CN114618278A - 一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统及方法 - Google Patents

一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种石灰‑石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统及方法，所述方法通过在石灰‑石膏法中协同利用石灰基干法/半干法脱硫灰，采用预洗涤系统和过滤系统分离脱硫灰中的氯化物和机械尘，确保后续脱硫石膏的纯度，同时引入原始烟气搅拌配浆，实现CaSO3的酸化溶解，释放包裹的CaO颗粒，还将浆料直接加入到脱硫吸收塔上层循环液中，提升反应选择性，不仅解决钢厂石灰基脱硫固体废弃物的出路问题，同时可充分利用脱硫灰中的钙氧化物(CaO、Ca(OH)2、CaCO3)，以低成本改建现有石灰‑石膏法脱硫装置，降低的原料天然石灰的消耗，降低碳排放。

Description

一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统及方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理技术领域，尤其涉及一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统及方法。
背景技术
干法/半干法脱硫技术由于其结构紧凑、占地面积小、一次投资低、电耗低、无废水产生、维护简便等优点，在脱硫工程得到广泛的应用。钢厂在以石灰基(CaO或者Ca(OH)2)为脱硫剂，采用干法脱硫(循环流化床脱硫)/半干法脱硫过程中产生大量的脱硫灰，脱硫灰含有脱硫产物(以CaSO3为主)、及未反应的脱硫剂以及机械尘(SiO2，Al2O3等氧化物)，因稳定性和纯度等问题，严重影响了其在传统建材行业中的应用。目前钢厂大量脱硫灰只能用于回填或露天堆放，占用大量土地，造成地下水污染。
石灰-石膏法脱硫采用CaO或者CaCO3作为脱硫剂，而干法/半干法脱硫灰中含有30％-50％左右未参与脱硫反应的CaO/CaCO3/Ca(OH)2，若将其用作石灰-石膏法的脱硫剂，不仅可以替代部分湿法脱硫辅料，而且还可以利用湿法脱硫过程中的氧化系统将脱硫灰中的CaSO3氧化成CaSO4，从而实现了脱硫灰的资源化利用。
CN107311216A公开了一种在湿法烟气脱硫工艺下利用半干法脱硫灰的方法，将脱硫灰浆液和石灰石浆液一同加入到湿法脱硫塔，实现对半干法脱硫灰的协同利用，同时配入醇类分散剂；CN102000481A公开了一种脱硫灰的处理方法，干法/半干法脱硫灰与石灰石粉混合制浆后加入到湿法脱硫塔浆液池，同时配入催化剂实现CaSO3的溶解氧化。以上方法将浆液直接加入到湿法脱硫塔浆液池，CaSO3的氧化效果较差，需要添加催化剂来促进CaSO3的氧化，同时脱硫灰中的杂质(Cl、SiO2、Al2O3等)一并进入浆液池，影响脱硫石膏的纯度。
CN109865421A公开了一种石灰半干法脱硫灰再生利用的方法，利用湿法脱硫系统的石膏过滤残液制备半干法脱硫灰浆液，经过滤后替代石灰石浆液，同时利用二层喷淋液调整浆液pH值；CN110201524A公开了一种半干法脱硫灰资源化利用的湿法脱硫装置及方法，将喷淋液收集作为配浆液；上述方法存在系统Cl元素富集的问题，同时需要对现有脱硫系统主体设备进行改造，限制了其应用。
因钙基脱硫灰中杂质含量较高，将其直接用于湿法脱硫的辅料，存在以下难题：
(1)钙基脱硫灰中含有铝氧化物和硅氧化物等机械尘，会影响终产品脱硫石膏的纯度；
(2)CaSO3在碱性条件下溶解度低，难以直接氧化成硫酸钙；
(3)大部分CaO被CaSO3包裹，导致脱硫效果较差；
(4)钙基脱硫灰中有CaCl2等氯化物，不仅增加脱硫废水量，而且影响脱硫石膏的纯度。
鉴于此，本发明提出一种新的石灰-石膏法协同利用石灰基干法/半干法脱硫灰的方法，该方法对可以直接应用于现有的石灰-石膏法工艺系统，在实现石灰基干法/半干法脱硫灰资源化利用的同时，降低石灰-石膏法脱硫的天然原料(石灰)的消耗，降低碳排放。
发明内容
