CN113117513A - 烟气治理和水泥制备的一体化工艺 - Google Patents

烟气治理和水泥制备的一体化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气治理和水泥制备的一体化工艺。(1)将待处理烟气依次经过氧化剂溶液和脱硫脱硝剂处理，形成脱硫脱硝副产物和清洁烟气；其中，所述的氧化剂溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂中含有摩尔比为2:0.1～10:0.2～8的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；所述的脱硫脱硝剂包含由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的反应产物，所述的脱硫脱硝剂为干粉状；(2)将包含30～70wt％的所述的脱硫脱硝副产物，20～60wt％的工业固体废物和2～10wt％的外加碱激发剂的原料混合均匀，得到水泥。该工艺节约成本，脱硝效果好，且得到的脱硫脱硝副产物适用于水泥的制备。

Description

烟气治理和水泥制备的一体化工艺
技术领域
本发明涉及一种烟气治理和水泥制备的一体化工艺。
背景技术
工业排放的烟气中含有大量的二氧化硫、氮氧化物等酸性物质，这些物质会造成大气污染，形成雾霾、酸雨等自然灾害。由于一氧化氮不易溶解于水中，这给工业废气中氮氧化物的脱除带来了极大的困难，导致脱硝效率普遍偏低。另外，对烟气进行脱硫脱硝后会产生大量的副产物，这些副产物多被作为废物处理，如果能将这些废物应用于工业生产将会产生大量的经济价值。
CN107572844A公开了一种烟气脱硫脱硝生产胶凝材料的方法。该方法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副产物；将包含脱硫脱硝副产物、固体废物和氧化镁的原料形成胶凝材料。臭氧在高温下极易发生分解，且在烟气中烟尘较多的条件下，臭氧会吸附烟尘而失去活性，这样大大增加了臭氧的用量，加之臭氧本身价格昂贵，增加了烟气脱硝的成本。湿法脱硫脱硝副产物需经过干燥等步骤才可用于制备胶凝材料，步骤繁杂。
CN107617395A公开了一种胶凝材料的制备方法。以金属氧化物和高锰酸钾作为催化剂，对烟气中的氮氧化物和二氧化硫进行氧化，含有15wt％纳米氧化镁的氧化镁作为吸收剂，得到副产物；将包含有副产物、氧化镁、工业固体废物和添加剂的原料混合均匀，得到胶凝材料。该方法以金属氧化物作为催化剂，纳米氧化镁作为吸收剂，价格昂贵，不利于胶凝材料成本的节约。
发明内容
有鉴于此，本发明的提供了一种烟气治理和水泥制备的一体化工艺，该工艺节约成本，脱硝效率高，且得到的脱硫脱硝副产物适用于水泥的制备。
进一步地，本发明的工艺具有较高的脱硫效率，得到水泥具有较高的强度。
上述技术目的由如下技术方案实现。
本发明提供了一种烟气治理和水泥制备的一体化工艺，包括如下步骤：
(1)烟气脱硫脱硝：将待处理烟气依次经过氧化剂溶液和脱硫脱硝剂处理，形成脱硫脱硝副产物和清洁烟气；其中，所述的氧化剂溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂中含有摩尔比为2:0.1～10:0.2～8的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；所述的脱硫脱硝剂包含由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的反应产物，所述的脱硫脱硝剂为干粉状；
(2)水泥制备：将包含30～70wt％的所述的脱硫脱硝副产物，20～60wt％的工业固体废物和2～10wt％的外加碱激发剂的原料混合均匀，得到水泥。
根据本发明的一体化工艺，优选地，所述的待处理烟气中的氮氧化物含量为150～350mg/Nm3，二氧化硫含量为1000～3300mg/Nm3，且含氧量为8～26vol％。
