CN104229855A - 利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，利用发电锅炉或烧结机高温烟气作为本工艺系统的加热炉热源，同时回收加热炉烟气余热将空气加热为两段式回转氧化窑内的脱硫灰预热，换热后的加热炉烟气和成品冷却仓余热一起送回发电厂或烧结厂的助燃风系统作为助燃风使用。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)充分利用现有资源，避免重复建设造成的浪费；2)便于发电厂或烧结厂通过技术改造对其所产生的脱硫灰在线进行氧化改性处理，且投资少、能耗低、运行成本低，并适合工业化、规模化生产。3)氧化后的脱硫灰可在建材、建筑和装饰等行业直接利用，有益于节能减排、保护土地和保护环境；4)应用后经济效益可观。

Description

利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺
技术领域
本发明涉及干法、半干法烟气脱硫副产物综合利用技术领域，尤其涉及一种基于外加热两段式回转窑的脱硫灰氧化工艺。
背景技术
我国是煤炭生产和消费大国，也是SO2排放大国。全国工业SO2排放50％来自燃煤电厂，11％来自钢铁行业，其中钢铁行业排放的70％又来自矿石烧结，因此，控制电厂和烧结烟气脱硫环节对SO2减排具有重要意义。
目前国内外应用于工业生产的烟气脱硫方法总体上可分为三类：湿法、干法和半干法工艺。干法、半干法烟气脱硫技术以CaCO3或Ca(OH)2为脱硫剂，产生的副产物为浅白色干粉状物质，被称为脱硫灰，一般由CaSO3、CaSO4、Ca(OH)2、CaCO3、CaCl2、CaF2及飞灰组成。
由于干法、半干法烟气脱硫技术投资少、占地面积小、设备使用寿命长、节水节能、无废水废酸排放等诸多优点，在老电厂改造、新建中小电厂，特别是在铁矿烧结机烟气脱硫中被广泛采用。目前，我国约有30％的燃煤机组和90％以上的铁矿烧结机采用干法、半干法烟气脱硫技术。但这种脱硫工艺存在一个严重的缺点，那就是脱硫副产物——脱硫灰利用十分困难，原因是脱硫灰中含有大量CaSO3，这种物质一是造成水泥缓凝，显著延长水泥的凝结时间并降低水泥的早期强度；二是遇水造成龟裂，稳定性差；三是遇高温煅烧SO2又重新释放，造成二次污染。目前，我国脱硫灰年排放量已超过2000万t，绝大部分只能用于回填或露天堆放，不仅占用大量土地，而且对环境和水源造成严重污染，已成为我国排放量较大且仍未有效利用的工业固体废弃物。为解决这一问题，各方面做了很多尝试和努力。有的未经处理直接用来生产各种建筑材料，但由于脱硫灰中影响使用的CaSO3理化特性没有改变，掺加量都非常有限，没有能够实现脱硫灰的资源化、规模化利用。
试验证明，脱硫灰中的CaSO3在适合的温度、时间、湿度、氧化条件下可以氧化成CaSO4，并代替天然石膏广泛应用于建材、建筑和装饰等领域。目前我们已经研发成功了干法、半干法脱硫灰两段外加热回转式氧化技术，氧化后的脱硫灰在水泥等建材生产上应用试验和产品检测已经完成，取得了较好的效果。在此基础上，进一步提出了利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化的工艺，可充分利用现有资源，杜绝重复建设造成的浪费。
发明内容
本发明提供了一种利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，使目前应用干法、半干法烟气脱硫技术的燃煤发电厂或铁矿烧结厂，能够通过技术改造对其所产生的脱硫灰在线进行氧化改性处理，且投资少、能耗低、运行成本低，并适合工业化、规模化生产。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，包括如下步骤：
1)发电锅炉或烧结机产生的600～800℃高温烟气通过烟道上的出口由引排风机引出，经高温烟气管道送入加热炉底部炉膛内，对位于两段式回转氧化窑后部的加热段进行外部加热；
2)加热炉炉内烟气温度为300℃～350℃，由顶部排烟口经排烟风机抽出，通过加热炉烟气管道在烟气换热器中与空气换热，换热到250℃～300℃的热空气由窑头鼓风机吹进位于两段式回转氧化窑前部的预热段；
3)氧气储罐中的氧气通过氧气输送管输送到窑头鼓风机前端，随热风同时进入两段式回转氧化窑，窑内氧含量保持在20％～25％；
4)脱硫灰储仓中的脱硫灰由底部螺旋给料机送入两段式回转氧化窑，在预热段由步骤2)所述热空气进行预热，预热升温至200℃后进入加热段，窑内温度控制在550～600℃之间，氧化窑回转转速0.5～3.0r/min，脱硫灰在加热段停留20～30min，在恒温状态下与氧气充分接触并逐步向前移动，完成CaSO3转化为CaSO4的氧化过程；
