CN113528213B - 一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程，气化炉渣的资源化处理方法，包括：将气化炉渣与生石灰按照一定的质量比混合，然后静置，实现气化炉渣的固化。将经过固化的气化炉渣与燃煤混合送入锅炉进行掺烧，可以直接回收能源减少燃料煤使用，实现气化炉渣的减量化。同时混掺物进入炉内焚烧，产生的氧化钙可以与二氧化硫发生反应，最终形成硫酸钙，起到一定的炉内脱硫作用，同时减少后续脱硫中液氨的使用。
Description
技术领域
本发明涉及固废处理技术领域，具体而言，涉及一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程。
背景技术
气化炉渣是煤在气化炉中燃烧气化后的固体残留物，是煤中矿物质在煤气化过程中经过一系列分解、化合反应生成的产物。气化炉渣的成分受原料煤的组成、灰分含量及气化工艺等因素的影响，主要由SiO2、Al2O3、CaO和残炭等组成，属于一般固体废弃物。大型煤气化装置产生的炉渣总量十分庞大，而目前相对于废水、废气，煤化工固体废物的管理相对滞后。气化炉渣目前应用比较单一，有效处理程度不高，由于炉渣综合利用的途径有限，如此大的气化炉渣产生量，一方面运输和填埋费用较高，另一方面填埋占用较多土地，同时伴有一定的环境污染。
基于以上，寻求对气化炉渣进行资源化利用的一种技术，最终实现废物的减量化、资源化、无害化管理。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程。
本发明是这样实现的:
本发明提供一种气化炉渣的资源化处理方法，将气化炉渣与生石灰按照质量比为89-92:8-11搅拌混合均匀，实现气化炉渣的固化。
本发明还提供一种气化炉渣的资源化利用流程，将燃料煤与气化炉渣资源化利用得到的第一混合物按照质量比为9-11:1拌混合得到第二混合物，然后将第二混合物送入炉内掺烧。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程，气化炉渣的资源化处理方法包括：将气化炉渣与生石灰按照比例混合，经过静置，生石灰可反应吸水、同时放热蒸发水分，将气化炉渣很好的固化，形成松散状物体，以利于回收气化炉渣中的碳的热量，其次，将经过固化的气化炉渣与燃煤混合送入炉内进行掺烧，可以直接回收能源减少燃料煤使用，实现气化炉渣的减量化。同时混掺物进入炉内焚烧，产生的氧化钙可以与二氧化硫发生反应，最终形成硫酸钙，起到一定的炉内脱硫作用，同时减少后续脱硫中液氨的使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1中的气化炉渣与生石灰以质量比为98:2混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图；
图2为本发明实施例2中的气化炉渣与生石灰以质量比为95:5混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图；
图3为本发明实施例3中的气化炉渣与生石灰以质量比为92:8混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图；
图4为本发明实施例4中的气化炉渣与生石灰以质量比为89:11混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图；
图5为本发明实施例5中的气化炉渣与生石灰以质量比为86:14混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图；
图6为本发明实施例提供的气化炉渣利用的流程的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
气化炉渣是煤在气化炉中燃烧气化后的固体残留物，煤气化过程中，燃烧生成的大量气体从煤中逸出，因此在炉渣内部形成气体甬道，使气化炉渣具有疏松多孔结构，比表面积大，残碳的存在使其具有和活性炭近似的性能，因此气化炉渣具有多孔结构且碳含量较高的特点。但是气化炉渣水含量较高、固体颗粒较细：如将其直接干燥掺烧，会造成扬尘，产生粉尘危害；如将其直接与煤掺拌送锅炉掺烧，又会造成掺拌物水分过高，影响皮带运输，同时会与煤结块，会造成下料口堵塞。