针对现有技术存在的脱硫产物石膏的纯度较低、Cl元素杂质富集不易清除以及改装程度大等问题，本发明提出了一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统及方法，通过采用预洗涤系统和过滤系统分离脱硫灰中的氯化物和机械尘，确保后续脱硫石膏的纯度；引入原始烟气搅拌配浆，实现CaSO3的酸化溶解，释放包裹的CaO颗粒；浆料直接加入到脱硫湿法脱硫塔上层循环液中，产物纯度提升，改造程度小，具有投资低，环保效果好等优势。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统，所述装置系统包括沿钙基脱硫灰流动方向依次连接的定量给料系统、分离装置、制浆容器和湿法脱硫塔。
本发明提供的石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统，在传统湿法脱硫装置的基础上，增设了以钙基脱硫灰替代部分湿法脱硫辅料用作石灰-石膏法的脱硫剂的相关装置，为了更好地利用脱硫灰，同时避免较高含量的杂质影响，所述装置系统包括除尘、控Cl装置，并利用湿法脱硫中的氧化系统将脱硫灰中被CaSO3包裹的CaO暴露出来，以控制产物石膏纯度。
优选地，所述定量给料系统前还连接有灰仓。
优选地，所述灰仓由直段和锥段组成。
优选地，所述锥段与水平面的夹角大于钙基脱硫灰的静堆积角度。
优选地，所述锥段与水平面的夹角为65～75°，例如可以是65°、68°、70°、72°或75°，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述灰仓还设置有顶部的除尘装置。
优选地，所述灰仓还设置有伴热装置。
优选地，所述伴热装置的类型包括电伴热和/或蒸汽伴热。
优选地，所述灰仓外部设置有保温部件。
优选地，所述保温部件包括硅酸铝纤维毡。
优选地，所述保温部件的厚度为90-110mm，例如可以是90mm、95mm、100mm、105mm或110mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述灰仓从上到下依次安装手动插板阀和电动排灰阀。
优选地，所述定量给料系统的类型包括螺旋称和/或失重秤。
优选地，所述分离装置的类型包括旋流洗涤分离装置。
第二方面，本发明提供了一种采用如第一方面所述装置系统进行的石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的方法，所述方法包括以下步骤：
钙基脱硫灰经气力输送装置并由定量给料系统连续加入到分离装置，与加入至分离装置内的再生水进行混合、洗涤以及分离，所述分离得到的底流为未溶物，上层液相为含氯溶液；所述含氯溶液从分离装置的上部排出作为旋流洗涤分离的循环液；所述未溶物从分离装置的下部排出并转移至制浆容器中，与加入至制浆容器内的再生水进行混合，同时向所述制浆容器内通入烟气以搅拌制浆，制成脱硫灰浆液；所述脱硫灰浆液与石灰浆液一同加入到湿法脱硫塔中脱硫。
本发明提供的石灰-石膏法协同利用石灰基干法/半干法脱硫灰的方法，以石灰基干法/半干法脱硫灰这种铝氧化物、硅氧化物等杂质较多的工业副产物作为部分原料，与另一部分天然石灰协同使用进行烟气脱硫，不仅可以替代部分湿法脱硫辅料，而且还可以利用湿法脱硫过程中的氧化系统将脱硫灰中的CaSO3氧化成CaSO4，从而实现了脱硫灰的资源化利用；
主要工艺反应如下：
(1)旋流洗涤分离装置
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓
(2)制浆容器
SO2+H2O→H2SO3
CaSO3+H2SO3→CaHSO3
为了保证脱硫效果和产物石膏的纯度，本发明还采用了除尘、控制pH值、控制上清液中Cl离子含量等措施。
优选地，所述钙基脱硫灰是指以CaO和/或Ca(OH)2为脱硫剂，在干法和/或半干法脱硫工艺产生的脱硫灰。
优选地，所述钙基脱硫灰包括含钙化合物。
优选地，所述含钙化合物包括CaO、Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3、CaSO3水合物、CaSO4或CaSO4水合物中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是CaO和Ca(OH)2的组合、CaO和CaCO3的组合、Ca(OH)2和CaSO3的组合、CaO和CaSO4的组合、CaO和CaSO4水合物的组合，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述烟气在脱硫前进行除尘。
