CN113117490A - 烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺。将过氧化氢水溶液与预处理烟气在烟气管道内接触以进行反应，得到烟气I；将烟气I经过脱硫脱硝处理得到烟气II；将所述烟气II进行除尘处理，得到固体渣；将包括固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的原料混合均匀，得到胶凝材料；其中，固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的重量比为(1～3):(1～3):(1～2):(0.15～0.5)。本发明的脱硫效率和脱硝效率高，所得胶凝材料的抗压强度和抗折强度较高。

Description

烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺。
背景技术
目前的脱硫、脱硝工艺大多采用单个的脱硫、脱硝装置。若将单独脱硫技术与单独脱硝技术结合实现脱硫脱硝，不仅会增大设备占地面积，增大投资运行成本。有的技术还采用氨气作为还原剂，存在氨逃逸现象，具有一定的危险性。因此，研究一种安全、不增大设备占地面积以及成本较低的一体化脱硫脱硝工艺是当前亟需解决的问题。
此外，脱硫灰在利用过程中性质不太稳定，只有少部分脱硫灰可以得到利用，大多以堆放和抛弃处理为主，不仅污染环境，而且造成资源浪费。因此，如何在实现烟气一体化脱硫脱硝的同时，将脱硫脱硝副产品进行一体化再利用也是当前需要解决的问题。
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CN109589766A公开了一种结合双碱法脱硫工艺的超低温脱硝装置。将烟气经过循环泵输送到脱硫喷淋器与碱液接触进行脱硫反应，脱硫完成后的烟气从脱硫塔塔顶进入脱硝塔塔底后，由脱硝循环泵输送至脱硝喷淋器与脱硝剂接触进行脱硝反应。虽然此工艺在整个生产中气液封闭内循环，无二次污染，但是对碱液的消耗量过大，亚硫酸钠氧化副反应产物硫酸钠比较难再生，需不断向系统补充氢氧化钠或碳酸钠而增加碱的消耗量，且工艺结构装置复杂。并且，该专利文献中并未提及具体的脱硫效率和脱硝效率。此外，该专利文献中未涉及对脱硫脱硝副产物的再利用。
CN107441909A公开了一种脱硫脱硝一体化工艺。该脱硫脱硝工艺包括除尘、换热、通入臭氧反应、碱液吸收。该工艺中碱液可以是氨水、氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠。用碱液同时吸收烟气中的SOx和被氧化的NOx，从而将烟气中的NOx和SOx彻底脱除干净，烟气达标排放。但该工艺中未提及脱硫脱硝灰渣的再利用，而且该工艺采用昂贵的臭氧氧化，导致成本较高。
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CN107572844A公开了一种烟气脱硫脱硝生产胶凝材料的方法。(1)采用臭氧和脱硫脱硝剂对烟气进行处理以形成吸收产物，将吸收产物进一步处理得到干燥的脱硫脱硝灰渣；(2)将包含脱硫脱硝灰渣、固体废物和氧化镁的原料混合形成胶凝材料；其中，所述脱硫脱硝剂包含30～60重量份氧化镁、20～50重量份赤泥和20～50重量份电石渣，所述氧化镁选自菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉和分析纯氧化镁中的至少一种。该方法虽然可以解决脱硫脱硝灰渣的循环利用问题，但是该方法中仍采用昂贵的臭氧氧化，导致成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺。本发明的一体化工艺具有较高的脱硫效率和脱硝效率，生产的胶凝材料强度高。进一步地，本发明的工艺成本更低。
本发明通过以下技术方案达到上述目的。
本发明提供一种烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，包括以下步骤：
(1)将过氧化氢水溶液与预处理烟气在烟气管道内接触以进行反应，得到烟气I；将所述烟气I通入吸收塔，并且将吸收剂干粉和混合还原剂干粉喷入吸收塔，吸收剂干粉和混合还原剂干粉与所述烟气I接触以进行脱硫脱硝反应，从而形成烟气II；其中，所述吸收剂干粉为含钙碱性干粉；所述混合还原剂干粉为含有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵的混合物干粉；
(2)将所述烟气II进行除尘处理，得到固体渣和净化烟气；所述固体渣包含硫酸钙、硫酸钠和硫酸铵，所述固体渣被排入至固体渣储仓；