5)脱硫灰氧化后由两段式回转氧化窑下料口排入成品冷却仓冷却，冷却后的氧化脱硫灰由提升机送入成品储仓，经散装机或装袋机包装后运出销售或深加工；
6)氧化脱硫灰进入成品冷却仓时的温度为350～400℃，由安装在冷却仓内的换热器回收余热，余热管道与烟气换热器后的排烟管道连接；排烟管道内的烟气在排烟风机的作用下被送回到发电锅炉或烧结机的助燃风系统。
所述加热炉通过外接冷风系统调节炉内温度。
所述脱硫灰储仓的粉尘经其顶端安装的除尘器除尘后排放，成品冷却仓、提升机和散装机装车产生的粉尘通过成品储仓顶端除尘器除尘后排放。
所述脱硫灰储仓为干法、半干法烟气脱硫系统的成品仓。
所述窑内氧含量、窑内温度和氧化窑回转转速由PC机监控系统控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)将基于外加热两段式回转窑的脱硫灰氧化改性生产工艺与发电厂或烧结厂的烟气脱硫系统相结合，充分利用现有资源，避免重复建设造成的浪费；
2)可以使目前应用干法、半干法烟气脱硫技术的燃煤发电厂或铁矿烧结厂，通过技术改造对其所产生的脱硫灰在线进行氧化改性处理，且投资少、能耗低、运行成本低，并适合工业化、规模化生产。
3)氧化后的脱硫灰可在建材、建筑和装饰等行业直接利用，节省脱硫灰堆存和改性运输环节，改变脱硫灰堆存占地和污染水源的状况，有益于节能减排、保护土地和保护环境，使企业实现可持续发展，取得巨大的社会效益；
4)目前全国有1200台左右的火力发电机组和500多台烧结机采用干法、半干法烟气脱硫技术，每年产生的脱硫灰超过2000万t，应用本发明进行旧厂改造或新厂建设，经济效益都将十分可观。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的工艺流程框图。
图中：1.脱硫灰储仓  2.螺旋给料机  3.两段式回转氧化窑  4.加热炉  5.加热炉烟气管道  6.烟气换热器  7.窑头鼓风机  8.排烟风机  9.发电锅炉或烧结机  10.加热炉炉膛  11.成品冷却仓  12.冷却仓换热器  13.引排风机  14.提升机  15.成品储仓  16.散装机  17.装袋机  18.氧气储罐  19.氧气输送管  20.排烟管道  21.余热管道  22.高温烟气管道
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明的工艺流程图，见图2，是本发明的工艺流程框图。本发明利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，包括如下步骤：
1)发电锅炉或烧结机9产生的600～800℃高温烟气通过烟道上的出口由引排风机13引出，经高温烟气管道22送入加热炉4底部炉膛10内，对位于两段式回转氧化窑3后部的加热段进行外部加热；
2)加热炉4炉内烟气温度为300℃～350℃，由顶部排烟口经排烟风机8抽出，通过加热炉烟气管道5在烟气换热器6中与空气换热，换热到250℃～300℃的热空气由窑头鼓风机7吹进位于两段式回转氧化窑3前部的预热段；
3)氧气储罐18中的氧气通过氧气输送管19输送到窑头鼓风机7前端，随热风同时进入两段式回转氧化窑3，窑内氧含量保持在20％～25％；在吹入热风的同时注入氧气，可以保证氧化窑3内的氧含量和适宜的氧化气氛，加快脱硫灰中的CaSO3氧化速度，提高氧化率和生产效率。
4)脱硫灰储仓1中的脱硫灰由底部螺旋给料机2送入两段式回转氧化窑3，在预热段由步骤2)所述热空气进行预热，预热升温至200℃后进入加热段，窑内温度控制在550～600℃之间，氧化窑回转转速0.5～3.0r/min，脱硫灰在加热段停留20～30min，在恒温状态下与氧气充分接触并逐步向前移动，完成CaSO3转化为CaSO4的氧化过程。
本发明所述氧化窑3为筒式回转窑，其结构组成是公知技术，在此不作详细介绍。氧化窑3常用转速1.8r/min，可调范围0.5-3r/min。氧化窑3内壁设有螺旋条板和斜面扬料板，引导脱硫灰上下翻腾形成气固状幕帘，随着滚筒的转动，物料上下层交替均匀受热，在翻动前移的同时与氧气充分接触，能够更好地完成氧化过程。
通过对回转式氧化窑3内温度、氧含量及氧化窑回转速度的控制，可以准确调控物料在窑内的推进速度和停留时间。物料在窑内回转扬撒，与热量和氧气充分接触，氧化均匀，速度快产量高，适合大规模工业化生产。
氧化窑3为两段式，确保脱硫灰有充分的氧化时间，同时充分利用余热，降低能耗和氧化成本。加热段由窑外加热炉4加热，窑外加热的优点是窑内温度便于控制，炉内受热均匀，并避免物料受到烟气污染。加热源采用发电锅炉或烧结机9的高温烟气，通过调整送风量和兑冷风实现温度调节；加热炉4采用耐火纤维炉膛，蓄散热量少，保温好，炉表温度小于50℃。