优选地，所述除尘的方式包括布袋除尘和/或电除尘。
优选地，所述钙基脱硫灰中含钙化合物的干基质量百分数≥80％，例如可以是80％、81％、82％、83％、84％、85％、88％或90％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，含钙化合物的含量优选在上述范围内可以取得最好的反应效果，含钙化合物含量太低，则脱硫灰中的杂质含量高，降低产物脱硫石膏的品位，从而降低钙剂脱硫灰替代石灰的比例。
钙基脱硫灰中有效Ca含量的计算方式为：
ACa＝ωCa-1.25ωS-0.56ωCl
式中，ACa为脱硫灰中的有效Ca质量分数，ωCa为脱硫灰中的钙质量分数，ωS为脱硫灰中的S质量分数，ωCl为脱硫灰中的Cl质量分数。
脱硫灰可替代的脱硫剂量计算方式为：
Figure BDA0003581996760000061
式中，β为1kg脱硫灰可替代的脱硫剂量，kg；εCa为脱硫剂中的Ca质量分数。
优选地，所述钙基脱硫灰与脱硫剂的质量比例为1:5～1:1，例如可以是1:5、1:4.5、1:4、1:3.5、1:3、1:2或1:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，此处的脱硫剂的质量，即钙基脱硫灰中的含钙化合物，经由上述计算方式换算得到的等效的脱硫剂的量。
优选地，所述再生水包括石膏压滤水。
优选地，所述再生水与钙基脱硫灰的质量比为1:2～1:0.5，例如可以是1:2、1:1.8、1:1.5、1:1.2、1:1或1:0.5，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述分离装置中保持开路，以维持所述含氯溶液中Cl离子浓度≤100g/L。
优选地，所述含氯溶液第一部分返回用于洗涤液，第二部分经鼓气沉CaCO3、过滤后送污水处理系统，所述第一部分的质量大于第二部分的质量。
优选地，所述过滤后的过滤渣送往制浆容器。
优选地，所述制浆容器中未溶物的质量分数为5-15％，例如可以是5％、7％、8％、10％、12％或15％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，控制烟气的量，使浆液pH值维持在5.0-6.5之间，例如可以是5.0、5.2、5.5、5.7、6.0、6.2或6.5，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌后的浆液进行除砂。
优选地，所述除砂包括：将粒度在75微米以上的粗颗粒过滤去除，其余浆液转移至缓冲容器。
优选地，所述缓冲容器设有机械搅拌装置。
优选地，所述机械搅拌装置使脱硫灰浆液处于悬浮状态。
优选地，所述脱硫灰浆液和石灰浆液经湿法脱硫塔循环液管进入湿法脱硫塔。
优选地，所述脱硫灰浆液和石灰浆液优先进入最上层循环液喷淋管；本发明中，优先进入最上层循环液喷淋管的含义为：在改造条件允许的情况下，所述脱硫灰浆液和石灰浆液直接进入最上层，因为最上层烟气SO2浓度最高，有利于转化。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
以CaO和/或Ca(OH)2为脱硫剂，干法和/或半干法脱硫工艺产生的钙基脱硫灰，经布袋除尘和/或电除尘装置进行除尘，经气力输送装置进入灰仓暂存，然后由定量给料系统连续加入到旋流洗涤分离装置，与加入至分离装置内的再生水进行混合、洗涤以及分离；所述分离得到的底流为未溶物；所述含氯溶液从旋流洗涤分离装置上部排出作为旋流洗涤分离的循环液，所述分离装置中保持开路，以维持所述含氯溶液中Cl离子浓度≤100g/L；
所述未溶物从下部排出并转移至制浆容器中，与加入至制浆容器的再生水进行混合，所述制浆容器中未溶物的质量分数为5-15％，同时向所述制浆容器内通入烟气以搅拌制浆，控制烟气的量使制浆容器中的浆液pH值维持在5.0-6.5之间；搅拌后的浆液将粒度在75微米以上的粗颗粒过滤去除，其余浆液转移至缓冲容器制成脱硫灰浆液，所述脱硫灰浆液转移至湿法脱硫塔循环浆液管道，与石灰浆液一同加入到湿法脱硫塔中脱硫；