(3)将包括固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的原料混合均匀，得到胶凝材料；其中，固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的重量比为(1～3):(1～3):(1～2):(0.15～0.5)。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(3)中，所述碱激发剂选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(3)中，固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的重量比为(1.2～2.5):(1.2～2.5):(1～1.8):(0.25～0.45)。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(3)中，所述胶凝材料由以下重量份的原料组成：固体渣为1～3重量份，粉煤灰为1～3重量份，矿粉为1～2重量份和碱激发剂为0.15～0.5重量份。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，单位时间内通入的预处理烟气中所含一氧化氮与单位时间内加入的过氧化氢水溶液中的H2O2的摩尔比为1:1.1～4.2；所述过氧化氢水溶液的浓度为20～35wt％。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，所述过氧化氢水溶液与预处理烟气接触时间为1～25s；所述预处理烟气在烟气管道内的流速为5～16m/s。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，所述吸收塔内吸收剂干粉和混合还原剂干粉与所述烟气I接触时间为5～35s；所述烟气I在吸收塔内的流速为1～9m/s。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，单位时间内加入的吸收剂干粉与单位时间内通入的预处理烟气中所含二氧化硫的摩尔比为钙硫比，所述钙硫比为1.0～2.2:1；单位时间内通入的预处理烟气中所含一氧化氮与单位时间内加入的混合还原剂干粉中含有的四价硫元素的摩尔比为1:2.9～4.5。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，所述含钙碱性干粉选自氧化钙干粉和氢氧化钙干粉中的一种；所述混合还原剂干粉中，亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵的摩尔比为(1.3～2.9):(0.9～1.1):1。
根据本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，所述吸收塔为密相干塔。
本发明以过氧化氢，含钙碱性吸收剂干粉和混合还原剂干粉为烟气处理剂，将烟气中的二氧化硫和氮氧化物除去。该方法具有较高的脱硝效率和脱硫效率，所得固体渣可以直接作为胶凝材料的生产原料。本发明可以实现废气和固废的协同治理及再利用。与臭氧氧化工艺相比，本发明所得胶凝材料的成本更低。
附图说明
图1为本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺的所采用的装置的示意图。
1-吸收剂仓；2-亚硫酸钠储仓；3-亚硫酸氢钠储仓；4-亚硫酸氢铵储仓；5-混合搅拌器；6-氧化剂储罐；7-雾化喷嘴；8-电除尘器；9-密相干塔；10-加湿器；11-布袋除尘器；12-固体渣储仓；13-烟囱；14-球磨机；15-粉煤灰仓；16-矿粉仓；17-碱激发剂仓；18-U型不对称混合机；19-全自动包装机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明的原烟气可以为来自燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团、工业窑炉等含二氧化硫和含一氧化氮的烟气。
本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺也可以称为基于烟气脱硫脱硝生产胶凝材料的一体化工艺。
本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺同时包括烟气脱硫脱硝工艺和胶凝材料生产工艺，二者紧密相连。需要研究并调配烟气脱硫脱硝工艺参数及胶凝材料生产工艺参数才能实现一体化，本发明的一体化工艺不仅可以获得较高的脱硫效率和脱硝效率，而且可以利用脱硫脱硝的固体渣生产强度较高的胶凝材料。本发明的一体化工艺既不同于单独的脱硫脱硝工艺，又不同于单独的胶凝材料的制备工艺。
