用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂及其应用，属于烟气脱硫技术领域。本发明专利技术提供的复合脱硫剂包括碳酸氢钠10

【技术实现步骤摘要】
用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂及其应用


[0001]本专利技术属于烟气脱硫
，特别是用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂。

技术介绍

[0002]废杂铜竖炉是将铜原料(主要为电解残极)通过料斗、卷扬机等设备加至竖炉的炉膛中，竖炉炉体下侧部天然气烧嘴连续燃烧天然气释放热量，将料堆根部的铜原料逐步熔化成铜液。随着料堆根部的铜原料不断熔化，以及加料作业持续循环进行，炉膛内由铜料堆积形成的料堆始终维持一定高度。加料速度与化料的速度匹配，使料堆高度维持在规定的范围。
[0003]竖炉底部的天然气燃烧会产生烟气。电解残极表面附着一定量的硫酸铜颗粒物，在超过800℃时分解生成SO2气体，随着烟气沿铜原料料堆的内部空隙自下而上流动，进入竖炉烟道。相比于其它铜冶金炉，废杂铜竖炉的铜原料与烟气热交换时间长，达1
‑
3h；竖炉内部的烟气温度呈梯度分布，从天然气烧嘴附近的1200℃逐步降低到竖炉烟道进口的100℃；烟气流量小，二氧化硫的含量低，总量少；按极限工况计算，竖炉最大烟气量为7000m3/h，烟气中二氧化硫最大浓度200mg/m3，烟气中二氧化硫总量仅1.4kg/h；烟气相对洁净，除少量二氧化硫、颗粒物外，主要成分为二氧化碳、水蒸气。
[0004]目前，根据国内最新标准，再生铜污染物特别排放限值将烟气中的二氧化硫含量下调至低于100mg/m3。因此，竖炉烟气中的二氧化硫含量就可能面临超标的风险，需要采取进一步措施脱除二氧化硫。理论上，现有的尾气脱硫技术(如钠碱法尾气脱硫、活性焦尾气脱硫、离子液脱硫等)都可以应用于竖炉烟气脱硫中，但竖炉烟气二氧化硫总量很小，所需最大脱硫能力仅0.7kg/h。现有任何一种尾气脱硫技术用于竖炉烟气脱硫都会产生过高的投资、运行费用，脱硫过程的经济性极不理想。因此，急需一种能够满足竖炉烟气中低浓度二氧化硫脱除需求，又经济环保的技术工艺。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术的不足，本专利技术提供了用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂及其应用，具体通过以下技术实现。
[0006]用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂，包括碳酸氢钠10
‑
87wt％、碳酸钠10
‑
87wt％、单质碳颗粒3
‑
20wt％。
[0007]上述复合脱硫剂中，单质碳颗粒是指所有由单质碳组成的工业原料颗粒，例如活性炭、木炭或者石墨颗粒等。一般而言，竖炉工作时，1h内电解残极原料分成15
‑
20次加料，每次加料的电解残极原料约1吨左右。以1h内加入的电解残极原料总量(约15
‑
20吨)，复合脱硫剂按比例称量好之后，分批次与电解残极原料混合一起加入到竖炉料堆的顶部。
[0008]随着化料(熔化电解残极原料)作业的进行，由于复合脱硫剂与电解残极原料混合相对均匀，复合脱硫剂与电解残极原料的温度不会因炉膛内的高温热交换快速升温，因此
复合脱硫剂中的碳酸氢钠的受热分解过程相对缓慢。随着料堆不断向下移动，接触到的烟气温度不断升高；当烟气温度达150～500℃时，基于“碳酸氢钠脱硫法”的原理(碳酸氢钠干法脱硫的实验研究，北京工业大学，2020)，NaHCO3颗粒喷入袋式除尘器前端管道后，由于烟气温度(130
‑
200℃)高于NaHCO3起始分解温度(约37℃)，NaHCO3与SO2发生反应，见以下反应式(1)
‑
(4)。同时，在文丘里管的作用下，管道内的气流运动更加剧烈，分子和颗粒物的运动加快，加剧NaHCO3固体颗粒之间的碰撞，促使其分解速率增大。
[0009]2NaHCO3+SO2→
Na2SO3+2CO2+H2O
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010]2NaHCO3→
Na2CO3+H2O+CO2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0011]Na2CO3+SO2→
