连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统，包括依次设置的脱硫灰制浆罐、碱液罐、酸化罐、一级曝气塔、二级曝气塔。本发明专利技术还公开了一种连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理方法，包括原料分析步骤；灰浆配制步骤；浆液旋流步骤；原料酸化步骤；强制氧化步骤；SO

【技术实现步骤摘要】
连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统及方法
本专利技术属于资源与环境
，具体涉及一种连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统及方法，以对干法/半干法脱硫工艺所产生的脱硫产物进行稳定化处理及资源化利用。
技术介绍
近年来，由于我国对生态环境保护的高度重视，以及对SO2排放要求的日趋严格，在燃煤电厂、钢铁烧结、工业锅炉、石化等行业，烟气脱硫工艺得到了广泛的推广应用，其中以CFB、LIFAC、NID、SDA、CDSI为代表的干法/半干法脱硫工艺因具有占地面积小、投资少、运行费用低、能量消耗少、无污水废酸排放等优点，已经成为了烟气脱硫技术未来发展的趋势。干法/半干法脱硫工艺的特征是应用粉状或粒状钙基吸收剂来脱除烟气中的SO2，脱硫产物为干粉状，主要组成为CaSO3·1/2H2O、CaCO3、CaSO4·2H2O和少量未反应的Ca(OH)2等。与湿法脱硫工艺相比较，干法/半干法脱硫工艺所产生的脱硫灰的成分复杂得多，具有高硫、高钙、高碱性的特点，尤其是CaSO3的比例很高，这种化学稳定性较差的组分使干法/半干法脱硫灰表现出不同寻常的物化特性。由于对此类固体废物的性质、反应特点及作用机理的研究还不够系统和深入，目前人们对其综合利用多持审慎态度，尚未形成有效的利用途径，导致干法/半干法脱硫灰大量堆积或简单填埋，不仅占用了大量宝贵的土地资源，而且增加了企业负担，制约了干法/半干法脱硫工艺的进一步推广和应用。此外，由于CaSO3的不稳定性，长期堆放极易引起SO2的释放而对环境造成潜在威胁；同时，由于干法/半干法脱硫灰的粒径较小，质量较轻，一经风吹，便会到处飞扬而污染空气。对于干法/半干法脱硫灰的综合利用，目前国内外的相关工作尚未构成完整的体系，所取得的成果均属于研究性质，还没有形成任何一种大规模工业化应用的技术，究其原因，主要有以下四个方面：(1)脱硫灰的化学成分十分复杂。一般干法/半干法脱硫灰的物相组成均包括CaSO4、CaSO3、CaCO3、Ca(OH)2、CaO、MgCO3等众多组分，这就使其总体呈现出复杂多样的化学性质，因此在综合利用时所受到的限制更多，利用难度更大。(2)脱硫灰的各组分含量波动较大。由于不同企业设备操作、运行、管理水平的差异，不同原料种类和配料方案的差异，不同脱硫工艺脱硫效率的差异，以及不同批次燃煤成分的差异，致使不同脱硫设备以及同一设备的不同时间段所产生的脱硫灰的各组分含量会发生较大的波动。这种波动带来了总体化学性质的频繁变化，给其综合利用造成了很大的困难。(3)脱硫灰中多种组分的化学性质不稳定。脱硫灰中的CaSO3、Ca(OH)2和CaO的化学性质不稳定，会随着环境、时间的变化而变化。CaSO3在酸性环境中，或在中性或还原气氛的高温条件下易发生分解，使SO2再度释放出来，导致环境的二次污染，同时CaSO3会在空气中氧化为CaSO4，从而导致了脱硫灰材料性能在长期使用过程中的不稳定性。CaO极易吸收水分生成Ca(OH)2，引起体积不均匀膨胀，Ca(OH)2再吸收空气中的CO2而生成CaCO3。这些不稳定性给脱硫灰的综合利用造成了较大障碍。(4)脱硫灰中CaSO3的含量很高，且CaSO3的作用效果和机制尚不明确。干法/半干法脱硫灰中CaSO3的含量可高达50%以上，而CaSO3对材料整体力学性能和稳定性的影响还有待进一步研究确认。