CN104001412B - 烟气脱硫剂及其烟气脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气脱硫剂及其烟气脱硫方法。以重量百分含量表示，烟气脱硫剂由赤泥10～80%、铝灰5～50%、粉煤灰5～70%和废碳粉5～30%组成。首先按照原料组成比例称取各种原料，混合均匀，得到混合物料；将混合物料压制成棱柱体，棱柱体中间设有气体通道；棱柱体组装在脱硫设备内，脱硫设备与烟气管道连接，烟气管道内产生的烟气通入脱硫设备与脱硫剂进行充分接触，进行脱硫；经测定，脱硫后的气体符合国家排放标准，进行排出。本发明利用了赤泥、粉煤灰、铝灰和废碳粉各自的特性，将其混合作为脱硫剂，可有效除去烟气中的二氧化硫，脱硫率达90%以上。本发明以废治废，脱硫成本低，二氧化硫脱除率高，利于工业化放大。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫技术，特别是涉及一种以工业固体废弃物为烟气脱硫剂及其利用该脱硫剂进行脱硫的方法，即本发明涉及一种烟气脱硫剂及其烟气脱硫方法。
背景技术
烟气中的二氧化硫对动植物及生态环境危害巨大，特别是低浓度的二氧化硫，由于其烟气含量大，治理效益低，所以长期以来其有效治理成为一大难题。目前世界上治理SO2污染的主要技术手段是烟气脱硫，各国研究、开发和使用的烟气脱硫技术已超过200多种，其中已工业化的约有20多种，以湿法脱硫为主，其原理大都是以碱性吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，如石灰/石灰石/石膏法、氨法等等。也有报道烟气中SO2的治理方法是将其中的二氧化硫用于生产硫酸，但不同的冶炼方式所产生的SO2烟气的浓度不同，当烟气中SO2浓度过低而不适合进制酸系统时一般采用碱液吸收的方式进行处理。传统的碱液吸收方法是：将高浓度的液碱配制成适合吸收的较低浓度的稀碱液，将配好的稀碱液加入吸收循环槽，经泵抽至吸收塔上部，经喷头喷淋而下，与冶炼烟气逆流接触来实现碱液对冶炼烟气中二氧化硫的吸收。吸收液一直在塔内循环吸收，当吸收达到终点(pH＝5～6)时，需要停止吸收，将饱和吸收液排出，然后重新配制碱液再进行循环吸收。
中国专利201010568240.3报道了一种脱除烟气中低浓度二氧化硫的方法及装置，该方法以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液为吸收液，旋转填料床为吸收反应器，步骤为：开启旋转填料床，吸收液和含二氧化硫的烟气进入旋转填料床，液相与气相进行接触发生反应，反应后的液相进入解吸系统解吸。装置包括旋转填料床，旋转填料床气体进口连接含二氧化硫的烟气来源，旋转填料床液体进口连接吸收液来源，旋转填料床液体出口连接解吸系统。本发明脱硫效率高，吸收液可再生，可灵活用于制酸系统或生产硫磺等，而且该装置减少了设备结垢、堵塞，有利于提高吸收效率及吸收富液的解吸率，降低投资和运行费用。
中国专利200510042884.8公开了一种脱除废气中二氧化硫的方法及设备，该发明采用柠檬酸盐溶液洗涤除去废气中的SO2。中国专利200580015036.6公开了一种采用过氧化氢溶液洗涤除去的SO2方法。中国专利200580020973.0报道了一种减少流化床锅炉SO2排放的方法。
中国专利201010241676.1公开了一种二氧化硫冶炼烟气处理方法，涉及一种低浓度二氧化硫冶炼烟气连续吸收方法。其特征在于其处理过程设置的设备包括吸收塔、尾气吸收塔、配碱罐、吸收塔和尾气吸收塔间的平衡管，循环泵、pH连锁控制阀、液位控制连锁阀；吸收塔和尾气吸收塔之间的平衡管带有坡度，便于碱液从尾气吸收塔流入吸收塔，吸收塔和尾气吸收塔各分别配置一台循环泵，进行吸收液的连续输送；吸收塔的循环管道上设置一个pH计与吸收塔的出料自动阀联锁；在吸收循环槽上设置一个液位计与尾气吸收塔的进料自动阀联锁。本发明的方法自动化程度较高，减少了吸收过程中复杂的进料和出料的时间，极大地加快了吸收操作速度，减轻了劳动强度。
中国专利201310242498.8公开了一种锅炉烟气脱硫脱硝的方法，取消氨溶解槽和氨水稀释系统，尿素工艺冷凝液不需处理直接补入脱硫塔或者喷入锅炉，不仅节约脱硫脱硝装置运行成本80%以上，使脱硫脱硝装置盈利能力大幅度上升，又能减少处理废氨水费用；满足环保排放要求，保证烟气中二氧化硫和氮氧化物达标排放。
上述现有工艺的吸收设备以塔设备居多，存在设备体积庞大，占地面积大，运行费用高等问题，且脱硫后产物无法有效处理；而且碱法脱硫时，碱液消耗大、脱硫成本高，广泛采用的氨法脱硫均采用气氨作为吸收剂，气氨成本占整个装置运行成本80%左右，其副产品硫铵价值不高，导致大多数脱硫装置亏本运行，企业积极性不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对以上现有脱硫技术存在的问题和不足，本发明提供一种以工业固体废弃物为烟气脱硫剂及其利用该脱硫剂进行脱硫的方法，即本发明提供一种烟气脱硫剂及其烟气脱硫方法。本发明技术方案以废治废，变废为宝，脱硫成本低，二氧化硫脱除率高，利于工业化放大。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，所述烟气脱硫剂由赤泥10～80%、铝灰5～50%、粉煤灰5～70%和废碳粉5～30%组成。
