CN1086959C - 一种烟气脱硫剂和烟气脱硫方法 - Google Patents

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本发明涉及燃煤锅炉排出烟气中SOx的净化方法和该方法中所使用的脱硫剂及其制备方法。本发明的脱硫剂，是电石渣或蒸氨碱渣或两者的混合物。本发明的烟气脱硫方法是将本发明的脱硫剂喷入烟气中，与烟气中的SO2反应，除去烟气中的SO2，实现了以废治废的目的，具有重大的社会经济效益。

Description

一种烟气脱硫剂和烟气脱硫方法
本发明涉及烟气处理技术领域。更具体地说，本发明涉及燃煤锅炉排出烟气中SOx的净化方法和该方法中所使用的脱硫剂及制备方法。
众所周知，燃煤排出的烟气中除含粉尘外，还含有SOx。如果把这种废气直接排入大气，形成酸雨，破坏人类生存的环境。因此，长期以来，人们对排气中SOx的除去方法进行了深入地研究，提出了各种各样的治理方法。归纳起来，主要有下述几种：
一.湿法
1.石灰/石灰石法
 经除尘后的烟气，进入洗涤设备与吸收液发生反应。
 
 
 
  除去了烟气中的SO2，产生了大量的CaSO3和少量的CaSO4。该方法技术比较成熟，吸收剂价廉易得，运行可靠。但是，工艺流程复杂，投资运行费用高。而且产生了需处理的废物CaSO4和CaSO3。
2.双碱法
该方法是用氢氧化钠、碳酸钠或亚硫酸钠溶液吸收烟气中的SOx，吸收了SO2的溶液再与石灰石或石灰反应，生成亚硫酸钙或硫酸钙沉淀。再生后的溶液可循环使用。其反应：
  
  
  
  
吸收液吸收了SO2后，与碳酸钙或氢氧化钙的反应如下：
该方法可避免钙盐结垢堵塞设备和管件。但是工艺流程复杂，而且在吸收过程中生成的Na2SO4不易除去，因此吸收液的再生困难。
  3.亚硫酸钠循环吸收法
    亚硫酸钠溶液循环吸收SO2生成NaHSO3，而NaHSO3的再生是通过热分解NaHSO3来实现的，释放出的SO2气体可制成液体SO2或元素硫。
  4.稀硫酸吸收法
  本方法的原理是，在铁离子的催化作用下，SO2被氧化而吸收。
  5.电子束辐射法
  烟气经除尘并喷淋冷却降温后，喷入氨水，经电子束照射后，发生SOx、NOx的氧化，再与氨水反应，生成硫酸铵、硝酸铵，然后用作化肥。
二.半干法
  烟气沿切线方向进入喷雾干燥吸收塔，含SO2的烟气通过气体分配器与经雾化器喷射出来的石灰浆作用，利用烟气本身的温度，吸收剂开始蒸发，最后生成干粉状的硫酸钙与亚硫酸钙。该方法其脱硫后的产物为固体，无废水与腐蚀。但是由于烟气在吸收塔内的反应时间较长，因此设备体积较大。
三.干法
干式脱硫方法是在烟道的适当位置喷入干吸收剂，如生石灰或熟石灰，使吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙或亚硫酸钙粒状物。这种物质化学性质稳定，不溶于水，可用作建材，无二次污染的问题。干法脱硫的主要反应是：
      
