CN114904377A - 一种脱硫剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种脱硫剂及其制备方法与应用，所述脱硫剂包括改性石灰粉，改性钢水渣，改性粉煤灰和碳酸氢钠，本发明所述脱硫剂能够充分利用工业废渣粉煤灰、钢水渣的特性，从而使得所述脱硫剂具有成本低、脱硫效果好和不产生二次污染的特点。特别的，本发明提供的脱硫剂能够应用于煤炭燃烧时实现脱硫处理，实施本发明将给大量消耗煤炭的企业大幅度节省生产成本，利于工业放大。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染治理技术领域，具体涉及一种脱硫剂及其制备方法与应用。
背景技术
煤燃烧或工业制造中产生的烟气中常含有硫化物，硫化物主要来源于煤炭或石油及其所制取的工业原料含有的硫物质，硫物质在燃烧过程或工业制造过程中发生反应，转化成硫化物释放出来。硫化物特别是硫化氢、二氧化硫等常常会导致生产工段中的催化剂中毒失活，而且含硫化物的废气直接排放，容易污染环境，产生雾霾等空气问题，此外烟气中的硫化物也是形成酸雨的主要物质，酸雨不仅严重腐蚀建筑物和公共设施，而且毁坏大面积的森林和农作物，严重影响人类的身体健康和财产安全。
煤炭是我们国家主要能源，其应用领域十分广泛，工业上用于电厂发电、工业锅炉热能燃烧等。我国80％的煤炭是直接用于燃烧，而煤炭中通常含有不同程度的硫，特别是劣质煤含硫量最高。目前，很多企业为了降低生产成本，大多是使用许多含硫量较高的劣质煤、煤矸石。由此，二氧化硫污染形势更加严峻，烟尘的脱硫问题引起各界高度重视。我国已将二氧化硫列为一种主要的法规控制空气污染物，并将大气中二氧化硫的浓度水平作为评价空气质量的一项重要指标。针对二氧化硫的危害，在各个领域上控制其产生，也就是脱硫，是一件刻不容缓的大事。燃烧后脱硫，又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization，简称FGD)，就是除去烟气中的硫及化合物的过程，在FGD技术中，按脱硫剂的种类划分，可分为以下五种方法：以CaCO3(石灰石)为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。
现今电厂、钢厂，水泥厂因为国家环保政策的要求，都将烟气脱硫***改造成超低排放的标准(35mg/m3以下)，即烟气脱硫***的进硫量不管多少，排放到大气中的二氧化硫需达到35mg/m3以下，在目前超低排放改造后，设备经过多年运行，脱硫设备***已陆续呈现老旧，***运行效率变差，相关设备产生腐蚀或故障等问题，而且电厂用煤的含硫量变化太大，有时烟气脱硫***的进硫量会突然超标，因此现今湿法脱硫***已无法满足目前实际脱硫运行需求，另外，大部份国营电厂要再申报技改费用的流程时长，费用高，例如新增脱硫塔一层喷淋层，所需改造费用至少在上千万，改造费用高时间长，另外大部份脱硫塔已无空间再满足新增喷淋层，因此需在目前现有湿法脱硫运行的前提下，应用新型的脱硫优化方案来解决脱硫***效能不佳的情况。
基于以上问题，本发明提供一种应用于煤炭燃烧时实现脱硫的脱硫剂，通过对煤燃烧过程进行硫的预脱除，使后续进到烟气脱硫塔的二氧化硫可有效被轻易脱除，不但能解决电厂用煤硫含量不稳定造成后续脱硫塔脱硫处理的压力，还能进一步减少脱硫相关成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于煤炭燃烧时实现脱硫的脱硫剂，实施本发明将给大量消耗煤炭的企业大幅度节省了生产成本。同时，本发明所述脱硫剂充分利用工业废渣粉煤灰、钢水渣的特性，以废治废，脱硫成本低，二氧化硫脱除率高，利于工业放大。此外，本发明脱硫剂特别适合用于100-400℃温度环境下的脱硫处理。