根据本发明的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，粉煤灰与碱激发剂的重量比为1:0.5～2.5，水与粉煤灰的重量比为12～23:1。
根据本发明的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，粉煤灰、碱激发剂和水的反应温度为55～90℃，反应时间为8～23h。
根据本发明的一体化工艺，优选地，步骤(1)中，所述的粉煤灰中含有30～80wt％的SiO2，20～40wt％的Al2O3和5～15wt％的CaO；所述的碱激发剂选自氧化钙或氢氧化钙中的至少一种。
根据本发明的一体化工艺，优选地，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1～1.7:1，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.4～0.9:1。
根据本发明的一体化工艺，优选地，待处理烟气中的二氧化硫与氧化剂的重量比为5～20:1，待处理烟气中的氮氧化物与氧化剂的重量比为0.5～2:1。
根据本发明的一体化工艺，优选地，步骤(2)中所述的工业固体废物选自粉煤灰、矿粉、建筑垃圾粉中的一种或多种，外加碱激发剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
根据本发明的一体化工艺，优选地，所述的工业固体废物为重量比为1～5:5的粉煤灰和矿粉。
根据本发明的一体化工艺，优选地，包括如下步骤：
(1)将来自亚氯酸盐溶液储罐的亚氯酸盐溶液、来自次氯酸盐溶液储罐的次氯酸盐溶液和来自氯酸盐溶液储罐的氯酸盐溶液输送至混合搅拌罐，形成氧化剂溶液；氧化剂溶液通过设置在管道内的喷雾器喷嘴进入管道内；烟气经过静电除尘器处理，以脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；待处理烟气通过引风机输送至管道内，与管道内的氧化剂溶液接触，形成氧化后的烟气；
(2)将来自碱激发剂储仓的碱激发剂和来自粉煤灰储仓的粉煤灰输送至混合搅拌活化器中；碱激发剂和粉煤灰在加热和水存在的条件下，在混合搅拌活化器中发生反应，得到反应产物；反应产物依次经过干燥器和研磨器，得到干粉状的脱硫脱硝剂，将干粉状的脱硫脱硝剂输送至脱硫脱硝剂储仓；脱硫脱硝剂储仓中的脱硫脱硝剂被输送至管道内，并与管道内的氧化后的烟气混合形成混合物；混合物经过文丘里管加速进入循环流化床吸收塔，水经设置在循环流化床吸收塔内的喷雾器喷头喷洒于循环流化床吸收塔内，这些物质充分反应，得到脱硫脱硝后的烟气；将脱硫脱硝后的烟气输送至布袋除尘器，形成脱硫脱硝副产物和清洁烟气；清洁烟气由烟囱排出，脱硫脱硝副产物输送至灰仓；
(3)将灰仓中的脱硫脱硝副产物经过球磨机研磨；然后将经过球磨机研磨的脱硫脱硝副产物、粉煤灰储藏室中的粉煤灰、矿粉储藏室中的矿粉和外加碱激发剂储藏室中的外加碱激发剂输送至混合机中混合，得到水泥。
本发明以氯酸盐、次氯酸盐和亚氯酸盐形成的混合溶液为氧化剂，结合由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的粉状固体作为吸收剂，节约成本，脱硝效率高，得到的脱硫脱硝产物适用于水泥的制备。进一步地，本发明的脱硫效率较高，得到的水泥具有较高的强度。
附图说明
图1为本发明实施例1所使用的一体化装置。
附图标记说明如下：
2-亚氯酸盐溶液储罐；3-次氯酸盐溶液储罐；4-氯酸盐溶液储罐；5-混合搅拌罐；6-静电除尘器；7-碱激发剂储仓；8-粉煤灰储仓；9-混合搅拌活化器；10-干燥器；11-研磨器；12-脱硫脱硝剂储仓；13-循环流化床吸收塔；14-布袋除尘器；15-灰仓；16-烟囱；17-球磨机；18-粉煤灰储藏室；19-矿粉储藏室；20-外加碱激发剂储藏室；21-混合机。
具体实施方式
