CN115537232A - 一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法与系统 - Google Patents

一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于节能环保及资源循环利用技术领域，涉及有机固废气化技术，具体涉及一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法与系统。其方法为：将富碳材料、水蒸气、煅烧CaO共同进行气化反应获得富氢气化气和碳酸钙，将获得的碳酸钙与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫获得脱硫石膏，将获得的脱硫石膏与一部分富氢气化气进行煅烧还原获得煅烧CaO和SO2，另一部分富氢气化气和还原煅烧产生的SO2作为产品；所述富碳材料为生物质和/或有机固废。本发明以钙作为流动介质进行循环，不仅避免石灰石的大量开采，而且能够对有机固废进行处理，还实现了硫资源的回收，并且副产氢气。

Description

一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法与系统
技术领域
本发明属于节能环保及资源循环利用技术领域，涉及有机固废气化技术，具体涉及一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法与系统。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
据发明人研究了解，目前石灰石石膏湿法脱硫技术是燃煤电厂、钢铁企业等针对燃煤烟气中SO2脱除的主流技术，脱硫剂石灰石的大量开采造成山体损毁，破坏生态环境，并且脱硫石膏作为脱硫副产物，产量巨大、纯度较低，难以利用。虽然脱硫石膏可在高温下分解成氧化钙和SO2，氧化钙返回脱硫系统，实现钙基脱硫剂的循环使用，但是由于硫酸钙的热稳定性好，热分解温度高达1350～1400℃，分解温度较高，耗能巨大，经济性较差。因此现有的湿法脱硫技术均未实现钙基脱硫剂的循环，烟气中SO2被固定生成钙基硫酸盐，也未实现硫元素的资源化利用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法与系统，本发明以钙作为流动介质进行循环，不仅避免石灰石的大量开采，而且能够对有机固废进行处理，还实现了硫资源的回收，并且副产氢气。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法，将富碳材料、水蒸气、煅烧CaO共同进行气化反应获得富氢气化气和碳酸钙，将获得的碳酸钙与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫获得脱硫石膏，将获得的脱硫石膏与一部分富氢气化气进行煅烧还原获得煅烧CaO和SO2，另一部分富氢气化气和还原煅烧产生的SO2作为产品；所述富碳材料为生物质和/或有机固废。
生物质、有机固废等富碳材料经过水蒸气高温气化可产生H2、CO浓度较高的气化气，气化的主反应为水汽变换反应CO+H2O＝CO2+H2。利用CaO等钙基吸收剂，在气化过程中吸收反应产生的CO2，打破反应平衡，可有效提高产气中H2浓度。同时，H2和CO不仅是一种燃料，也是重要的化工原料，脱硫石膏在H2/CO等还原性气氛下的分解温度会显著下降。
本发明将湿法脱硫产生的脱硫石膏在富氢气化气的气氛下煅烧，产生的氧化钙作为CO2吸收剂强化富碳材料蒸汽气化反应，不仅能够提高产富氢气化气中H2浓度，而且氧化钙吸收CO2后转化的碳酸钙能够作为脱硫剂，通过石灰石石膏湿法脱硫技术参与脱硫反应，实现对含硫烟气中硫的富集，从而实现钙、硫资源的回收利用，同时副产氢气。
本发明中的气化反应主要发生的反应为：CnHmOp+(2n-p)H2O+nCaO＝nCaCO3+(m/2+2n-p)H2，生产的富氢气化气一部分送往还原煅烧炉参与脱硫石膏煅烧反应，另一部分作为产品出售。CaO吸收气化反应产生的CO2，转化成CaCO3，将CaCO3进行石灰石石膏湿法脱硫，其进行的脱硫反应为：CaCO3+0.5O2+SO2+2H2O＝CaSO4·2H2O+CO2，CaCO3转化为脱硫石膏CaSO4·2H2O存在。脱硫石膏和富氢气化气进行的煅烧还原反应主要有：CaSO4+H2＝CaO+SO2+H2O，CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2。该过程能够大大降低硫酸钙的分解温度(分解温度为800～1100℃)，从而减少能耗。本发明的整个过程实现了钙基吸收剂/脱硫剂的循环梯级利用，降低了运行成本，同时具有显著的环境效益。