Na2SO3+CO2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0012]Na2SO3+12O2→
Na2SO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0013]脱硫剂中碳酸氢钠与烟气中二氧化硫反应生成Na2SO3、Na2SO4，进行第一次脱硫。对于某一批次加入的复合脱硫剂，其第一次脱硫过程大约在1h内完成。当烟气温度达到850
‑
1200℃时，脱硫剂中碳酸钠与烟气中二氧化硫反应生成Na2SO3，进行第二次脱硫。上述两次脱硫过程中产生的Na2SO3会继续反应生成硫酸钠的悬浮微粒，并随着烟气进入袋式除尘器中，第二次脱硫的耗时大约1
‑
2h。竖炉烟气中二氧化硫在炉膛内被脱除两次，从而提高脱硫效率。脱硫剂中的单质碳颗粒与烟气中的氧气反应生成CO2，避免烟气中二氧化硫与氧反应生成三氧化硫。
[0014]优选地，上述复合脱硫剂，包括碳酸氢钠60wt％、碳酸钠35wt％、单质碳颗粒5wt％。
[0015]优选地，所述碳酸氢钠的总碱量以NaHCO3计不低于99.0％，粒度600
‑
1500目；所述碳酸钠的总碱量以干基的NaCO3计不低于98.0％)，粒度600
‑
1500目；所述单质碳颗粒中固定碳的含量不低于75％，粒度5
‑
200mm。
[0016]本专利技术还提供了一种使用上述复合脱硫剂的脱硫方法，具体是将碳酸氢钠、碳酸钠、单质碳颗粒按重量百分比混合均匀制成复合脱硫剂，再将复合脱硫剂与电解残极原料混合后，加至废杂铜竖炉的炉膛中。
[0017]优选地，上述脱硫方法中，根据单位时间(一般情况下，可以以1h为准)内烟气的流量、二氧化硫浓度，计算出单位时间内需脱除的二氧化硫的质量，单位时间内加入复合脱硫剂的质量为计算出的需脱除的二氧化硫的质量的2
‑
4倍；在加入复合脱硫剂的方法是单位时间内分1
‑
6次将复合脱硫剂混合至电解残极原料中。
[0018]基于上述复合脱硫剂，本专利技术还提供了一种能够用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的系统，包括炉体、斗式提升设备、下料组件、烟道、袋式除尘器，所述斗式提升设备的顶部与炉体的顶部加料口对应，所述炉体的顶部连接烟道一端，所述烟道的另一端连接所述袋式除尘器；
[0019]所述下料组件包括第一储存仓、第二储存仓、第三储存仓、混合仓和出料管，所述第一储存仓、第二储存仓、第三储存仓内分别放置碳酸氢钠、碳酸钠和单质碳颗粒，所述第一储存仓、第二储存仓、第三储存仓分别通过管道与混合仓连接，3个所述管道上分别设有固体流量控制阀，所述出料管与所述混合仓的出料口连接，所述出料管上设有固体流量控制阀；所述混合仓内制备和存放复合脱硫剂，所述出料管的管口与所述斗式提升设备的料斗对应。
[0020]上述系统中，第一储存仓、第二储存仓、第三储存仓分别用于存放碳酸氢钠、碳酸钠和单质碳颗粒；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂，其特征在于，包括碳酸氢钠10
‑
87wt％、碳酸钠10
‑
87wt％、单质碳颗粒3
‑
20wt％。2.根据权利要求1所述的用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂，其特征在于，包括碳酸氢钠60wt％、碳酸钠35wt％、单质碳颗粒5wt％。3.根据权利要求1所述的用于低浓度二氧化硫烟气脱硫的复合脱硫剂，其特征在于，所述碳酸氢钠的总碱量以NaHCO3计不低于99.0％，粒度600
‑
1500目；所述碳酸钠的总碱量以干基的NaCO3计不低于98.0％)，粒度600
‑
1500目；所述单质碳颗粒中固定碳的含量不低于75％，粒度5
‑
200mm。4.一种使用权利要求1所述的复合脱硫剂的脱硫方法，其特征在于，具体是将碳酸氢钠、碳酸钠、单质碳颗粒按重量百分比混合均匀制成复合脱硫剂，再将复合脱硫剂与电解残极原料混合后，加至废杂铜竖炉的炉膛中。5.根据权利要求4所述的复合脱硫剂的脱硫方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁辅平，李伟，许卫，
申请(专利权)人：大冶有色金属有限责任公司，
类型：发明
国别省市：