本发明的烟气治理和水泥制备的一体化工艺，包括如下步骤：(1)烟气脱硫脱硝；和(2)水泥制备。本发明的一体化工艺包括烟气脱硫脱硝和水泥制备两方面，二者相互配合才能既达到烟气脱硫脱硝的目的，又能够得到性能优良的水泥。因此，通常的单独的烟气治理工艺和单独的水泥制备工艺对于本发明来说并无借鉴意义。本发明的脱硫脱硝剂为干粉状，不同于湿法脱硫脱硝，本发明得到的脱硫脱硝副产物含水量少，更适用于水泥的制备。
<烟气脱硫脱硝>
将待处理烟气依次经过氧化剂溶液和脱硫脱硝剂处理，形成脱硫脱硝副产物和清洁烟气。本发明的氧化剂溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂中含有摩尔比为2:0.1～10:0.2～8的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐。优选地，氧化剂中含有摩尔比为2:0.1～5:0.2～4的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐。更优选地，氧化剂中含有摩尔比为2:0.1～3:0.2～2的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐。根据本发明一个具体的实施方式，氧化剂中亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐的摩尔比为2:1:1。这样可以达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
在本发明中亚氯酸盐可以为碱金属的亚氯酸盐。优选地，亚氯酸盐选自亚氯酸钾或亚氯酸钠中的至少一种。更优选地，亚氯酸盐为亚氯酸钠。次氯酸盐可以为碱金属的次氯酸盐。优选地，次氯酸盐选自次氯酸钾或次氯酸钠中的至少一种。更优选地，次氯酸盐为次氯酸钠。氯酸盐可以为碱金属的氯酸盐。优选地，氯酸盐选自氯酸钾或氯酸钠中的至少一种。更优选地，氯酸盐为氯酸钠。这样可以达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
本发明对于氧化剂溶液的配置方法没有特别限定。根据本发明一个实施方式，将来自亚氯酸盐溶液储罐的亚氯酸盐溶液、来自次氯酸盐溶液储罐的次氯酸盐溶液和来自氯酸盐溶液储罐的氯酸盐溶液输送至混合搅拌罐，形成氧化剂溶液。氧化剂溶液中氧化剂的重量可以为15～60wt％；优选为15～50wt％；更优选为20～40wt％。这样可以达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
本发明的待处理烟气中氮氧化物的含量可以为150～350mg/Nm3；优选为180～300mg/Nm3；更优选为200～250mg/Nm3。这样可以达到更好的脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
本发明的待处理烟气中二氧化硫含量可以为1000～3300mg/Nm3；优选为1500～3000mg/Nm3；更优选为2000～2500mg/Nm3。这样可以达到更好的脱硫效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
本发明的待处理烟气中含湿量可以为4～20wt％；优选为7～15wt％；更优选为8～12wt％。这样可以达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
本发明的待处理烟气中含氧量可以为8～26vol％；优选为10～25vol％；更优选为15～20vol％。这样可以达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
根据本发明的一个实施方式，烟气经过预除尘处理，以脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气。优选地，预除尘设备为静电除尘器。更优选地，预除尘设备为湿式静电除尘器。预除尘前烟气的含尘量为40～200mg/Nm3；优选为80～150mg/Nm3；更优选为100～140mg/Nm3。预除尘的除尘率可以为90％以上，优选为95％以上，例如可以为96％、97％或98％。烟气可以来自于烧结机、球团工艺或燃煤锅炉的烟气。这样可以达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