另一方面，一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，所述系统用于实现上述方法，包括：
气化炉，用于将富碳材料、水蒸气、煅烧CaO共同进行气化反应产生富氢气化气和碳酸钙；
脱硫塔，用于将来自气化炉的碳酸钙与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫产生脱硫石膏；
还原煅烧炉，用于将来自脱硫塔的脱硫石膏在还原气氛下进行煅烧还原产生煅烧CaO和SO2；
还原煅烧炉中的还原气氛由气化炉内产生的富氢气化气形成；还原煅烧炉产生的煅烧CaO输送至气化炉。
富氢气化气中的氢气浓度较高，经过进一步分离纯化可以获得氢气。另外，还原煅烧产生的SO2与其他气体同时排放，此时SO2相较含硫烟气中的硫氧化物的浓度更高，从而能够进一步通过还原制备硫磺，或通过氧化制备硫酸，因而第三方面，一种上述钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法或系统在制备氢气、硫磺和/或硫酸中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明利用Ca基矿物在湿法脱硫、硫酸钙还原煅烧、CaO强化水蒸气富氢气化三个过程的循环，实现了Ca基吸收剂/脱硫剂的梯级循环使用，同时获得硫和氢的高值副产物，提高系统经济性，具有广阔的应用前景。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统结构示意图；
图2为本发明实施例2的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统结构示意图；
图3为本发明实施例3的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统结构示意图；
图4为本发明实施例4的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统结构示意图；
图5为本发明实施例5的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统结构示意图；
图6为本发明实施例6的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统结构示意图；
其中，1、气化炉，2、脱硫塔，3、还原煅烧炉，4、预换热装置，5、燃烧器，6、蓄热式换热装置，7、制浆槽，8、过滤机，9、净化装置，10、提氢装置，11、硫资源化利用装置。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
现有脱硫技术需要提供大量的钙基脱硫剂，钙基脱硫剂的制备需要耗费大量的资源和能源，同时钙基脱硫剂难以实现循环利用，以及硫元素也无法实现资源化利用等缺陷，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法与系统。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法，将富碳材料、水蒸气、煅烧CaO共同进行气化反应获得富氢气化气和碳酸钙，将获得的碳酸钙与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫获得脱硫石膏，将获得的脱硫石膏与一部分富氢气化气进行煅烧还原获得煅烧CaO和SO2，另一部分富氢气化气和还原煅烧产生的SO2作为产品；所述富碳材料为生物质和/或有机固废。
在一些实施例中，气化反应的温度为600～900℃。该条件下，更容易产生碳酸钙和氢气。
在一些实施例中，将获得的碳酸钙制成碳酸钙浆液，然后与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫获得脱硫石膏。
在一些实施例中，煅烧还原的温度为800～1100℃。与硫酸钙分解温度1350～1400℃相比，该还原煅烧温度更低，能够大大降低能耗，且该还原温度使得排气温度与碳热还原SO2制备硫磺工艺的最佳温度700-1100℃相吻合，显著提高硫磺产品的转化率。
在一些实施例中，气化反应后的碳酸钙对水和/或蒸汽进行预热形成水蒸气，采用预热后的水蒸气进行气化反应。能够对余热进行再利用，进一步降低能耗。
