技术领域
[0001] 本
发明涉及资源综合利用技术领域,更具体地说,涉及一种烟气干法脱硫后联产改性氧化钙膨胀剂的方法及其装置。
背景技术
[0002] 随着环保法规的日趋严格与环境问题的加剧,为了有效降低烟气中硫化物的排放,遏制酸雨的蔓延,燃
煤电厂纷纷采用不同的脱硫脱硝装置与工艺对烟气进行处理以减少对环境的污染。
[0003] 目前
烟气脱硫工艺主要有湿法脱硫和干法脱硫两大类。湿法脱硫是将脱硫剂加
水支撑脱硫浆料,然后利用这种脱硫浆料通
过喷淋的方式与烟道中的烟气充分
接触,让浆料中的脱硫剂与烟气中的二氧化硫发生
硫酸盐化合物。干法脱硫一般采用循环
流化床工艺,用粉状或粒状吸收剂与烟气中的二氧化硫发生
硫酸盐化合物。
[0004] 无论是湿法脱硫还是干法脱硫,均会产生大量的脱硫
石膏等副产物,如果这种脱硫石膏不能直接用于工程实际,大量堆放会造成新的污染;如果将这种脱硫石膏直接应用于工程实际,由于脱硫石膏胶凝性较差,只能做填料使用,附加值不高;如果将这种脱硫石膏通过
煅烧、蒸压养护等方法进行二次加工后再应用于工程实际时,必将再次耗费较多的
能源,不利于节能环保。
[0005] 氧化钙类膨胀剂水化需水量少、膨胀效能高、对
混凝土工作性能和
力学性能影响小、湿度敏感性低等优异性能,在科学研究和工程实践中占有越来越重要的地位。氧化钙类膨胀剂中含有较多的活性CaO,能有效吸收二氧化硫,完全可作为一种脱硫剂在脱硫工艺中使用。且目前市场上的氧化钙膨胀剂的早期膨胀过程过于迅速,就其膨胀性能来讲,还具备改性提升性能的空间。
发明内容
[0006] 本发明针对烟气脱硫工艺的后产物利用价值不高,也会产生新的污染的问题,以及氧化钙膨胀剂的早期膨胀过程过于迅速的问题;提供一种烟气干法脱硫后联产改性氧化钙膨胀剂的方法及其装置。
[0007] 所述烟气干法脱硫后联产改性氧化钙膨胀剂的方法是采用目前市场上现有的氧化钙膨胀剂作为脱硫剂,脱硫效率高,脱硫后生成的含硫酸钙和氧化钙的混合物可作为改性氧化钙膨胀剂用于补偿收缩混凝土中,在治理大气污染的同时完成资源
回收利用,实现经济循环。
[0008] 本发明所述烟气干法脱硫后联产改性氧化钙膨胀剂的方法中,烟气是燃煤电厂烟道产生的富含硫氧化合物,使用现有烟气干法脱硫工艺,采用氧化钙膨胀剂作为烟气干法脱硫工艺的脱硫剂,通过氧化钙膨胀剂吸收烟气中的硫氧化合物,氧化钙膨胀剂表层的氧化钙与烟气中硫氧化合物快速发生气固反应,生成一层硫酸钙
覆盖在氧化钙膨胀剂颗粒表面;
[0009] 氧化钙膨胀剂在除去二氧化硫的同时,其表面被包裹一层硫酸钙,即转变成改性氧化钙膨胀剂,所述改性氧化钙膨胀剂,可直接用于补偿收缩混凝土中,变有害污染物为有用产品。
[0010] 所述的用作脱硫剂的氧化钙膨胀剂可商购。
[0011] 作为优选,所述氧化钙膨胀剂中活性CaO含量≥60%。
[0012] 所述硫氧化合物为二氧化硫。
[0013] 所述改性氧化钙膨胀剂中氧化钙膨胀剂与硫酸钙的
质量比为85:15~95:5。
[0014] 本发明所述烟气干法脱硫后联产改性氧化钙膨胀剂的装置由下料管,脱硫
喷嘴,热烟气管道,内筒,旋
风筒,沉降室,卸料口和排气口组成;
[0015] 所述下料管的下端经脱硫喷嘴连通与热烟气管道的下部;下料管的上端为脱硫剂的入口;
[0016] 所述热烟气管道的一端开口,为热烟气入口,其另一端连接旋风筒;
[0017] 内筒卡在旋风筒中间,内筒的上部为排气口,
净化后的烟气从排气口排出;
[0018] 旋风筒的下端连接沉降室,所述沉降室为锥形,沉降室的下端连接卸料口,脱硫副产物,即本发明所述的改性氧化钙膨胀剂从卸料口卸出。