在本发明中，待处理烟气中的二氧化硫与氧化剂的重量比为6～14:1；优选为7～13:1；更优选为10～12:1。在某些实施方式中，待处理烟气中的二氧化硫与氧化剂的重量比为12:1。这样有利于达到更好的脱硫效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
在本发明中，待处理烟气中的氮氧化物与氧化剂的重量比为0.3～1.4:1；优选为0.5～1.3:1；更优选为0.8～1.3:1。在某些实施方式中，待处理烟气中的氮氧化物与氧化剂的重量比为1.2:1。这样有利于达到更好的脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于水泥的制备。
在本发明的某些实施方式中，氧化剂溶液通过设置在管道内的喷雾器喷嘴进入管道内，待处理烟气通过引风机输送至管道内，与管道内的氧化剂溶液接触，形成氧化后的烟气。待处理烟气在管道入口的温度可以为100～200℃；优选为100～170℃；更优选为120～150℃。这样可以达到更好的氧化效果。待处理烟气在管道内的流速小于15m/s；优选为9～13m/s；更优选为10～12m/s。待处理烟气与氧化剂溶液的接触时间可以为1～10s；优选为1～5s；更优选为2～4s。这样既可以提高效率，又可以达到更好的氧化效果。
本发明的脱硫脱硝剂包含由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的反应产物，且脱硫脱硝剂为干粉状。在本发明的某些实施方式中，脱硫脱硝剂为由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的反应产物，且脱硫脱硝剂为干粉状。本发明的脱硫脱硝剂不同于传统的以粉煤灰与碱性物质混合形成的脱硫脱硝剂。粉煤灰中的二氧化硅和/或二氧化铝与碱激发剂在水存在的条件下发生水合反应，得到水合物。粉煤灰经碱激发剂激发后，形成水合物，使粉煤灰的表面特性发生改变，比表面积增大，活性位点增多，增强了粉煤灰的吸附性能，有利于提高脱硫脱硝效率。
在本发明中，粉煤灰中SiO2的含量可以为30～80wt％；优选为40～70wt％；更优选为50～70wt％。Al2O3的含量可以为20～40wt％；优选为20～35wt％；更优选为25～35wt％。CaO的含量可以为5～15wt％；优选为5～12wt％；更优选为7～10wt％。这样的脱硫脱硝剂能够达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于制备水泥。
在本发明中，碱激发剂可以选自碱土金属的氧化物或氢氧化物；优选为氧化钙或氢氧化钙；更优选为氢氧化钙。这样的脱硫脱硝剂能够达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于制备水泥。
在本发明中，粉煤灰与碱激发剂的重量比为1:0.5～2.5；优选为1:0.5～1.5；更优选为1:0.8～1.2。根据本发明的一个实施方式，粉煤灰与碱激发剂的重量比为1:1。这样的脱硫脱硝剂能够达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于制备水泥。
在本发明中，水与粉煤灰的重量比可以为12～23:1；优选为12～20:1；更优选为13～18:1。根据本发明的一个实施方式，水与粉煤灰的重量比为15:1。这样的脱硫脱硝剂能够达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于制备水泥。
粉煤灰、碱激发剂和水的反应温度可以为55～90℃；优选为60～85℃；更优选为65～80℃。反应时间可以为8～23h；优选为10～20h；更优选为12～18h。这样得到的脱硫脱硝剂能够达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于制备水泥。