本发明的一体化工艺包括如下步骤：(1)烟气脱硫脱硝反应步骤；(2)除尘步骤；(3)胶凝材料生产步骤。下面进行详细描述。
<烟气脱硫脱硝反应步骤>
将原烟气通过电除尘器进行预处理，得到预处理烟气。根据本发明的一个具体实施方式，预除尘处理采用湿式静电除尘器进行除尘。本发明的原烟气的含尘量为80～200mg/Nm3，优选为90～180mg/Nm3，更优选为100～160mg/Nm3。经过预处理步骤，可以脱除烟气中较大及微小的颗粒。预处理的除尘效率可达90％以上。预处理烟气中含尘量为5～20mg/Nm3，优选为6～18mg/Nm3，更优选为7～16mg/Nm3。这样有利于氧化反应的进行，进而有利于改善脱硝效率。
原烟气的温度可以为90～150℃，优选为100～130℃，更优选为110～120℃。原烟气的含湿量为5～15％，优选为5～12％。原烟气的氧气含量为5～23vol％，优选为8～20vol％。将烟气温度、烟气湿度和烟气含氧量控制在上述范围，更加有利于过氧化氢水溶液将NO强制氧化为NO2、N2O5等高价态氮氧化物，并有利于提高脱硝效率。
预处理之前的原烟气的含硫量为500～4500mg/Nm3，优选为600～4500mg/Nm3，更优选为600～4000mg/Nm3。原烟气中含硫的物质主要为二氧化硫(SO2)。原烟气的氮氧化物NOx浓度为200～600mg/Nm3，优选为300～550mg/Nm3。原烟气中的氮氧化物主要为一氧化氮(NO)。将烟气的二氧化硫和氮氧化物浓度控制在上述范围，有利于提高脱硫效率和脱硝效率，并且有利于改善胶凝材料的强度。
在本发明中，单位时间内预处理烟气中的NO含量与单位时间内原烟气中的NO含量基本相同；单位时间内预处理烟气中的SO2含量与单位时间内原烟气中的SO2含量基本相同。
将预处理烟气通入位于吸收塔之前的烟气管道内。将过氧化氢水溶液与预处理烟气在烟气管道内接触以进行反应，得到烟气I。这样有利于提高脱硝效率。
单位时间内通入的预处理烟气中所含一氧化氮与单位时间内加入的过氧化氢水溶液中的H2O2的摩尔比为1:1.1～4.2，优选为1:1.1～43，更优选为1:1.2～2.1。这样能够兼顾氧化效果和节约过氧化氢水溶液用量，且可以有利于改善胶凝材料的强度。
过氧化氢水溶液的浓度可以为20～35wt％，优选为25～35wt％，更优选为27.5wt％或35wt％。再优选为27.5wt％。过氧化氢水溶液与预处理烟气接触时间为1～25s，优选为1～10s，更优选为1～3s。预处理烟气在烟气管道内的流速为5～16m/s，优选为9～13m/s，更优选为10～12m/s。这样有利于将烟气中的NO氧化为高价氮氧化物，并有利于提高脱硝效率。
根据本发明的一个实施方式，将过氧化氢水溶液通过雾化喷嘴喷淋到烟气管道内，并与预处理烟气接触以进行氧化反应，以形成烟气I。过氧化氢水溶液由氧化剂储罐供给。
在本发明中，氧化反应步骤在吸收塔之前的烟气管道内进行。将雾化喷嘴设置在烟气进入吸收塔之前的烟道内，这样可以增加过氧化氢水溶液与烟气的接触时间，从而促进过氧化氢对低价氮氧化物(主要为NO)的快速氧化反应，进而有利于提高脱硝效率。
过氧化氢氧化NO的氧化原理如下：
NO+H2O2→NO2+H2O(主)
2NO+3H2O2→N2O5+3H2O(主)
2NO+3H2O2→2HNO3+2H2O(副)
2NO+H2O2→2HNO2(副)
将所述烟气I通入吸收塔，并且将吸收剂干粉和混合还原剂干粉喷入吸收塔，吸收剂干粉和混合还原剂干粉与所述烟气I接触以进行脱硫脱硝反应，从而形成烟气II，即脱硫脱硝烟气。这样有利于提高脱硫效率和脱硝效率，并且无二次污染，更环保。此外，这样有利于改善胶凝材料的强度。
吸收剂干粉为含钙碱性干粉。含钙碱性干粉选自氧化钙干粉和氢氧化钙干粉中的一种或两种。优选地，吸收剂干粉为氢氧化钙干粉。单位时间内加入的吸收剂干粉与单位时间内通入的预处理烟气中所含二氧化硫的摩尔比为钙硫比，所述钙硫比为1.0～2.2:1，优选为1.1～1.8:1，更优选为1.1～1.5:1。氢氧化钙又称为消石灰或熟石灰。氧化钙干粉或氢氧化钙干粉的粒度为100～400目，优选为150～350目，更优选为200～250目。这样有利于提高脱硫效率。