根据上述的烟气脱硫剂，所述烟气脱硫剂由赤泥30～50%、铝灰10～30%、粉煤灰20～40%和废碳粉10～20%组成。
根据上述的烟气脱硫剂，所述赤泥为氧化铝生产排出的含碱废渣，以质量百分比表示，其主要化学成分及其含量为氧化钙6～50%，氧化钠2～10%，氧化铝5～20%，氧化铁5～50%和二氧化硅3～25%，赤泥附液的碱度为3000～15000mg/L；赤泥中参与脱硫的有效成分是氧化钙、氧化钠、氧化铝和氧化铁。
根据上述的烟气脱硫剂，所述铝灰为电解铝灰或熔铸铝灰，以质量百分比表示，其主要化学成分及其含量为氧化铝30～60%，二氧化硅3～6%，氧化钠1～3%，氧化钙1～3%和氧化镁2～3%；铝灰中参与脱硫的有效成分是氧化铝、氧化钠、氧化钙和氧化镁。
根据上述的烟气脱硫剂，所述粉煤灰为煤燃烧后的残渣，以质量百分比表示，其主要化学成分及其含量为二氧化硅30～60%，氧化铝15～40%，氧化铁2～6%，氧化钙1～10%和氧化镁1～4%；粉煤灰中参与脱硫的有效成分是氧化铝、氧化铁、氧化钙和氧化镁。
根据上述的烟气脱硫剂，所述废碳粉为含碱性物质的废碳粉，其碱性物质所占的质量百分含量为10～60%，废碳粉中参与脱硫的有效成分是碱性物质。
一种利用上述烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，所述方法包括以下步骤：
a、首先按照上述烟气脱硫剂的配比比例称取各种原料，将称取的各种原料混合均匀，得到混合物料；
b、将步骤a得到的混合物料压制成棱柱体，压制成的棱柱体中间设有气体通道，气体通道的体积占棱柱体体积的30～60%；
c、将步骤b制成的棱柱体组装填充在脱硫设备内，脱硫设备两端设置有气流挡板（挡板用于延缓烟气的流速），脱硫设备与烟气管道连接，烟气管道内产生的烟气通入脱硫设备与脱硫剂进行充分接触，进行脱硫；经测定，脱硫后的气体符合国家排放标准，进行排出。
根据上述利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，步骤b中所述棱柱体为圆柱体、正方体、正三棱柱体、正六棱柱体或长方体；压制成的棱柱体自1米高度自由落体时不破碎。
根据上述利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，步骤b中所述气体通道为沿棱柱体高度方向设有的通孔，其横截面为圆形或多边形。
本发明的积极有益效果：
1、本发明技术方案以废治废，变废为宝，脱硫成本低，二氧化硫脱除率高，利于工业化放大。
2、本发明技术方案充分利用了赤泥、粉煤灰、铝灰和废碳粉各自的特性，将其混合作为脱硫剂，可有效除去烟气中的二氧化硫，脱硫率达90%以上。
3、由于赤泥具有富碱性，本发明将其作为SO2废气的脱硫剂和吸收剂，既可以解决生态环境问题，又可以实现工业废弃物的资源化利用，具有显著的社会意义和经济效益。
4、赤泥是氧化铝生产排出的废弃物，目前我国每年氧化铝产量约4000万吨，排出赤泥约1.5亿吨；目前赤泥的利用率不足10%，主要是堆存，占用大面积土地，不仅造成土地的浪费，更重要的是碱化周围与地下的土壤及水源，造成对空气、土壤和水的污染，不利于环保；本发明对赤泥的利用具有显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。
以下实施例中采用的赤泥为氧化铝生产排出的含碱废渣，以质量百分比表示，其主要化学成分及其含量为氧化钙6～50%，氧化钠2～10%，氧化铝5～20%，氧化铁5～50%，二氧化硅3～25%，赤泥附液的碱度为3000～15000mg/L；赤泥中参与脱硫的有效成分是氧化钙、氧化钠、氧化铝和氧化铁；
铝灰为电解铝灰或熔铸铝灰，以质量百分比表示，其主要化学成分及其含量为氧化铝30～60%，二氧化硅3～6%，氧化钠1～3%，氧化钙1～3%，氧化镁2～3%；铝灰中参与脱硫的有效成分是氧化铝、氧化钠、氧化钙和氧化镁；
粉煤灰为煤燃烧后的残渣，以质量百分比表示，其主要化学成分及其含量为二氧化硅30～60%，氧化铝15～40%，氧化铁2～6%，氧化钙1～10%，氧化镁1～4%；粉煤灰中参与脱硫的有效成分是氧化铝、氧化铁、氧化钙和氧化镁；
废碳粉为含碱性物质的废碳粉，其碱性物质质量百分含量为10～60%，废碳粉中参与脱硫的有效成分是碱性物质。
实施例1：
本发明烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，由赤泥10%、铝灰15%、粉煤灰70%和废碳粉5%组成。