在本发明中，脱硫脱硝剂的粒度可以为100～500目；优选为200～400目；更优选为200～300目。这样有利于达到更好的脱硫脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于制备水泥。
在本发明的一个实施方式中，将来自碱激发剂储仓的碱激发剂和来自粉煤灰储仓的粉煤灰输送至混合搅拌活化器中；碱激发剂和粉煤灰在加热和水存在的条件下，在混合搅拌活化器中发生反应，得到反应产物；反应产物依次经过干燥器和研磨器，得到干粉状的脱硫脱硝剂，将干粉状的脱硫脱硝剂输送至脱硫脱硝剂储仓。
在本发明中，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1～1.7:1；优选为1.1～1.5:1；更优选为1.2～1.4:1。根据本发明一个具体的实施方式，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1.3:1。这样有利于达到更好的脱硫效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于制备水泥。
在本发明中，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.4～0.9:1；优选为0.5～0.8:1；更优选为0.5～0.7:1。根据本发明一个具体的实施方式，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.6:1。这样有利于达到更好的脱硝效果，得到的脱硫脱硝副产物更适用于制备水泥。
脱硫脱硝剂储仓中的脱硫脱硝剂被输送至管道内，并与管道内的氧化后的烟气混合形成混合物；混合物经过文丘里管加速进入循环流化床吸收塔，水经设置在循环流化床吸收塔内的喷雾器喷头喷洒于循环流化床吸收塔内，这些物质充分反应，得到脱硫脱硝后的烟气。氧化后的烟气与脱硫脱硝剂在循环流化床吸收塔内的接触时间可以为3～10s；优选为4～8s；更优选为5～7s。氧化后的烟气在循环流化床吸收塔内的流速小于7m/s；优选为3～5m/s；更优选为3～3.8m/s。这样既可以提高效率，又可以达到更好的氧化效果。
在某些实施方式中，将脱硫脱硝后的烟气进行除尘处理，从而得到脱硫脱硝副产物和清洁烟气。优选地，除尘处理所使用的设备为布袋除尘器。将脱硫脱硝后的烟气经过布袋除尘器，得到脱硫脱硝副产物和清洁烟气；清洁烟气经烟囱排出，脱硫脱硝副产物输送至灰仓。在本发明的一个实施方式中，脱硫脱硝后的烟气由进风口进入布袋除尘器，经过过滤袋过滤，得到洁净烟气，将洁净烟气经烟囱排出，滤袋上被拦截的颗粒物排至灰仓。
<水泥制备的步骤>
将包含所述的脱硫脱硝副产物，工业固体废物和外加碱激发剂的原料混合均匀，得到水泥。在本发明的某些实施方式中，原料由所述的脱硫脱硝副产物，工业固体废物和外加碱激发剂组成。上述原料中所述的脱硫脱硝副产物的含量为30～70wt％，工业固体废物的含量为20～60wt％，外加碱激发剂的含量为2～10wt％。在某些实施方式中，上述原料的各组分的含量之和为100wt％。
本发明的原料中，脱硫脱硝副产物的含量为30～70wt％；优选为40～70wt％；更优选为60～70wt％。工业固体废物的含量为20～60wt％；优选为20～40wt％；更优选为20～30wt％。外加碱激发剂的含量为2～10wt％；优选为2～8wt％；更优选为2～5wt％。根据本发明的一个具体实施方式原料中脱硫脱硝副产物的含量为65wt％，工业固体废物的含量为30wt％，外加碱激发剂的含量为5wt％。这样有利于提高水泥的机械强度。
脱硫脱硝副产物的粒径为500目以上；优选为300目以上。在某些实施方式中可以采用球磨机对脱硫脱硝副产物进行研磨。这样有利于提高水泥的机械强度。