其中，所述含钙化合物包括CaO、Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3、CaSO3水合物、CaSO4或CaSO4水合物中的任意一种或至少两种的组合；所述钙基脱硫灰中含钙化合物的干基质量百分数≥80％；所述钙基脱硫灰与含钙化合物的质量比例为1:5～1:1；所述再生水与钙基脱硫灰的质量比为1:2～1:0.5。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的方法，钙基脱硫灰可以替代20％-50％的湿法脱硫剂，不仅消纳了副产物钙基脱硫灰，解决了钢厂脱硫灰的出路，也可大幅度降低湿法脱硫的成本；
(2)本发明提供的一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的方法，脱硫灰中的有效Ca以CaO或者Ca(OH)2的形式存在，用其替代脱硫剂时相当于减少了CO2排放，降低二氧化碳排放带来低碳排放价值；
(3)本发明提供的一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统，在现有的湿法脱硫工艺系统上，以少量管道改造外解决了现有湿法脱硫系统利用钙剂脱硫灰存在的不足，具有投资低，环保效果好等优势。
附图说明
图1为本发明具体实施方式提供的石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的工艺流程示意图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的系统装置，所述装置系统包括沿钙基脱硫灰流动方向依次连接的灰仓、定量给料系统、分离装置、制浆容器和湿法脱硫塔；所述灰仓由直段和锥段组成，所述锥段与水平面的夹角要求大于钙基脱硫灰的静堆积角度，本发明中为65～75°，所述灰仓还设置有顶部用于烟气除尘的除尘装置、电伴热和/或蒸汽伴热装置，所述灰仓外部设置有厚度为90-110mm硅酸铝纤维毡，所述灰仓从上到下依次安装手动插板阀和电动排灰阀；所述定量给料系统的类型包括螺旋称和/或失重秤，所述分离装置的类型包括旋流洗涤分离装置。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种依据上述装置系统进行的石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的方法，所述方法包括以下步骤：
如图1所示，以CaO和/或Ca(OH)2为脱硫剂，干法和/或半干法脱硫工艺产生的钙基脱硫灰，经除尘装置进行除尘，经气力输送装置移入灰仓暂存，然后由定量给料系统连续加入到旋流洗涤分离装置，与加入至分离装置内的再生水进行混合、洗涤以及分离；所述分离得到的底流为未溶物；所述分离得到的上清液为含氯溶液，所述含氯溶液从旋流洗涤分离装置上部排出作为旋流洗涤分离的循环液，所述分离装置中保持开路，以维持所述含氯溶液中Cl离子浓度≤100g/L；
所述未溶物从下部排出转移至制浆容器后，与加入至制浆容器的再生水进行混合，所述制浆容器中未溶物的质量分数为5-15％，同时向所述制浆容器内通入烟气以搅拌制浆，控制烟气的量使浆液pH值维持在5.0-6.5之间；搅拌后的浆液经除砂装置将粒度在75微米以上的粗颗粒过滤去除，其余浆液转移至缓冲容器制成脱硫灰浆液，分离得到的颗粒物进行处理并外售，所述缓冲容器中脱硫灰浆液处于悬浮状态，所述脱硫灰浆液转移至湿法脱硫塔循环浆液管道，与石灰浆液一同加入到湿法脱硫塔中脱硫；最终在塔顶得到脱硫烟气，塔底得到排出液。
其中，所述含钙化合物包括CaO、Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3、CaSO3水合物、CaSO4和CaSO4水合物中的任意一种或至少两种的组合；所述钙基脱硫灰中含钙化合物的干基质量百分数≥80％；所述钙基脱硫灰与含钙化合物的质量比例为1:5～1:1；所述再生水与钙基脱硫灰的质量比为1:2～1:0.5；
需明确的是，采用了本发明实施例提供的工艺或进行了常规数据的替换或变化均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
本实施例提供一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统，所述装置系统包括沿钙基脱硫灰流动方向依次连接的灰仓、定量给料系统、分离装置、制浆容器和湿法脱硫塔；所述灰仓由直段和锥段组成，所述锥段与水平面的夹角为70°，所述灰仓还设置有顶部用于烟气除尘的除尘装置、电伴热装置，所述灰仓外部设置有厚度为100mm硅酸铝纤维毡，所述灰仓从上到下依次安装手动插板阀和电动排灰阀；所述定量给料系统的类型为螺旋称，所述分离装置的类型为旋流洗涤分离装置。
