CN101797467A - 一种以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法 - Google Patents

一种以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法 Download PDF

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Abstract

一种以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法，采用消化循环流化床烟气脱硫装置，选用粒度≤0.048mm的钢渣或高炉渣，以气力输送方法喷入脱硫塔内；将工艺水经雾化喷水嘴喷入脱硫塔内；将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内，脱硫后的烟气进入二级除尘器；以气力输送方法，将循环灰喷入脱硫塔内，通过外排灰出口将灰排出外运灰场；洁净的烟气经引风机排入烟囱、排入大气。本发明采用钢渣或高炉渣为吸收剂，脱硫成本低；采用消化循环流化床烟气脱硫装置，可以节省***占地、降低设备投资，且脱硫效果好。

Description

一种以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法
技术领域
本发明属于烟气治理技术领域，具体涉及烟气脱硫技术。
背景技术
钢渣和高炉渣是钢铁生产过程中排出的固体废弃物。由于各个企业采用的工艺、原料、炉型等各有区别，其产生的钢渣成分也各不相同。一般而言，钢渣化学成分主要是钙、镁、硅、铁等的氧化物，其矿物相主要为硅酸三钙、硅酸二钙等，总量在50％以上。高炉渣化学成分主要钙、镁、铝、硅、等的氧化物，其矿物相主要为钙铝黄长石、钙镁黄长石等。高炉渣和钢渣的CaO含量相当，都在40％～50％左右，但是高炉矿渣中SiO2的含量极高，接近CaO的含量，因而其碱度(CaO/SiO2)比钢渣低很多。
由于高炉渣的矿物相单一，且结晶性良好，结构上相当稳定，目前大都用于水泥等建筑材料。没有很好利用到钢渣中的有效成分。
钢渣可以作为烧结原料返回高炉而循环使用，但是由于钢渣中有害元素P、S等会对冶炼产生不良影响，因而这方面的应用较少。大部分钢渣经过处理，消除因f-CaO引起的膨胀崩坏等因素后，然后用于土地填埋或用于水泥等建筑材料。但这种利用方式首先需要做前期处理，而且也没有利用到钢渣中的有效成分，这是对资源的极大浪费。钢渣中含有大量的CaO，遇水后呈强碱性，因此可用来脱除SO2等酸性气体，日本新日铁就是从这一原理出发，用钢渣浆液和酸性的烧结废气接触反应，脱除其中的SO2气体，达到治理污染、保护环境的目的。我国也开展了这方面研究，取得了一定成果。但由于采用的是湿法或半干法脱硫工艺，均要将渣粉用水调制成浆液，流程长，占地面积大，相对干法工艺还存在污水处理的问题。脱硫产物为脱硫石膏，其纯度较低，一般作抛弃处理。并且其脱硫吸收塔处于酸性工作环境中，这使得设备的腐蚀问题尤为突出。
发明内容
针对目前钢渣湿法、半干法烟气脱硫技术存在的不足之处，本发明提供一种以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法，利用固体废物钢渣或高炉渣治理烟气中的二氧化硫。
本发明采用的主要设备为消化循环流化床脱硫塔(一种消化循环流化床烟气脱硫装置，已申请新型实用专利，申请号为2009200143387)。
消化循环流化床烟气脱硫塔包括三段：预除尘段(下段)、文丘里管束段(中段)、消化反应段(上段)。
脱硫塔的下部是预除尘段，其侧壁设有烟气进口，底部设有排灰口，安装排灰阀，预除尘器内烟气进口上方设置烟气进口导流板。预除尘段主要用于去除烟气中的粗粉尘。预除尘段采用常用的重力除尘器或旋风除尘器。
脱硫塔的中段即预除尘段上部是文丘里管束段，内部纵向紧密排列着多个文丘里管，其数量视脱硫塔内径而定，可按经验取值。塔内径根据烟气量确定。
脱硫塔的上段即文丘里管束段的上部是消化反应段，消化反应段内壁、文丘里管束段上方上设置有吸收剂喷入口、循环灰喷入口(吸收剂喷入口、循环灰喷入口均与空气斜槽或管道连接)。采用三级雾化喷水嘴，分别是消化水喷嘴、增湿水喷嘴、补充水喷嘴。在吸收剂喷入口、循环灰喷入口上方由下之上依次设置消化水喷嘴、增湿水喷嘴，在消化反应段内顶部设置补充水喷嘴。消化反应段上部侧壁设置烟气出口，消化反应段内烟气出口上方设置烟气出口导流板。
本发明钢渣干法烟气脱硫方法如下。
选用粒度≤0.048mm的钢渣或高炉渣，以气力输送方法将钢渣或高炉渣经吸收剂喷入口喷入脱硫塔内。
将洁净的工艺水采用高压泵输送的方法经三级雾化喷水嘴喷入脱硫塔内。雾化的工艺水主要是用来消化吸收剂，溶解烟气中SO2，增湿吸收剂颗粒表面，降低烟气温度，以创造适宜的脱硫反应温度。
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内，烟气经预除尘段除去粗粉尘，以减轻后续除尘净化装置的负荷，同时增加烟气中二氧化硫与吸收剂的碰撞几率，有利于脱硫。经除去大颗粒粉尘后，烟气上升至文丘里管束段，在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段，其流动状态变成激烈的湍流，与喷入脱硫吸收塔内的工艺水、吸收剂及循环灰传质、传热，在消化、增湿和降温(脱硫反应温度为75～90℃)的条件下进行脱硫反应，渣中的碱性物质主要是CaO，与烟气中二氧化硫产生化学反应生成亚硫酸盐(主要是亚硫酸钙)和部分硫酸钙盐，烟气中二氧化硫被脱除。脱硫后的烟气从塔上部的烟气出口排出，经烟气管道进入二级除尘器。
