專利名稱：一種由工業(yè)生產(chǎn)廢棄物復(fù)合而成的脫硫劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫硫劑及其生產(chǎn)方法，特別是涉及一種由工業(yè)生產(chǎn)廢棄物復(fù)合而 成的脫硫劑及其生產(chǎn)方法。用于減少燃煤過程中的二氧化硫的排放。
背景技術(shù)：
煤炭是我國的主要能源，由于煤炭中含有有機(jī)硫和無機(jī)硫，在燃燒過程中產(chǎn)生 SO2，對(duì)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。我國在“十一五”計(jì)劃中發(fā)出了“節(jié)能減排” 的號(hào)召，而電力企業(yè)的廢氣排放是重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象。依據(jù)我國現(xiàn)階段的國情，為減輕污染，首 先是采用相應(yīng)的管理手段，即征收排污費(fèi)與限制污染物排放總量；同時(shí)鼓勵(lì)企業(yè)積極地降 低煙氣治理的成本，即采用低成本脫硫劑和簡(jiǎn)易操作系統(tǒng)，這樣也可以降低脫硫系統(tǒng)基建 成本和運(yùn)行費(fèi)用。目前國內(nèi)主要應(yīng)用的脫硫方式有燃燒前的洗選脫硫，燃燒中直接脫硫，燃燒后煙 氣脫硫。前者因脫除效率較低，不能滿足愈加嚴(yán)格的環(huán)保要求；后者解決了脫硫效率和環(huán) 保的問題，發(fā)展與應(yīng)用均較為成熟，但其昂貴的設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用極大地限制了它的廣 泛應(yīng)用(許多企業(yè)安裝運(yùn)行后只是在部分時(shí)段啟動(dòng)脫硫設(shè)備)。因此，針對(duì)我國煤炭利用的 情況，燃燒中脫硫具有非常實(shí)用的應(yīng)用價(jià)值。該技術(shù)是在煤中添加一定的脫硫劑使煤在 燃燒或氣化時(shí)生成的氣態(tài)硫化物在爐內(nèi)吸收，或氣相中殘存的硫化物與剛進(jìn)入爐內(nèi)的脫 硫劑接觸而被吸收，從而使排出氣體中SO2含量降低，其具有脫硫工藝簡(jiǎn)單，占用空間小， 投資少等優(yōu)勢(shì)，適合于對(duì)現(xiàn)行鍋爐的改造，可實(shí)現(xiàn)投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用得明顯降低，特別適 用于電力企業(yè)的循環(huán)流化床鍋爐的脫硫工藝。作為燃燒中脫硫技術(shù)的代表，循環(huán)流化床 (Circulating fluidized-bed, CFB)燃燒技術(shù)，因其特有的流體動(dòng)力特性、燃燒與傳熱特 性、結(jié)構(gòu)特性、脫硫脫硝特性等，已發(fā)展成為新一代高效、低污染的清潔燃燒領(lǐng)域的主流技 術(shù)。它具有燃料適應(yīng)性廣，燃燒效率高，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大；設(shè)備投資省(在實(shí)際使用時(shí)，需要 增加脫水和成型設(shè)備)、占地面積小、能耗低、操作簡(jiǎn)單、無水污染、爐內(nèi)停留時(shí)間長，氮氧化 物排放低等突出優(yōu)點(diǎn)。但現(xiàn)有的主要采用爐內(nèi)添加石灰石進(jìn)行脫硫的CFB鍋爐，除了原料 的制備和使用成本較高外，存在的一個(gè)很大的缺陷便是脫硫效果較差，主要是因?yàn)樵诟邷?條件下脫硫產(chǎn)物會(huì)再次分解導(dǎo)致脫硫效率迅速減小。因此，研制高效脫硫劑，使其有較快的反應(yīng)速率和較高的鈣利用率勢(shì)在必行。