CN111773894A - 一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，针对干法制备钙基脱硫剂技术领域。它以蒸汽作为动力源，采用蒸汽动能磨对生石灰进行粉碎消化。具体包括以下要点：1）蒸汽经喷嘴加速形成超音速气流进入蒸汽动能磨粉碎腔；2）同步将生石灰加入蒸汽动能磨；3）颗粒在超音速作用下加速，加速后的颗粒在流化床的中心相互碰撞实现粉碎消化；4）经粉碎消化的物料在负压作用下通过分级机，实现粗细粉分离，粗粉返回蒸汽动能磨粉碎腔继续粉碎消化，细粉强制通过分级装置，并由除尘器捕集；5）经除尘器过滤后的气体由引风机输送至回收系统循环使用。本发明的特点是生石灰“粉碎—消化”一体化，达到低成本规模化制备高性能脱硫剂的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，属生石灰粉碎消化技术应用领域。
背景技术
煤炭是我国的主要能源，长期以来，其在中国一次能源生产和消费结构中所占比例都在70%左右。2018年，我国煤炭继续保持增长，煤炭开采量突破30亿吨，同比增长1050万吨。煤炭在消费的过程中排放了大量SO2。根据《2018年中国环境状况公报》：近年来，中国的SO2排放量已经在逐步下降，但SO2的污染问题依旧是环境污染的主要问题。
控制SO2的排放势在必行，我国已进行了多种脱硫技术的研究及应用。其中烟气脱硫是当今世界普遍采用的SO2排放控制方法。在脱硫工艺中，制备高性能的脱硫剂在脱硫过程中起着举足轻重的作用。目前，脱硫工艺中用到的脱硫剂有钙基脱硫剂、钠基脱硫剂、镁基脱硫剂、氨基脱硫剂等，其中钙基脱硫剂由于其价格便宜和资源分布广泛，是目前烟气脱硫技术中应用最广泛的脱硫剂。对于钙基脱硫剂，由于生石灰粉状的活性比要Ca(OH)2低很多，即进入脱硫反应器后直接与SO2反应的量很少，大部分先与水反应生成Ca(OH)2后再与SO2反应，但生石灰与H2O的反应需要一定时间，不利于脱硫效率的提高。目前应用较多的Ca(OH)2主要是直接购买熟石灰或者对生石灰进行消化，但由于熟石灰的市场价格较高同时消石灰运输困难，因此研究利用廉价的生石灰制备消石灰的机理及制备工艺成为脱硫工艺进行的必要项目。
石灰的消化方式分为湿式消化和干式消化。湿法消化工艺的脱硫活性不易保证，并存在制浆和喷浆系统复杂以及浆液输送管路和喷浆喷嘴易结垢堵塞等问题。而干法消化最主要的问题是制得的消石灰比表面积较低（12~14m2/g），远不能满足目前的脱硫剂的性能要求，而且在前期需要将石灰石块进行破碎处理，工艺较为复杂。
如公告号为CN105776298 A，名称为“一种氢氧化钙的制备方法”的中国发明专利公开了一种氢氧化钙的制备方法，是把块状的氧化钙先粉碎，后加入消化反应器中，先后投入至少两次纯净水，每次搅拌20-40min，后将氢氧化钙粉末通过气流分级机进行筛选，得到氢氧化钙成品。制得的成品白度等较高，但氧化钙的粉碎消化分级是在三个不同的阶段完成的，结构复杂，投资、运行费用高，占地空间大。
目前有的消化系统如公告号为CN 206927809 U“一种生石灰粉碎消化装置”；CN107056095 A“一种生石灰消化器”； CN 106145704 A“一种生石灰消化器”； CN 102976639A“一种生石灰消化系统”；CN 108529906 A“一种生石灰消化系统及其工作方法”；CN205803332 A“一种生石灰消化系统”；CN 108503242 A“一种生石灰消化系统”；CN105541136 A“一种氢氧化钙生产工艺及系统”。但问题都存在消石灰转换率低，时间长，消化灰比表面积小，粒度粗及消化装置庞大工艺复杂等问题。
发明内容
本发明涉及一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，实现了生石灰原料干法粉碎消化一体化，消化率达到100%，解决了现有技术中存在的一些不足。
一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，具体包括四个步骤：
1．生石灰原料经可调控封闭式加料系统加入蒸汽动能磨；
2．将生石灰在高温超音速气流的作用下进行充分的混合粉碎消化；
3．将粉碎消化后的粉体通过高温除尘器收集；
4．将高温除尘器出来的烟气由引风机引至回收系统循环利用；
具体的技术方案如下：