在一些实施例中，将另一部分富氢气化气进行变压吸附提氢处理获得氢气和提氢废气，将提氢废气作为燃料为蒸汽提供能量。
本发明的另一种实施方式，提供了一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，所述系统用于实现上述方法，包括：
气化炉，用于将富碳材料、水蒸气、煅烧CaO共同进行气化反应产生富氢气化气和碳酸钙；
脱硫塔，用于将来自气化炉的碳酸钙与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫产生脱硫石膏；
还原煅烧炉，用于将来自脱硫塔的脱硫石膏在还原气氛下进行煅烧还原产生煅烧CaO和SO2；
还原煅烧炉中的还原气氛由气化炉内产生的富氢气化气形成；还原煅烧炉产生的煅烧CaO输送至气化炉。
在一些实施例中，包括预换热装置，气化炉的固相出口连接预换热装置，预换热装置利用排出气化炉碳酸钙对水和/或蒸汽进行预热，预换热装置的水蒸气出口连接气化炉的水蒸气进口。
在一些实施例中，包括制浆槽，用于将冷却后的碳酸钙制浆，制浆槽的浆液出口连接脱硫塔的浆液进口。
在一些实施例中，包括过滤机，脱硫塔的脱硫石膏出口连接过滤机的进口，过滤机的固相出口连接还原煅烧炉的脱硫石膏进口。设置过滤机用于将脱硫石膏脱水。
在一些实施例中，包括提氢装置，能够对富氢气化气进行变压吸附提氢处理产生氢气和提氢废气。
在一种或多种实施例中，包括燃烧器和蓄热式换热装置，提氢装置产生的提取废气输送至燃烧器进行燃烧，燃烧产生的能量在蓄热式换热装置内对蒸汽进行加热，将加热后的蒸汽输送至气化炉。
在一些实施例中，碳酸钙采用皮带输送。
在一些实施例中，脱硫石膏采用皮带输送。
本发明中所述蓄热式换热装置内部蓄热体为耐高温、耐腐蚀的多孔陶瓷砖。换热发生的场所蓄热式换热装置，可多个布置。多个蓄热室连续切换运行，可连续不断的产生高温水蒸气。
本发明中所述气化炉和还原煅烧炉可以为多种形式，可以是回转窑、移动床、气流床、流化床、沸腾床、鼓泡床、喷动床、沉降床等。
本发明中气体和液体输送过程由鼓风机、引风机、水泵等提供输送动力。
本发明的第三种实施方式，提供了一种上述钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法或系统在制备氢气、硫磺和/或硫酸中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，如图1所示，包括气化炉1、脱硫塔2、还原煅烧炉3。
气化炉1的进口连接富碳材料(生物质、有机固废等)源、高温蒸汽源。气化炉1的固相出口连接脱硫塔2。脱硫塔2的脱硫石膏出口连接还原煅烧炉3的进口，还原煅烧炉3的进口还连接气化炉1的气相出口。
其工艺为：
生物质、有机固废等富碳材料与高温蒸汽(800～1200℃，高温水蒸气在气化过程要充当气化剂，同时气化反应是一个强吸热反应，水蒸气还要提供气化所需反应热，因而水蒸气的温度选择为800～1200℃)、煅烧出的CaO反应，在气化炉1中600～900℃下反应生成富氢气化气，主要发生的反应为CnHmOp+(2n-p)H2O+nCaO＝nCaCO3+(m/2+2n-p)H2，CaO吸收气化反应产生的CO2，转化成CaCO3，CaCO3送至脱硫塔2参与脱硫反应CaCO3+0.5O2+SO2+2H2O＝CaSO4·2H2O+CO2，CaCO3转化为脱硫石膏CaSO4·2H2O存在。
生产的富氢气化气一部分送往还原煅烧炉3参与脱硫石膏煅烧还原反应，另一部分作为产品出售。完成煅烧还原反应，生成CaO用于输送至气化炉1进行气化反应，同时副产高浓度SO2，主要发生的反应有CaSO4+H2＝CaO+SO2+H2O，CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2。该反应过程的温度约为800～1100℃。
实施例2
一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，如图2所示，包括气化炉1、脱硫塔2、还原煅烧炉3、预换热装置4、燃烧器5、蓄热式换热装置6。
气化炉1的进口连接富碳材料(生物质、有机固废等)源、高温蒸汽源。气化炉1的固相出口连接脱硫塔2。气化炉1与脱硫塔2的连接管线之间连接预换热装置4。预换热装置4的还连接水/蒸汽源，预换热装置4的蒸汽出口连接蓄热式换热装置6的进口，燃烧器5为蓄热式换热装置6提供能量。脱硫塔2的脱硫石膏出口连接还原煅烧炉3的进口，还原煅烧炉3的进口还连接气化炉1的气相出口。
其工艺为：