本实施例还提供依靠上述装置系统进行的石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的方法，所述方法包括以下步骤：
现有工艺中烟气量100000Nm3/h，烟气中SO2体积含量0.35％；采用循环流化床脱硫灰产生的钙基脱硫灰替代部分石灰石，所述含钙化合物包括以下质量分数的成分：CaSO3·1/2H2O：28％，CaSO4·H2O：15％，f-CaO：35％，Ca(OH)2：5％，CaCO3：3％，Cl：1.5％；1吨脱硫石灰替代0.77吨石灰石，石灰石替代率20％，脱硫灰用量490kg/h；经布袋除尘进行除尘，经气力输送装置进入灰仓暂存，然后由定量给料系统按照钙基脱硫灰与含钙化合物的质量比例为1:1连续加入到旋流洗涤分离装置，与加入的再生水进行混合、洗涤以及分离，产出底流700kg/h，所述分离得到的上清液为含氯溶液，所述含氯溶液为底流30％，所述含氯溶液从旋流洗涤分离装置上部排出作为旋流洗涤分离的循环液，所述分离装置中保持开路，以维持所述含氯溶液中Cl离子浓度≤100g/L；所述分离得到的底流为未溶物；
所述未溶物从下部排出转移至制浆容器后，与4200kg/h，质量浓度10％的石膏过滤液进行混合，所述制浆容器中未溶物的质量分数为10％，同时以5000Nm3/h引入烟气进行搅拌和预酸化以制浆，控制烟气的量，使浆液pH值维持在5.5；制浆尾气SO2浓度为0.1％，从湿法脱硫塔烟气入口并入到主烟道；搅拌后的浆液将粒度在75微米以上的粗颗粒过滤去除，其余浆液转移至缓冲容器制成脱硫灰浆液，所述缓冲容器中机械搅拌装置使脱硫灰浆液处于悬浮状态，所述脱硫灰浆液转移至湿法脱硫塔循环浆液管道，与石灰浆液一同加入到湿法脱硫塔中脱硫，脱硫后烟气SO2浓度310mg/Nm3，脱硫石膏浓度93％。
实施例2
本实施例提供一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统，所述装置系统包括沿钙基脱硫灰流动方向依次连接的灰仓、定量给料系统、分离装置、制浆容器和湿法脱硫塔；所述灰仓由直段和锥段组成，所述锥段与水平面的夹角为65°，所述灰仓还设置有顶部用于烟气除尘的除尘装置、蒸汽伴热装置，所述灰仓外部设置有厚度为110mm硅酸铝纤维毡，所述灰仓从上到下依次安装手动插板阀和电动排灰阀；所述定量给料系统的类型为失重秤，所述分离装置的类型为旋流洗涤分离装置。
本实施例还提供依靠上述装置系统进行的石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的方法，所述方法包括以下步骤：
现有工艺中烟气量100000Nm3/h，烟气中SO2体积含量0.35％；采用循环流化床脱硫灰产生的钙基脱硫灰替代部分石灰石，所述含钙化合物包括以下质量分数的成分：CaSO3·1/2H2O：28％，CaSO4·H2O：15％，f-CaO：35％，Ca(OH)2：5％，CaCO3：3％，Cl：1.5％；1吨脱硫石灰替代0.77吨石灰石，石灰石替代率20％，脱硫灰用量490kg/h；经布袋除尘进行除尘，经气力输送装置进入灰仓暂存，然后由定量给料系统按照钙基脱硫灰与含钙化合物的质量比例为1:2连续加入到旋流洗涤分离装置，与加入的再生水进行混合、洗涤以及分离，产出底流800kg/h，所述分离得到的上清液为含氯溶液，所述含氯溶液为底流28％，所述含氯溶液从旋流洗涤分离装置上部排出作为旋流洗涤分离的循环液，所述分离装置中保持开路，以维持所述含氯溶液中Cl离子浓度≤100g/L；所述分离得到的底流为未溶物；
所述未溶物从下部排出转移至制浆容器后，与4500kg/h，质量浓度10％的石膏过滤液进行混合，所述制浆容器中未溶物的质量分数为5％，同时以5000Nm3/h引入烟气进行搅拌和预酸化以制浆，控制从烟气的量，使浆液pH值维持在6；制浆尾气SO2浓度为0.1％，从湿法脱硫塔烟气入口并入到主烟道；搅拌后的浆液将粒度在75微米以上的粗颗粒过滤去除，其余浆液转移至缓冲容器制成脱硫灰浆液，所述缓冲容器中机械搅拌装置使脱硫灰浆液处于悬浮状态，所述脱硫灰浆液转移至湿法脱硫塔循环浆液管道，与石灰浆液一同加入到湿法脱硫塔中脱硫，脱硫后烟气SO2浓度305mg/Nm3，脱硫石膏浓度90％。
实施例3