在本发明中，工业固体废物可以选自粉煤灰、矿粉、建筑垃圾粉中的一种或多种。优选地，工业固体废物为粉煤灰和矿粉的混合物。更优选地，工业工体废物为重量比为1～5:5的粉煤灰和矿粉。根据本发明的一个实施方式，工业工体废物为重量比为1:5的粉煤灰和矿粉。这样有利于提高水泥的机械强度。
在本发明中，外加碱激发剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。优选地，外加碱激发剂为氢氧化钠。这样有利于提高水泥的机械强度。
根据本发明一个实施方式，原料由55wt％的脱硫脱硝副产物，15wt％的粉煤灰，25wt％的矿粉和5wt％的氢氧化钠组成。根据本发明另一个实施方式，原料由65wt％的脱硫脱硝副产物，5wt％的粉煤灰，25wt％的矿粉和5wt％的氢氧化钠组成。
根据本发明的一个实施方式，本发明的一体化工艺包括如下步骤：
(1)将来自亚氯酸盐溶液储罐的亚氯酸盐溶液、来自次氯酸盐溶液储罐的次氯酸盐溶液和来自氯酸盐溶液储罐的氯酸盐溶液输送至混合搅拌罐，形成氧化剂溶液；氧化剂溶液通过设置在管道内的喷雾器喷嘴进入管道内；烟气经过静电除尘器处理，以脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；待处理烟气通过引风机输送至管道内，与管道内的氧化剂溶液接触，形成氧化后的烟气；
(2)将来自碱激发剂储仓的碱激发剂和来自粉煤灰储仓的粉煤灰输送至混合搅拌活化器中；碱激发剂和粉煤灰在加热和水存在的条件下，在混合搅拌活化器中发生反应，得到反应产物；反应产物依次经过干燥器和研磨器，得到干粉状的脱硫脱硝剂，将干粉状的脱硫脱硝剂输送至脱硫脱硝剂储仓；脱硫脱硝剂储仓中的脱硫脱硝剂被输送至管道内，并与管道内的氧化后的烟气混合形成混合物；混合物经过文丘里管加速进入循环流化床吸收塔，水经设置在循环流化床吸收塔内的喷雾器喷头喷洒于循环流化床吸收塔内，这些物质充分反应，得到脱硫脱硝后的烟气；将脱硫脱硝后的烟气输送至布袋除尘器，形成脱硫脱硝副产物和清洁烟气；清洁烟气由烟囱排出，脱硫脱硝副产物输送至灰仓；
(3)将灰仓中的脱硫脱硝副产物经过球磨机研磨；然后将经过球磨机研磨的脱硫脱硝副产物、粉煤灰储藏室中的粉煤灰、矿粉储藏室中的矿粉和外加碱激发剂储藏室中的外加碱激发剂输送至混合机中混合，得到水泥。
下面介绍测试方法：
水泥材料的性能根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》测定。
实施例1
(1)将来自亚氯酸盐溶液储罐2的亚氯酸钠溶液、来自次氯酸盐溶液储罐3的次氯酸钠溶液和来自氯酸盐溶液储罐4的氯酸钠溶液输送至混合搅拌罐5，形成氧化剂溶液；氧化剂溶液通过设置在管道内的喷雾器喷嘴进入管道内；烟气经过静电除尘器6处理，以脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；待处理烟气通过引风机输送至管道内，与管道内的氧化剂溶液接触，形成氧化后的烟气。
(2)将来自碱激发剂储仓7的氢氧化钙和来自粉煤灰储仓8的粉煤灰输送至混合搅拌活化器9中；碱激发剂和粉煤灰在加热和水存在的条件下，在混合搅拌活化器9中发生反应，得到反应产物；反应产物依次经过干燥器10和研磨器11，得到干粉状的脱硫脱硝剂，将干粉状的脱硫脱硝剂输送至脱硫脱硝剂储仓12；脱硫脱硝剂储仓12中的脱硫脱硝剂被输送至管道内，并与管道内的氧化后的烟气混合形成混合物；混合物经过文丘里管加速进入循环流化床吸收塔13，水经设置在循环流化床吸收塔13内的喷雾器喷头喷洒于循环流化床吸收塔13内，这些物质充分反应，得到脱硫脱硝后的烟气；将脱硫脱硝后的烟气输送至布袋除尘器14，形成脱硫脱硝副产物和清洁烟气；清洁烟气由烟囱16排出，脱硫脱硝副产物输送至灰仓15。具体工艺参数如表1所示。
表1
参数 数值 单位
装置入口烟气量(标况湿) 400000 Nm<sup>3</sup>/h
管道入口烟气温度 120 ℃
SO<sub>2</sub>入口浓度 2300 mg/Nm<sup>3</sup>
氮氧化物入口浓度 230 mg/Nm<sup>3</sup>
烟气含湿量 10 wt％
烟气含氧量 18 vol％
