一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法，具体方法为：将碳酸钙固渣和粉煤分别进行计量，然后两者混合均匀后送进流化床炉膛参与燃烧和脱硫反应，以净化烟气中SO2，炉膛温度控制在850‑970℃排放烟囱，同时对炉膛内SO2、碳酸钙渣、粉煤的添加量进行实时监测，本发明专利技术以实现固废资源化利用为前提，在实现烟气中SO2达标排放的同时，可以进一步降低脱硫环保装置的运行和投资成本，具有绿色环保、工序短操作简单、投资少、运行维护费用低、脱硫效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法
本专利技术属于流化床锅炉烟气净化领域，具体涉及一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法。
技术介绍
为保护环境，防治污染，促进锅炉生产运行，国家对锅炉大气污染物浓度的排放限值进行了要求，依据锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014要求：燃煤锅炉烟气中SO2排放要求≤400mg/m3，目前，国内烟气脱硫已经工业化应用的主流工艺技术，主要分为干法和湿法脱硫，干法脱硫的反应物和生成物均为固态物料，所以不存在腐蚀、结垢以及废水处理等问题，具有设备简单投资少等优点，被广泛的应用于锅炉烟气脱硫领域。常规干法脱硫采用的是将矿采的石灰岩，通过破碎、磨粉制粉等工序制成石灰石粉，然后喷嘴喷入锅炉内，实现脱硫固硫的工艺过程。干法脱硫工艺存在以下弊端：第一，从石灰岩矿采、破碎、研磨制粉、运输、包装等一系列工艺工序，流程长工序多，运行成本高；第二，石灰石原料石灰岩矿采过程容易造成水土流失、生物多样性破坏以及开山矿坑造成的地质灾害等，同时石灰石在破碎、研磨制粉等加工过程中容易造成粉尘及噪声污染，第三，常规干法脱硫采用石灰岩为原料，其组分中除了含有碳酸钙成分，含量一般在60%—70%左右，同时还混有其他杂质成分，所以石灰石粉一方面消耗量大，另一方面一同喷入炉内近30%-40%的无贡献组分吸收粉煤燃烧热进而拉低炉膛温度，为保证炉膛温度必须相应增加投煤量，致使锅炉能耗及原料成本较高，烟气中过量的石灰石粉加剧了炉膛磨蚀过程，同时增加了后序烟气除尘工序的处理负荷，增加了装置日常运行成本及维护费用；第四，石灰石粉需要增设动力风机提供压头，通过喷嘴喷入炉膛，实际运行过程中存在石灰石粉在炉膛喷入流化“盲区”，不能与煤粉混合充分，造成脱硫效率较低的问题，由于高速石灰石粉对蓬嘴磨蚀，对其材质和结构要求较高，运行周期较短，增加了装置日常运行维护费用。在使用冷冻法硝酸磷肥工艺装置在产出硝酸磷肥产品的同时，工艺过程中原料氨和二氧化碳将硝酸钙转化为硝酸铵的过程中，钙离子与二氧化碳产生作用，产生碳酸钙渣固废，其化学反应方程式：生成的CaCO3经过过滤、分离，成为冷冻法硝酸磷肥装置副产碳酸钙渣，其CaCO3含量70-98%，粒径小于等于50μm占比85%，其用途可用于水泥生产，或者是作为固渣环保堆放，由于其产生过程是化学反应生成的，其粒径较细，固渣现场扬尘严重，必须采用增湿降尘或采用封闭式堆场，环保投入较大，因此副产物CaCO3固渣的回收利用是一种趋势。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法，本专利技术以实现固废资源化利用为前提，在实现烟气中SO2达标排放的同时，可以进一步降低脱硫环保装置的运行和投资成本，具有绿色环保、工序短操作简单、投资少、运行维护费用低、脱硫效率高的优点。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法，将碳酸钙固渣和粉煤分别进行计量，然后两者混合均匀后送进流化床炉膛参与燃烧和脱硫反应，以净化烟气中SO2，炉膛温度控制在850-970℃排放烟囱，同时对炉膛内SO2、碳酸钙渣、粉煤的添加量进行实时监测。进一步的，所述碳酸钙渣与粉煤预混前，碳酸钙渣与粉煤之间的添加量关系为以下公式：其中：：碳酸钙渣添加量；：钙硫比；：煤种硫含量；：参与燃烧的粉煤量；：碳酸钙渣中CaCO3含量；：裕量系数。进一步的，上述公式中碳酸钙渣中碳酸钙的含量为70%-98%，钙硫比为1.2－3之间，考虑到不同的工艺技术和操作条件等因素为1.1-4，煤种硫含量根据煤种的种类而定，考虑平衡脱除效率和经济性的平衡选用≤1%的煤种。本专利技术利用冷冻法硝酸磷肥装置副产物碳酸钙渣与原料粉煤掺混均匀后，送入流化床，其反应过程为：粉煤在流化床锅炉内，在850-950℃范围内低温燃烧，碳酸钙渣首先受热分解成CaO，然后CaO在炉膛内部与SO2发生上述反应，最终将SO2转化为惰性稳态的固体物质从气相中净化分离出来。