如果能有效的回收气化炉渣中碳的热量。回收后，既可以充分利用能源，减少能耗，还能使最终固体废物减少，实现废物的减量化、资源化和无害化。所以资源化利用的方案即要寻求能降低气化炉渣水分，又能使其固化且不产生粉尘路径。通过试验，采用氧化钙与气化炉渣按照一定比例混合，可将气化炉渣很好的固化，形成松散状物体。
为实现本发明的上述目的，特采用以下的技术方案。
第一方面，本发明实施例提供一种气化炉渣的资源化处理方法，将气化炉渣与生石灰按照质量比为89-92:8-11搅拌混合均匀，实现气化炉渣的固化。
本发明实施例提供一种气化炉渣的资源化处理方法，其是将气化炉渣与生石灰按照一定的质量比混合，这是由于发明人很好的利用了两者的特性，气化炉渣具有多孔结构且碳含量较高、水含量较高的特点，生石灰可以吸收水分，因此就可以有效的降低气化炉渣中的水分(反应吸水、同时放热蒸发水分)，降低了气化炉渣中的水分，解决了气化炉渣中水分较高的问题；并且生石灰吸收水分变成熟石灰，同时熟石灰与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，将气化炉渣很好的固化，解决了气化炉渣粉尘飞扬的问题，并且形成松散状物体，便于掺烧，可见本发明实施例的方法可以很好的解决气化炉渣脱水、固化、粉尘飞扬的问题。此处伴随的主要化学反应为：
CaO+H2O＝Ca(OH)2(同时放热)，Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O。
在可选的实施方式中，将气化炉渣与生石灰按照质量比为89:11进行混合。
在可选的实施方式中，将气化炉渣与生石灰按照堆堆混合的方法进行混合。
在可选的实施方式中，将气化炉渣与生石灰按照质量比为89-92:8-11搅拌混合均匀，得到气化炉渣与碳酸钙的第一混合物，实现气化炉渣的固化。
第二方面，本发明实施例提供一种气化炉渣的资源化利用的流程，将燃料煤与气化炉渣资源化处理得到的第一混合物按照质量比为9-11：1拌混合得到第二混合物，然后将第二混合物送入炉内掺烧。
本发明实施例提供一种气化炉渣的资源化利用的流程，将气化炉渣与氧化钙最终掺拌物送锅炉掺烧，在气化炉渣的资源化利用的时选择生石灰的原因还在于：发明人的目的是有效利用气化炉渣，不仅是为了使其进行固化，更重要的是回收其中碳的热量，即可以代替部分的燃煤进行燃烧，燃烧过程中，直接回收能源减少燃料煤使用，实现气化炉渣的减量化。混掺物进入炉内焚烧，产生的氧化钙可以与二氧化硫发生反应，最终形成硫酸钙，起到一定的炉内脱硫作用，同时减少后续脱硫中液氨的使用。其伴随化学反应如下：
CaCO3(炉内高温)＝CaO+CO2，CaO+SO2＝CaSO3，2CaSO3+O2＝2CaSO4。
将固化的气化炉渣与燃料煤得到混合煤进行掺烧，不仅回收了气化炉渣的中碳的热量，实现能源回收利用，减少了煤的使用量，而且燃烧过程中还顺带进行炉内脱硫，起到炉内脱硫作用，减少了后续脱硫工段液氨的使用量。
在可选的实施方式中，将气化炉渣和生石灰按照89-92:8-11进行混合、搅拌，得到第一混合物。
将气化炉渣与生石灰按照质量比为89-92:8-11进行混合，继续提高生石灰的比例，会出现大量的结块，不利于燃烧利用，由于实际生产过程中，气化炉渣不断的产生，本发明实施例提供的方案以实际利用为主，因此将产生的气化炉渣与生石灰混合之后，然后混合好的气化渣与燃料煤，通过煤渣混合机混合，然后静置。混合好的煤按照原工艺流程通过皮带等设备，最终送进锅炉燃烧。因此静置时间以输送至锅炉之前为准，一般为5-6h。
在可选的实施方式中，气化炉渣和生石灰按照89:11搅拌混合均匀，得到气化炉渣与氧化钙的第一混合物。
在可选的实施方式中，将燃料煤与第一混合物按照质量比为9-11:1搅拌混合均匀，得到第二混合物。
将燃料煤与第一混合物按照质量比为9-11:1搅拌混合均匀，得到第二混合物，在实际生产过程中，不同的燃料煤的发热量不同，将高热量的燃料煤与低发热量的第一混合物进行混合，由于锅炉内燃烧时对发热量有要求，发热量太低锅炉负荷起不来，因此本发明中实践过程中以9-10:1搅拌混合均匀，得到第二混合物，进行掺烧。
在可选的实施方式中，将燃料煤与第一混合物按照质量比为10:1搅拌混合均匀，得到第二混合物。
在可选的实施方式中，第一混合物与燃料煤采用堆锥方法进行混合。
在可选的实施方式中，将第二混合物送入炉内掺烧时，氧化钙与炉内燃烧释放的二氧化硫反应形成硫酸钙，以使燃烧形成的部分二氧化硫脱除。