混合还原剂干粉为含有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵的混合物干粉；且亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵的摩尔比为(1.3～2.9):(0.9～1.1):1，优选为(1.5～2.5):1:1，更优选为1.7～2.2：1:1。根据本发明的一个实施方式，混合还原剂干粉为由亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵组成的混合物干粉。混合还原剂干粉的粒度为100～400目，优选为150～350目，更优选为200～300目。这样有利于提高脱硝效率，并有利于改善胶凝材料的强度。
单位时间内通入的预处理烟气中所含一氧化氮与单位时间内加入的混合还原剂干粉中含有的四价硫元素(SO3 2-或HSO3 -)的摩尔比为1:2.9～4.5，优选为1:3.0～4.2，更优选为1:3.2～3.8。这样有利于提高脱硝效率，并不会影响脱硫效率。若混合还原剂干粉用量太少，则脱硝效率较低；若混合还原剂干粉用量太多，脱硝效率不会有太大提高，反而增加成本；而且，混合还原剂干粉用量太多反而会影响吸收剂干粉的吸收，降低脱硫效率。
吸收剂干粉和混合还原剂干粉与烟气I在所述吸收塔内的接触时间为5～35s，优选为6～15s，更优选为9～12s。烟气I在吸收塔内的流速为1～9m/s，优选为2～5m/s，更优选为3～5m/s，如4m/s。吸收塔为密相干塔，为本领域常用的吸收塔。这样有利于提高脱硫效率和脱硝效率，并有利于改善胶凝材料的性能。
过氧化氢将预处理烟气中的NO进行氧化，并得到烟气I，氧化后的产物包括：NO2、N2O5、HNO3、HNO2和H2O。采用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵的混合还原剂干粉和吸收剂干粉与烟气I接触并进行充分脱硫脱硝反应，反应原理如下：
4Na2SO3+2NO2→N2+4Na2SO4(主)
5Na2SO3+N2O5→N2+5Na2SO4(主)
4NaHSO3+2NO2→N2+2Na2SO4+2H2SO4(主)
10NaHSO3+2N2O5→2N2+5Na2SO4+5H2SO4(主)
4NH4HSO3+2NO2→N2+2(NH4)2SO4+2H2SO4(主)
10NH4HSO3+2N2O5→2N2+5(NH4)2SO4+5H2SO4(主)
5Na2SO3+2HNO3→N2+5Na2SO4+H2O(副)
3Na2SO3+2HNO2→N2+3Na2SO4+H2O(副)
4Na2SO3+2NO+O2→N2+4Na2SO4(副)
10NaHSO3+4HNO3→2N2+5Na2SO4+5H2SO4+2H2O(副)
6NaHSO3+4HNO2→2N2+3Na2SO4+3H2SO4+2H2O(副)
4NaHSO3+2NO+O2→N2+2Na2SO4+2H2SO4(副)
10NH4HSO3+4HNO3→2N2+5(NH4)2SO4+5H2SO4+2H2O(副)
6NH4HSO3+4HNO2→2N2+3(NH4)2SO4+3H2SO4+2H2O(副)
4NH4HSO3+2NO+O2→N2+2(NH4)2SO4+2H2SO4(副)
SO2+H2O→H2SO3(主)
3H2SO3+2Ca(OH)2→Ca(HSO3)2+CaSO3+4H2O(主)
Ca(HSO3)2+2CaSO3+2O2+Ca(OH)2→4CaSO4+2H2O(主)
NO+NO2+Ca(OH)2→Ca(NO2)2+H2O(副)
Ca(NO2)2+O2→Ca(NO3)2(副)
N2O5+Ca(OH)2→Ca(NO3)2+H2O(副)
HNO2+HNO3+1/2O2+Ca(OH)2→Ca(NO3)2+2H2O(副)
H2SO4+Ca(OH)2→CaSO4+2H2O
在本发明中，吸收剂干粉由吸收剂仓供给。混合还原剂干粉包括亚硫酸钠干粉、亚硫酸氢钠干粉和亚硫酸氢铵干粉。亚硫酸钠干粉由亚硫酸钠储仓供给。亚硫酸氢钠干粉由亚硫酸氢钠储仓供给。亚硫酸氢铵干粉由亚硫酸氢铵储仓供给。按照设定的摩尔比将三种还原剂分别输送至混合搅拌器中，并混合均匀，然后经泵再喷入至吸收塔内。
在本发明中，吸收塔内还优选设置链式搅拌设备，吸收塔内的链式搅拌设备可以使得周围产生强烈的湍流，可以增强脱硫脱硝传质的过程，增大吸收剂和混合还原剂与烟气I的接触时间，提高脱硫效率和脱硝效率。
将吸收剂干粉和混合还原剂干粉喷入吸收塔时，并通过加湿器向吸收塔内喷入水，从而加湿吸收剂干粉和混合还原剂干粉(即增加吸收剂干粉和混合还原剂干粉的湿度)。这样有利于提高脱硫效率和脱硝效率。此外，这样用水量少，所得固体渣为粉末状固体，便于后续处理。
根据本发明的一个实施方式，将烟气I通入密相干塔，同时将吸收剂干粉和混合还原剂干粉喷入至密相干塔，并通过加湿器向密相干塔内喷入水，从而加湿吸收剂干粉和混合还原剂干粉，并且吸收剂干粉和混合还原剂干粉与所述烟气I在密相干塔内接触并进行脱硫脱硝反应，从而形成烟气II。