本发明利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，该方法的详细步骤为：
a、首先按照烟气脱硫剂的配比比例称取赤泥、铝灰、粉煤灰和废碳粉，将称取的各种原料混合均匀，得到混合物料；
b、将步骤a得到的混合物料压制成高300mm、直径200mm的圆柱体，圆柱体内沿高度方向设有通孔即气体通道，通孔截面为正方形，正方形边长为10mm；通孔即气体通道的体积占棱柱体体积的40%；
c、将步骤b制成的圆柱体组装到脱硫设备内，脱硫设备两端设置有气流挡板（挡板用于延缓烟气的流速），将脱硫设备与烟气管道连接，烟气管道内产生的烟气通入脱硫设备与脱硫剂进行充分接触，进行脱硫；经测定，烟气中SO2起始浓度为2500mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为185mg/Nm3，低于国家最新排放标准200mg/Nm3，予以排出。
实施例2：
本发明烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，由赤泥40%、铝灰50%、粉煤灰5%和废碳粉5%组成。
本发明利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，该方法的详细步骤为：
a、首先按照烟气脱硫剂的配比比例称取赤泥、铝灰、粉煤灰和废碳粉，将称取的各种原料混合均匀，得到混合物料；
b、将步骤a得到的混合物料压制成高220mm、边长180mm的正四棱柱体，正四棱柱体内沿高度方向设有通孔即气体通道，通孔截面为圆形，圆孔直径12mm；通孔即气体通道的体积占棱柱体体积的50%；
c、将步骤b制成的正四棱柱体组装到脱硫设备内，脱硫设备两端设置有气流挡板（挡板用于延缓烟气的流速），将脱硫设备与烟气管道连接，烟气管道内产生的烟气通入脱硫设备与脱硫剂进行充分接触，进行脱硫；经测定，烟气中SO2起始浓度为4000mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为163mg/Nm3，低于国家最新排放标准200mg/Nm3，予以排出。
实施例3：
本发明烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，由赤泥80%、铝灰5%、粉煤灰5%和废碳粉10%组成。
本发明利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，该方法的详细步骤为：
a、首先按照烟气脱硫剂的配比比例称取赤泥、铝灰、粉煤灰和废碳粉，将称取的各种原料混合均匀，得到混合物料；
b、将步骤a得到的混合物料压制成高200mm、边长150mm的正三棱柱体，正三棱柱体内沿高度方向设有通孔即气体通道，通孔截面为正六边形，正六边形边长8mm；通孔即气体通道的体积占棱柱体体积的60%；
c、将步骤b制成的正三棱柱体组装到脱硫设备内，脱硫设备两端设置有气流挡板（挡板用于延缓烟气的流速），将脱硫设备与烟气管道连接，烟气管道内产生的烟气通入脱硫设备与脱硫剂进行充分接触，进行脱硫；经测定，烟气中SO2起始浓度为7500mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为106mg/Nm3，低于国家最新排放标准200mg/Nm3，予以排出。
实施例4：
本发明烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，由赤泥20%、铝灰20%、粉煤灰30%和废碳粉30%组成。
本发明利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，该方法的详细步骤为：
a、首先按照烟气脱硫剂的配比比例称取赤泥、铝灰、粉煤灰和废碳粉，将称取的各种原料混合均匀，得到混合物料；
b、将步骤a得到的混合物料压制成高260mm、直径180mm的圆柱体，圆柱体内沿高度方向设有通孔即气体通道，通孔截面为正三角形，正三角形边长15mm；通孔即气体通道的体积占棱柱体体积的30%；
c、将步骤b制成的圆柱体组装到脱硫设备内，脱硫设备两端设置有气流挡板（挡板用于延缓烟气的流速），将脱硫设备与烟气管道连接，烟气管道内产生的烟气通入脱硫设备与脱硫剂进行充分接触，进行脱硫；经测定，烟气中SO2起始浓度为2000mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为145mg/Nm3，低于国家最新排放标准200mg/Nm3，予以排出。
实施例5：与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，由赤泥40%、铝灰20%、粉煤灰30%和废碳粉10%组成。
本发明利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，该方法的详细步骤与实施例1不同之处在于：
