CN107511060A - 一种旋窑水泥干法固流的方法及固流剂 - Google Patents

一种旋窑水泥干法固流的方法及固流剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋窑水泥干法固流的方法及固流剂。固流方法是将固流剂喷入到烟气管道中；其中，按照重量百分比计算，固流剂由45％‑53％的氢氧化钙、3％‑5％的碳酸锶、10％‑16％的氧化铁、5％‑9％的氧化铜、3％‑4％的五氧化二钒、5％‑8％的镁砂粉、10％‑16％的铝粉和10％‑12％的白泥组成。利用本发明，脱硫的效率高，脱硫可达到90％以上。

Description

一种旋窑水泥干法固流的方法及固流剂
技术领域
本发明涉及干法固流的方法。
背景技术
我国的SO2、NOX和CO、CO2排放量高居世界各国前列，由此带来的大气污染和酸雨问题十分严重，经济损失巨大，已成为制约我国经济社会可持续发展的主要因素，因此控制SO2、NOX和CO、CO2污染已势在必行。
烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。
湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以脱除SO2。常用方法为石灰/石灰石吸收法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法等，湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。但由于湿法烟气脱硫技术具有投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运行费用和技术要求高等缺点，所以限制了它的发展速度。
干法脱硫技术与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点，但存在着钙硫比高、脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋窑水泥干法固流的方法及固流剂。利用本发明，脱硫的效率高，脱硫可达到90％以上。
为达到上述目的，一种旋窑水泥干法固流的方法为将固流剂喷入到烟气管道中；其中，按照重量百分比计算，固流剂由如下原料组成：
具体的固流方法为：固流剂从烟气管道的径向喷入，在烟气管道中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
进一步的，固流剂喷入到一级旋风筒与二级旋风筒之间的烟气管道内。
进一步的，固流剂由如下重量百分比的原料组成：
进一步的，固流剂由如下重量百分比的原料组成：
白泥的化学成分中含有大量的Al2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及K2O、Na2O、CaO和MgO等。镁砂粉的主要成分为MgO。当固流剂喷入到烟气管道内后，MgO被分解成Mg和O2，烟气管道中的SO2在催化剂的作用下与O2反应生成SO3，同时SO2还与Ca(OH)2生成CaSO3，SO3与Fe2O3、Ca(OH)2、CaO、Al2O3等反应，达到固流的作用。与此同时，CuO、Ca(OH)2、K2O和Na2O与CO、CO2反应，减少CO和CO2的排出量。
实现干法固流时，固流剂从烟气管道的径向方向喷入，在烟气管道中烟气与固流剂湍动混合容易形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，增大了固流剂颗粒与烟气的接触面积，有利于充分的化学反应，提高固流率。固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，返回的固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应，增长了反应的时间。
在反应过程中，SO2与氢氧化钙的颗粒在烟气管道中的反应过程是一个外扩散控制的反应过程；SO2与氢氧化钙反应的速度主要取决于SO2在氢氧化钙颗粒表面的扩散阻力，或说是氢氧化钙表面气膜厚度。当滑落速度或颗粒的雷诺数增加时，氢氧化钙颗粒表面的气膜厚度减小，SO2进入氢氧化钙的传质阻力减小，传质速率加快，从而加快SO2与氢氧化钙颗粒的反应。在本发明中，固流剂通过烟气管道的径向喷入，固流剂进入到烟气管道内后与烟气的流动方向具有夹角，有利于增加气固滑落速度。当然如果烟气的流动过快，在不利于增加气固滑落速度，因此，可在烟气管道的进气端设置流速阀。
根据上述机理以及所产生的化学反应，本发明的干法固流的固流率可达90％以上，固流的效率高。
附图说明
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本发明的固流剂按照重量百分比计算，固流剂由如下原料组成：
实施例1。
按照重量百分比计算，将45％的氢氧化钙、5％的碳酸锶、16％的氧化铁、5％的氧化铜、3％的五氧化二钒、5％的铝砂粉、10％的铝粉和11％的白泥混合均匀制成固流剂。
如图1所示，固流剂装入到容器10中，将固流剂从管道径向喷入烟气管道1中，该喷入固流剂的烟气管道1位于一级旋风筒2与二级旋风筒3之间。在烟气管道1中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
实施例2。
按照重量百分比计算，将53％的氢氧化钙、3％的碳酸锶、10％的氧化铁、6％的氧化铜、3％的五氧化二钒、5％的铝砂粉、10％的铝粉和10％的白泥混合均匀制成固流剂。
如图1所示，固流剂装入到容器10中，将固流剂从管道径向喷入烟气管道1中，该喷入固流剂的烟气管道1位于一级旋风筒2与二级旋风筒3之间。在烟气管道1中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
实施例3。
按照重量百分比计算，将47％的氢氧化钙、4％的碳酸锶、11％的氧化铁、7％的氧化铜、4％的五氧化二钒、5％的铝砂粉、11％的铝粉和11％的白泥混合均匀制成固流剂。
如图1所示，固流剂装入到容器10中，将固流剂从管道径向喷入烟气管道1中，该喷入固流剂的烟气管道1位于一级旋风筒2与二级旋风筒3之间。在烟气管道1中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
实施例4。
按照重量百分比计算，将46％的氢氧化钙、3％的碳酸锶、10％的氧化铁、6％的氧化铜、3％的五氧化二钒、8％的铝砂粉、12％的铝粉和12％的白泥混合均匀制成固流剂。
如图1所示，固流剂装入到容器10中，将固流剂从管道径向喷入烟气管道1中，该喷入固流剂的烟气管道1位于一级旋风筒2与二级旋风筒3之间。在烟气管道1中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
实施例5。
按照重量百分比计算，将45％的氢氧化钙、3％的碳酸锶、10％的氧化铁、8％的氧化铜、3％的五氧化二钒、5％的铝砂粉、16％的铝粉和10％的白泥混合均匀制成固流剂。
如图1所示，固流剂装入到容器10中，将固流剂从管道径向喷入烟气管道1中，该喷入固流剂的烟气管道1位于一级旋风筒2与二级旋风筒3之间。在烟气管道1中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
实施例6。
按照重量百分比计算，将50％的氢氧化钙、3％的碳酸锶、10％的氧化铁、9％的氧化铜、3％的五氧化二钒、5％的铝砂粉、10％的铝粉和10％的白泥混合均匀制成固流剂。
如图1所示，固流剂装入到容器10中，将固流剂从管道径向喷入烟气管道1中，该喷入固流剂的烟气管道1位于一级旋风筒2与二级旋风筒3之间。在烟气管道1中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
实施例7。
按照重量百分比计算，将46％的氢氧化钙、3％的碳酸锶、13％的氧化铁、5％的氧化铜、3％的五氧化二钒、6％的铝砂粉、14％的铝粉和10％的白泥混合均匀制成固流剂。
如图1所示，固流剂装入到容器10中，将固流剂从管道径向喷入烟气管道1中，该喷入固流剂的烟气管道1位于一级旋风筒2与二级旋风筒3之间。在烟气管道1中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
下表为各实施例对应的原料的百分比含量。
白泥的化学成分中含有大量的Al2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及K2O、Na2O、CaO和MgO等。镁砂粉的主要成分为MgO。当固流剂喷入到烟气管道内后，MgO被分解成Mg和O2，烟气管道中的SO2在催化剂的作用下与O2反应生成SO3，同时SO2还与Ca(OH)2生成CaSO3，SO3与Fe2O3、Ca(OH)2、CaO、Al2O3等反应，达到固流的作用。与此同时，CuO、Ca(OH)2、K2O和Na2O与CO、CO2反应，减少CO和CO2的排出量。
实现干法固流时，固流剂从烟气管道的径向方向喷入，在烟气管道中烟气与固流剂湍动混合容易形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，增大了固流剂颗粒与烟气的接触面积，有利于充分的化学反应，提高固流率。固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，返回的固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应，增长了反应的时间。
在反应过程中，SO2与氢氧化钙的颗粒在烟气管道中的反应过程是一个外扩散控制的反应过程；SO2与氢氧化钙反应的速度主要取决于SO2在氢氧化钙颗粒表面的扩散阻力，或说是氢氧化钙表面气膜厚度。当滑落速度或颗粒的雷诺数增加时，氢氧化钙颗粒表面的气膜厚度减小，SO2进入氢氧化钙的传质阻力减小，传质速率加快，从而加快SO2与氢氧化钙颗粒的反应。在本发明中，固流剂通过烟气管道的径向喷入，固流剂进入到烟气管道内后与烟气的流动方向具有夹角，有利于增加气固滑落速度。当然如果烟气的流动过快，在不利于增加气固滑落速度，因此，可在烟气管道的进气端设置流速阀。
根据上述机理以及所产生的化学反应，本发明的干法固流的固流率可达90％以上，固流的效率高。

