一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程 |
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| 申请号 | CN202110868366.0 | 申请日 | 2021-07-30 | 公开(公告)号 | CN113528213A | 公开(公告)日 | 2021-10-22 |
| 申请人 | 内蒙古伊泰化工有限责任公司; | 发明人 | 王俊; 王超; 张波; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 气化 炉渣的资源化处理方法与利用流程，气化炉渣的资源化处理方法，包括：将气化炉渣与生石灰按照一定的 质量 比混合，然后静置，实现气化炉渣的 固化 。将经过固化的气化炉渣与燃 煤 混合送入 锅炉 进行掺烧，可以直接回收 能源 减少 燃料 煤使用，实现气化炉渣的减量化。同时混掺物进入炉内焚烧，产生的 氧 化 钙 可以与二氧化硫发生反应，最终形成 硫酸 钙，起到一定的炉内 脱硫 作用，同时减少后续脱硫中液 氨 的使用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种气化炉渣的资源化处理方法，其特征在于，将气化炉渣与生石灰按照质量比为 |
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| 说明书全文 | 一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程技术领域[0001] 本发明涉及固废处理技术领域，具体而言，涉及一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程。 背景技术[0002] 气化炉渣是煤在气化炉中燃烧气化后的固体残留物，是煤中矿物质在煤气化过程中经过一系列分解、化合反应生成的产物。气化炉渣的成分受原料煤的组成、灰分含量及气化工艺等因素的影响，主要由SiO2、Al2O3、CaO和残炭等组成，属于一般固体废弃物。大型煤气化装置产生的炉渣总量十分庞大，而目前相对于废水、废气，煤化工固体废物的管理相对滞后。气化炉渣目前应用比较单一，有效处理程度不高，由于炉渣综合利用的途径有限，如此大的气化炉渣产生量，一方面运输和填埋费用较高，另一方面填埋占用较多土地，同时伴有一定的环境污染。 [0003] 基于以上，寻求对气化炉渣进行资源化利用的一种技术，最终实现废物的减量化、资源化、无害化管理。 [0004] 鉴于此，特提出本发明。 发明内容[0006] 本发明是这样实现的: [0009] 本发明具有以下有益效果: [0010] 本发明提供一种气化炉渣的资源化处理方法与利用流程，气化炉渣的资源化处理方法包括：将气化炉渣与生石灰按照比例混合，经过静置，生石灰可反应吸水、同时放热蒸发水分，将气化炉渣很好的固化，形成松散状物体，以利于回收气化炉渣中的碳的热量，其次，将经过固化的气化炉渣与燃煤混合送入炉内进行掺烧，可以直接回收能源减少燃料煤使用，实现气化炉渣的减量化。同时混掺物进入炉内焚烧，产生的氧化钙可以与二氧化硫发生反应，最终形成硫酸钙，起到一定的炉内脱硫作用，同时减少后续脱硫中液氨的使用。附图说明 [0011] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。 [0012] 图1为本发明实施例1中的气化炉渣与生石灰以质量比为98:2混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图； [0013] 图2为本发明实施例2中的气化炉渣与生石灰以质量比为95:5混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图； [0014] 图3为本发明实施例3中的气化炉渣与生石灰以质量比为92:8混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图； [0015] 图4为本发明实施例4中的气化炉渣与生石灰以质量比为89:11混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图； [0016] 图5为本发明实施例5中的气化炉渣与生石灰以质量比为86:14混合，经过6h静置得到的固化的气化炉渣的外观形貌图； [0017] 图6为本发明实施例提供的气化炉渣利用的流程的示意图。 具体实施方式[0018] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。 [0019] 气化炉渣是煤在气化炉中燃烧气化后的固体残留物，煤气化过程中，燃烧生成的大量气体从煤中逸出，因此在炉渣内部形成气体甬道，使气化炉渣具有疏松多孔结构，比表面积大，残碳的存在使其具有和活性炭近似的性能，因此气化炉渣具有多孔结构且碳含量较高的特点。但是气化炉渣水含量较高、固体颗粒较细：如将其直接干燥掺烧，会造成扬尘，产生粉尘危害；如将其直接与煤掺拌送锅炉掺烧，又会造成掺拌物水分过高，影响皮带运输，同时会与煤结块，会造成下料口堵塞。 [0020] 如果能有效的回收气化炉渣中碳的热量。回收后，既可以充分利用能源，减少能耗，还能使最终固体废物减少，实现废物的减量化、资源化和无害化。所以资源化利用的方案即要寻求能降低气化炉渣水分，又能使其固化且不产生粉尘路径。通过试验，采用氧化钙与气化炉渣按照一定比例混合，可将气化炉渣很好的固化，形成松散状物体。 [0021] 为实现本发明的上述目的，特采用以下的技术方案。 [0022] 第一方面，本发明实施例提供一种气化炉渣的资源化处理方法，将气化炉渣与生石灰按照质量比为89‑92:8‑11搅拌混合均匀，实现气化炉渣的固化。 [0023] 本发明实施例提供一种气化炉渣的资源化处理方法，其是将气化炉渣与生石灰按照一定的质量比混合，这是由于发明人很好的利用了两者的特性，气化炉渣具有多孔结构且碳含量较高、水含量较高的特点，生石灰可以吸收水分，因此就可以有效的降低气化炉渣中的水分(反应吸水、同时放热蒸发水分)，降低了气化炉渣中的水分，解决了气化炉渣中水分较高的问题；并且生石灰吸收水分变成熟石灰，同时熟石灰与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，将气化炉渣很好的固化，解决了气化炉渣粉尘飞扬的问题，并且形成松散状物体，便于掺烧，可见本发明实施例的方法可以很好的解决气化炉渣脱水、固化、粉尘飞扬的问题。此处伴随的主要化学反应为： [0024] CaO+H2O＝Ca(OH)2(同时放热)，Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O。 [0025] 在可选的实施方式中，将气化炉渣与生石灰按照质量比为89:11进行混合。 [0026] 在可选的实施方式中，将气化炉渣与生石灰按照堆堆混合的方法进行混合。 [0027] 在可选的实施方式中，将气化炉渣与生石灰按照质量比为89‑92:8‑11搅拌混合均匀，得到气化炉渣与碳酸钙的第一混合物，实现气化炉渣的固化。 [0028] 第二方面，本发明实施例提供一种气化炉渣的资源化利用的流程，将燃料煤与气化炉渣资源化处理得到的第一混合物按照质量比为9‑11：1拌混合得到第二混合物，然后将第二混合物送入炉内掺烧。 [0029] 本发明实施例提供一种气化炉渣的资源化利用的流程，将气化炉渣与氧化钙最终掺拌物送锅炉掺烧，在气化炉渣的资源化利用的时选择生石灰的原因还在于：发明人的目的是有效利用气化炉渣，不仅是为了使其进行固化，更重要的是回收其中碳的热量，即可以代替部分的燃煤进行燃烧，燃烧过程中，直接回收能源减少燃料煤使用，实现气化炉渣的减量化。混掺物进入炉内焚烧，产生的氧化钙可以与二氧化硫发生反应，最终形成硫酸钙，起到一定的炉内脱硫作用，同时减少后续脱硫中液氨的使用。其伴随化学反应如下： [0030] CaCO3(炉内高温)＝CaO+CO2，CaO+SO2＝CaSO3，2CaSO3+O2＝2CaSO4。 [0031] 将固化的气化炉渣与燃料煤得到混合煤进行掺烧，不仅回收了气化炉渣的中碳的热量，实现能源回收利用，减少了煤的使用量，而且燃烧过程中还顺带进行炉内脱硫，起到炉内脱硫作用，减少了后续脱硫工段液氨的使用量。 [0032] 在可选的实施方式中，将气化炉渣和生石灰按照89‑92:8‑11进行混合、搅拌，得到第一混合物。 [0033] 将气化炉渣与生石灰按照质量比为89‑92:8‑11进行混合，继续提高生石灰的比例，会出现大量的结块，不利于燃烧利用，由于实际生产过程中，气化炉渣不断的产生，本发明实施例提供的方案以实际利用为主，因此将产生的气化炉渣与生石灰混合之后，然后混合好的气化渣与燃料煤，通过煤渣混合机混合，然后静置。混合好的煤按照原工艺流程通过皮带等设备，最终送进锅炉燃烧。因此静置时间以输送至锅炉之前为准，一般为5‑6h。 [0034] 在可选的实施方式中，气化炉渣和生石灰按照89:11搅拌混合均匀，得到气化炉渣与氧化钙的第一混合物。 [0035] 在可选的实施方式中，将燃料煤与第一混合物按照质量比为9‑11:1搅拌混合均匀，得到第二混合物。 [0036] 将燃料煤与第一混合物按照质量比为9‑11:1搅拌混合均匀，得到第二混合物，在实际生产过程中，不同的燃料煤的发热量不同，将高热量的燃料煤与低发热量的第一混合物进行混合，由于锅炉内燃烧时对发热量有要求，发热量太低锅炉负荷起不来，因此本发明中实践过程中以9‑10:1搅拌混合均匀，得到第二混合物，进行掺烧。 [0037] 在可选的实施方式中，将燃料煤与第一混合物按照质量比为10:1搅拌混合均匀，得到第二混合物。 [0038] 在可选的实施方式中，第一混合物与燃料煤采用堆锥方法进行混合。 [0039] 在可选的实施方式中，将第二混合物送入炉内掺烧时，氧化钙与炉内燃烧释放的二氧化硫反应形成硫酸钙，以使燃烧形成的部分二氧化硫脱除。 [0040] 在可选的实施方式中，将气化炉渣和生石灰质量比为89‑92:8‑11搅拌混合均匀，得到含碳酸钙和气化炉渣的第一混合物；然后将燃料煤与第一混合物按照质量比为9‑10:1充分混合得到第二混合物；再将第二混合物按照原工艺流程送入炉内掺烧。 [0041] 以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。 [0042] 本发明以下实施例中，原材料来源、组分、制备和实验方法与对比例相同。 [0043] 气化炉渣的性质： [0044] 气化炉渣为黑色泥状物，含水量较高，其固体物质颗粒较细，对气化炉渣水含量、发热量、碳含量等进行分析，分析数据如下表1所示： [0045] 表1 [0046] [0047] [0048] 对以上的气化炉渣进行资源化利用的方法： [0049] 将气化炉渣与生石灰按照一定比例混合，经过静置，实现气化炉渣的固化。以下实施例1‑5为将气化炉渣和氧化钙掺拌，其掺拌分析数据如下。 [0050] 表2 [0051] [0052] [0053] 从以上的表2可以看出，由于燃料煤具有较高的发热量，而掺杂的生石灰没有发热量，随着气化炉渣中掺杂的氧化钙的掺拌的比例的提高，混合料的收到基低位发热量降低，气化炉渣逐渐接近颗粒状，实现锅炉渣固化，不产生粉尘的状态。 [0054] 以上本发明实施例1‑5中考察了气化炉渣与氧化钙的质量比在86‑98:2‑14的范围内掺渣料的整体状态，掺渣料的整体状态参见图1‑图5，在实施例1中两者的比例为98:2，气化炉渣中的水分没有被充分吸收，整体呈现泥浆状的状态，不利于和燃料煤混合燃烧，进一步提高生石灰的比例，掺杂料中的水分减少逐渐变成干燥的颗粒，如实施例4中两者的比例为89:11，气化炉渣刚好被固定，没有很多的水分，也没有大的结块，状态与燃料煤相似，容易与燃料煤混合均匀进行燃烧，再提高氧化钙的比例如实施例5，气化炉渣的结块严重，大块的结块不利于后续与燃料煤的混合，混合后不均也不利于燃烧。 [0055] 实施例6 [0056] 对以上经固化的气化炉渣资源化利用的流程如下，参见图6： [0057] 气化炉渣送至暂存库(暂存库设在燃料煤仓)，通过搅拌机，将气化炉渣和生石灰按照89：11的比例进行混合、搅拌，经过静置，变成碳酸钙和气化炉渣的第一混合物(第一混合物的外观形貌参见图4)。将第一混合物与燃料煤，通过煤渣混合机(采用堆锥方法进行混合)按比例充分混合，燃料煤和混合好的气化炉渣混合比例为10：1得到第二混合物。第二混合物即混合煤按照原工艺流程通过皮带、其他输送设备等，最终送进锅炉燃烧。 [0058] 根据锅炉运行的实际情况(每年锅炉用煤约为120万吨，按照每月掺烧1万吨混掺物进行掺烧试验)，将气化炉渣与氧化钙混掺物与煤按照1:10进行掺烧试验，掺烧后不影响锅炉运行。同时对不掺烧和掺烧的烟气数据进行对比，掺烧物可以起到炉内脱硫作用。具体烟气数据见下表3： [0059] 表3 [0060]序号 项目 空干基硫Std％ 备注 1 掺烧前的硫含量 1.02 2 掺烧前的硫含量 0.95 [0061] 以上表3中掺烧前的硫含量为燃料煤进行燃烧，测得燃烧释放的其烟气中的硫含量为1.02Std％，将燃料煤与固化后的气化炉渣混合得到混合煤进行燃烧，测得其燃烧释放的烟气中的硫含量为0.95Std％，可以看出，将燃料煤与固化后的气化炉渣混合得到混合煤进行燃烧，混合物中的碳酸钙被加热生成氧化钙，氧化钙在炉内与二氧化硫反应，最终形成硫酸钙，起到炉内脱硫作用。 [0062] 进一步的，通过计算，按照以上比例掺烧，每年可减少12万吨炉渣填埋量，同时减少运费和填埋费等。 [0063] 综上，本发明实施例提供了一种气化炉渣的资源化处理方法和利用流程，处理方法为：将气化炉渣与生石灰按照质量比为混合，经过静置，将气化炉渣进行固化，经过固化的气化炉渣解决了扬尘的问题，其次，将经过固化的气化炉渣与燃煤混合送入锅炉进行掺烧，直接回收能源减少燃料煤使用，实现气化炉渣的减量化。同时混掺物进入炉内焚烧，产生的氧化钙可以与二氧化硫发生反应，最终形成硫酸钙，起到一定的炉内脱硫作用，同时减少后续脱硫中液氨的使用。 [0064] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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