根据本发明的一个实施方式，烟气脱硫脱硝反应包括以下具体步骤：
(1)将原烟气通过电除尘器进行预处理，得到预处理烟气；将预处理烟气通入烟气管道内；将浓度为20～35wt％的过氧化氢水溶液由氧化剂储罐供给至雾化喷嘴，然后将过氧化氢水溶液通过雾化喷嘴喷淋至烟气管道内，并与所述预处理烟气接触以进行氧化反应，得到烟气I；其中，所述雾化喷嘴位于烟气管道内；
(2)将烟气I通入吸收塔，并将吸收剂干粉和混合还原剂干粉喷入至吸收塔，且同时通过加湿器向吸收塔内喷入水，从而加湿吸收剂干粉和混合还原剂干粉，并且吸收剂干粉和混合还原剂干粉与所述烟气I在吸收塔内接触以进行脱硫脱硝反应，从而形成烟气II；其中，所述吸收塔为密相干塔；吸收剂干粉由吸收剂仓供给；并按照设定的摩尔比将亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵分别由亚硫酸钠储仓、亚硫酸氢钠储仓和亚硫酸氢铵储仓输送至混合搅拌器中，并混合均匀，得到混合还原剂干粉，然后经泵再喷入至吸收塔内。
<除尘步骤>
将所述烟气II进行除尘处理，得到固体渣和净化烟气。所述固体渣包含硫酸钙、硫酸钠和硫酸铵，所述固体渣被排入至固体渣储仓。除尘处理过程还得到未反应完全的吸收剂干粉和混合还原剂干粉，未反应完全的吸收剂干粉和混合还原剂干粉被循环至所述吸收塔。这样有利于得到抗压强度和抗折强度高的胶凝材料。
将所述烟气II进行除尘处理，还得到净化烟气。净化烟气从排气设备排出。根据本发明的一个具体实施方式，排气设备为烟囱。
<胶凝材料生产步骤>
将包括固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的原料混合均匀，得到胶凝材料。碱激发剂选自氢氧化钠(NaOH)和氢氧化钾(KOH)中的至少一种，优选为氢氧化钠。这样有利于改善胶凝材料的抗压强度和抗折强度。
固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的重量比为(1～3):(1～3):(1～2):(0.15～0.5)。优选地，固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的重量比为(1.2～2.5):(1.2～2.5):(1～1.8):(0.25～0.45)。更优选地，固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的重量比为(1.5～2.25):(1.25～2.3):(1.2～1.7):(0.25～0.4)。这样有利于得到抗压强度和抗折强度更高的胶凝材料。
粉煤灰可以选自一级粉煤灰和二级粉煤灰的一种或两种，优选为一级粉煤灰。粉煤灰的粒度可以为150～500目，优选为200～400目，更优选为300～350目。这样有利于得到抗压强度和抗折强度更高的胶凝材料。
矿粉可以选用S105、S95或S75级矿粉，优选为S105级矿粉。矿粉的粒度可以为150～500目，优选为200～400目，更优选为300～350目。这样有利于得到抗压强度和抗折强度更高的胶凝材料。
根据本发明的一个实施方式，所述胶凝材料由以下重量份的原料组成：固体渣为1～3重量份，粉煤灰为1～3重量份，矿粉为1～2重量份和碱激发剂为0.15～0.5重量份。根据本发明的另一个实施方式，固体渣为1.2～2.5重量份，粉煤灰为1.2～2.5重量份，矿粉为1～1.8重量份和碱激发剂为0.25～0.45重量份。根据本发明的再一个实施方式，固体渣为1.5～2.25重量份，粉煤灰为1.25～2.3重量份，矿粉为1.2～1.7重量份和碱激发剂为0.25～0.4重量份。
根据本发明的一个具体实施方式，所述胶凝材料由以下重量份的原料组成：固体渣为20～50重量份，粉煤灰为20～50重量份，矿粉为20～40重量份和碱激发剂为5～9重量份。
在本发明中，将包括固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的原料混合前，可以将固体渣进行研磨至粒度为150～500目，优选为200～400目，更优选为300～350目。这样有利于改善胶凝材料的性能。本发明的研磨所用设备优选为球磨机。球磨机内料球比为1:8～12，研磨时间为0.5～2h。优选地，球磨机内料球比为1:9～11，研磨时间为0.5～1.5h。料球比是指球磨机内物料与研磨体质量之比。
在本发明中，可以采用常规方法将这些原料混合均匀。混合设备可以采用单轴混合设备、双轴混合设备、卧式螺带混合机或U型不对称混合机，优选为U型不对称混合机。更优选为U型高效不对称混合机。