[0019] 本发明所述烟气干法脱硫后联产改性氧化钙膨胀剂的工艺在所述装置中
进程如下:
[0020] 1)将氧化钙膨胀剂粉末与空气混合后从下料管的入口喷入装置,将
锅炉排出的热烟气从热烟气管道入口输入装置;
[0021] 2)受自身重力的影响,粉状氧化钙膨胀剂从上往下流动,热烟气从下往上流动,粉状氧化钙膨胀剂在热烟气的作用下呈悬浮的流化状态,进入旋风筒;烟气与粉状氧化钙膨胀剂充分混合,在热烟气管道的上端以及旋风筒中发生脱硫反应,反应表面积大,反应速度快,脱硫效果好;脱硫反应生成的硫酸钙覆盖在粉状氧化钙膨胀剂颗粒表面。
[0022] 3)氧化钙表面覆盖了硫酸钙以后,得到改性氧化钙膨胀剂,所述改性氧化钙膨胀剂在自身重力的作用下从旋风筒下沉进入沉降室,自沉降室的下端的卸料口卸出,经脱硫净化后的烟气则从装置顶部的排气口排出。
[0023] 4)将从装置的卸料口排出的改性氧化钙膨胀剂冷却后收集下来,即可作为产品出售利用。
[0024] 所述热烟气流速3m/s~6m/s之间;所用氧化钙膨胀剂的
比表面积为200~400 m2/kg 之间,氧化钙膨胀剂喷入装置的喷速在4kg/s~8kg/s之间。
[0025] 本发明所述烟气脱硫方法与烟气脱硫的
现有技术相比具有明显的优势,现有的技术都是以去除废气中的二氧化硫为目的,脱硫剂在除去二氧化硫的同时也消耗掉,产生脱硫石膏等副产物,难以有效利用,造成二次污染;本发明所述方法则是采用氧化钙膨胀剂作为脱硫剂,脱硫反应后生产的硫酸钙和氧化钙混合物-改性氧化钙膨胀剂仍然具有较高的膨胀效能,可直接作为膨胀剂产品用于补偿收缩混凝土工程,在治理大气污染的同时完成资源回收利用,回收率将近100%,不产生二次污染物,实现经济循环。
附图说明
[0026] 图1为本发明所述“一种烟气干法脱硫联产改性氧化钙膨胀剂的装置”的结构流程示意图。
[0027] 图中1热烟气管道,2下料管,3烟气入口,4脱硫喷嘴,5旋风筒,6内筒,7排气口,8沉降室,9卸料口。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但本发明并不受
实施例所限制。
[0029] 如图1所示是本发明所述烟气脱硫联产改性氧化钙工艺流程所用装置的一例,所述装置包括热烟气管道1、下料管2、烟气入口3、脱硫喷嘴4、旋风筒5、内筒6、排气口7、沉降室8、卸料口9,并采用如下的方法操作:
[0030] 烟气为热电厂燃烧
煤粉产生的含有二氧化硫的废烟气;烟气流速3m/s~6m/s之2
间;所用氧化钙膨胀剂的比表面积为200~400 m /kg 之间,氧化钙膨胀剂喷入脱硫反应室的喷速在4kg/s~8kg/s之间。所得改性氧化钙膨胀剂即满足混凝土膨胀剂国标GB23439的要求。
[0031] 将所述含有二氧化硫的热烟气由烟气入口3进入热烟气管道,从下往上流动,粉末状氧化钙膨胀剂经下料管,通过脱硫喷嘴管4喷出后,粉状氧化钙膨胀剂与热烟气接触后进行吸收反应,并在热烟气的作用下呈悬浮的流化状态,与热烟气一起进入旋风筒5进行气固分离,净化后的烟气经内筒6由排气口7排出,脱硫反应生成的含硫酸钙和氧化钙的固体混合物即改性氧化钙膨胀剂在沉降室8聚集后,经卸料口9排出。将卸料后排出的固体混合物回收
包装,即可作为改性氧化钙膨胀剂产品,出售利用,实现治理大气污染的同时完成资源回收利用,利于节能环保。
[0032] 下述实施例为改变烟气浓度和流速以及氧化钙喷速得到不同的改性氧化钙膨胀剂以及对应的不同的脱硫效果。