二级除尘器选用除尘效率在99％以上的静电除尘器或袋式除尘器，其底部灰仓出口有两个，一个循环灰出口通过空气斜槽与脱硫塔的循环灰喷入口连通，以气力输送方法，将循环灰喷入脱硫塔内。底部灰仓的另一个出口是外排灰出口，通过该出口将灰排出外运灰场。洁净的烟气经引风机排入烟囱、排入大气。
将循环灰通过蒸汽或其它加热方法加热至60～90℃以利于输送。
工艺中，控制合适的工艺水量，使得脱硫塔出口烟气温度≥70℃即可。控制Ca/S摩尔比为1.0～1.6，控制烟气停留时间为1～3秒。
本发明的优点如下。
(1)该工艺采用干态进料方式，避免了湿式进料方式可能带来的腐蚀、堵塞等问题。
(2)脱硫效率高，Ca/S摩尔比为1.3～1.5时，脱硫效率可达85％以上。同时可以脱除烟气中大部分SO3、HCl、HF等污染气体。
(3)采用预除尘器、消化反应器与循环流化床为一体的脱硫吸收塔，可以节省***占地、降低设备投资，且脱硫效果好。
(4)由于脱硫粉剂非常细，粒度＜0.048mm，微小的吸收剂颗粒在塔内易消化反应，避免采用渣粉用水调制成浆液带来的一系列问题，如设制浆设施、新鲜浆液得不到保证、喷嘴堵塞、适应生产能力差等。
(5)采用钢渣或高炉渣为吸收剂，脱硫成本低；工艺流程简单，***可靠性较高，占地面积小，***布置灵活，非常适合现有机组的改造和场地紧缺的新建机组。
(6)工艺过程无脱硫废水排放，且脱硫副产品呈干态，能实现脱硫灰再循环利用。且可以无害高附加值利用。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
某锅炉烟气量10000Nm3/h，二氧化硫含量800mg/Nm3，烟气温度140℃。使用本发明的烟气脱硫工艺进行脱硫处理，脱硫塔出口烟气温度≥70℃。高炉渣主要化学成分(质量比)：CaO(38.2％)，SiO2(35.7％)，Al2O3(16.3％)，MgO(8.3％)，S(1.01％)。
本实施例有关运行参数如下：
工艺水消耗量320kg/h
循环灰返回量50kg/h
经过处理后，二氧化硫含量120mg/Nm3，脱硫率为85％。
具体工艺如下。
选用粒度≤0.048mm的高炉渣，以气力输送方法将高炉渣经吸收剂喷入口喷入脱硫塔内。
将洁净的工艺水采用高压泵输送的方法经三级雾化喷水嘴喷入脱硫塔内。雾化的工艺水主要是用来消化吸收剂，溶解烟气中SO2，增湿吸收剂颗粒表面，降低烟气温度，以创造适宜的脱硫反应温度。
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内，烟气经预除尘段除去粗粉尘，以减轻后续除尘净化装置的负荷，同时增加烟气中二氧化硫与吸收剂的碰撞几率，有利于脱硫。经除去大颗粒粉尘后，烟气上升至文丘里管束段，在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段，其流动状态变成激烈的湍流，与喷入脱硫吸收塔内的工艺水、吸收剂及循环灰传质、传热，在消化、增湿、降温(脱硫反应温度为83℃)的条件下进行脱硫反应，钢渣中的碱性物质主要是CaO，与烟气中二氧化硫产生化学反应生成亚硫酸盐(主要是亚硫酸钙)和部分硫酸钙盐，烟气中二氧化硫被脱除。脱硫后的烟气从塔上部的烟气出口排出，经烟气管道进入二级除尘器。
二级除尘器选用除尘效率在99％以上的静电除尘器，其底部灰仓出口有两个，一个循环灰出口通过空气斜槽与脱硫塔的循环灰喷入口连通，以气力输送方法，将循环灰喷入脱硫塔内。底部灰仓的另一个出口是外排灰出口，通过该出口将灰排出外运灰场。洁净的烟气经引风机排入烟囱、排入大气。
将循环灰通过蒸汽或其它加热方法加热至75℃以利于输送。
工艺中，控制合适的工艺水量，使得脱硫塔出口烟气温度≥70℃即可。控制Ca/S摩尔比为1.4，控制烟气停留时间为2秒。
实施例2
某锅炉烟气量110000Nm3/h，二氧化硫含量850mg/Nm3，烟气温度150℃。使用本发明的烟气脱硫工艺进行脱硫处理，脱硫塔出口烟气温度≥70℃。钢渣主要化学成分(质量比)：CaO(54.92％)，MgO(5.42％)，总Fe(12.78％)，S(1.62％)。
本实施例有关运行参数如下：
工艺水消耗量3300kg/h
循环灰返回量600kg/h
经过处理后，二氧化硫含量75mg/Nm3，脱硫率为91％。
具体工艺如下。
选用粒度≤0.048mm的钢渣，以气力输送方法将钢渣经吸收剂喷入口喷入脱硫塔内。
将洁净的工艺水采用高压泵输送的方法经三级雾化喷水嘴喷入脱硫塔内。雾化的工艺水主要是用来消化吸收剂，溶解烟气中SO2，增湿吸收剂颗粒表面，降低烟气温度，以创造适宜的脱硫反应温度。