本发明另一目的是提供一种脱硫剂的制备方法。
本发明再一目的是提供一种脱硫剂的应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种脱硫剂，所述脱硫剂包括：改性石灰粉，改性钢水渣，改性粉煤灰和碳酸氢钠。
进一步地，以100％质量分数计，所述脱硫剂包括40-70％的改性石灰粉、10-20％的改性钢水渣、10-20％的改性粉煤灰和10-30％的碳酸氢钠。
本发明另一目的是提供上述脱硫剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)制备改性石灰粉：将大块状的石灰石经颚式破碎机破碎处理后，过20-30目筛；
将过筛后的石灰石研磨至300-400目，制得石灰粉；
将石灰粉、氧化铈和水先后加入反应釜，加热至100-150℃，然后保温反应2-5h，制得改性石灰粉。
其中，所述氧化铈的添加量为石灰粉的1-3％；所述水的添加量为石灰粉和氧化铈总量的0.5-1.5％。
2)制备改性钢水渣：将高炉钢水渣、氧化锰加入反应釜，升温至100-150℃后，保温反应2-5h，制得改性钢水渣；
其中，所述钢水渣研磨至粒径为350目以上；所述氧化锰的添加量为钢水渣的5-8％。
3)制备改性粉煤灰：将粉煤灰加入球磨机，粉碎，过筛，得粉煤灰细粉；
将粉煤灰细粉、麦饭石粉和氧化铁加入反应釜，升温至100-150℃后，保温反应2-5h，制得改性粉煤灰；
其中，所述麦饭石粉的添加量为粉煤灰的1-3％；所述氧化铁的添加量为粉煤灰的8-12％。
4)依次将改性石灰粉、改性钢水渣、改性粉煤灰、碳酸氢钠按比例加入反应釜中，搅拌2-5h至均匀混合后，即得脱硫剂。
本发明再一目的是提供上述脱硫剂的应用，所述脱硫剂用于100-400℃温度下煤燃烧过程的脱硫，其用量为煤炭质量的0.5-2.5％；
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
(1)本发明所述脱硫剂能够应用于煤炭燃烧时实现脱硫，通过对煤燃烧过程进行硫的预脱除，使后续进到烟气脱硫塔的二氧化硫可有效被轻易脱除，不但能解决电厂用煤硫含量不稳定造成后续脱硫塔脱硫处理的压力，还能进一步减少脱硫相关成本。
(2)同时，该脱硫剂充分利用工业废渣粉煤灰、钢水渣的特性，以废治废，脱硫成本低，二氧化硫脱除率高达90％，实施本发明将给大量消耗煤炭的企业大幅度节省了生产成本，由此提高了显著的经济效益，利于大力推广。
(3)本发明中所述改性后的材料，包括改性石灰粉、改性钢水渣，改性粉煤灰，因含有铁锰铈催化剂，在100-400℃温度下能够促进脱硫剂对烟气管道中的二氧化硫快速吸收，另外，麦饭石粉的加入能够促进二氧化硫吸收效率，最后加入的碳酸氢钠，其钠基物质能提高脱硫剂中主体钙的碱度。本发明利用上述各组分的合理配比，使制得的脱硫剂具有显著的脱硫效果。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更容易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界点。
实施例1
提供一种脱硫剂：
(1)制备改性石灰粉：将大块状的石灰石经颚式破碎机破碎处理后，过20-30目筛；将过筛后的石灰石研磨至350目，制得石灰粉；将石灰粉、氧化铈和水先后加入反应釜，加热至120℃，然后保温反应3h，制得改性石灰粉；
其中，所述氧化铈的添加量为石灰粉的1％；所述水的添加量为石灰粉和氧化铈总量的0.5％。
(2)制备改性钢水渣：将高炉钢水渣、氧化锰加入反应釜，升温至120℃后，保温反应3h，制得改性钢水渣；