在可选的实施方式中，将气化炉渣和生石灰质量比为89-92:8-11搅拌混合均匀，得到含碳酸钙和气化炉渣的第一混合物；然后将燃料煤与第一混合物按照质量比为9-10:1充分混合得到第二混合物；再将第二混合物按照原工艺流程送入炉内掺烧。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明以下实施例中，原材料来源、组分、制备和实验方法与对比例相同。
气化炉渣的性质：
气化炉渣为黑色泥状物，含水量较高，其固体物质颗粒较细，对气化炉渣水含量、发热量、碳含量等进行分析，分析数据如下表1所示：
表1
对以上的气化炉渣进行资源化利用的方法：
将气化炉渣与生石灰按照一定比例混合，经过静置，实现气化炉渣的固化。以下实施例1-5为将气化炉渣和氧化钙掺拌，其掺拌分析数据如下。
表2
从以上的表2可以看出，由于燃料煤具有较高的发热量，而掺杂的生石灰没有发热量，随着气化炉渣中掺杂的氧化钙的掺拌的比例的提高，混合料的收到基低位发热量降低，气化炉渣逐渐接近颗粒状，实现锅炉渣固化，不产生粉尘的状态。
以上本发明实施例1-5中考察了气化炉渣与氧化钙的质量比在86-98:2-14的范围内掺渣料的整体状态，掺渣料的整体状态参见图1-图5，在实施例1中两者的比例为98:2，气化炉渣中的水分没有被充分吸收，整体呈现泥浆状的状态，不利于和燃料煤混合燃烧，进一步提高生石灰的比例，掺杂料中的水分减少逐渐变成干燥的颗粒，如实施例4中两者的比例为89:11，气化炉渣刚好被固定，没有很多的水分，也没有大的结块，状态与燃料煤相似，容易与燃料煤混合均匀进行燃烧，再提高氧化钙的比例如实施例5，气化炉渣的结块严重，大块的结块不利于后续与燃料煤的混合，混合后不均也不利于燃烧。
实施例6
对以上经固化的气化炉渣资源化利用的流程如下，参见图6：
气化炉渣送至暂存库(暂存库设在燃料煤仓)，通过搅拌机，将气化炉渣和生石灰按照89：11的比例进行混合、搅拌，经过静置，变成碳酸钙和气化炉渣的第一混合物(第一混合物的外观形貌参见图4)。将第一混合物与燃料煤，通过煤渣混合机(采用堆锥方法进行混合)按比例充分混合，燃料煤和混合好的气化炉渣混合比例为10：1得到第二混合物。第二混合物即混合煤按照原工艺流程通过皮带、其他输送设备等，最终送进锅炉燃烧。
根据锅炉运行的实际情况(每年锅炉用煤约为120万吨，按照每月掺烧1万吨混掺物进行掺烧试验)，将气化炉渣与氧化钙混掺物与煤按照1:10进行掺烧试验，掺烧后不影响锅炉运行。同时对不掺烧和掺烧的烟气数据进行对比，掺烧物可以起到炉内脱硫作用。具体烟气数据见下表3：
表3
| 序号 | 项目 | 空干基硫Std％ | 备注 |
| 1 | 掺烧前的硫含量 | 1.02 | |
| 2 | 掺烧前的硫含量 | 0.95 |
以上表3中掺烧前的硫含量为燃料煤进行燃烧，测得燃烧释放的其烟气中的硫含量为1.02Std％，将燃料煤与固化后的气化炉渣混合得到混合煤进行燃烧，测得其燃烧释放的烟气中的硫含量为0.95Std％，可以看出，将燃料煤与固化后的气化炉渣混合得到混合煤进行燃烧，混合物中的碳酸钙被加热生成氧化钙，氧化钙在炉内与二氧化硫反应，最终形成硫酸钙，起到炉内脱硫作用。
进一步的，通过计算，按照以上比例掺烧，每年可减少12万吨炉渣填埋量，同时减少运费和填埋费等。
综上，本发明实施例提供了一种气化炉渣的资源化处理方法和利用流程，处理方法为：将气化炉渣与生石灰按照质量比为混合，经过静置，将气化炉渣进行固化，经过固化的气化炉渣解决了扬尘的问题，其次，将经过固化的气化炉渣与燃煤混合送入锅炉进行掺烧，直接回收能源减少燃料煤使用，实现气化炉渣的减量化。同时混掺物进入炉内焚烧，产生的氧化钙可以与二氧化硫发生反应，最终形成硫酸钙，起到一定的炉内脱硫作用，同时减少后续脱硫中液氨的使用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种气化炉渣的资源化利用方法，其特征在于，将气化炉渣与生石灰按照质量比为89:11搅拌混合均匀，得到气化炉渣与碳酸钙的第一混合物；将燃料煤与第一混合物按照质量比为10:1搅拌混合得到第二混合物，然后将所述第二混合物送入炉内掺烧，将所述第二混合物送入炉内掺烧时，产生的氧化钙与炉内燃烧释放的二氧化硫反应形成硫酸钙，以使燃烧形成的部分二氧化硫脱除；
所述第一混合物与所述燃料煤采用堆锥方法进行混合；
所述气化炉渣与所述生石灰采用堆锥方法进行混合。
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