專利名稱：流化床爐煙氣的脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對流化床爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫的方法，尤其涉及一種利用在建筑、土木業(yè)等中所使用的生混凝土的剩余部分，或者在清洗混凝土推料車過程中產(chǎn)生的生混凝土淤泥，來作為常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐的脫硫劑而進(jìn)行脫硫的方法。
石油、煤等礦物燃料或工業(yè)廢棄物、城市垃圾等廢棄物中都含有較多的硫黃，以上述物質(zhì)為燃料的燃燒爐、氣化爐中，必須將由于硫的燃燒生成的有害氣體、亞硫酸氣體、硫酸氣體等的硫氧化物(SOx)，的濃度降低到符合規(guī)定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，然后才能將氣體排出。原先，在上述爐中所使用的脫硫方法大致分為以下兩種(1)爐內(nèi)脫硫法將脫硫劑投入到爐內(nèi)，通過脫硫劑的吸收作用而除去硫氧化物。通常用石灰或白云石作為脫硫劑，脫硫劑經(jīng)過吸收反應(yīng)后，變成可被有效利用的石膏。流化床爐中主要使用該方法來脫硫。
(2)排煙脫硫法在爐后的煙道中設(shè)有脫硫劑和煙氣的接觸塔(槽)，通過吸收或吸附作用而將煙氣中的硫氧化物除去。在該方法中，針對所要脫硫的種類不同而使用不同的脫硫劑。
然而，在上述的爐內(nèi)脫硫法中，作為脫硫劑所使用的石灰或白云石的利用率是很低的。例如，要達(dá)到脫硫率為90％以上時，石灰的利用率在常壓鼓泡型的流化床燃燒鍋爐中，為15～20％；在循環(huán)流化床燃燒鍋爐中，為25～35％。因此，如果要完全地除去燃料中的硫分，需要投入的脫硫劑量是燃料中含硫量的3～6倍(摩不比)。對于平均粒徑為200微米左右的石灰來說，僅其表面發(fā)生脫硫反應(yīng)，而石灰顆粒的內(nèi)部卻不發(fā)生反應(yīng)，所以存在許多未利用(未發(fā)生反應(yīng))的鈣。為解決上述問題，考慮使用粒徑小、可利用表面積的比例大這樣的石灰，但細(xì)化石灰粒徑會導(dǎo)致增加費(fèi)用，如果投入的石灰粒子太小，會被氣流帶出爐外，這樣石灰的利用率仍然是很低的。
另一方面，以低利用率使用脫硫劑，在流化床燃燒鍋爐、氣化爐等在運(yùn)行中，不只是大量脫硫劑未被利用，而且，作為灰來被處理的殘?jiān)懦隽吭龃?。石灰或白云石都是重要的原材料資源，從資源的有效利用這方面來看，希望用廢棄物等來代替上述物質(zhì)。
本發(fā)明就是在這樣的狀況下提出的，即本發(fā)明使用混凝土淤泥，來代替爐內(nèi)脫硫法中作為脫硫劑所用的石灰或白云石，從而提高了脫硫效率(脫硫劑的利用率)。同時，本發(fā)明的目的在于降低具有爐內(nèi)脫硫設(shè)備的燃燒鍋爐、氣化爐等的排灰量，從而促進(jìn)石灰、白云石資源的有效利用。
為達(dá)到上述目的，發(fā)明人進(jìn)行了多次研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)利用一種在建筑業(yè)、土木業(yè)等中所使用的混凝土的剩余部分，或者在清洗混凝土推料車過程中產(chǎn)生的混凝土淤泥，來作為流化床爐的脫硫劑，就可以有效地達(dá)到上述的目的。本發(fā)明也就是基于這樣發(fā)現(xiàn)而完成的。
即，本發(fā)明提供一種將常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫的方法，其特征在于使用生混凝土淤泥作為脫硫劑。
下面，對本發(fā)明予以詳細(xì)地描述。