其中，所述钢水渣研磨至粒径为400目；所述氧化锰的添加量为钢水渣的5.5％。
(3)制备改性粉煤灰：将粉煤灰加入球磨机，粉碎，过筛，得粉煤灰细粉；
将粉煤灰细粉、麦饭石粉和氧化铁加入反应釜，升温至120℃后，保温反应3h，制得改性粉煤灰；
其中，所述麦饭石粉的添加量为粉煤灰的1.5％；所述氧化铁的添加量为粉煤灰的9％。
(4)以质量分数计，依次将50％的改性石灰粉、15％的改性钢水渣、15％的改性粉煤灰、20％的碳酸氢钠按比例加入反应釜中，搅拌3h至均匀混合后，制得脱硫剂1。
实施例2
提供一种脱硫剂：
(1)制备改性石灰粉：将大块状的石灰石经颚式破碎机破碎处理后，过20-30目筛；将过筛后的石灰石研磨至400目，制得石灰粉；将石灰粉、氧化铈和水先后加入反应釜，加热至120℃，然后保温反应3h，制得改性石灰粉；
其中，所述氧化铈的添加量为石灰粉的2％；所述水的添加量为石灰粉和氧化铈总量的1％。
(2)制备改性钢水渣：将高炉钢水渣、氧化锰加入反应釜，升温至120℃后，保温反应3h，制得改性钢水渣；
其中，所述钢水渣研磨至粒径为500目；所述氧化锰的添加量为钢水渣的6.5％。
(3)制备改性粉煤灰：将粉煤灰加入球磨机，粉碎，过筛，得粉煤灰细粉；
将粉煤灰细粉、麦饭石粉和氧化铁加入反应釜，升温至120℃后，保温反应3h，制得改性粉煤灰；
其中，所述麦饭石粉的添加量为粉煤灰的2％；所述氧化铁的添加量为粉煤灰的10.5％。
(4)以质量分数计，依次将60％的改性石灰粉、10％的改性钢水渣、10％的改性粉煤灰、20％的碳酸氢钠按比例加入反应釜中，搅拌3h至均匀混合后，制得脱硫剂2。
实施例3
提供一种脱硫剂：
(1)制备改性石灰粉：将大块状的石灰石经颚式破碎机破碎处理后，过20-30目筛；将过筛后的石灰石研磨至400目，制得石灰粉；将石灰粉、氧化铈和水先后加入反应釜，加热至120℃，然后保温反应3h，制得改性石灰粉；
其中，所述氧化铈的添加量为石灰粉的2.5％；所述水的添加量为石灰粉和氧化铈总量的1.5％。
(2)制备改性钢水渣：将高炉钢水渣、氧化锰加入反应釜，升温至120℃后，保温反应3h，制得改性钢水渣；
其中，所述钢水渣研磨至粒径为500目；所述氧化锰的添加量为钢水渣的7％。
(3)制备改性粉煤灰：将粉煤灰加入球磨机，粉碎，过筛，得粉煤灰细粉；
将粉煤灰细粉、麦饭石粉和氧化铁加入反应釜，升温至120℃后，保温反应3h，制得改性粉煤灰；
其中，所述麦饭石粉的添加量为粉煤灰的1.5％；所述氧化铁的添加量为粉煤灰的11.5％。
(4)以质量分数计，依次将60％的改性石灰粉、15％的改性钢水渣、15％的改性粉煤灰、10％的碳酸氢钠按比例加入反应釜中，搅拌3h至均匀混合后，制得脱硫剂3。
实施例4
提供一种脱硫剂：
(1)制备改性石灰粉：将大块状的石灰石经颚式破碎机破碎处理后，过20-30目筛；将过筛后的石灰石研磨至400目，制得石灰粉；将石灰粉、氧化铈和水先后加入反应釜，加热至120℃，然后保温反应3h，制得改性石灰粉；
其中，所述氧化铈的添加量为石灰粉的2.5％；所述水的添加量为石灰粉和氧化铈总量的1％。
(2)制备改性钢水渣：将高炉钢水渣、氧化锰加入反应釜，升温至120℃后，保温反应3h，制得改性钢水渣；
其中，所述钢水渣研磨至粒径为500目；所述氧化锰的添加量为钢水渣的7％。
(3)制备改性粉煤灰：将粉煤灰加入球磨机，粉碎，过筛，得粉煤灰细粉；
将粉煤灰细粉、麦饭石粉和氧化铁加入反应釜，升温至120℃后，保温反应3h，制得改性粉煤灰；
其中，所述麦饭石粉的添加量为粉煤灰的3％；所述氧化铁的添加量为粉煤灰的12％。
(4)以质量分数计，依次将40％的改性石灰粉、20％的改性钢水渣、10％的改性粉煤灰、30％的碳酸氢钠按比例加入反应釜中，搅拌3h至均匀混合后，制得脱硫剂4。