例如，当脱硫灰作为水泥缓凝剂使用时，CaSO3的缓凝效果以及对水泥力学性能的影响尚存在较大争议。综上所述，在我国大力推进“无废城市”和“无废社会”建设的新背景下，科学处理并精细化利用干法/半干法脱硫灰，实现其无害化和深度资源化，不仅是我国燃煤电厂、钢铁烧结、工业锅炉、石化等行业亟待解决的技术问题，更是我国推进生态文明建设，推动高质量发展，实现资源全面节约和循环利用的必然要求。基于酸碱中和与氧化还原的基本化学原理，将干法/半干法脱硫灰在硫酸环境下进行强制氧化改性，可以一举解决上述限制该种固体废物大规模综合利用的四方面问题：在酸碱中和反应的作用下，脱硫灰中的CaCO3、Ca(OH)2、CaO等碱性组分将全部迅速转化为CaSO4；而在氧化反应作用下，稳定性差的CaSO3也将转化为CaSO4。这样，就使原来组分复杂多样，且多种组分的含量及化学性质均不稳定的干法/半干法脱硫灰，转变为一种以稳定的CaSO4为主要成分，化学性质类似于湿法脱硫石膏的固体废物。由于湿法脱硫石膏综合利用中各个环节的技术问题均已基本解决，因此改性后的干法/半干法脱硫灰就能够按照湿法脱硫石膏的各种技术路线进行大规模综合利用，从而彻底解决这种大宗固废日益迫切的治理问题。同时，也实现了废硫酸的资源化利用。然而，由于SO32-会与过量的H+结合而生成污染物SO2，因此反应溶液的pH值不能过低；同时由于脱硫灰的强碱性，其溶解过程将使溶液的pH值迅速升高，而CaSO3的溶解度很低且随pH值的升高而进一步降低，从而使氧化速率大幅下降，因此溶解过程的固液比即溶液的pH值也不能过高。综上所述，以一步法和常规浆液的方式实现干法/半干法脱硫灰的高效氧化，同时做到无SO2释放是十分困难的，因而需要开发出适应脱硫灰特性的处理系统及处理方法。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所提出的技术问题，本专利技术提供了一种连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统及方法，具有成本低廉，高效清洁，运行稳定，施工便利，作业灵活的优点。为了达到上述目的，本专利技术技术方案如下：连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统，其特征在于：包括依次设置的脱硫灰制浆罐、碱液罐、酸化罐、一级曝气塔、二级曝气塔；所述脱硫灰制浆罐通过浆液泵与浆液旋流器连接，浆液旋流器的底流出口与脱硫灰制浆罐连接，浆液旋流器的溢流出口与碱液罐下部连接；所述碱液罐通过碱液泵与酸化罐连接，所述酸化罐通过一级给料泵与一级曝气塔连接，所述一级曝气塔通过二级给料泵与二级曝气塔连接；所述一级曝气塔和二级曝气塔通过排浆泵与石膏旋流器相连接，石膏旋流器的底流出口与石膏脱水机相连接，石膏旋流器的溢流出口与溢流罐相连接；溢流罐通过循环泵与一级曝气塔相连接；还包括酸液罐，所述酸液罐通过酸液泵与酸化罐相连接；在碱液罐上设置有气体排放管，在酸化罐、一级曝气塔、二级曝气塔上分别设置有第一SO2排放管、第二SO2排放管、第三SO2排放管，第一SO2排放管、第二SO2排放管、第三SO2排放管通过管路与碱液罐底部相连接；在一级曝气塔和二级曝气塔内分别设置有一级射流曝气器和二级射流曝气器。进一步的：所述的石膏脱水机的滤液出口与溢流罐连接。进一步的：所述的碱液罐、酸化罐、一级曝气塔和二级曝气塔均为立式圆筒形，高径比在1.6~16之间，并设有液位、pH和温度在线监测装置。进一步的：所述的一级和二级射流曝气器兼具搅拌混合功能。进一步的：所述的气体排放管设有SO2在线监测装置。进一步的：所述的脱硫灰制浆罐、碱液罐和酸化罐内部设有搅拌装置。进一步的：所述的碱液泵、酸液泵、一级给料泵、二级给料泵、排浆泵和循环泵均具有计量功能。...