本發(fā)明的特征在于使用混凝土泥漿作為常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐內(nèi)的脫硫劑。混凝土泥漿一般是通過濕式篩選分離的方法，從混凝土的剩余部分，或者清洗混凝土推料車過程中產(chǎn)生的混凝土泥漿中分離砂、骨料而得到的。因?yàn)?，通過上述方式得到的混凝土泥漿是漿狀的物質(zhì)，所以通常，利用濃縮劑等經(jīng)由沉淀、濃縮工程等，分離成粘土狀固形物即脫水泥漿和上層澄清水?，F(xiàn)在，這樣的脫水泥漿大部分都是作為工業(yè)廢物處理的，同時，上層澄清液經(jīng)過調(diào)整PH值(酸堿度)后而被廢棄。
在本發(fā)明中，上述混凝土泥漿、脫水泥漿以及上層澄清液都可以作為脫硫劑使用。因此，本發(fā)明中提到“混凝土泥漿”時，其不僅指混凝土泥漿本身，而且也包括“脫水泥漿”以及“上層澄清液”。這樣的混凝土泥漿、脫水泥漿以及上層澄清液中都因含有Ca(鈣)而具有脫硫效果。例如，混凝土淤泥中通常含有10％重量以上的氧化鈣，含有40％重量以上的氧化鈣為較好，含有50-90％重量的氧化鈣更好，含有50～70％重量的氧化鈣最好。同時，含于混凝土淤泥中的全部硫濃度1.0％重量以下為較好，0.8％重量以下為更好，0.6％重量以下為最好。
本發(fā)明的脫硫方法，就是使用上述的混凝土淤泥作為脫硫劑，上述方法有以下幾種，①將上述的生混凝土淤泥、脫水泥漿以及上層澄清液中的至少一種直接投入到爐內(nèi)，②在燃料中適量混合上述物質(zhì)后投入到爐內(nèi)，③干燥固化上述的生混凝土淤泥和/或脫水泥漿而后投入到爐內(nèi)。在這些方法中，最好是使用干燥固化脫水泥漿后投入爐內(nèi)的方法，這是因?yàn)槭?、碎石的混入量少而使?fàn)t內(nèi)傳熱管的損耗或灰的產(chǎn)生量少，同時，因鈣的含量要多一些而使共存的水所攜帶走的顯熱量較少，使得爐的傳熱效率高。
在本發(fā)明的脫硫方法中，最好在流化床鍋爐中投入這樣的生混凝土淤泥來進(jìn)行脫硫，即該生混凝土淤泥中的Ca含量與燃料中的硫含量的摩爾比為1～3。當(dāng)上述的摩不比小于1時反應(yīng)不完全，同時，當(dāng)上述的摩不比大于3時雖然可獲得較高的反應(yīng)率，但殘?jiān)漠a(chǎn)生量增加，要處理的灰量增加。
本發(fā)明的脫硫方法的特征在于使用上述的混凝土淤泥作為流化床鍋爐中的脫硫劑，從大幅度地提高流化床鍋爐的脫硫效率方面來考慮，本發(fā)明對于常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐是比較適用的。在此，上述的常壓流化床燃燒鍋爐內(nèi)的壓力一般為2個大氣壓以下。
本發(fā)明的脫硫方法就是將混凝土淤泥投入到上述的常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐內(nèi)，來除去爐內(nèi)產(chǎn)生的氣體中含有的硫分。從RDF(refuse derivedfuel)或焦碳球、生物炭等被加工的固體燃料，或者CWM(coalwatermixture)等的近似流體燃料等的利用方面考慮，最好將上述的混凝土淤泥(脫硫劑)在裝置中預(yù)先與燃料混合后投入。此時，該生混凝土淤泥中的Ca含量與上述燃料中的硫含量的混合摩爾比最好為1～3。
在上述方法中，被燃燒或氣化的燃料種類是含有硫的物質(zhì)，例如，使用煤、石油焦炭、油砂、泥煤等固體燃料，水或油等與煤混合的類似流體燃料、重油、煤油、酒精等的液體燃料，LPN、LNG、工廠排氣等的氣體燃料、垃圾、污泥、塑料制品、泥渣、橡皮輪胎等的廢棄物，或者上述物質(zhì)中至少兩種的混合物。