生石灰原料经可调控封闭式加料系统加入蒸汽动能磨，蒸汽动能磨的超音速喷嘴产生高速气流，高速气流产生引射气流，生石灰物料颗粒在引射气流的带动下进入高速气流区，颗粒在高速气流区被加速，加速后的颗粒在流化床的中心相互碰撞实现粉碎，同时，被粉碎的生石灰与过热蒸汽充分接触实现消化，消化后的物料在腔体中心上升气流带动下进入传送区，上升气流集中在传送区的中间区域，粉碎后的颗粒在传送区的中心区域气流带动下，到达分级区底部，因高速旋转的分级机产生强涡旋，部分气流进入分级区，细颗粒在分级机底部强涡旋的影响下，受到的离心力小于粗颗粒的上升力，粗颗粒在离心力的作用下进入临近壁面，在向下气流的带动下重新进入引射气流区，从而实现再粉碎，细颗粒部分随上升气流进入分级区，后通过管道输送进入高温除尘器被捕集，而通过高温除尘器出来的烟气由引风机引至回收系统循环利用。
优选的是，采用可调控封闭式加料系统进料，控制加料速度。
优选的是，分级机出口处安装在线粒度分析仪，实时监测Ca(OH)2细粉的粒度。
优选的是，采用分级机转速控制成品粒度。
优选的是，生石灰与蒸汽的摩尔比为1.0-1.5。
优选的是，袋式除尘器采用电磁脉冲喷吹清灰方式。
优选的是，高温除尘器的温度为150-200℃。
优选的是，高温除尘器可以采用的材质为PTFE覆膜材质。
优选的是，成品Ca(OH)2干粉的粒径d97＜10μm，比表面积大于25m2/g，生石灰中氧化钙的消化率达到100%。
优选的是，成品Ca(OH)2的流动性能好，含水率低于1%，不容易二次团聚。
优选的是，成品Ca(OH)2温度低于80℃。
优选的是，排出的烟气温度为90-100℃，经过高温收集器粉尘的排放浓度小于10mg/Nm3，由引风机引至回收系统循环利用。
有益效果：
1、本发明将原料粉碎、原料消化两种工艺结合在一起，实现了生石灰干式粉碎消化一体化。
2、经过高温蒸汽粉碎消化获得的消石灰比表面积大，粒度实现亚微米，甚至纳米级别，粒度均匀，而且新产生的Ca(OH)2具有高度的反应活性，可提高脱硫效率。
3、利用余热作为粉碎消化的介质，减少了工业用水量，能耗小，产能高，节约能源，切实实现节能减排的目的。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2表示本发明的设备外形图。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
具体实施方式
在下文中，结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
1、一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺如图1所示，包括过热蒸汽源1通过超音速喷嘴进入蒸汽动能磨粉碎腔4，蒸汽动能磨的超音速喷嘴产生高速气流，高速气流产生引射气流，同步将生石灰在引射气流的带动下通过加料口2加入加料斗3，利用可调控封闭式加料系统将物料加入蒸汽动能磨粉碎腔4，颗粒在高速气流区被加速，加速后的颗粒在流化床的中心相互碰撞实现粉碎，同时，被粉碎的生石灰与过热蒸汽充分接触实现消化，消化后的物料在粉碎中心上升气流带动下进入传送区，上升气流集中在传送区的中间区域，粉碎后的颗粒在传送区的中心区域气流带动下，到达分级区5底部，因高速旋转的分级机产生强涡旋，部分气流进入分级区，细颗粒在分级机底部强涡旋的影响下，受到的离心力小于粗颗粒的上升力，粗颗粒在离心力的作用下进入临近壁面，在向下气流的带动下重新进入引射气流区，从而实现再粉碎消化，合格部分随上升气流进入分级区，后通过管道输送进入高温除尘器6被捕集，而通过高温除尘器出来的烟气由引风机7引至回收系统循环利用，成品物料在成品下料口8收集。
2、蒸汽动能磨加料2采用可调控封闭式加料系统加料，可调控封闭式加料系统进料采用变频电机控制系统，该系统无级调节范围宽，保证生石灰均匀稳定地送入蒸汽动能磨，整个系统采用封闭式避免粉尘的污染。
3、蒸汽动能磨蒸汽1是利用高温余热、高温烟气产生的过热蒸汽（压力≥0.1MPa，温度≥150℃）作为动能，其不但为余热利用的提供了一种高效的新方法，而且提高了工业企业余热的经济价值。
4、涡轮气流分级机5由电机、分级轮及分级机筒体等组成。通过调节分级轮的转速和主风门大小，在分级区形成合理的气固两相流，利用分级轮旋转时产生的离心力和空气拽力的相互作用来实现对物料的精确分级。其中，分级机的转速由变频器调节；主风门的大小由蝶阀来调节。分级机的最低频率不能低于5Hz，避免细粉进入轴承。
5、水蒸汽在高温超音速的作用下与生石灰物料充分接触混合，在超细粉碎的同时完成消化。若物料在空气工质中粉碎，粉体具有很强团聚性，所以在空气中难以实现分级d97=3μm粒度以下的粉体，而蒸汽粉碎中，由于蒸汽具有极性，使得粉体碰撞粉碎产生的电荷被及时导出，无法蓄积，防止了粉体的团聚，分散性好。