5)脱硫灰氧化后由两段式回转氧化窑3下料口排入成品冷却仓11冷却，冷却后的氧化脱硫灰由提升机14送入成品储仓15，经散装机16或装袋机17包装后运出销售或深加工；
6)氧化脱硫灰进入成品冷却仓11时的温度为350～400℃，由安装在冷却仓11内的换热器12回收余热，余热管道21与烟气换热器6后的排烟管道20连接；排烟管道20内的烟气在排烟风机8的作用下被送回到发电锅炉或烧结机9的助燃风系统。成品冷却仓11中设换热器12回收成品余热，可以进一步节约能源，降低生产成本，同时有利于成品冷却。
所述加热炉4通过外接冷风系统调节炉内温度。
所述脱硫灰储仓1的粉尘经其顶端安装的除尘器除尘后排放，成品冷却仓11、提升机14和散装机16装车产生的粉尘通过成品储仓15顶端除尘器除尘后排放，符合国家环保与除尘标准。
所述脱硫灰储仓1为干法、半干法烟气脱硫系统的成品仓。
所述窑内氧含量、窑内温度和氧化窑回转转速由PC机监控系统控制。利用监控系统可以对窑炉进行现场数据采集、显示、设定、修改及监控，为操作人员提供直观的人机对话界面，以保证氧化条件和节能要求，减少人为因素对产品质量的影响。同时还可以实现安全报警功能。
本发明利用发电厂或烧结厂脱硫系统的成品仓作为本工艺系统的原料储仓即脱硫灰储仓1，利用发电锅炉或烧结机9高温烟气作为本工艺系统的加热炉4热源，同时回收加热炉4烟气余热将空气加热，为两段式回转氧化窑3内的脱硫灰预热，换热后的加热炉4烟气和成品冷却仓11余热一起送回发电厂或烧结厂9的助燃风系统作为助燃风使用。
本发明利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺设计合理，充分利用现有了资源，避免了重复建设造成的浪费。同时可以使目前应用干法、半干法烟气脱硫技术的燃煤发电厂或铁矿烧结厂，通过技术改造对其所产生的脱硫灰在线进行氧化改性处理，且投资少、能耗低、运行成本低，并适合工业化、规模化生产。

Claims (5)

1.利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)发电锅炉或烧结机产生的600～800℃高温烟气通过烟道上的出口由引排风机引出，经高温烟气管道送入加热炉底部炉膛内，对位于两段式回转氧化窑后部的加热段进行外部加热；
2)加热炉炉内烟气温度为300℃～350℃，由顶部排烟口经排烟风机抽出，通过加热炉烟气管道在烟气换热器中与空气换热，换热到250℃～300℃的热空气由窑头鼓风机吹进位于两段式回转氧化窑前部的预热段；
3)氧气储罐中的氧气通过氧气输送管输送到窑头鼓风机前端，随热风同时进入两段式回转氧化窑，窑内氧含量保持在20％～25％；
4)脱硫灰储仓中的脱硫灰由底部螺旋给料机送入两段式回转氧化窑，在预热段由步骤2)所述热空气进行预热，预热升温至200℃后进入加热段，窑内温度控制在550～600℃之间，氧化窑回转转速0.5～3.0r/min，脱硫灰在加热段停留20～30min，在恒温状态下与氧气充分接触并逐步向前移动，完成CaSO3转化为CaSO4的氧化过程；
5)脱硫灰氧化后由两段式回转氧化窑下料口排入成品冷却仓冷却，冷却后的氧化脱硫灰由提升机送入成品储仓，经散装机或装袋机包装后运出销售或深加工；
6)氧化脱硫灰进入成品冷却仓时的温度为350～400℃，由安装在冷却仓内的换热器回收余热，余热管道与烟气换热器后的排烟管道连接；排烟管道内的烟气在排烟风机的作用下被送回到发电锅炉或烧结机的助燃风系统。
2.根据权利要求1所述的利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，其特征在于，所述加热炉通过外接冷风系统调节炉内温度。
3.根据权利要求1所述的利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，其特征在于，所述脱硫灰储仓的粉尘经其顶端安装的除尘器除尘后排放，成品冷却仓、提升机和散装机装车产生的粉尘通过成品储仓顶端除尘器除尘后排放。
4.根据权利要求1所述的利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，其特征在于，所述脱硫灰储仓为干法、半干法烟气脱硫系统的成品仓。
5.根据权利要求1所述的利用发电锅炉或烧结机烟气在线加热氧化脱硫灰的工艺，其特征在于，所述窑内氧含量、窑内温度和氧化窑回转转速由PC机监控系统控制。
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