生物质、有机固废等富碳材料与高温蒸汽(800～1200℃)、煅烧出的CaO反应，在气化炉1中600～1000℃下反应生成富氢气化气，主要发生的反应为CnHmOp+(2n-p)H2O+nCaO＝nCaCO3+(m/2+2n-p)H2，CaO吸收气化反应产生的CO2，转化成CaCO3，CaCO3送至脱硫塔2参与脱硫反应CaCO3+0.5O2+SO2+2H2O＝CaSO4·2H2O+CO2，CaCO3转化为脱硫石膏CaSO4·2H2O存在。
其中，高温蒸汽由水/蒸汽源经过转化的CaCO3余热进行预热，然后经过蓄热式换热装置6进一步加热形成。
生产的富氢气化气一部分送往还原煅烧炉3参与脱硫石膏煅烧还原反应，另一部分作为产品出售。完成煅烧还原反应，生成CaO用于输送至气化炉1进行气化反应，同时副产高浓度SO2，主要发生的反应有CaSO4+H2＝CaO+SO2+H2O，CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2。该反应过程的温度约为800～1100℃。
实施例3
一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，如图3所示，包括气化炉1、脱硫塔2、还原煅烧炉3、预换热装置4、燃烧器5、蓄热式换热装置6、制浆槽7。
气化炉1的进口连接富碳材料(生物质、有机固废等)源、高温蒸汽源。气化炉1的固相出口连接脱硫塔2。气化炉1与脱硫塔2的连接管线之间按物料流向依次按照预换热装置4和制浆槽7。预换热装置4的还连接水/蒸汽源，预换热装置4的蒸汽出口连接蓄热式换热装置6的进口，燃烧器5为蓄热式换热装置6提供能量。脱硫塔2的脱硫石膏出口连接还原煅烧炉3的进口，还原煅烧炉3的进口还连接气化炉1的气相出口。
其工艺为：
生物质、有机固废等富碳材料与高温蒸汽(800～1200℃)、煅烧出的CaO反应，在气化炉1中600～1000℃下反应生成富氢气化气，主要发生的反应为CnHmOp+(2n-p)H2O+nCaO＝nCaCO3+(m/2+2n-p)H2，CaO吸收气化反应产生的CO2，转化成CaCO3，输送至制浆槽7制浆，形成CaCO3浆液，将CaCO3浆液送至脱硫塔2参与脱硫反应CaCO3+0.5O2+SO2+2H2O＝CaSO4·2H2O+CO2，CaCO3转化为脱硫石膏CaSO4·2H2O存在。
其中，高温蒸汽由水/蒸汽源经过转化的CaCO3余热进行预热，然后经过蓄热式换热装置6进一步加热形成。
生产的富氢气化气一部分送往还原煅烧炉3参与脱硫石膏煅烧还原反应，另一部分作为产品出售。完成煅烧还原反应，生成CaO用于输送至气化炉1进行气化反应，同时副产高浓度SO2，主要发生的反应有CaSO4+H2＝CaO+SO2+H2O，CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2。该反应过程的温度约为800～1100℃。
实施例4
一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，如图3所示，包括气化炉1、脱硫塔2、还原煅烧炉3、预换热装置4、燃烧器5、蓄热式换热装置6、制浆槽7、过滤机8、净化装置9。
气化炉1的进口连接富碳材料(生物质、有机固废等)源、高温蒸汽源。气化炉1的固相出口连接脱硫塔2。气化炉1与脱硫塔2的连接管线之间按物料流向依次按照预换热装置4和制浆槽7。预换热装置4的还连接水/蒸汽源，预换热装置4的蒸汽出口连接蓄热式换热装置6的进口，燃烧器5为蓄热式换热装置6提供能量。脱硫塔2的脱硫石膏出口连接还原煅烧炉3的进口，还原煅烧炉3的进口还连接气化炉1的气相出口。脱硫塔2与还原煅烧炉3之间的连接关系按照过滤机8，过滤机8的液相出口连接净化装置9。
其工艺为：
生物质、有机固废等富碳材料与高温蒸汽(800～1200℃)、煅烧出的CaO反应，在气化炉1中600～1000℃下反应生成富氢气化气，主要发生的反应为CnHmOp+(2n-p)H2O+nCaO＝nCaCO3+(m/2+2n-p)H2，CaO吸收气化反应产生的CO2，转化成CaCO3，输送至制浆槽7制浆，形成CaCO3浆液，将CaCO3浆液送至脱硫塔2参与脱硫反应CaCO3+0.5O2+SO2+2H2O＝CaSO4·2H2O+CO2，CaCO3转化为脱硫石膏CaSO4·2H2O存在。
其中，高温蒸汽由水/蒸汽源经过转化的CaCO3余热进行预热，然后经过蓄热式换热装置6进一步加热形成。