在本發(fā)明的脫硫方法中，對于上述的常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐而言，較好的情況是在500～2000℃的范圍溫度內(nèi)進(jìn)行燃燒及氣化，這樣，可提高反應(yīng)率，為提高脫硫效率，750～1000℃的范圍溫度內(nèi)進(jìn)行燃燒及氣化，效果就更好。
下面，根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的具體說明。


圖1為實(shí)施例和比較例中所使用的循環(huán)流化床燃燒評價(jià)裝置的概略工程圖；圖2為實(shí)施例1、2和比較例1、2的Ca/S與脫硫率的關(guān)系示意圖；圖3為實(shí)施例1、2和比較例1、2的脫硫率與排灰量的關(guān)系示意圖；實(shí)施例1表1所示的具有一定特性的生混凝土淤泥(1)被干燥后，粉碎成2mm以下的顆粒與煤(含硫0.74％)混合。以混凝土淤泥(1)中的Ca含量與煤中的硫分量的摩爾比(Ca/S)分別為0、1、2、3、4、5的比例而調(diào)制出六種混合物。經(jīng)調(diào)制獲得的混合物在圖1所示的常壓流化床燃燒鍋爐中燃燒，通過分析燃燒爐出口的SOx濃度，利用下面的計(jì)算方法就可求得脫硫率。結(jié)果如圖2所示。另外，此時也進(jìn)行在圖1中所示的2次旋風(fēng)除塵器和濾袋器內(nèi)灰的捕集。對平均單位時間的排灰量進(jìn)行測定，其測定結(jié)果如圖3所示。
脫硫率(％)=(a/b)×100a=[只有煤(Ca/s=0)燃燒時的SOx排出濃度]-(SOx排出濃度)b=只有煤(Ca/s=0)燃燒時的SOx排出濃度另外，上述試驗(yàn)的燃燒條件是燃燒溫度t=850℃，燃燒壓力=1atm，空氣比=1.2,煤下述表2所示的具有一定特性的A炭，石灰秩父產(chǎn)的石灰，燃料投入速度4kg/h。
同時，生混凝土淤泥的物理特性可根據(jù)各自的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測定，如根據(jù)JISM8811來測定全水分，根據(jù)JISM8812來測定工業(yè)分析，根據(jù)JISM8813來測定元素分析，根據(jù)JISM8801來測定灰的熔融溫度，根據(jù)JISM8815來測定灰的組成。
實(shí)施例2表1所示的具有一定特性的混凝土淤泥(2)被干燥后，粉碎成2mm以下的顆粒與煤(含硫0.74％)混合。以生混凝土淤泥(2)中的Ca分含量與煤中的硫分含量的摩不比(Ca/s)分別為0、1、2、3、4、5的比例而調(diào)制出六種混合物。經(jīng)調(diào)制獲得的混合物在圖1所示的流化床鍋爐中燃燒，通過分析燃燒爐出口的SOx濃度可求得脫硫率。試驗(yàn)條件、脫硫率的計(jì)算方法與實(shí)施例1一致。結(jié)果如圖2所示。同時，與實(shí)施例1一致的方法來測定平均單位時間的排灰量，其測定結(jié)果如圖3所示。
實(shí)施例3在圖1所示的裝置中僅僅燃燒煤，試驗(yàn)條件同實(shí)施例1。
達(dá)到正常狀態(tài)后，利用泵將未干燥的混凝土淤泥(1)送入爐內(nèi)。調(diào)節(jié)該混凝土淤泥(1)的送入量，以保證混凝土淤泥(1)中的Ca含量與煤中的硫含量的摩爾比(Ca/s)為2。測定達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后排出的SOx濃度，僅燃燒煤時的SOx濃度可通過與實(shí)施例1同樣的方法求得脫硫率，此時的脫硫率為88％。
比較例1石灰被干燥后，粉碎成2mm以下的顆粒與煤(含硫0.74％)混合。以石灰石中的Ca分含量與煤中的硫分含量的摩爾比(Ca/s)分別為0、1、2、3、4、5的比例而調(diào)制出六種混合物。經(jīng)調(diào)制獲得的混合物在圖1所示的流化床鍋爐中燃燒，通過分析燃燒爐出口的SOx濃度可求得脫硫率。試驗(yàn)條件、脫硫率的計(jì)算方法與實(shí)施例1一致。結(jié)果如圖2所示。同時，脫硫率和排灰量的關(guān)系如圖3所示。