本实施例提供一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统，所述装置系统包括沿钙基脱硫灰流动方向依次连接的灰仓、定量给料系统、分离装置、制浆容器和湿法脱硫塔；所述灰仓由直段和锥段组成，所述锥段与水平面的夹角为75°，所述灰仓还设置有顶部用于烟气除尘的除尘装置、电伴热装置，所述灰仓外部设置有厚度为90mm硅酸铝纤维毡，所述灰仓从上到下依次安装手动插板阀和电动排灰阀；所述定量给料系统的类型为螺旋称，所述分离装置的类型为旋流洗涤分离装置。
本实施例还提供依靠上述装置系统进行的石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的方法，所述方法包括以下步骤：
现有工艺中烟气量100000Nm3/h，烟气中SO2体积含量0.35％；采用循环流化床脱硫灰产生的钙基脱硫灰替代部分石灰石，所述含钙化合物包括以下质量分数的成分：CaSO3·1/2H2O：28％，CaSO4·H2O：15％，f-CaO：35％，Ca(OH)2：5％，CaCO3：3％，Cl：1.5％；1吨脱硫石灰替代0.77吨石灰石，石灰石替代率20％，脱硫灰用量490kg/h；经布袋除尘进行除尘，经气力输送装置进入灰仓暂存，然后由定量给料系统按照钙基脱硫灰与含钙化合物的质量比例为1:3连续加入到旋流洗涤分离装置，与加入的再生水进行混合、洗涤以及分离，产出底流900kg/h，所述分离得到的上清液为含氯溶液，所述含氯溶液为底流32％，所述含氯溶液从旋流洗涤分离装置上部排出作为旋流洗涤分离的循环液，所述分离装置中保持开路，以维持所述含氯溶液中Cl离子浓度≤100g/L；所述分离得到的底流为未溶物；
所述未溶物从下部排出转移至制浆容器后，与4200kg/h，质量浓度10％的石膏过滤液进行混合，所述制浆容器中未溶物的质量分数为5-15％，同时从烟气中以5000Nm3/h引入烟气进行搅拌和预酸化以制浆，控制从烟气中引入支流的量，使浆液pH值维持在6.5之间；制浆尾气SO2浓度为0.1％，从湿法脱硫塔烟气入口并入到主烟道；搅拌后的浆液将粒度在75微米以上的粗颗粒过滤去除，其余浆液转移至缓冲容器制成脱硫灰浆液，所述缓冲容器中机械搅拌装置使脱硫灰浆液处于悬浮状态，所述脱硫灰浆液转移至湿法脱硫塔循环浆液管道，与石灰浆液一同加入到湿法脱硫塔中脱硫，脱硫后烟气SO2浓度300mg/Nm3，脱硫石膏浓度92％。
对比例1
本对比例采用石灰-石膏法脱硫装置，处理烟气量100000Nm3/h，烟气中SO2体积含量0.35％，采用单塔双层喷淋，脱硫剂为CaO含量51％的石灰石，石灰用量1890kg/h，配制浓度30％，循环浆液浓度20％，Ca/S的摩尔比值为1.1，烟气出口SO2浓度300mg/Nm3，产出脱硫石膏纯度90％以上。
综上所述，本发明提供的一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统及方法，通过在石灰-石膏法中协同利用石灰基干法/半干法脱硫灰，解决钢厂石灰基脱硫固体废弃物的出路问题，同时可充分利用脱硫灰中的钙氧化物(CaO、Ca(OH)2、CaCO3)，降低石灰-石膏法脱硫的天然原料(石灰)的消耗，降低碳排放，适合工业生产使用。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括沿钙基脱硫灰流动方向依次连接的定量给料系统、分离装置、制浆容器和湿法脱硫塔。
2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述定量给料系统前还连接有灰仓；
优选地，所述灰仓由直段和锥段组成；
优选地，所述锥段与水平面的夹角大于钙基脱硫灰的静堆积角度；
优选地，所述锥段与水平面的夹角为65～75°。
优选地，所述灰仓还设置有顶部的除尘装置；
优选地，所述除尘装置用于平衡仓内压力和抑制扬尘；
优选地，所述灰仓还设置有伴热装置；
优选地，所述伴热装置的类型包括电伴热和/或蒸汽伴热；
优选地，所述灰仓的外部设置有保温部件；
优选地，所述保温部件包括硅酸铝纤维毡；
优选地，所述保温部件的厚度为90-110mm；
优选地，所述定量给料系统的类型包括螺旋称和/或失重秤；
优选地，所述分离装置的类型包括旋流洗涤分离装置。
