[发明专利]用于煤粉燃烧脱硫的钢渣复合脱硫剂及使用其的脱硫方法

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉、发电行业的煤粉燃烧炉所使用的脱硫剂，尤其涉及一种钢渣复合脱硫剂及使用其的脱硫方法。

背景技术

长期以来高硫煤的脱硫研究一直是环境污染控制研究中重要课题，高效脱硫技术也一直是煤及环境工作者的研究热点。据美国环保局统计，世界各国开发、研究、使用的SO₂控制技术多达200多种。其中燃烧脱硫方法，因不需要增加额外的脱硫设备，投资省，受到许多研究者关注。煤粉燃烧脱硫方法，即在煤中加入一定脱硫剂，使煤燃烧过程产生的硫氧化物，与煤中脱硫剂反应生成硫酸盐或硫化物而固定在煤灰里。

钙基脱硫剂是目前国内外研究与使用最多的一类脱硫剂，其燃烧脱硫理论已趋于成熟，且流化床脱硫燃烧技术已开始在我国大型发电厂使用，但由于固硫反应过程的复杂性，以及高温下硫酸盐的再分解，使燃烧脱硫剂的有效利用率和固硫效率普遍较低。为提高固硫效率，研究者添加各种助剂，以提高脱硫产物CaSO₄的高温分解温度。实验研究表明，Na、K、Fe、Mn、Sr等元素化合物作为助剂，可使脱硫剂中CaO与SO₂的反应容易进行，且易形成复合矿物，使CaSO₄的高温分解温度提高。但现实中，以硫酸钙为主要含硫矿相，其在煤粉燃烧工况1100℃以下就会分解，因此导致固硫效率多低于50%。此外，目前燃烧脱硫时控制的钙硫比一般为2～3，脱硫产物（固硫渣）中的主要矿相为硫酸钙、钙铝黄长石、铝酸钙、硅酸二钙、游离氧化物（氧化钙、氧化硅或氧化铝）等，由于煤灰组成的变化以及燃烧工况的波动，固硫渣的矿相组成变化大，游离氧化物多，除作为一般的粉煤灰利用外，基本没有直接实现资源化利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固硫效率高的适用于煤粉燃烧脱硫的钢渣复合脱硫剂及使用其的脱硫方法。

本发明的技术方案如下：

用于煤粉燃烧脱硫的钢渣复合脱硫剂，其特征在于，它由钢渣、石灰石、及氧化铝组成，所述钢渣、石灰石、及氧化铝的重量份分别为50～100份、45～85份、及21～37份；所述钢渣复合脱硫剂同时满足成分范围为：37～45wt%的氧化钙、8～24wt%的氧化铝、4～14wt%的氧化铁、及3～11wt%的氧化硅。

上述方案中，所述钢渣、石灰石、及氧化铝分别预磨后过120目筛，筛余量为6%。

使用上述钢渣复合脱硫剂的脱硫方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）原料的选取：按重量份分别为50～100份、45～85份、及21～37份选取钢渣、石灰石、及氧化铝，备用；

2）取80wt%的步骤1）中的石灰石、80wt%的步骤1）中的氧化铝、及10wt%的步骤1）中的钢渣，与100份煤粉混合后进行研磨，对研磨过的混合料进行筛分，筛网为180目，筛余量为3%，然后将筛分后的混合料由煤粉燃烧器喷入燃烧炉内； 

3）将余下的石灰石、余下的氧化铝、及余下的钢渣混合后进行研磨，对研磨过的混合料进行筛分，筛网为150目，筛余量为2%，然后将筛分后的混合料由煤粉燃烧器下部的喷料管加入燃烧炉内，所述煤粉燃烧器与喷料管上下平行布置。

上述方案中，所述步骤2）中的研磨时间为6～10小时。

上述方案中，所述步骤3）中的研磨时间为8～12小时。

上述方案中，所述煤粉燃烧器与喷料管的中心距离为300～1200mm。

上述方案中，所述煤粉燃烧器与喷料管的中心距离为500mm。

上述方案中，所述燃烧炉的火焰温度控制在950℃～1250℃，为氧化焰气氛。

本发明的脱硫剂的作用机制是：钢渣中富含氧化钙、氧化硅，其以硅酸二钙、硅酸三钙的晶相状态存在，为煤灰中组分在较低温度下参与固相反应生成更多硅酸二钙、硅酸三钙起到了晶核诱导作用；而钢渣中还富含氧化铁、氧化镁等氧化物，对含硫物相在较低温度下（1000℃左右）、较宽的温度范围（950℃-1250℃）从硫酸钙向高温稳定的硫铝酸钙转化、铁相固溶体形成、以及促进硅酸二钙在较低温度下（1050℃左右）形成都有很大帮助。由于本复合脱硫剂是以工业废弃钢渣为主要原料之一，其中氧化钙含量达到40%，可提供生成水泥熟料矿物所需的钙源，石灰石用量仅需满足燃烧脱硫所需的活性氧化钙，而且由于高温固硫物相、水泥熟料矿相形成温度的降低，且大多数固相反应是放热反应，在燃烧脱硫过程中不会因为氧化钙的提高而提高热耗，因此可采用高钙硫比，由此也保证有足够的钙源与渣中氧化硅、氧化铝等反应生成水泥熟料矿相。