步骤c中：烟气中SO2起始浓度为3500mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为146mg/Nm3，低于国家最新排放标准200mg/Nm3，予以排出。
实施例6：与实施例2基本相同，不同之处在于：
本发明烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，由赤泥30%、铝灰30%、粉煤灰20%和废碳粉20%组成。
本发明利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，该方法的详细步骤与实施例2不同之处在于：
步骤c中：烟气中SO2起始浓度为3000mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为142mg/Nm3，低于国家最新排放标准200mg/Nm3，予以排放。
实施例7：与实施例3基本相同，不同之处在于：
本发明烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，由赤泥35%、铝灰10%、粉煤灰40%和废碳粉15%组成。
本发明利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，该方法的详细步骤与实施例3不同之处在于：
步骤c中：烟气中SO2起始浓度为2500mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为156mg/Nm3，低于国家最新排放标准200mg/Nm3，予以排放。
实施例8：与实施例4基本相同，不同之处在于：
本发明烟气脱硫剂，以重量百分含量表示，由赤泥50%、铝灰15%、粉煤灰25%和废碳粉10%组成。
本发明利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，该方法的详细步骤与实施例4不同之处在于：
步骤c中：烟气中SO2起始浓度为5000mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为167mg/Nm3，低于国家最新排放标准200mg/Nm3，予以排放。
Claims (9)
1.一种烟气脱硫剂，其特征在于：以重量百分含量表示，所述烟气脱硫剂由赤泥10～80%、铝灰5～50%、粉煤灰5～70%和废碳粉5～30%组成。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫剂，其特征在于：所述烟气脱硫剂由赤泥30～50%、铝灰10～30%、粉煤灰20～40%和废碳粉10～20%组成。
3.根据权利要求1或2所述的烟气脱硫剂，其特征在于：以质量百分比表示，所述赤泥中主要化学成分及其含量为氧化钙6～50%，氧化钠2～10%，氧化铝5～20%，氧化铁5～50%和二氧化硅3～25%；所述赤泥中附液的碱度为3000～15000mg/L。
4.根据权利要求1或2所述的烟气脱硫剂，其特征在于：以质量百分比表示，所述铝灰中主要化学成分及其含量为氧化铝30～60%，二氧化硅3～6%，氧化钠1～3%，氧化钙1～3%和氧化镁2～3%。
5.根据权利要求1或2所述的烟气脱硫剂，其特征在于：以质量百分比表示，所述粉煤灰中主要化学成分及其含量为二氧化硅30～60%，氧化铝15～40%，氧化铁2～6%，氧化钙1～10%和氧化镁1～4%。
6.根据权利要求1或2所述的烟气脱硫剂，其特征在于：所述废碳粉中碱性物质所占的质量百分含量为10～60%。
7.一种利用权利要求1所述烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a、首先按照权利要求1所述烟气脱硫剂的配比比例称取各种原料，将称取的各种原料混合均匀，得到混合物料；
b、将步骤a得到的混合物料压制成棱柱体，压制成的棱柱体中间设有气体通道，气体通道的体积占棱柱体体积的30～60%；
c、将步骤b制成的棱柱体组装填充在脱硫设备内，脱硫设备两端设置有气流挡板，脱硫设备与烟气管道连接，烟气管道内产生的烟气通入脱硫设备与脱硫剂进行充分接触，进行脱硫；经测定，脱硫后的气体符合国家排放标准，进行排出。
8.根据权利要求7所述利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，其特征在于：步骤b中所述棱柱体为正方体、正三棱柱体、正六棱柱体或长方体；压制成的棱柱体自1米高度自由落体时不破碎。
9.根据权利要求7所述利用烟气脱硫剂进行烟气脱硫的方法，其特征在于：步骤b中所述气体通道为沿棱柱体高度方向设有的通孔，其横截面为圆形或多边形。
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