应用例1
200℃温度下，将脱硫剂1通过炉外烟气管道投入脱硫剂喷射***，并利用控制器依据入口硫含量自动定时定量的控制脱硫剂1的注入。在该温度下，脱硫剂和二氧化硫产生反应，形成硫酸盐被除尘器捕捉除去。其中，脱硫剂1的加入量为煤原料质量的0.5％。
应用例2
与应用例1不同之处在于，脱硫剂1的加入量为煤原料质量的1％。
应用例3
与应用例1不同之处在于，脱硫剂1的加入量为煤原料质量的1.5％。
应用例4
与应用例1不同之处在于，脱硫剂1的加入量为煤原料质量的2％。
应用例5
与应用例4不同之处在于，采用脱硫剂2，脱硫剂2的加入量为煤原料质量的2％。
应用例6
与应用例1不同之处在于，采用脱硫剂3，脱硫剂3的加入量为煤原料质量的2.5％。
应用例7
与应用例6不同之处在于，采用脱硫剂4，脱硫剂4的加入量为煤原料质量的2.5％。
上述应用例中出口二氧化硫的检测结果如表1所示：
表1
由表1可见，本申请提供的脱硫剂在100-400℃温度的作用下，使改性石灰粉、改性钢水渣、改性粉煤灰的有效脱硫成分得到有效利用，其添加量为煤质量的2.5％时，脱硫效率即可达到90％，脱硫效果显著。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂包括改性石灰粉，改性钢水渣，改性粉煤灰和碳酸氢钠。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫剂，其特征在于，以100%质量分数计，所述脱硫剂包括40-70%的改性石灰粉、10-20%的改性钢水渣、10-20%的改性粉煤灰和10-30%的碳酸氢钠。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述改性石灰粉是通过将石灰粉、氧化铈和水加入反应釜，升温至100-150℃后，保温反应2-5h制得的。
4.根据权利要求3所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述氧化铈的添加量为石灰粉质量的1-3%；所述水的添加量为石灰粉和氧化铈总质量的0.5-1.5%。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述改性钢水渣是通过将钢水渣、氧化锰加入反应釜，升温至100-150℃后，保温反应2-5h制得的。
6.根据权利要求5所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述钢水渣的粒径为350目以上；所述氧化锰的添加量为钢水渣质量的5-8%。
7.根据权利要求1所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述改性粉煤灰是通过将粉煤灰、麦饭石粉和氧化铁加入反应釜，升温至100-150℃后，保温反应2-5h制得的。
8.根据权利要求7所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述麦饭石粉的添加量为粉煤灰质量的1-3%；所述氧化铁的添加量为粉煤灰质量的8-12%。
9.一种脱硫剂的制备方法，其特征在于，依次将改性石灰粉、改性钢水渣、改性粉煤灰、碳酸氢钠按比例加入反应釜中，搅拌2-5h至均匀混合后，即得脱硫剂。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述脱硫剂的应用，其特征在于，所述脱硫剂用于100-400℃温度下煤燃烧过程的脱硫，其用量为煤炭质量的0.5-2.5%。
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