【技术保护点】
1.连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统，其特征在于：包括依次设置的脱硫灰制浆罐、碱液罐、酸化罐、一级曝气塔、二级曝气塔；所述脱硫灰制浆罐通过浆液泵与浆液旋流器连接，浆液旋流器的底流出口与脱硫灰制浆罐连接，浆液旋流器的溢流出口与碱液罐下部连接；/n所述碱液罐通过碱液泵与酸化罐连接，所述酸化罐通过一级给料泵与一级曝气塔连接，所述一级曝气塔通过二级给料泵与二级曝气塔连接；所述一级曝气塔和二级曝气塔通过排浆泵与石膏旋流器相连接，石膏旋流器的底流出口与石膏脱水机相连接，石膏旋流器的溢流出口与溢流罐相连接；溢流罐通过循环泵与一级曝气塔相连接；还包括酸液罐，所述酸液罐通过酸液泵与酸化罐相连接；在碱液罐上设置有气体排放管，在酸化罐、一级曝气塔、二级曝气塔上分别设置有第一SO

【技术特征摘要】
1.连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统，其特征在于：包括依次设置的脱硫灰制浆罐、碱液罐、酸化罐、一级曝气塔、二级曝气塔；所述脱硫灰制浆罐通过浆液泵与浆液旋流器连接，浆液旋流器的底流出口与脱硫灰制浆罐连接，浆液旋流器的溢流出口与碱液罐下部连接；
所述碱液罐通过碱液泵与酸化罐连接，所述酸化罐通过一级给料泵与一级曝气塔连接，所述一级曝气塔通过二级给料泵与二级曝气塔连接；所述一级曝气塔和二级曝气塔通过排浆泵与石膏旋流器相连接，石膏旋流器的底流出口与石膏脱水机相连接，石膏旋流器的溢流出口与溢流罐相连接；溢流罐通过循环泵与一级曝气塔相连接；还包括酸液罐，所述酸液罐通过酸液泵与酸化罐相连接；在碱液罐上设置有气体排放管，在酸化罐、一级曝气塔、二级曝气塔上分别设置有第一SO2排放管、第二SO2排放管、第三SO2排放管，第一SO2排放管、第二SO2排放管、第三SO2排放管通过管路与碱液罐底部相连接；在一级曝气塔和二级曝气塔内分别设置有一级射流曝气器和二级射流曝气器。


2.根据权利要求1所述的稳定化处理系统，其特征在于：所述的石膏脱水机的滤液出口与溢流罐连接。


3.根据权利要求1所述的稳定化处理系统，其特征在于：所述的碱液罐、酸化罐、一级曝气塔和二级曝气塔均为立式圆筒形，高径比在1.6~16之间，并设有液位、pH和温度在线监测装置。


4.根据权利要求1所述的稳定化处理系统，其特征在于：所述的一级和二级射流曝气器兼具搅拌混合功能。


5.根据权利要求1所述的稳定化处理系统，其特征在于：所述的气体排放管设有SO2在线监测装置。


6.根据权利要求1所述的稳定化处理系统，其特征在于：所述的脱硫灰制浆罐、碱液罐和酸化罐内部设有搅拌装置。


7.根据权利要求1所述的稳定化处理系统，其特征在于：所述的碱液泵、酸液泵、一级给料泵、二级给料泵、排浆泵和循环泵均具有计量功能。


8.根据权利要求1所述的稳定化处理系统，其特征在于：所述的浆液旋流器设有一个或多个底流出口，当设有多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵岩，邵春岩，陈刚，祁国恕，侯海盟，孔德勇，
申请(专利权)人：沈阳环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21