干法脱硫所用的吸收剂有如下的要求：
  Ca(OH)2纯度≥90％；
   粒径：＜50μm；
   含水率：≤1％；
   比表面积：≥15m2/g Ca(OH)2
   通常建筑方面用的Ca(OH)2达不到上述要求，必须精制。
本发明人根据中国的实际情况，对锅炉烟气中的SOx的除去进行了长期深入地研究，经过反复地试验，找到了一种经济而适用的烟气脱硫方法。本发明的烟气脱硫方法是用两种废弃物如电石渣和蒸氨碱渣作吸收剂，将其喷入烟气中，与烟气中的SO2反应，除去烟气中的SO2，实现了以废治废的目的，具有重大的社会经济效益。
因此，本发明的目的是提供一种新型的脱硫剂及其制备方法。
本发明的另一目的，是使用本发明的脱硫剂进行烟气脱硫的应用。
本发明的脱硫剂是电石渣或蒸氨碱渣或两者的混合物，优选为两者的混合物。为两者的混合物时，电石渣与蒸氨碱渣的重量比可在一宽的范围内变化，根据烟气中SOx的含量可任意地选择，一般为1∶9-9∶1，优选为3∶7-7∶3更优选为4∶6-6∶4。脱硫效率为65-75％。
虽然直接利用商品Ca(OH)2作脱硫剂较方便，但是，符合脱硫要求的商品Ca(OH)2的价格较贵，每吨约400元。如果自制脱硫用的Ca(OH)2虽然价格可以降低到每吨约250元，但是需要大量的投资费用。而实践证明，干法脱除烟气中二氧化硫，吸收剂的费用是干法脱硫成本中的主要部分。因此，开发一种新的脱硫剂，与干式烟气脱硫装置(本发明人的另一专利申请，申请号为98111735.x，该申请所公开的技术全部引入本文参考。)配套使用，就可大大节省脱硫的费用。
本发明的电石渣或蒸氨碱渣或两者的混合物作脱硫剂的成本极低，最高为约95元/吨。
下面描述本发明的脱硫剂的生产方法。
生产本发明的脱硫剂的原料是电石渣和蒸氨碱渣。电石渣是用电石(CaC2)生产乙炔气产生的废渣，其化学反应式如下：
          
