CN105396455A - 循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用方法及其系统，涉及循环流化床固体燃料燃烧过程中脱硫灰渣再利用，所述系统包括燃烧室、还原室、再生室、第一气固分离器、第二气固分离器、第三气固分离器、第一回料器、第二回料器、第三回料器和气体燃烧室，所述方法将循环流化床燃烧脱硫过程中脱硫灰渣通过还原生成CaO、CaS和SO2，再将CaS氧化煅烧得到CaO和SO2。再生的CaO可循环用于流化床燃烧脱硫，分离的SO2气氛可用于硫酸加工工艺。本发明系统和方法有利于脱硫产物的处理，提高整体经济效益，有利于循环流化床的大型化。

Description

循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用方法及系统
技术领域
本发明涉及一种循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用方法及系统，特别是关于处理循环流化床脱硫灰渣的方法。
背景技术
循环流化床燃烧作为一种洁净煤燃烧利用方式，可以采取燃烧过程中脱硫方法。燃烧过程中脱硫依靠添加适当粒径范围的钙基脱硫剂颗粒，吸收燃烧过程中产生的SO2，以CaSO4的形式将SO2固定在固相中。由于循环流化床燃烧脱硫产生大量含CaSO4的灰渣，该类灰渣难以用常规的方式处理，大部分采用堆放、填埋等方法处理。占有了大量土地资源、对环境造成污染，因此发展和提出处理循环流化床燃烧脱硫灰渣的方法非常有必要。
专利公开号为CN101913790B的发明专利提出一种处理循环流化床燃煤固硫灰渣的方法，将固硫灰渣作为混凝土的膨胀剂，降低成本，减少环境污染。
专利申请号为201310364374.7的发明专利提出一种将流化床燃煤固硫灰渣作为红粘土路基的方法，有效利用脱硫废弃物。
发明内容
本发明不同于传统将循环流化床脱硫灰渣作为建筑材料进行处理的方法，提出了一种循环流化床固体燃料燃烧过程中脱硫灰渣再利用的系统和方法，将再生的CaO用于流化床燃烧脱硫，分离的SO2气氛用于硫酸加工工艺，有利于脱硫灰渣的处理，提高整体经济效益，同时可在燃烧室、还原室、再生室、气体燃烧室内布置受热面，有利于循环流化床的大型化。
本发明采用的技术方案是：
循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用系统，所述系统包括燃烧室、还原室、再生室、第一气固分离器、第二气固分离器、第三气固分离器、第一回料器、第二回料器、第三回料器和气体燃烧室，所述燃烧室的稀相区出口连接第一气固分离器的上端入口，第一气固分离器的下端固体出口连接第一回料器的入口，第一回料器的出口连接燃烧室的密相区第一入口，第一气固分离器的上端气体出口连接烟气出口管道；
所述燃烧室的密相区设有排渣口，所述排渣口连接还原室的密相区入口，还原室的稀相区出口连接第二气固分离器的上端入口，第二气固分离器的下端固体出口连接第二回料器的入口，第二回料器的出口连接再生室的密相区入口；第二气固分离器的上端气体出口连接气体燃烧室的入口；
所述再生室的稀相区出口连接第三气固分离器的上端入口，第三气固分离器的下端固体出口连接第三回料器的入口，第三回料器的出口连接燃烧室的密相区第二入口；第三气固分离器的上端气体出口连接气体燃烧室的入口；
气体燃烧室的出口连接SO2气体管道；
所述燃烧室、还原室、再生室、气体燃烧室中均布置有受热面。
所述燃烧室、还原室、再生室均为流化床反应器形式。
进一步，本发明还提供利用所述循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用系统进行循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将煤粉燃料和钙基脱硫剂送入燃烧室内进行脱硫燃烧，燃烧室密相区生成含CaSO4的脱硫灰渣，携带脱硫灰渣的含尘烟气经燃烧室的稀相区出口，进入第一气固分离器，经气固分离后，从第一气固分离器的上端气体出口排出洁净烟气，第一气固分离器的下端固体出口排出分离的脱硫灰渣，经第一回料器送回燃烧室的密相区；
