一种钙循环脱碳废料资源化再利用的方法技术

本发明专利技术提供了一种钙循环脱碳废料资源化再利用的方法，钙循环捕集CO2过程中，钙基吸附剂的CO2吸附性能会随着循环次数增加而降低，为了维持稳定的CO2脱除能力，需要不断的向钙循环过程补充新鲜的钙基吸附剂，而将吸附能力衰减的CO2吸附剂排出，由此产生大量的钙基脱碳废料；将钙基脱碳废料加入水中制成石灰乳液或碳酸钙悬浊液，制成混合液可以用来脱除烟气中的SO2，且具有与未经利用的新鲜氧化钙类似的SO2脱除效果。本方法可以合理高效的利用钙基脱碳废料，减少废料处理的成本，并且可以生产石膏等附加产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及〇)2捕集及脱硫领域，尤其是涉及一种钙循环脱碳废料资源化再利用 的方法。该方法在燃煤电厂烟气的302脱除过程中存在特别的用途。
技术介绍
由于温室效应问题的加剧，CO2作为主要的温室气体而受到人们的重视，而电 厂化石燃料的燃烧会产生大量的CO2。目前，ay咸排技术需求日益紧迫，因此采用价 格低廉，储量丰富的天然石灰石作为〇)2吸附材料的钙循环技术已经进入了规模化运 行试验的阶段。加拿大、美国、德国、及中国台湾等地都有规模化碳捕集装置。加拿大 自然资源部CanmentENERGY中心建造了 75-kWth的双流化床系统，并进行了 50小时 的循环煅烧 / 碳酸化测试。美 国俄亥俄州立大学120-kWth的双流化床系统试验装置运行过程中达到了 90%的CO2捕集效率。德国的达姆施塔特工业大学 (Technische UniversiUit Darmstadt)能源系统与技术研究所及斯图加特大学的试验装置 也都达到了 90%左右的脱碳效率。最接近工业化运行的钙循环试验系统位于 西班牙的I. 7_Mffth"Ca01ing"项目已在碳捕集模式下运行了 400小时，证明了f丐循环碳捕集的可行性及经济性。但是同样 通过规模运行试验证明，天然石灰石作为吸附剂时，其CO2吸附活性会随着循环使用次数的 增加而明显下降。为了保证碳捕集的顺利进行，在循环过程中需要补充大量天然石灰石，同 时将失活的CaO排出床体，进而产生了大量钙基脱碳废料。由于电厂CO2排放量巨大，以及 钙基吸附剂CO2吸附能力的迅速损失，所以脱碳废料的排放量将十分惊人，如果能合理利用 这部分废料，将极大的提高碳捕集的环境和经济效应，推进碳捕集工业化的进程。 我国是一个燃煤大国，发电站的主要能源是通过燃煤获得，煤中含有大量的硫通 过燃烧形成SO2气体进入大气，是产生酸雨的主要原因之一。据《BP世界能源统计》2010年 中国煤炭消费量达到33. 2亿吨，煤炭燃烧产生的502减排问题仍然十分突出。尽管近年来 出台了一系列强有力的节能减排措施，也取得了突破性的进展，但是中国的SO2排放总量依 然是世界排名第一。未来SO2控制形势依然非常严峻。 研究表明碳捕集过程中产生的钙基废料，对于SO2气体仍然具有一定的反应活 性，Chen 等发现CO2捕集过程产生的钙废料可 以用于燃烧过程的302脱除，但是其反应活性低于未经利用的钙材料。Li 等对石灰石与白云石在循环煅烧/碳酸化后与SO2的反 应性能进行了测试，发现经过200个循环处理后，材料与302的反应转化率低于新鲜材料的 50 %。可以看出，失活CaO用于燃烧过程脱硫的脱硫效率问题十分突出。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，以解决钙循环脱碳过程中钙基脱碳废料的资源 化利用问题，本专利技术提供了一种可以高效的脱除燃煤电厂尾部烟气中的SO2成分的钙循环 脱碳废料资源化再利用的方法，该方法首次提出将钙循环的脱碳废料用于湿法脱硫过程， 由于水分对钙基废料存在活化作用，可以极大的提高其活性，使得脱碳废料具有与新鲜钙 材料相类似的SOJ^除效率，且有良好的工业应用前景。 为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案： -种钙循环脱碳废料资源化再利用的方法，脱碳废料来源于通过循环煅烧/碳酸 化捕集〇)2的钙循环过程；脱碳废料与水进行混合，生成石灰乳或CaCO 3悬浊液；混合液用 于脱除燃煤电厂烟气中的SO2成分。 作为本专利技术的一种优选方案，所述钙基废料来源于以钙循环技术为基础的0)2捕 集过程。 