脱硫塔2排出的脱硫石膏经过过滤机8过滤除水，并将脱除的水进行净化再利用。生产的富氢气化气一部分送往还原煅烧炉3参与过滤后的脱硫石膏煅烧还原反应，另一部分作为产品出售。完成煅烧还原反应，生成CaO用于输送至气化炉1进行气化反应，同时副产高浓度SO2，主要发生的反应有CaSO4+H2＝CaO+SO2+H2O，CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2。该反应过程的温度约为800～1100℃。
实施例5
一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，如图3所示，包括气化炉1、脱硫塔2、还原煅烧炉3、预换热装置4、燃烧器5、蓄热式换热装置6、制浆槽7、过滤机8、净化装置9、提氢装置10。
气化炉1的进口连接富碳材料(生物质、有机固废等)源、高温蒸汽源。气化炉1的固相出口连接脱硫塔2。气化炉1与脱硫塔2的连接管线之间按物料流向依次按照预换热装置4和制浆槽7。预换热装置4的还连接水/蒸汽源，预换热装置4的蒸汽出口连接蓄热式换热装置6的进口，燃烧器5为蓄热式换热装置6提供能量。脱硫塔2的脱硫石膏出口连接还原煅烧炉3的进口，还原煅烧炉3的进口还连接气化炉1的气相出口。气化炉1的气相出口还连接提氢装置12。提氢装置12的提氢废气出口连接燃烧器5的进口。脱硫塔2与还原煅烧炉3之间的连接关系按照过滤机8，过滤机8的液相出口连接净化装置9。
其工艺为：
生物质、有机固废等富碳材料与高温蒸汽(800～1200℃)、煅烧出的CaO反应，在气化炉1中600～1000℃下反应生成富氢气化气，主要发生的反应为CnHmOp+(2n-p)H2O+nCaO＝nCaCO3+(m/2+2n-p)H2，CaO吸收气化反应产生的CO2，转化成CaCO3，输送至制浆槽7制浆，形成CaCO3浆液，将CaCO3浆液送至脱硫塔2参与脱硫反应CaCO3+0.5O2+SO2+2H2O＝CaSO4·2H2O+CO2，CaCO3转化为脱硫石膏CaSO4·2H2O存在。
其中，高温蒸汽由水/蒸汽源经过转化的CaCO3余热进行预热，然后经过蓄热式换热装置6进一步加热形成。
脱硫塔2排出的脱硫石膏经过过滤机8过滤除水，并将脱除的水进行净化再利用。生产的富氢气化气一部分送往还原煅烧炉3参与过滤后的脱硫石膏煅烧还原反应，另一部分输送至提氢装置10，进行变压吸附提氢处理，将富氢气化气中少量的CO2/CO/H2O脱除，制备高纯度H2气，同时副产提氢废气，提氢废气作为燃烧器5的燃料为蓄热式换热装置6提供能量。完成煅烧还原反应，生成CaO用于输送至气化炉1进行气化反应，同时副产高浓度SO2，主要发生的反应有CaSO4+H2＝CaO+SO2+H2O，CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2。该反应过程的温度约为800～1100℃。
实施例6
一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，如图3所示，包括气化炉1、脱硫塔2、还原煅烧炉3、预换热装置4、燃烧器5、蓄热式换热装置6、制浆槽7、过滤机8、净化装置9、提氢装置10、硫资源化利用装置11。
气化炉1的进口连接富碳材料(生物质、有机固废等)源、高温蒸汽源。气化炉1的固相出口连接脱硫塔2。气化炉1与脱硫塔2的连接管线之间按物料流向依次按照预换热装置4和制浆槽7。预换热装置4的还连接水/蒸汽源，预换热装置4的蒸汽出口连接蓄热式换热装置6的进口，燃烧器5为蓄热式换热装置6提供能量。脱硫塔2的脱硫石膏出口连接还原煅烧炉3的进口，还原煅烧炉3的进口还连接气化炉1的气相出口。气化炉1的气相出口还连接提氢装置12。提氢装置12的提氢废气出口连接燃烧器5的进口。脱硫塔2与还原煅烧炉3之间的连接关系按照过滤机8，过滤机8的液相出口连接净化装置9。还原煅烧炉3的气相出口连接硫资源化利用装置11。
其工艺为：
生物质、有机固废等富碳材料与高温蒸汽(800～1200℃)、煅烧出的CaO反应，在气化炉1中600～1000℃下反应生成富氢气化气，主要发生的反应为CnHmOp+(2n-p)H2O+nCaO＝nCaCO3+(m/2+2n-p)H2，CaO吸收气化反应产生的CO2，转化成CaCO3，输送至制浆槽7制浆，形成CaCO3浆液，将CaCO3浆液送至脱硫塔2参与脱硫反应CaCO3+0.5O2+SO2+2H2O＝CaSO4·2H2O+CO2，CaCO3转化为脱硫石膏CaSO4·2H2O存在。
其中，高温蒸汽由水/蒸汽源经过转化的CaCO3余热进行预热，然后经过蓄热式换热装置6进一步加热形成。