(2)将燃烧室密相区的脱硫灰渣经排渣口送入还原室，还原室内为还原性气氛，温度在950～1000℃之间，脱硫灰渣内的CaSO4经还原反应生成固体CaO、CaS和气体CO、CO2、SO2，固体和气体产物从还原室的稀相区出口排出，进入第二气固分离器进行气固分离，气体CO、CO2、SO2从第二气固分离器的上端气体出口排出，进入气体燃烧室；第二气固分离器的下端固体出口排出固体CaO、CaS，经第二回料器送入再生室；所述第二气固分离器内为还原性气氛；
(3)CaO和CaS在再生室内进行富氧煅烧，再生室内为氧化性气氛，温度在900～1000℃之间，生成产物CaO和SO2，从再生室的稀相区出口排出，进入第三气固分离器进行气固分离，气体SO2从第三气固分离器的上端气体出口排出，进入气体燃烧室；第三气固分离器的下端固体出口排出固体CaO，经第三回料器送回燃烧室，作为脱硫剂回收利用；所述第三气固分离器内为还原性气氛；
(4)第二气固分离器排出的气体CO、CO2、SO2和第三气固分离器排出的气体SO2送入气体燃烧室，将气体中少量的CO燃烧后，得到富SO2气体，用于生产硫酸；
本发明方法中，固体的传送一般采用气力输送。
所述步骤(1)中，燃烧室为氧化性气氛，温度一般为800～1000℃。
所述步骤(2)中，还原室内的还原性气氛优选为CO。
进一步，所述还原室内的CO气氛优选由焦炭和空气反应制得。
所述第二气固分离器和第三气固分离器内的还原性气氛优选为CO或H2，更优选为CO。
所述步骤(3)中，再生室内的氧化性气氛优选为空气、富氧空气或氧气。
所述步骤(4)中，所述气体燃烧室内为氧化性气氛。氧化性气氛优选为空气、富氧空气或氧气。
所述步骤(4)得到的富SO2气体为含有大量SO2和少量CO2混合气体，该气体可用于硫酸制造工艺制造硫酸。
所述步骤(1)中，所述的钙基脱硫剂为纯CaO、纯CaCO3、石灰石、白云石中的一种或两种以上的混合，一般粒度在0.01～1mm。
所述步骤(1)中，将煤粉燃料和钙基脱硫剂送入燃烧室，可以从燃烧室的密相区第二入口送入，也可以从另设的燃烧室密相区第三入口送入。
所述燃烧室密相区的排渣口一般设于燃烧室的炉膛最底部中心，或者排渣口与燃烧室的密相区第二入口或另设的第三入口的位置相反，以保证给入的煤粉燃料以及脱硫剂在炉内有足够的反应时间，使得排渣中未反应的煤或脱硫剂较少，该方式与流化床本身结构及运行方式相关，为本领域公知的方法。
本发明提出一种循环流化床固体燃料燃烧过程中脱硫灰渣再利用方法及其系统，通过三流化床相连，对脱硫灰渣进行还原、再生，将得到的CaO用于循环流化床脱硫，分离的SO2用于硫酸加工工艺。本发明在脱硫燃烧过程中形成CaO-CaSO4的脱硫、还原、再生的循环，脱硫灰渣直接得到回收利用，不需要另外处理，并且减少了脱硫剂的用量，提高了整体经济效益，有利于循环流化床大型化。
附图说明
图1为本发明的循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用系统的装置示意图。
图1中，1-燃烧室，2-第一气固分离器，3-第一回料器，4-还原室，5-第二气固分离器，6-第二回料器，7-再生室，8-第三气固分离器，9-第三回料器，10-气体燃烧室。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。本发明的保护范围不限于此。
实施例1