按照 《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要(2006-2010)》在環(huán)境這一重點(diǎn)領(lǐng)域提出的“優(yōu)先發(fā)展廢 棄物等資源化利用技術(shù)”的要求，將現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)廢棄物——冶金廢渣、采礦廢渣、燃料 廢渣和化工廢渣中能起到脫硫作用的廢棄物，鈣基工業(yè)廢棄物，如電石渣、堿渣、鹽泥、石灰 渣等，和具有一定催化促進(jìn)脫硫作用的堿土工業(yè)廢棄物，如鋼渣、化鐵爐渣等按適當(dāng)比例混 合，經(jīng)過一定的物理化學(xué)處理，研制出低成本、易操作、高效率的脫硫劑并使之與循環(huán)流化 床燃燒技術(shù)結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)燃燒中治污，“以廢治廢”的目的，這一技術(shù)的實(shí)施必將大力促 進(jìn)企業(yè)的節(jié)能減排工作，為生態(tài)環(huán)境造福，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種由工業(yè)生產(chǎn)廢棄物復(fù)合而成的脫硫劑及其生產(chǎn)方法， 將化工、冶金和熱電行業(yè)的三種工業(yè)廢渣研磨、攪拌、混合，生產(chǎn)出一種脫硫效率高，原料成 本低，使用方便而且適用于電廠循環(huán)流化床鍋爐干法脫硫的高效復(fù)合脫硫劑。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種由工業(yè)生產(chǎn)廢棄物復(fù)合而成的脫硫劑，包括有電石渣、煤灰渣、鋼渣，上述三種原 料的重量百分含量為電石渣粉30% 40% ；煤灰渣50% 60% ；鋼渣粉10% 5%。—種由工業(yè)生產(chǎn)廢棄物復(fù)合而成的脫硫劑生產(chǎn)方法，該方法包括如下過程
a.按化學(xué)成分范圍配料，CaO選用含CaO彡60%的電石渣；Al2O3選用Al2O3彡25%的煤 灰渣；Fii2O3選用Fii2O3彡20%的鋼渣；SiO2，在選用的鋼渣和粉煤灰中比例占15% 50% ；
b.將電石渣原料在80°C下恒溫干燥，直至水分小于20%，制得循環(huán)流化床固硫劑的主 料，粉碎成100微米以下的細(xì)粉；
c.將煤灰渣篩分出lmm-2mm范圍顆粒，鋼渣原料粉碎成100微米的細(xì)粉；
d.將篩分和研磨的煤灰渣和鋼渣粉混合均勻的原料粉加入室溫的水，加水量根據(jù)各成 分干濕度確定，為總重量的20%-25%，并在攪拌器中攪拌20分鐘；
e.將混合攪拌后的脫硫劑自然冷卻、再放入80°C干燥箱中做恒溫干燥處理，直到物料 干燥為止，最后再經(jīng)破碎、篩分成粒徑在Imm 2mm的物料成品，制得循環(huán)流化床鍋爐用脫 硫劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
1.本發(fā)明脫硫效果好，850°C時(shí)脫硫效率最高，達(dá)到>90%，即使在高溫1100°C 1400°C，脫硫效率仍可達(dá)> 80% ；
2.本發(fā)明脫硫原料成本低，原料屬于工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，粉煤灰可以就地取材，來自化 工、冶金行業(yè)的電石渣和鋼渣的購買、運(yùn)輸成本均較低；
3.本發(fā)明脫硫劑加工成本低，從原料到成品經(jīng)過破碎、攪拌、烘干等過程，加工生產(chǎn)設(shè) 備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低；