比較例2白云石被干燥后，粉碎成2mm以下的顆粒與煤(含硫0.74％)混合。以白云石中的Ca分含量與煤中的硫分含量的摩爾比(Ca/s)分別為0、1、2、3、4、5的比例而調(diào)制出六種混合物。經(jīng)調(diào)制獲得的混合物在圖1所示的流化床鍋爐中燃燒，通過分析燃燒爐出口的SOx濃度可求得脫硫率。試驗(yàn)條件、脫硫率的計(jì)算方法與實(shí)施例1一致。結(jié)果如圖2所示。同時，脫硫率和排灰量的關(guān)系如圖3所示。
如果把圖2、圖3所示的上述實(shí)施例、比較例的結(jié)果相比較，可以看出，以生混凝土淤泥作為脫硫劑的本發(fā)明的脫硫方法的實(shí)施例1、2與以石灰石或白云石作為脫硫劑的比較例1、2二者相比，當(dāng)Ca/s比較小時，前者顯示出很高的脫硫性能，同時，前者的脫硫率高而排灰量卻很低。
如上所述的本發(fā)明的脫硫方法，由于使用生混凝土淤泥作為爐中的脫硫劑，所以能夠顯著地提高常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐的爐內(nèi)脫硫效率，同時，能夠減少脫硫劑的使用量，更進(jìn)一步地，能夠顯著地降低流化床爐的排灰量。
表1
表權(quán)利要求
1．一種對常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫的方法，其特征在于使用混凝土淤泥作為爐內(nèi)脫硫劑。
2．一種對爐內(nèi)產(chǎn)生的排氣進(jìn)行脫硫的方法，其特征在于將混凝土淤泥中的Ca含量與燃料中的硫含量的摩爾比為1～3的該生混凝土淤泥投入到爐內(nèi)溫度在750～1000℃范圍內(nèi)的常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐中，以除去爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣中的硫。
3．一種對爐內(nèi)產(chǎn)生的排氣進(jìn)行脫硫的方法，其特征在于將生混凝土淤泥中的Ca分含量與燃料中的硫分含量的摩不比為1～3的該生混凝土淤泥與燃料混合后投入到爐內(nèi)溫度在750～1000℃范圍內(nèi)的常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐中，以除去爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣中的硫。
4．一種脫硫劑，其特征在于該脫硫劑由含有10％重量以上的氧化鈣的混凝土淤泥組成。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的脫硫方法，其特征在于該混凝土泥漿中含有10％重量以上的氧化鈣。
全文摘要
一種爐內(nèi)脫硫方法,可以提高脫硫效率(脫硫劑的利用率),同時,可以降低具有爐內(nèi)脫硫設(shè)備的燃燒鍋爐、氣化爐等的排灰量,更進(jìn)一步地,能夠促進(jìn)石灰、白云石資源的有效利用。該方法的特征在于使用生混凝土淤泥作為常壓流化床燃燒鍋爐、流化床氣化爐或流化床部分氣化爐等流化床爐的爐內(nèi)脫硫劑。
文檔編號B01D53/48GK1224633SQ9810882
公開日1999年8月4日 申請日期1998年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月28日
發(fā)明者藤原尚樹, 黑木裕昭 申請人:出光興產(chǎn)株式會社