由上式可以看出，电石渣的主要成分是Ca(OH)2，对电石渣进行物理化学分析的结果示于表1。
           表1电石渣的物理性质和化学性质
  Ca(OH)2含量(重量％)    有效钙(重量％)   比表面积(m2/g)     粒径(μm)
   91-95     约60     约30 ≥50的颗粒少于2重量％
【附注】还含有少量的二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝和氯化物等杂质。
从表中可以看出，电石渣中的Ca(OH)2含量在90重量％以上，其含量不低于商品Ca(OH)2。但是由于用电石生产乙炔气时反应剧烈，因此电石渣中的Ca(OH)2的活性和比表面积均比商品Ca(OH)2的高。所以电石渣单独用作脱硫剂时，脱硫能力要比商品Ca(OH)2的高20％
蒸氨碱渣是纯碱生产过程中产生的一种固体废物，经分析，其主要组成示于表2。表2蒸氨碱渣的物性和化学组成
   Ca(OH)2含量(重量％)      有效钙(重量％)   CO3 ＝(重量％)    Cl-(重量％) 比表面积(m2/g)      粒径(μm)
    40-50      约10-20    0.13   13.1   17.5 ≥50的颗粒少于2重量％
从表2可知，蒸氨碱渣的有效钙含量较低，单独使用时脱硫效率较低。但是，蒸氨碱渣中含有氯化物如二氯化钙，二氯化钙吸水性较强，能阻止亚硫酸钙颗粒吸附在Ca(OH)2的表面上，对Ca(OH)2与SO2之间的反应有较强的催化作用。因此二氯化钙可使Ca(OH)2的利用率有较大幅度的提高。
由于电石渣和蒸氨碱渣中含有约40重量％的水分，不能直接作脱硫剂使用，必须进行干燥，其干燥工艺流程如图1所示。
下面参考附图进一步描述本发明。
图1是脱硫剂干燥工艺流程示意图。1表示喂料斗，2表示螺旋给料机，3表示干燥机，4表示除尘器与排风机，5表示烟囱，6表示疏水扩容器，7表示送风机，8表示空气加热器，9表示螺旋输送机，10表示混合器，11表示粗/细分离器，12表示气/固分离器，13表示杂物分离器，14表示布袋除尘器，15表示风机，16表示链条式破碎机17表示布袋除尘器，18表示贮气罐，19表示贮粉仓，20表示防潮加湿器，21表示气力喷射泵，22表示汽车散装机，23表示电动给料机，24表示手动闸门，25表示斜板锁气器，26表示锥式锁气器，27表示气化板，28、29表示圆风门，30表示装载机。
在图1中，水含量为约40重量％的电石渣或蒸氨碱渣用装载机装入喂料斗30，经螺给料机2进入干燥机3，在160-185℃温度干燥后的电石渣或蒸氨碱渣被风送至粗-细分离器11，分离出来的较细的吸收剂颗粒被风送至气-固分离器12，粒径合格(小于或等于50μm的颗粒在98重量％以上)的吸收剂进入贮粉仓19，空气则经过布袋除尘器14除尘后排放，经粗-细分离器分离下来的粗颗粒通过链条式破碎机16粉碎后又返回粗-细分离器进行分离。
图2是烟气脱硫装置工艺流程示意图。1表示锅炉，2表示除尘器，3表示锅炉引风机，4表示烟囱.5表示高压鼓风机，6表示贮粉设备，7表示给料设备，8表示高压静电发生设备，9表示喷粉设备，10表示气/粉混合器，11表示硫氧化物在线监测仪，12表示计算机控制***。
在图2中，贮粉设备6中的脱硫剂经给料设备7进入气/粉混合器，按规定的气固比与气体混合后进入喷粉设备9，高压静电发生设备8在喷粉设备中形成一个电晕充电区，脱硫剂通过电晕区时带上同种静电荷，然后喷入烟道，与烟气中的二氧化硫反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。高压鼓风机5用于将脱硫剂输送到烟道。硫氧化物在线监测仪测量脱硫前后二氧化硫的浓度，并将信号送入计算机，计算机根据脱硫后的二氧化硫浓度和国家的二氧化硫排放标准来自动调节脱硫剂的喷射量。
本发明的脱硫剂是用电石渣和蒸氨碱渣制成，实现了用废治废的巧妙结合，具有重大的社会经济效益。本发明的脱硫剂的最高成本为约95元/吨，因此脱硫的成本也极低。而且本发明人已经发明了与脱硫剂配套使用的烟气脱硫装置，更加提高了脱硫的效率。因此，与现有技术中的干法脱硫相比在相同脱硫效率的情况下，具有费用低2-3倍的优点，所生成的脱硫渣化学性质稳定，可用作建筑材料，不产生二次污染。综上所述，本发明公开了一种新的脱硫剂及其制备方法和该脱硫剂在烟气脱硫中的应用。十分清楚，本领域内的技术人员，在得到本发明的教导后，对本发明做出的改进和修改是显而易见的，都在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种烟气脱硫剂，由粒径小于或等于50μm的电石渣或蒸氨碱渣或电石渣与蒸氨碱渣的混合物组成，以重量比计：所述的电石渣包括含量为90％以上的Ca(OH)2；所述的蒸氨碱渣包括Ca(OH)2和二氯化钙，其中Ca(OH)2含量为40-50％。
2.按权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于所述的蒸氨碱渣中Cl-含量为13.1。
3.按权利要求1所述的脱硫剂，其特征是电石渣与蒸氨碱渣的重量比为1∶9-9∶1。
4.权利要求1-3之一的脱硫剂的制备方法，其特征是将电石渣或蒸氨碱渣在160-185℃温度干燥脱水，使其水含量以重量比计小于1％后，破碎至以重量比计98％以上颗粒粒径小于50μm筛分即可。
5.权利要求1-3之一的脱硫剂的应用，其特征是把所述的脱硫剂喷入烟气中，与烟气相接触，脱除烟气中的硫氧化物。
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