脱硫塔2排出的脱硫石膏经过过滤机8过滤除水，并将脱除的水进行净化再利用。生产的富氢气化气一部分送往还原煅烧炉3参与过滤后的脱硫石膏煅烧还原反应，另一部分输送至提氢装置10，进行变压吸附提氢处理，将富氢气化气中少量的CO2/CO/H2O脱除，制备高纯度H2气，同时副产提氢废气，提氢废气作为燃烧器5的燃料为蓄热式换热装置6提供能量。完成煅烧还原反应，生成CaO用于输送至气化炉1进行气化反应，同时副产高浓度SO2，主要发生的反应有CaSO4+H2＝CaO+SO2+H2O，CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2。该反应过程的温度约为800～1100℃。此时排气温度与碳热还原SO2制备硫磺工艺的最佳温度700-1100℃相吻合，可以通过硫资源化利用装置11将SO2制成硫磺，能够显著提高硫磺产品的转化率。
另外，根据下游企业的需要，煅烧产生的高浓度SO2还可向硫酸、液态SO2等产品转化，从而实现烟气硫资源化回收利用。
以上所述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 (10)

1.一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法，其特征是，将富碳材料、水蒸气、煅烧CaO共同进行气化反应获得富氢气化气和碳酸钙，将获得的碳酸钙与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫获得脱硫石膏，将获得的脱硫石膏与一部分富氢气化气进行煅烧还原获得煅烧CaO和SO2，另一部分富氢气化气和还原煅烧产生的SO2作为产品；所述富碳材料为生物质和/或有机固废。
2.如权利要求1所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法，其特征是，将获得的碳酸钙制成碳酸钙浆液，然后与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫获得脱硫石膏。
3.如权利要求1所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法，其特征是，气化反应后的碳酸钙对水和/或蒸汽进行预热形成水蒸气，采用预热后的水蒸气进行气化反应。
4.如权利要求1所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法，其特征是，将另一部分富氢气化气进行变压吸附提氢处理获得氢气和提氢废气，将提氢废气作为燃料为蒸汽提供能量。
5.一种钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，其特征是，所述系统用于实现权利要求1所述的方法，包括：
气化炉，用于将富碳材料、水蒸气、煅烧CaO共同进行气化反应产生富氢气化气和碳酸钙；
脱硫塔，用于将来自气化炉的碳酸钙与含硫烟气进行石灰石石膏湿法脱硫产生脱硫石膏；
还原煅烧炉，用于将来自脱硫塔的脱硫石膏在还原气氛下进行煅烧还原产生煅烧CaO和SO2；
还原煅烧炉中的还原气氛由气化炉内产生的富氢气化气形成；还原煅烧炉产生的煅烧CaO输送至气化炉。
6.如权利要求5所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，其特征是，包括预换热装置，气化炉的固相出口连接预换热装置，预换热装置利用排出气化炉碳酸钙对水和/或蒸汽进行预热，预换热装置的水蒸气出口连接气化炉的水蒸气进口。
7.如权利要求5所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，其特征是，包括制浆槽，用于将冷却后的碳酸钙制浆，制浆槽的浆液出口连接脱硫塔的浆液进口。
8.如权利要求5所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，其特征是，包括过滤机，脱硫塔的脱硫石膏出口连接过滤机的进口，过滤机的固相出口连接还原煅烧炉的脱硫石膏进口。
9.如权利要求5所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统，其特征是，包括提氢装置，能够对富氢气化气进行变压吸附提氢处理产生氢气和提氢废气。
10.一种权利要求1～4任一所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的方法或权利要求5～9任一所述的钙循环联产硫、氢的富碳材料蒸汽气化的系统在制备氢气、硫磺和/或硫酸中的应用。
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