烟气含尘量 120 mg/Nm<sup>3</sup>
管道内烟气流速 12 m/s
吸收塔内烟气流速 3.8 m/s
氧化剂溶液中氧化剂质量分数 30 wt％
氧化剂中亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠的摩尔比 2:1:1 --
氧化剂溶液喷入量 250 kg/h
粉煤灰与氢氧化钙的重量比为 1:1
水与粉煤灰的重量比为 15:1
粉煤灰、氢氧化钙与水的反应时间 15 h
粉煤灰、氢氧化钙与水的反应温度 75 ℃
脱硫脱硝剂粒度 200～300 目
粉煤灰中SiO<sub>2</sub>含量 60 wt％
粉煤灰中Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量 30 wt％
粉煤灰中CaO含量 8 wt％
脱硫脱硝剂中钙元素与烟气中硫元素的摩尔比 1.3 --
脱硫脱硝剂中钙元素与烟气中氮元素的摩尔比 0.6 --
排烟温度 65 ℃
脱硫效率 99.8 ％
脱硝效率 95.5 ％
(3)将灰仓中的脱硫脱硝副产物经过球磨机17研磨；然后将经过球磨机17研磨的脱硫脱硝副产物、粉煤灰储藏室18中的粉煤灰、矿粉储藏室19中的矿粉和外加碱激发剂储藏室20中的氢氧化钠输送至混合机21中混合，得到水泥。具体工艺参数如表2所示。将制得的水泥在40mm×40mm×160mm的模板中浇筑成型，然后进行测试，所得结果如表3所示。
表2
原料 用量
脱硫脱硝副产物(300目以上) 65wt％
粉煤灰 5wt％
矿粉 25wt％
氢氧化钠 5wt％
表3
龄期 抗压强度 抗折强度 单位
3d 32 4.8 MPa
7d 41 6.5 MPa
28d 72 10.4 MPa
实施例2
除表4所示的参数外，其余同实施例1。将制得的水泥在40mm×40mm×160mm的模板中浇筑成型，然后进行测试，所得结果如表5所示。
表4
原料 用量
脱硫脱硝副产物(300目以上) 55wt％
粉煤灰 15wt％
矿粉 25wt％
氢氧化钠 5wt％
表5
龄期 抗压强度 抗折强度 单位
3d 25 4.5 MPa
7d 34 6.1 MPa
28d 57 9 MPa
对比实施例1和实施例2的结果可知，增加脱硫脱硝副产物的含量有助于提高水泥强度。
比较例1
除表6所示的参数外，其余同实施例1。将制得的水泥在40mm×40mm×160mm的模板中浇筑成型，然后进行测试，所得结果如表7所示。
表6
参数 数值 单位
氧化剂溶液中亚氯酸钠、次氯酸钠和氯酸钠的摩尔比 2:12:12 --
脱硫效率 98.1 ％
脱硝效率 83.4 ％
表7
龄期 抗压强度 抗折强度 单位
3d 19 3.5 MPa
7d 25 4.8 MPa
28d 46 7.2 MPa
由上述数据可知，增加氧化剂溶液中亚氯酸钠的含量可以提高脱硫脱硝效率，水泥的强度也得到提高。
比较例2
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12wt％，含臭氧的气体经高压雾化喷嘴喷入烟道与烟气混合。脱硫效率为98.6％，脱硝效率为85.2％。
将制得的水泥材料在40mm×40mm×160mm的模板中浇筑成型，然后进行测试，所得结果如表8所示。
表8
龄期 抗压强度 抗折强度 单位
3d 20 3.7 MPa
7d 27 5.4 MPa
28d 52 8.1 MPa
由上述数据可知，采用本发明的氧化剂溶液不仅可以提高脱硝效率，还可以提水泥的抗折强度和抗压强度。
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)

1.一种烟气治理和水泥制备的一体化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)烟气脱硫脱硝：将待处理烟气依次经过氧化剂溶液和脱硫脱硝剂处理，形成脱硫脱硝副产物和清洁烟气；其中，所述的氧化剂溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂中含有摩尔比为2:0.1～10:0.2～8的亚氯酸盐、次氯酸盐和氯酸盐；所述的脱硫脱硝剂包含由粉煤灰、碱激发剂和水反应得到的反应产物，所述的脱硫脱硝剂为干粉状；