4.本發(fā)明脫硫工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，不改變現(xiàn)有的燃燒工藝和設(shè)備的前提下，按入爐 煤的單質(zhì)硫含量計(jì)算投入的脫硫劑比例，脫硫劑與煤摻混后，一起投入CFB鍋爐中燃燒。實(shí) 踐證明，脫硫劑投入后對(duì)鍋爐效率和風(fēng)機(jī)耗電量沒有明顯的變化。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明脫硫劑的化學(xué)成分中，主要脫硫作用的是Ca(OH)2，其pH高于12，堿性很 強(qiáng)；由于電石渣在受熱分解時(shí)水分逸出使生成的CaO有較多孔隙，活性和比表面積均較高， 有利于氣-固相反應(yīng)進(jìn)行；另外，電石渣中Ca(OH)2和400°C左右發(fā)生分解生成的CaO始終 都在與煤中釋放出的SO2進(jìn)行反應(yīng)，很好地保證了低溫下的固硫率。但其加入量要考慮到 Ca/S摩爾比的問題，超過2. 5的比值時(shí)會(huì)影響燃燒狀況，降低發(fā)熱量，增加熱損失和爐內(nèi)廢渣量，而且固硫率也不再明顯增大，因此適用的Ca/S摩爾比在2. 0 2. 5之間。氧化鐵與二氧化硫沒有明顯反應(yīng)，即添加!^e2O3后并非氧化鐵直接吸收導(dǎo)致脫 硫效率升高，而是提高了吸收劑的脫硫性能。首先，在反應(yīng)過程中發(fā)生了催化氧化反應(yīng)，吸 附在Fii2O3表面的A與煙氣中的SA反應(yīng)生成S03，SO3與CaO反應(yīng)生成CaSO4，可使反應(yīng)活 化能減少30%左右。其化學(xué)反應(yīng)為
CaO + SO2+ 1/2 — CaO +Fe2O3 · SO3 — CaSO4+ Fe2O3
即!^e2O3對(duì)脫硫反應(yīng)具有較強(qiáng)的催化作用，從而提高了反應(yīng)速率與鈣利用率；其次，因 為!^e2O3除了本身具有團(tuán)聚效應(yīng)外，與CaO混合后，還會(huì)對(duì)CaO有分散、造孔作用，改善了脫 硫劑的孔結(jié)構(gòu)，提高了固硫反應(yīng)的接觸面積和反應(yīng)速度，大大提高脫硫效率；再者，F(xiàn)e2O3能 抑制高溫下分解出的CaO與(X)2反應(yīng)生成CaCO3,促使CaCO3的分解，提高鈣劑利用率；最后， Fe2O3能降低Ca(OH)2分解反應(yīng)的活化能，對(duì)其起到催化作用，同時(shí)又對(duì)固硫產(chǎn)物CaSO4起到 一定的穩(wěn)定作用。氧化鋁的添加使固硫產(chǎn)物中除有CaSO4物相外，還生成高溫下更穩(wěn)定的復(fù)合固硫 產(chǎn)物鈣鋁硫酸鹽CaSO4 · 3Ca0 · 3A1203，有效緩解固硫產(chǎn)物的分解。而氧化鋁和二氧化硅同 時(shí)添加則可以在煤燃燒過程中生成新的熔融態(tài)的硅鋁硫酸鹽復(fù)合相2Ca0 · Al2O3 · SiO2，在 灰渣中能和CaSO4晶體緊密共生，附于其表面，有效地包裹在硫酸鈣的周圍，抑制CaSO4的分 解，從而提高固硫率。在原料中存在的氧化鎂，在850°C左右時(shí)可以對(duì)固硫反應(yīng)起到催化作用，這一點(diǎn)與 氧化鐵相似，但當(dāng)溫度達(dá)到1000°c時(shí)，MgO的存在使電石渣的固硫率比相同條件下電石渣 的固硫率還低。通過檢測(cè)證明，燃燒脫硫后的灰渣中不存在MgS04，正好說明MgO并不是直 接進(jìn)行脫硫反應(yīng)；另一方面，MgO的加入使固硫劑與S02反應(yīng)的有效接觸面積降低，使固硫 率下降，應(yīng)把握好原料混合后的MgO含量。通過以上幾種脫硫劑和添加劑的協(xié)同作用，可提高燃煤的高溫固硫效果，并在 不增加多少成本的前提下解決二氧化硫的污染問題。實(shí)施例1