根据本发明的一个实施方式，将固体渣加入至球磨机进行研磨0.5～1.5h(球磨机内料球比为1:9～1)，研磨至固体渣的粒度为300～350目；将研磨后的固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂在U型不对称混合机内进行混合，得到胶凝材料。
在本发明中，固体渣通过固体渣储仓供给至混合设备。粉煤灰通过粉煤灰仓供给至混合设备。矿粉通过矿粉仓供给至混合设备。碱激发剂通过碱激发剂仓供给至混合设备。
在本发明中，可以将制备好的胶凝材料采用全自动包装机进行包装，以避免产品受潮或者混入杂质。
实施例1
用于本发明的烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺的装置示意图如图1所示。将来自180m2烧结机的原烟气采用电除尘器8除去颗粒物质，得到预处理烟气。将预处理烟气通入烟气管道内。将浓度为27.5wt％的过氧化氢水溶液通过氧化剂储罐6供给至位于烟气管道内的雾化喷嘴7；然后将过氧化氢水溶液通过雾化喷嘴7喷淋至烟气管道内，并与预处理烟气在烟气管道内接触以进行氧化反应，从而形成烟气I。
将烟气I通入密相干塔9，并将氢氧化钙干粉和混合还原剂干粉分别喷入密相干塔9内，且通过加湿器10向密相干塔9内喷入水，从而加湿氢氧化钙干粉和混合还原剂干粉，并且氢氧化钙干粉和混合还原剂干粉与烟气I接触10s并进行脱硫脱硝反应，从而形成烟气II。其中，分别由亚硫酸钠储仓2、亚硫酸氢钠储仓3和亚硫酸氢铵储仓4输送设定摩尔比的亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵至混合搅拌器5中，并混合均匀，得到混合还原剂干粉。氢氧化钙干粉由吸收剂仓1供给。
表1
Figure BDA0002347561570000151
将烟气II采用布袋除尘器11进行除尘处理，得到固体渣和净化烟气。固体渣排入至固体渣储仓12。净化烟气通过烟囱13排出。除尘处理过程还得到未反应完全的氢氧化钙干粉和混合还原剂干粉，将未反应完全的氢氧化钙干粉和混合还原剂干粉送入密相干塔9进行循环利用。脱硫脱硝处理的相关参数见表1～2。表1中的“烟气”为原烟气。本发明的脱硫效率为99.9％，脱硝效率可达95.9％。
表2
项目 数值 单位
脱硫效率 99.8 ％
脱硝效率 95.9 ％
将固体渣由固体渣储仓12输送至球磨机14，然后球磨至粒度为300～350目。将球磨后的固体渣输送至U型不对称混合机18内；同时将粉煤灰、矿粉和氢氧化钠分别由粉煤灰仓15、矿粉仓16和碱激发剂仓17输送至U型不对称混合机18内，并混合均匀，得到胶凝材料。制备好的胶凝材料可以由全自动包装机19进行包装。固体渣、粉煤灰、矿粉和氢氧化钠的用量参照表3。
将所得胶凝材料在40mm×40mm×160mm的模板中进行浇筑，根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》进行测定。结果见表4。
表3
参数 数值 单位
固体渣 30 重量份
粉煤灰 40 重量份
矿粉 30 重量份
氢氧化钠 5 重量份
表4
龄期 抗压强度 抗折强度 单位
3d 26 4.4 MPa
7d 36 6.6 MPa
28d 66 9.0 MPa
由表可知，胶凝材料的抗折强度与抗压强度均能够达到52.5级水泥国家相关标准。
实施例2
与实施例1的不同在于仅在于胶凝材料的原料组成配比不同。本实施例的胶凝材料的各原料用量参见表5。所得胶凝材料的性能参见表6。
表5
参数 数值 单位
固体渣 40 重量份
粉煤灰 30 重量份
矿粉 30 重量份
氢氧化钠 5 重量份
表6
龄期 抗压强度 抗折强度 单位
3d 35 4.9 MPa
7d 38 6.9 MPa
28d 74 11.3 MPa
由表可知，所得胶凝材料的抗折强度与抗压强度均能够达到52.5级水泥国家相关标准。
比较例1
除了以下条件之外，其余与实施例1相同:
氧化剂为含臭氧的气体，由臭氧发生器制备得到，该含臭氧的气体中臭氧的浓度为10wt％，含臭氧的气体经高压雾化喷嘴喷入烟气管道与烟气混合，且未使用混合还原剂干粉。脱硫效率为98.6％，脱硝效率为85.1％。
将所得胶凝材料在40mm×40mm×160mm的模板中进行浇筑，根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》进行测定。结果如表7所示。
表7
龄期 抗压强度 抗折强度 单位
3d 20 3.5 MPa
7d 25 5.2 MPa
28d 51 8.5 MPa
将比较例1和实施例1～2进行对比可知，采用本发明的一体化工艺不仅可以提高脱硝效率，还可以提高胶凝材料的抗折强度和抗压强度。