作为本专利技术的另一种优选方案，所述钙基废料来源于燃煤电厂的钙循环CO2捕集 过程，以钙循环为基础的吸附强化煤/水蒸气气化制氢及吸附强化甲烷/水蒸气气化制氢 过程。 作为本专利技术的又一种优选方案，所述脱碳废料是经过循环煅烧/碳酸化的CaO、 CaCO3S以上述物质为主要成分的混合物。 作为本专利技术的一种改进方案，所述脱碳废料与水混合成溶液、悬浊液或乳浊液。 作为本专利技术的另一种改进方案，所述脱碳废料与水混合的方式为机械搅拌或超声 波震荡。 作为本专利技术的再进一步改进方案，脱硫过程的温度为20-99摄氏度，压强为 0.8-1. 5个大气压。 本专利技术的技术效果是：本专利技术提出的钙基脱碳废料湿法脱硫效率能达到90%以 上，比脱碳废料燃烧过程的干法脱硫效果有着明显的提升。【附图说明】 图1为实施例3制备的脱碳废料/水混合液与相同质量配比的纯净氧化钙/水混 合液对烟气SO2的脱除效果对比图。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细地描述。 -种钙循环脱碳废料资源化再利用的方法，其中，脱碳废料来源于通过循环煅烧/ 碳酸化捕集CO2的钙循环过程。用于湿法脱硫时，脱碳废料首先与一定量的水或其它添加 剂进行混合，生成石灰乳或CaCO3浆液。混合液可以用于脱除燃煤电厂烟气中的SO2成分。 在本专利技术的一个实施方案中，选用钙循环煅烧阶段后提出的以CaO为主要成分的 废料，使其与水混合产生，Ca(OH)2作为主要脱硫物质。 在本专利技术的另一个实施方案中，选用钙循环碳酸化阶段后的以CaCO3为主要成分 的废料，使其与水混合形成CaCO3浆液，作为主要脱硫物质。 本专利技术涉及的利用钙基脱碳废料湿法脱硫的方法中，水做为一种溶剂，同时可以 对钙基废料产生水合活化作用，提高其302脱除效率。 本专利技术方案一涉及的反应如下： 方案二涉及的反应如下： CaC03+2S02+H20 = Ca (HSO3) 2+C02 (4) CaC03+Ca (HSO3) 2+02+3H20 = 2CaS04_2H20+C02 (5) 各物质比例，及实验条件： 实施例1 : 取56. 6g 10次循环脱碳CaO粉末溶解于200ml水中，然后搅拌均匀。本例中所用 石灰石的主要成分为：88. 9wt. %石灰石、4. 5wt. %二氧化硅、3. 75wt. %氧化镁及少量其它 杂质。 实施例2 : 取56. 6g 40次循环脱碳CaO粉末溶解于200ml水中，然后搅拌均匀。本例中所用 石灰石的主要成分为：88. 9wt. %石灰石、4. 5wt. %二氧化硅、3. 75wt. %氧化镁及少量其它 杂质。 实施例3 : 取56. 6g 60次循环脱碳CaO粉末溶解于200ml水中，然后搅拌均匀。本例中所用 石灰石的主要成分为：88. 9wt. %石灰石、4. 5wt. %二氧化硅、3. 75wt. %氧化镁及少量其它 杂质。 实施例4 : 取56. 6g 40次循环脱碳CaO粉末溶解于200ml水中，然后搅拌均匀。本例中所用 石灰石的主要成分为：88. 3wt. %石灰石、5. 8wt. %二氧化硅、2. 2wt. %氧化镁及少量其它 杂质。 实施例5 : 取56. 6g 40次循环脱碳CaO粉末溶解于200ml水中，然后搅拌均匀。本例中所用 白云石的主要成分为：58wt. %氧化f丐、0. 6wt. %二氧化娃、40. 8wt. %氧化镁及少量其它杂 质。 浆液的制备过程： 常温条件下，采用搅拌器对上述混合液进行连续搅拌，搅拌时间为5分钟，从而使 脱碳废料与溶剂均匀混合； 吸附剂循环吸附/脱除SO2性能的测试： 使用ecom J2KN烟气分析本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙循环脱碳废料资源化再利用的方法，其特征在于，脱碳废料来源于通过循环煅烧/碳酸化捕集CO2的钙循环过程；脱碳废料与水进行混合，生成石灰乳或CaCO3悬浊液；混合液用于脱除燃煤电厂烟气中的SO2成分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦昌雷，邵岩，冉景煜，张力，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85