脫硫劑，其組成成分和重量百分比電石渣粉70% ；粉煤灰10% ；鋼渣粉20%。將電石 渣、粉煤灰和鋼渣這三種原料分別破碎、研磨，粒徑控制在80 150目，按上述比例混勻；加 入溫度約在70°C°C的水，加水量應(yīng)根據(jù)各成分干濕度確定，約為總重量的1/5，在攪拌器中 攪拌20分鐘；水合處理后的脫硫劑自然冷卻、再放入80°C干燥箱中做恒溫干燥處理，直到 物料干燥為止，最后再研磨成粉，經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝成成品。實(shí)施例2:
脫硫劑，其組成成分和重量百分比電石渣粉77% ；粉煤灰8% ；鋼渣粉15%。本實(shí)施 例的制備工藝同實(shí)施例1。實(shí)施例3:
脫硫劑，其組成成分和重量百分比電石渣粉80% ；粉煤灰7% ；鋼渣粉13%。本實(shí)施 例的制備工藝同實(shí)施例1。實(shí)施例4:
脫硫劑，其組成成分和重量百分比電石渣粉85% ；粉煤灰5% ；鋼渣粉10%。本實(shí)施 例的制備工藝同實(shí)施例1。
以上四個(gè)實(shí)施例的化學(xué)成分見表1。表1 (fft%)
權(quán)利要求
1.一種由工業(yè)生產(chǎn)廢棄物復(fù)合而成的脫硫劑，包括有電石渣、煤灰渣、鋼渣，其特征在 于，上述三種原料的重量百分含量為電石渣粉30% 40% ；煤灰渣50% 60% ；鋼渣粉10% 5%。
2.—種由工業(yè)生產(chǎn)廢棄物復(fù)合而成的脫硫劑生產(chǎn)方法，其特征在于，該方法包括如下 過程a.按化學(xué)成分范圍配料，CaO選用含CaO彡60%的電石渣；Al2O3選用Al2O3彡25%的煤 灰渣；Fii2O3選用Fii2O3彡20%的鋼渣；SiO2，在選用的鋼渣和粉煤灰中比例占15% 50% ；b.將電石渣原料在80°C下恒溫干燥，直至水分小于20%，制得循環(huán)流化床固硫劑的主 料，粉碎成100微米以下的細(xì)粉；c.將煤灰渣篩分出lmm-2mm范圍顆粒，鋼渣原料粉碎成100微米的細(xì)粉；d.將篩分和研磨的煤灰渣和鋼渣粉混合均勻的原料粉加入室溫的水，加水量根據(jù)各成 分干濕度確定，為總重量的20%-25%，并在攪拌器中攪拌20分鐘；e.將混合攪拌后的脫硫劑自然冷卻、再放入80°C干燥箱中做恒溫干燥處理，直到物料 干燥為止，最后再經(jīng)破碎、篩分成粒徑在Imm 2mm的物料成品，制得循環(huán)流化床鍋爐用脫 硫劑。
全文摘要
一種由工業(yè)生產(chǎn)廢棄物復(fù)合而成的脫硫劑及其生產(chǎn)方法，涉及一種脫硫劑及其生產(chǎn)方法，以電石渣、煉鐵礦渣和煤灰渣為基本原料，用于循環(huán)流化床鍋爐干法脫硫的高效復(fù)合脫硫劑，百分含量混合比例為電石渣粉30-40%、煤灰渣50-60%、鋼渣粉10-5%。將電石渣、鋼渣破碎研磨成100微米以下粉末，煤灰渣篩分出1mm-2mm顆粒，按百分比水合處理后放入攪拌器中充分?jǐn)嚢?，再?jīng)干燥處理、篩分檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品粒徑為1mm-2mm。本發(fā)明脫硫劑在Ca/S達(dá)到2.5時(shí)高溫條件下脫硫效率超過80%；加工設(shè)備簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行費(fèi)用低；不改變現(xiàn)有燃燒工藝和設(shè)備，對(duì)鍋爐效率和風(fēng)機(jī)耗電量無明顯影響等?？稍谘h(huán)流化床鍋爐脫硫中推廣使用。
文檔編號(hào)B01D53/50GK102068886SQ201010589109
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者叢璐, 關(guān)多嬌, 徐有寧, 王惠民, 趙海 申請(qǐng)人:沈陽工程學(xué)院