6、蒸汽动能磨的粉碎主机通过管道高温除尘器6，除尘器由壳体、滤芯、电磁脉冲阀、减压阀、喷吹管、脉冲控制仪等组成；除尘器清灰方式选用电磁脉冲喷吹清灰方式，喷吹压力控制在0.2～0.8MPa之间，清灰间隔在8～12s之间。
7、蒸汽动能磨在运行结束时，应控制脉冲喷吹控制仪继续工作一个周期或5min以上，以利于彻底清除滤料上的粉料；高温除尘器下料系统8采用双层高气密翻板下料阀，可实现在线连续下料；入口管道材质选用C276合金，以防止磨损和腐蚀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的提前下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于，所述工艺包括如下流程：
a、蒸汽动能磨粉碎的动力介质为过热蒸汽；
b、将块状生石灰通过可调控封闭式加料系统加入蒸汽动能磨粉碎腔体内；
c、过热蒸汽通过超音速喷嘴射入粉碎腔与生石灰充分混合，并在高温度高速度的作用粉碎消化；
d、粉碎消化后达到粒度要求的物料在引风机的作用下经分级机由高温除尘器收集，不符合粒度要求的物料返回至粉碎腔继续粉碎消化；
e、经高温除尘器过滤后的洁净气体由引风机输送回收系统循环利用。
2.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于，步骤a中，蒸汽动能磨采用的介质为过热蒸汽，此蒸汽可以通过高温余热、高温烟气等任意一种获得。
3.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于，所述蒸汽动能磨所用的介质为蒸汽，压力≥0.1MPa，温度≥150℃。
4.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于，所述新工艺能够实现原料粉碎消化一体化。
5.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于，步骤b中，蒸汽动能磨采用可调控封闭式加料系统加料，保证生石灰加料的无粉尘性、可调性及均匀稳定性。
6.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于，步骤c中，高温高速的气流与生石灰充分混合粉碎消化，混合粉碎消化时间不超过20s。
7.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于，步骤d中，分级机出口处安装在线粒度分析仪。
8.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：高温除尘器出来的烟气由引风机引至回收系统循环利用。
9.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于，步骤c中，采用在线封闭加料机调节加料量，使气固比摩尔比控制在1.0-1.5。
10.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：分级机的频率调整为5-45Hz。
11.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：高温除尘器可以承受的温度为150-200℃。
12.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：制备所得的Ca(OH)2干粉的温度小于80℃。
13.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：制备所得的Ca(OH)2干粉的粒径为d97<10μm。
14.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：制备所得的Ca(OH)2干粉的比表面积大于25m2/g。
15.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：原料生石灰中氧化钙的消化率达到100%。
16.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：成品的流动性能好，不容易二次团聚。
17.按照权利要求1所述的一种干法粉碎消化一体化制备高性能脱硫剂的新工艺，其特征在于：高温除尘器出来的烟气排放浓度小于10mg/Nm3。
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