循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用系统，所述系统包括燃烧室1、还原室4、再生室7、第一气固分离器2、第二气固分离器5、第三气固分离器8、第一回料器3、第二回料器6、第三回料器9和气体燃烧室10，所述燃烧室1的稀相区出口连接第一气固分离器2的上端入口，第一气固分离器2的下端固体出口连接第一回料器3的入口，第一回料器3的出口连接燃烧室1的密相区第一入口，第一气固分离器2的上端气体出口连接烟气出口管道；
所述燃烧室1的密相区设有排渣口，连接还原室4的密相区入口，还原室4的稀相区出口连接第二气固分离器5的上端入口，第二气固分离器5的下端固体出口连接第二回料器6的入口，第二回料器6的出口连接再生室7的密相区入口；第二气固分离器5的上端气体出口连接气体燃烧室10的入口；
所述再生室7的稀相区出口连接第三气固分离器8的上端入口，第三气固分离器8的下端固体出口连接第三回料器9的入口，第三回料器9的出口连接燃烧室1的密相区第二入口；第三气固分离器8的上端气体出口连接气体燃烧室10的入口；
气体燃烧室10的出口连接SO2气体管道；
所述燃烧室1、还原室4、再生室7、气体燃烧室10中均布置有受热面。
所述燃烧室、还原室、再生室均为流化床反应器形式。
利用上述系统进行循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将煤粉燃料和粒径范围为0.1～1mm范围的石灰石送入燃烧室内进行脱硫燃烧，钙基脱硫剂吸收煤燃烧过程中产生的SO2，生成CaSO4，燃烧室密相区产生大量脱硫灰渣，携带脱硫灰渣的含尘烟气经稀相区出口进入第一气固分离器，经气固分离后，从第一气固分离器的上端气体出口排出洁净烟气，第一气固分离器的下端固体出口排出分离的脱硫灰渣，经第一回料器送回燃烧室的密相区；
(2)将燃烧室密相区的脱硫灰渣经排渣口送入还原室，还原室(4)中通入焦炭及空气，通过调整过量空气系数，使还原室(4)中主要为CO还原气氛，温度在950～1000℃之间，在还原室内布置受热面，还原室内主要发生如下反应：
CaSO4+CO→CaO+CO2+SO2
CaSO4+4CO→CaS+4CO2
还原室(4)内生成的CaO、CaS、SO2、CO和CO2从还原室的稀相区出口排出，进入第二气固分离器进行气固分离。为保证CaO和SO2不重新生成CaSO4，第二气固分离器内为CO还原气氛。分离后的CaO、CaS固体颗粒第二气固分离器的下端固体出口排出，通过第二回料器进入再生室，分离后的气体SO2、CO、CO2从第二气固分离器的上端气体出口排出，进入气体燃烧室。
(3)再生室内通过改变送风氧气浓度，使整体为富氧空气氧化性气氛，再生室温度控制在900～1000℃之间，并布置受热面，CaO和CaS在再生室内进行富氧煅烧，主要发生如下反应：
CaS+2O2→CaSO4
CaS+3CaSO4→4CaO+4SO2
CaS+1.5O2→CaO+SO2
再生室内生成的产物CaO和SO2，从再生室的稀相区出口排出，进入第三气固分离器进行气固分离，为保证CaO和SO2不重新生成CaSO4，第三气固分离器内为CO还原气氛。气体SO2从第三气固分离器的上端气体出口排出，进入气体燃烧室；第三气固分离器的下端固体出口排出固体CaO，经第三回料器送回燃烧室，作为脱硫剂回收利用，可继续吸收煤燃烧过程中产生的SO2。
(4)第二气固分离器排出的气体CO、CO2、SO2和第三气固分离器排出的气体SO2送入气体燃烧室，气体主要成分有SO2、CO2、CO，气体燃烧室内加大空气送风量，为空气氧化性气氛，将气体中少量的CO燃烧后，得到含有大量SO2和少量CO2的富SO2气体，该气体可用于硫酸制造工艺制造硫酸。气体燃烧室内布置有受热面，增加吸热量。

Claims (8)

1.循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用系统，其特征在于所述系统包括燃烧室、还原室、再生室、第一气固分离器、第二气固分离器、第三气固分离器、第一回料器、第二回料器、第三回料器和气体燃烧室，所述燃烧室的稀相区出口连接第一气固分离器的上端入口，第一气固分离器的下端固体出口连接第一回料器的入口，第一回料器的出口连接燃烧室的密相区第一入口，第一气固分离器的上端气体出口连接烟气出口管道；