(2)水泥制备：将包含30～70wt％的所述的脱硫脱硝副产物，20～60wt％的工业固体废物和2～10wt％的外加碱激发剂的原料混合均匀，得到水泥。
2.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，所述的待处理烟气中的氮氧化物含量为150～350mg/Nm3，二氧化硫含量为1000～3300mg/Nm3，且含氧量为8～26vol％。
3.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(1)中，粉煤灰与碱激发剂的重量比为1:0.5～2.5，水与粉煤灰的重量比为12～23:1。
4.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(1)中，粉煤灰、碱激发剂和水的反应温度为55～90℃，反应时间为8～23h。
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，所述的粉煤灰中含有30～80wt％的SiO2，20～40wt％的Al2O3和5～15wt％的CaO；所述的碱激发剂选自氧化钙或氢氧化钙中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的一体化工艺，其特征在于，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的硫元素的摩尔比为1～1.7:1，脱硫脱硝剂中的钙元素与待处理烟气中的氮元素的摩尔比为0.4～0.9:1。
7.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，待处理烟气中的二氧化硫与氧化剂的重量比为5～20:1，待处理烟气中的氮氧化物与氧化剂的重量比为0.5～2:1。
8.根据权利要求1所述的一体化工艺，其特征在于，步骤(2)中所述的工业固体废物选自粉煤灰、矿粉、建筑垃圾粉中的一种或多种，外加碱激发剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一体化工艺，其特征在于，所述的工业固体废物为重量比为1～5:5的粉煤灰和矿粉。
10.根据权利要求9所述的一体化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将来自亚氯酸盐溶液储罐的亚氯酸盐溶液、来自次氯酸盐溶液储罐的次氯酸盐溶液和来自氯酸盐溶液储罐的氯酸盐溶液输送至混合搅拌罐，形成氧化剂溶液；氧化剂溶液通过设置在管道内的喷雾器喷嘴进入管道内；烟气经过静电除尘器处理，以脱除烟气中的至少一部分粉尘，形成待处理烟气；待处理烟气通过引风机输送至管道内，与管道内的氧化剂溶液接触，形成氧化后的烟气；
(2)将来自碱激发剂储仓的碱激发剂和来自粉煤灰储仓的粉煤灰输送至混合搅拌活化器中；碱激发剂和粉煤灰在加热和水存在的条件下，在混合搅拌活化器中发生反应，得到反应产物；反应产物依次经过干燥器和研磨器，得到干粉状的脱硫脱硝剂，将干粉状的脱硫脱硝剂输送至脱硫脱硝剂储仓；脱硫脱硝剂储仓中的脱硫脱硝剂被输送至管道内，并与管道内的氧化后的烟气混合形成混合物；混合物经过文丘里管加速进入循环流化床吸收塔，水经设置在循环流化床吸收塔内的喷雾器喷头喷洒于循环流化床吸收塔内，这些物质充分反应，得到脱硫脱硝后的烟气；将脱硫脱硝后的烟气输送至布袋除尘器，形成脱硫脱硝副产物和清洁烟气；清洁烟气由烟囱排出，脱硫脱硝副产物输送至灰仓；
(3)将灰仓中的脱硫脱硝副产物经过球磨机研磨；然后将经过球磨机研磨的脱硫脱硝副产物、粉煤灰储藏室中的粉煤灰、矿粉储藏室中的矿粉和外加碱激发剂储藏室中的外加碱激发剂输送至混合机中混合，得到水泥。
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