Claims (7)

1.一种旋窑水泥干法固流的方法，其特征在于：将固流剂喷入到烟气管道中；其中，按照重量百分比计算，固流剂由如下原料组成：
具体的固流方法为：固流剂从烟气管道的径向喷入，在烟气管道中烟气与固流剂湍动混合形成湍流，固流剂中的颗粒在湍流的作用下被破碎，固流剂与烟气充分混合，烟气在排出过程中，固流剂颗粒在自身重力作用下向下返回，固流剂在湍流的作用下又被提升，固流剂与烟气充分混合反应；反应的化学式包括：
2MgO→2Mg+O2
2SO2+O2→2SO3
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Fe2O3+3SO3→Fe2(SO4)3
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CaO+SO3→CaSO4
Al2O3+3SO3→Al2(SO4)3
CuO+CO→Cu+CO2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
K2O+CO2→K2CO3
Na2O+CO2→Na2CO3。
2.根据权利要求1所述的旋窑水泥干法固流的方法，其特征在于：固流剂喷入到一级旋风筒与二级旋风筒之间的烟气管道内。
3.根据权利要求1所述的旋窑水泥干法固流的方法，其特征在于：固流剂由如下重量百分比的原料组成：
4.根据权利要求1所述的旋窑水泥干法固流的方法，其特征在于：固流剂由如下重量百分比的原料组成：
5.一种旋窑水泥干法固流剂，其特征在于：按照重量百分比计算，由如下原料组成：
6.根据权利要求5所述的旋窑水泥干法固流剂，其特征在于：固流剂由如下重量百分比的原料组成：
7.根据权利要求5所述的旋窑水泥干法固流剂，其特征在于：固流剂由如下重量百分比的原料组成：
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