[0033] 实施例1
[0034] 将含二氧化硫浓度3000mg/m3的电厂烟气以3m/s的流速从入口3进入烟气管道,粉状氧化钙膨胀剂以4kg/s的喷速从脱硫喷嘴管4喷入反应室,脱硫后的烟气由排气口排出,脱硫反应生成的含硫酸钙和氧化钙的固体混合物即改性氧化钙膨胀剂GCEA-1经卸料口9排出。经检测脱硫后的烟气中二氧化硫浓度为160mg/m3,脱硫改性氧化钙膨胀剂GCEA-1中氧化钙膨胀剂与硫酸钙的质量比为95:5。
[0035] 实施例2
[0036] 将含二氧化硫浓度3500mg/m3的电厂烟气以4m/s的流速从入口3进入烟气管道,粉状氧化钙膨胀剂以5kg/s的喷速从脱硫喷嘴管4喷入反应室,脱硫后的烟气由排气口排出,脱硫反应生成的含硫酸钙和氧化钙的固体混合物即改性氧化钙膨胀剂GCEA-2经卸料口9排出。经检测脱硫后的烟气中二氧化硫浓度为175mg/m3,脱硫改性氧化钙膨胀剂GCEA-2中氧化钙膨胀剂与硫酸钙的质量比为92:8。
[0037] 实施例3
[0038] 将含二氧化硫浓度6000mg/m3的电厂烟气以6m/s的流速从入口3进入烟气管道,粉状氧化钙膨胀剂以8kg/s的喷速从脱硫喷嘴管4喷入反应室,脱硫后的烟气由排气口排出,脱硫反应生成的含硫酸钙和氧化钙的固体混合物即改性氧化钙膨胀剂GCEA-3经卸料口9排出。经检测脱硫后的烟气中二氧化硫浓度为188mg/m3,脱硫改性氧化钙膨胀剂GCEA-3中氧化钙膨胀剂与硫酸钙的质量比为85:15。
[0039] 实施例4
[0040] 将含二氧化硫浓度4000mg/m3的电厂烟气以5m/s的流速从入口3进入烟气管道,粉状氧化钙膨胀剂以6kg/s的喷速从脱硫喷嘴管4喷入反应室,脱硫后的烟气由排气口排出,脱硫反应生成的含硫酸钙和氧化钙的固体混合物即改性氧化钙膨胀剂GCEA-4经卸料口9排出。经检测脱硫后的烟气中二氧化硫浓度为150mg/m3,脱硫改性氧化钙膨胀剂GCEA-4中氧化钙膨胀剂与硫酸钙的质量比为90:10。
[0041] 实施例5
[0042] 将含二氧化硫浓度5500mg/m3的电厂烟气以5m/s的流速从入口3进入烟气管道,粉状氧化钙膨胀剂以7kg/s的喷速从脱硫喷嘴管4喷入反应室,脱硫后的烟气由排气口排出,脱硫反应生成的含硫酸钙和氧化钙的固体混合物即改性氧化钙膨胀剂GCEA-5经卸料口9排出。经检测脱硫后的烟气中二氧化硫浓度为180mg/m3,脱硫改性氧化钙膨胀剂GCEA-5中氧化钙膨胀剂与硫酸钙的质量比为88:12。
[0043] 参照混凝土膨胀剂国家标准GB23439-2009,将本发明脱硫后所得的改性氧化钙类膨胀剂GCEA-1、GCEA-2、GCEA-3、GCEA-4和GCEA-5以及对比例未改性的粉状氧化钙类膨胀剂GEA-0均以内掺的方式等质量取代
水泥总量的10%,对比研究GCEA-1、GCEA-2、GCEA-3、GCEA-4、GCEA-5和GEA-0在限制条件下
膨胀率和膨胀发展速率,试验结果见表1和表2。
[0044] 表1
[0045]
[0046] 表2
[0047]
[0048] 由表1和表2可以看出,与未参与脱硫反应的对比例GEA-0相比,本发明脱硫反应后制得的改性氧化钙膨胀剂明显降低了膨胀剂的早期膨胀发展速率,增大了后期膨胀发展速率和28d限制膨胀率,显著提升了膨胀的有效性。可见,本发明采用氧化钙膨胀剂进行脱硫反应联产优质膨胀剂的方法,不仅可以解决现有脱硫方法中产生的固体物二次污染问题,而且优化了氧化钙膨胀剂的膨胀历程、提升了膨胀效能,有利于烟气脱硫的可持续发展,具有显著的社会经济意义。