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内，烟气经预除尘段除去粗粉尘，以减轻后续除尘净化装置的负荷，同时增加烟气中二氧化硫与吸收剂的碰撞几率，有利于脱硫。经除去大颗粒粉尘后，烟气上升至文丘里管束段，在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段，其流动状态变成激烈的湍流，与喷入脱硫吸收塔内的工艺水、吸收剂及循环灰传质、传热，在消化、增湿、降温(脱硫反应温度为90℃)的条件下进行脱硫反应，钢渣中的碱性物质主要是CaO，与烟气中二氧化硫产生化学反应尘成亚硫酸盐(主要是亚硫酸钙)和部分硫酸钙盐，烟气中二氧化硫被脱除。脱硫后的烟气从塔上部的烟气出口排出，经烟气管道进入二级除尘器。
二级除尘器选用除尘效率在99％以上的袋式除尘器，其底部灰仓出口有两个，一个循环灰出口通过空气斜槽与脱硫塔的循环灰喷入口连通，以气力输送方法，将循环灰喷入脱硫塔内。底部灰仓的另一个出口是外排灰出口，通过该出口将灰排出外运灰场。洁净的烟气经引风机排入烟囱、排入大气。
将循环灰通过蒸汽或其它加热方法加热至90℃以利于输送。
工艺中，控制合适的工艺水量，使得脱硫塔出口烟气温度≥70℃即可。控制Ca/S摩尔比为1.3，控制烟气停留时间为1秒。
实施例3
某烧结烟气量200000Nm3/h，二氧化硫含量800mg/Nm3，烟气温度110℃。使用本发明的烟气脱硫工艺进行脱硫处理，脱硫塔出口烟气温度≥70℃。钢渣主要化学成分(质量比)：CaO(45.54％)，MgO(9.42％)，总Fe(11.43％)，S(1.55％)。
本实施例有关运行参数如下：
工艺水消耗量6100kg/h
循环灰返回量1000kg/h
经过处理后，二氧化硫含量65mg/Nm3，脱硫率为92％。
具体工艺如下。
选用粒度≤0.048mm的钢渣，以气力输送方法将钢渣经吸收剂喷入口喷入脱硫塔内。
将洁净的工艺水采用高压泵输送的方法经三级雾化喷水嘴喷入脱硫塔内。雾化的工艺水主要是用来消化吸收剂，溶解烟气中SO2，增湿吸收剂颗粒表面，降低烟气温度，以创造适宜的脱硫反应温度。
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内，烟气经预除尘段除去粗粉尘，以减轻后续除尘净化装置的负荷，同时增加烟气中二氧化硫与吸收剂的碰撞几率，有利于脱硫。经除去大颗粒粉尘后，烟气上升至文丘里管束段，在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段，其流动状态变成激烈的湍流，与喷入脱硫吸收塔内的工艺水、吸收剂及循环灰传质、传热，在消化、增湿、降温(脱硫反应温度为75℃)的条件下进行脱硫反应，钢渣中的碱性物质主要是CaO，与烟气中二氧化硫产生化学反应生成亚硫酸盐(主要是亚硫酸钙)和部分硫酸钙盐，烟气中二氧化硫被脱除。脱硫后的烟气从塔上部的烟气出口排出，经烟气管道进入二级除尘器。
二级除尘器选用除尘效率在99％以上的静电除尘器，其底部灰仓出口有两个，一个循环灰出口通过空气斜槽与脱硫塔的循环灰喷入口连通，以气力输送方法，将循环灰喷入脱硫塔内。底部灰仓的另一个出口是外排灰出口，通过该出口将灰排出外运灰场。洁净的烟气经引风机排入烟囱、排入大气。
将循环灰通过蒸汽或其它加热方法加热至60℃以利于输送。
工艺中，控制合适的工艺水量，使得脱硫塔出口烟气温度≥70℃即可。控制Ca/S摩尔比为1.4，控制烟气停留时间为3秒。
实施例4
某烧结烟气量500000m3/h，二氧化硫含量700mg/Nm3，烟气温度120℃。使用本发明的烟气脱硫工艺进行脱硫处理，脱硫塔出口烟气温度≥70℃。钢渣主要化学成分(质量比)：CaO(45.54％)，MgO(9.42％)，总Fe(11.43％)，S(1.55％)。
本实施例有关运行参数如下：
工艺水消耗量14000kg/h
循环灰返回量2200kg/h
经过处理后，二氧化硫含量70mg/Nm3，脱硫率为90％。
选用粒度≤0.048mm的钢渣，以气力输送方法将钢渣经吸收剂喷入口喷入脱硫塔内。
将洁净的工艺水采用高压泵输送的方法经三级雾化喷水嘴喷入脱硫塔内。雾化的工艺水主要是用来消化吸收剂，溶解烟气中SO2，增湿吸收剂颗粒表面，降低烟气温度，以创造适宜的脱硫反应温度。
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内，烟气经预除尘段除去粗粉尘，以减轻后续除尘净化装置的负荷，同时增加烟气中二氧化硫与吸收剂的碰撞几率，有利于脱硫。经除去大颗粒粉尘后，烟气上升至文丘里管束段，在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段，其流动状态变成激烈的湍流，与喷入脱硫吸收塔内的工艺水、吸收剂及循环灰传质、传热，在消化、增湿、降温(脱硫反应温度为85℃)的条件下进行脱硫反应，钢渣中的碱性物质主要是CaO，与烟气中二氧化硫产生化学反应生成亚硫酸盐(主要是亚硫酸钙)和部分硫酸钙盐，烟气中二氧化硫被脱除。脱硫后的烟气从塔上部的烟气出口排出，经烟气管道进入二级除尘器。
二级除尘器选用除尘效率在99％以上的静电除尘器，其底部灰仓出口有两个，一个循环灰出口通过空气斜槽与脱硫塔的循环灰喷入口连通，以气力输送方法，将循环灰喷入脱硫塔内。底部灰仓的另一个出口是外排灰出口，通过该出口将灰排出外运灰场。洁净的烟气经引风机排入烟囱、排入大气。
将循环灰通过蒸汽或其它加热方法加热至80℃以利于输送。
工艺中，控制合适的工艺水量，使得脱硫塔出口烟气温度≥70℃即可。控制Ca/S摩尔比为1.5，控制烟气停留时间为2秒。