比较例2
除混合还原剂工艺参数不同之外，其他工艺参数与实施例1均相同。本比较例的混合还原剂干粉的工艺参数参见表8。脱硫效率和脱硝效率参见表9。
表8
Figure BDA0002347561570000191
表9
项目 单位 数值
脱硫效率 ％ 99.5
脱硝效率 ％ 89.6
比较例3
除混合还原剂干粉工艺参数不同之外，其他工艺参数与实施例1均相同。本比较例的混合还原剂干粉的工艺参数参见表10。脱硫效率和脱硝效率参见表11。
表10
Figure BDA0002347561570000192
表11
项目 单位 数值
脱硫效率 ％ 99.5
脱硝效率 ％ 93.5
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种烟气脱硫脱硝和胶凝材料生产的一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将过氧化氢水溶液与预处理烟气在烟气管道内接触以进行反应，得到烟气I；将所述烟气I通入吸收塔，并且将吸收剂干粉和混合还原剂干粉喷入吸收塔，吸收剂干粉和混合还原剂干粉与所述烟气I接触以进行脱硫脱硝反应，从而形成烟气II；其中，所述吸收剂干粉为含钙碱性干粉；所述混合还原剂干粉为含有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵的混合物干粉；
(2)将所述烟气II进行除尘处理，得到固体渣和净化烟气；所述固体渣包含硫酸钙、硫酸钠和硫酸铵，所述固体渣被排入至固体渣储仓；
(3)将包括固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的原料混合均匀，得到胶凝材料；其中固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的重量比为(1～3):(1～3):(1～2):(0.15～0.5)。
2.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述碱激发剂选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(3)中，固体渣、粉煤灰、矿粉和碱激发剂的重量比为(1.2～2.5):(1.2～2.5):(1～1.8):(0.25～0.45)。
4.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述胶凝材料由以下重量份的原料组成：固体渣为1～3重量份，粉煤灰为1～3重量份，矿粉为1～2重量份和碱激发剂为0.15～0.5重量份。
5.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(1)中，单位时间内通入的预处理烟气中所含一氧化氮与单位时间内加入的过氧化氢水溶液中的H2O2的摩尔比为1:1.1～4.2；所述过氧化氢水溶液的浓度为20～35wt％。
6.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述过氧化氢水溶液与预处理烟气接触时间为1～25s；所述预处理烟气在烟气管道内的流速为5～16m/s。
7.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述吸收塔内吸收剂干粉和混合还原剂干粉与所述烟气I接触时间为5～35s；所述烟气I在吸收塔内的流速为1～9m/s。
8.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(1)中，单位时间内加入的吸收剂干粉与单位时间内通入的预处理烟气中所含二氧化硫的摩尔比为钙硫比，所述钙硫比为1.0～2.2:1；单位时间内通入的预处理烟气中所含一氧化氮与单位时间内加入的混合还原剂干粉中含有的四价硫元素的摩尔比为1:2.9～4.5。
9.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述含钙碱性干粉选自氧化钙干粉和氢氧化钙干粉中的一种或两种；所述混合还原剂干粉中，亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵的摩尔比为(1.3～2.9):(0.9～1.1):1。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述吸收塔为密相干塔。
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