本专利技术中脱硫剂的添加是按需通过碳酸钙渣微机控制可以在线按需自动调整的，并与锅炉排放烟囱中SO2含量自动相关联调整，并与粉煤投加量相匹配，添加量的调整可以通过调整变频器频率控制碳酸钙渣的配入量，对碳酸钙渣配入量、烟气中SO2含量及变频信号等参数进行监控，通过计量称重装置实时反馈和烟气中SO2含量和设定配入量以控制和调整配入量，进行碳酸钙渣的配入闭路控制调节，实现配入量稳定精确，相比较常规干法脱硫脱硫剂配入控制更加精准，不会出现碳酸钙渣配入大幅波动，造成后序管道磨蚀或分离器工况波动，原料消耗更少、运行维护费用更低。本专利技术的碳酸钙渣的配入控制设置自动与手动切换，以作为应急状态下，切出自动状态，通过手动设定变频频率来控制配入量。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术中脱硫剂采用的是冷冻法硝酸磷肥装置的副产物碳酸钙固渣，相比较传统的石灰石料，有效成分CaCO3含量高，脱硫剂粒径小比表面积大反应活性好，脱硫效率高；因为无需再加工制粉，所以无粉尘噪声污染，运行成本大大降低，相比较常规石灰石料脱硫剂具有很好的经济效益和社会效益；（2）本专利技术脱硫剂与粉煤为燃烧脱硫前预混，相比较常规脱硫剂与粉煤分离单独通过喷嘴配入锅炉炉膛参与燃烧脱硫，具有脱硫剂与粉煤在炉膛内分散均匀，再加上碳酸钙粒径小，比表面积大，其粉煤燃烧与碳酸钙脱硫反应同时进行，脱硫效率高，不存在常规脱硫剂通过喷头喷入时，在炉膛流体气流扰动下，存在脱硫剂流场盲区，烟气中SO2没有接触到脱硫剂而短路逃逸，造成排放烟囱排放超标，没有喷嘴等易耗部件和管路设置，运行维护费用相比较常规干法脱硫大大降低。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术所述的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法，将碳酸钙固渣和粉煤分别进行计量，然后两者混合均匀后送进流化床炉膛参与燃烧和脱硫反应，以净化烟气中SO2，炉膛温度控制在850-970℃排放烟囱，同时对炉膛内SO2、碳酸钙渣、粉煤的添加量进行实时监测。进一步的，所述碳酸钙渣与粉煤预混前，碳酸钙渣与粉煤之间的添加量关系为以下公式：其中：：碳酸钙渣添加量；：钙硫比；：煤种硫含量；：参与燃烧的粉煤量；：碳酸钙渣中CaCO3含量；：裕量系数。碳酸钙渣中碳酸钙的含量为70%-98%，钙硫比为1.2－3之间，考虑到不同的工艺技术和操作条件等因素为1.1-4，考虑平衡脱除效率和经济性的平衡选用≤1%的煤种。使用效果案例：本集团于2003年新建两台20t/h的热水锅炉和两台20t/h的蒸汽锅炉，向生活区供暖，热水锅炉设计最高出水温度为130℃，最高额定系统水压为1.25MPa；蒸汽锅炉额定蒸汽压力为1.25MPa，额定蒸汽温度为194℃。根据锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014，必须对现有锅炉脱硫系统进行改造，使SO2排放达到400mg/m3以下，采用本专利技术的方法在我公司的一台蒸汽锅炉上进行中试，收到了好的效果，SO2可控制在300mg/m3以下，2017年3月，京津冀区域大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法，其特征在于，具体方法为：将碳酸钙固渣和粉煤分别进行计量，然后两者混合均匀后送进流化床炉膛参与燃烧和脱硫反应，以净化烟气中SO2，炉膛温度控制在850‑970℃排放烟囱，同时对炉膛内SO2、碳酸钙渣、粉煤的添加量进行实时监测。

【技术特征摘要】
1.一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法，其特征在于，具体方法为：将碳酸钙固渣和粉煤分别进行计量，然后两者混合均匀后送进流化床炉膛参与燃烧和脱硫反应，以净化烟气中SO2，炉膛温度控制在850-970℃排放烟囱，同时对炉膛内SO2、碳酸钙渣、粉煤的添加量进行实时监测。2.根据权利要求1所述的一种利用碳酸钙固渣净化锅炉烟气中二氧化硫的方法，其特征在于，所述碳酸钙渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔志民，王建冬，魏文斌，丁明公，刘金亮，刘畅，
申请(专利权)人：天脊煤化工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14