所述燃烧室的密相区设有排渣口，所述排渣口连接还原室的密相区入口，还原室的稀相区出口连接第二气固分离器的上端入口，第二气固分离器的下端固体出口连接第二回料器的入口，第二回料器的出口连接再生室的密相区入口；第二气固分离器的上端气体出口连接气体燃烧室的入口；
所述再生室的稀相区出口连接第三气固分离器的上端入口，第三气固分离器的下端固体出口连接第三回料器的入口，第三回料器的出口连接燃烧室的密相区第二入口；第三气固分离器的上端气体出口连接气体燃烧室的入口；
气体燃烧室的出口连接SO2气体管道。
2.如权利要求1所述的循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用系统，其特征在于所述燃烧室、还原室、再生室、气体燃烧室中均布置有受热面。
3.如权利要求1所述的循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用系统，其特征在于所述燃烧室、还原室、再生室均为流化床反应器形式。
4.利用权利要求1～3之一所述的所述循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用系统进行循环流化床燃烧脱硫灰渣再利用的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)将煤粉燃料和钙基脱硫剂送入燃烧室内进行脱硫燃烧，燃烧室密相区生成含CaSO4的脱硫灰渣，携带脱硫灰渣的含尘烟气经燃烧室的稀相区出口，进入第一气固分离器，经气固分离后，从第一气固分离器的上端气体出口排出洁净烟气，第一气固分离器的下端固体出口排出分离的脱硫灰渣，经第一回料器送回燃烧室的密相区；
(2)将燃烧室密相区的脱硫灰渣经排渣口送入还原室，还原室内为还原性气氛，温度在950～1000℃之间，脱硫灰渣内的CaSO4经还原反应生成固体CaO、CaS和气体CO、CO2、SO2，固体和气体产物从还原室的稀相区出口排出，进入第二气固分离器进行气固分离，气体CO、CO2、SO2从第二气固分离器的上端气体出口排出，进入气体燃烧室；第二气固分离器的下端固体出口排出固体CaO、CaS，经第二回料器送入再生室；所述第二气固分离器内为还原性气氛；
(3)CaO和CaS在再生室内进行富氧煅烧，再生室内为氧化性气氛，温度在900～1000℃之间，生成产物CaO和SO2，从再生室的稀相区出口排出，进入第三气固分离器进行气固分离，气体SO2从第三气固分离器的上端气体出口排出，进入气体燃烧室；第三气固分离器的下端固体出口排出固体CaO，经第三回料器送回燃烧室，作为脱硫剂回收利用；所述第三气固分离器内为还原性气氛；
(4)第二气固分离器排出的气体CO、CO2、SO2和第三气固分离器排出的气体SO2送入气体燃烧室，将气体中少量的CO燃烧后，得到富SO2气体，用于生产硫酸。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中，所述还原室内的还原性气氛为CO。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中，所述的钙基脱硫剂为纯CaO、纯CaCO3、石灰石、白云石中的一种或两种以上的混合。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述第二气固分离器和第三气固分离器内的还原性气氛为CO。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤(3)中，所述再生室内的氧化性气氛为空气、富氧空气或氧气。
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