Claims (5)

1.一种以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法，其特征在于采用消化循环流化床烟气脱硫装置，工艺如下：
选用粒度≤0.048mm的钢渣或高炉渣，以气力输送方法将钢渣或高炉渣经吸收剂喷入口喷入脱硫塔内；
将洁净的工艺水经雾化喷水嘴喷入脱硫塔内；
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内，在消化、增湿和降温的条件下进行脱硫反应，脱硫后的烟气从塔上部的烟气出口排出，经烟气管道进入二级除尘器；
二级除尘器选用除尘效率在99％以上的静电除尘器或袋式除尘器，其底部灰仓出口有两个，一个循环灰出口通过空气斜槽与脱硫塔的循环灰喷入口连通，以气力输送方法，将循环灰喷入脱硫塔内，底部灰仓的另一个出口是外排灰出口，通过该出口将灰排出外运灰场；洁净的烟气经引风机排入烟囱、排入大气。
2.按照权利要求1所述的以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法，其特征在于：在消化、增湿和降温的条件下进行脱硫反应，脱硫反应温度为75～90℃。
3.按照权利要求1所述的以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法，其特征在于：控制合适的工艺水量，使得脱硫塔出口烟气温度≥70℃。
4.按照权利要求1所述的以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法，其特征在于控制Ca/S摩尔比为1.0～1.6。
5.按照权利要求1所述的以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫方法，其特征在于控制烟气停留时间为1～3秒。
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Denomination of invention: Dry flue gas desulphurization method using steel slag or blast furnace slag as absorbing agent

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Record date: 20130510

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