石燃料的多级循环利用；

2、本发明提供的方法不仅使通常作为粉煤灰提氧化铝副产物的硅钙渣得到高效利用，同时能够减少了石灰石的开采，节约了资源，具有明显的社会、经济和环境效益；

3、本发明提供的方法操作简单，并可以利用原有的石灰石-石膏法脱硫装置进行烟气脱硫，进一步节约成本。

具体实施方式

以下参照本发明实施例来更充分地描述本发明。然而，本发明可以许多不同形式来体现，不应理解为限于本文陈述的实施例。

实施例1：

本实施例中使用硅钙渣对燃煤锅炉产生的烟气进行脱硫处理，所述硅钙渣为碱-石灰烧结法从粉煤灰提取氧化铝工艺中排放的副产物。

将粉煤灰提取氧化铝工艺中排放的硅钙渣导入制浆槽中，加入水搅拌均匀，制备成液固比为7：1的硅钙渣浆液，然后利用脱硫循环泵将硅钙渣浆输送到脱硫塔中。将硅钙渣浆液以30m³/h的流量从上部喷淋进入脱硫塔，燃煤锅炉产生的烟气从下部以2020m³/h的流量进入脱硫塔中，以使从上部进入的硅钙渣浆液与下部进入的烟气逆向接触，充分反应进行脱硫。脱硫后的烟气从脱硫塔的顶部排出。

经检测，进行脱硫前烟气中SO₂浓度为2565mg/Nm³，脱硫后烟气中SO₂浓度为87mg/Nm³，脱硫效率为95.4％。脱硫后产生的含有硫酸盐和硅胶泥浆状产物从脱硫塔底部排出，通过压滤脱水后硫酸盐和硅胶泥含水量为34％，达到相关排放标准，脱除的水重新用于调配硅钙渣浆液。

实施例2：

将实施例1中使用的硅钙渣导入制浆槽中，加入水搅拌均匀，制备成液固比为10：1的硅钙渣浆液，然后利用脱硫循环泵将硅钙渣浆输送到脱硫塔中。本实施例中，还可以在脱硫循环泵管道入口处设置一滤网，防止硅钙渣大颗粒进入，避免堵塞管道。将硅钙渣浆液以33.4m³/h的流量从上部喷淋进入脱硫塔，燃煤锅炉产生的烟气从下部以1945m³/h的流量进入脱硫塔中，以使从上部进入的硅钙渣浆液与下部进入的烟气逆向接触，充分反应进行脱硫。脱硫后的烟气从脱硫塔的顶部排出。

经检测，进行脱硫前烟气中SO₂浓度为1975mg/Nm³，脱硫后烟气中SO₂浓度为86mg/Nm³，脱硫效率为96％。脱硫后产生的含有硫酸盐和硅胶泥浆状产物从脱硫塔底部排出，通过压滤脱水后硫酸盐和硅胶泥含水量为32.5％，达到相关排放标准，脱除的水重新用于调配硅钙渣浆液。

由实施例1-2可以看出，本发明提供的方法使用硅钙渣作为烟气脱硫的脱硫剂，是一种以废治废的烟气脱硫方法，烟气脱硫效率可高达95％以上；不仅解决了硅钙渣造成的多种污染问题，促进了粉煤灰提铝产业的发展，而且减少了石灰石的开采，节约了资源，保护了环境。

同时，该方法能大幅降低烟气脱硫成本，以托克托发电股份有限公司为例，目前其所采用的脱硫方式为石灰石-石膏湿法脱硫，其每年的石灰石用量大约为40万吨，成本价大约为90元/吨，因此如果将其电厂粉煤灰提铝后的硅钙渣用于烟气脱硫，每年可节约3600万的石灰石原料费。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种烟气脱硫方法，其包括：将硅钙渣与水配置成液固比为7-10：1的硅钙渣浆液，将所述硅钙渣浆液与烟气逆向接触以进行烟气脱硫，且所述硅钙渣浆液与所述烟气的体积流量比为1：54-75，所述硅钙渣浆液的流量为28-35m³/h，所述烟气的流量为1900-2100m³/h；

其中，按重量含量，所述硅钙渣的矿物成分为β型硅酸二钙45-65％，水化钙铝榴石15-20％，方解石10-15％和水合铝酸三钙5-10％；所述硅钙渣为碱-石灰烧结法从粉煤灰提取氧化铝产生的副产物。