3.一种石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1或2所述的石灰-石膏法协同利用石灰基脱硫灰的装置系统进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
钙基脱硫灰经气力输送装置并由定量给料系统连续加入到分离装置，与加入至分离装置内的再生水进行混合、洗涤以及分离，所述分离得到的底流为未溶物，上层液相为含氯溶液；所述含氯溶液从分离装置的上部排出作为旋流洗涤分离的循环液；所述未溶物从分离装置的下部排出并转移至制浆容器中，与加入至制浆容器内的再生水进行混合，同时向所述制浆容器内通入烟气以搅拌制浆，制成脱硫灰浆液；所述脱硫灰浆液与石灰浆液一同加入到湿法脱硫塔中脱硫。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述钙基脱硫灰包括以CaO和/或Ca(OH)2为脱硫剂，在干法和/或半干法脱硫工艺产生的脱硫灰；
优选地，所述钙基脱硫灰包括含钙化合物；
优选地，所述含钙化合物包括CaO、Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3、CaSO3水合物、CaSO4或CaSO4水合物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述烟气在脱硫前进行除尘；
优选地，所述除尘的方式包括布袋除尘和/或电除尘；
优选地，所述钙基脱硫灰中含钙化合物的干基质量百分数≥80％；
优选地，所述钙基脱硫灰与脱硫剂的质量比例为1:5～1:1。
6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，再生水包括石膏压滤水；
优选地，所述再生水与钙基脱硫灰的质量比为1:2～1:0.5。
7.根据权利要求3-6任一项所述的方法，其特征在于，所述分离装置中保持开路，以维持所述含氯溶液中Cl离子浓度≤100g/L；
优选地，所述含氯溶液第一部分返回用于洗涤液，第二部分经鼓气沉CaCO3、过滤后送污水处理系统，所述第一部分的质量大于第二部分的质量；
优选地，所述过滤后的过滤渣送往制浆容器。
8.根据权利要求3-7任一项所述的方法，其特征在于，所述制浆容器中未溶物的质量分数为5-15％；
优选地，控制烟气的量，使制浆容器中的脱硫灰浆液pH值维持在5.0-6.5之间；
优选地，所述搅拌后的浆液进入缓冲容器之前先进行除砂；
优选地，所述除砂包括：将粒度在75微米以上的粗颗粒去除，其余浆液转移至缓冲容器。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述缓冲容器设有机械搅拌装置；
优选地，所述脱硫灰浆液和石灰浆液经湿法脱硫塔循环液管进入湿法脱硫塔；
优选地，所述脱硫灰浆液和石灰浆液优先进入最上层的循环液喷淋管。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
以CaO和/或Ca(OH)2为脱硫剂，干法和/或半干法脱硫工艺产生的钙基脱硫灰，经布袋除尘和/或电除尘装置进行除尘，经气力输送装置进入灰仓暂存，然后由定量给料系统连续加入到旋流洗涤分离装置，与加入至分离装置内的再生水进行混合、洗涤以及分离；所述分离得到的底流为未溶物；所述含氯溶液从旋流洗涤分离装置上部排出作为旋流洗涤分离的循环液，所述分离装置中保持开路，以维持所述含氯溶液中Cl离子浓度≤100g/L；
所述未溶物从下部排出并转移至制浆容器中，与加入至制浆容器的再生水进行混合，所述制浆容器中未溶物的质量分数为5-15％，同时向所述制浆容器内通入烟气以搅拌制浆，控制烟气的量使制浆容器中的浆液pH值维持在5.0-6.5之间；搅拌后的浆液将粒度在75微米以上的粗颗粒过滤去除，其余浆液转移至缓冲容器制成脱硫灰浆液，所述脱硫灰浆液转移至湿法脱硫塔循环浆液管道，与石灰浆液一同加入到湿法脱硫塔中脱硫；
其中，所述含钙化合物包括CaO、Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3、CaSO3水合物、CaSO4或CaSO4水合物中的任意一种或至少两种的组合；所述钙基脱硫灰中含钙化合物的干基质量百分数≥80％；所述钙基脱硫灰与脱硫剂的质量比例为1:5～1:1；所述再生水与钙基脱硫灰的质量比为1:2～1:0.5。
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