[发明专利]固体燃料发电站废弃物综合处理工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及发电站的环境保护技术，具体地指一种固体燃料发电站废弃物综合处理工艺及其设备。

背景技术

目前，固体燃料发电站所采用的原料大部分是煤炭，也有少部分采用可循环利用的生物质。我国是世界上燃煤发电的第一大国，燃煤发电机组占全部发电机组的70%左右，生物质发电相对较少。我国燃煤发电所排放的废弃物粉煤灰和温室气体二氧化碳已居世界之冠，燃烧生物质产生的生物质灰也在逐年增加。有资料统计表明：我国粉煤灰的总排放量已超过3.75亿吨，二氧化碳每年的排放量也超过61亿吨，而且两者的排放量还在不断增加，由此引起全球变暖、气候变化、以及对生态、经济、社会等方面产生综合影响的环境污染问题也日益严重，迫使人们一直在寻找解决这些问题的途径。

针对粉煤灰或生物质灰而言，其主要成份均为硅酸盐类，还含有大量的Na、K、Ca、Mg等金属物质，我国建材业对其再利用的不多，目前的利用率仅在30%左右，主要是用于筑路基和回填，每年尚有2.6亿多吨粉煤灰未能利用，只能储存于灰库中，不仅占用了大量生产用地和储运配套装备，而且每吨粉煤灰储存的建库费和运行费约需10~100元，累积成本惊人。同时，粉煤灰用于筑路基等作业时，还受地区、时间、气候的一系列的限制，使用非常不均衡。因此，如何利用粉煤灰或减少粉煤灰储存是本领域科研人员面临的一项重要环境课题。

针对二氧化碳而言，虽然它是工业、农业、食品、卫生、医疗等多个领域的有用资源，但其应用量与排放量相比极其微小，过量排放所形成的温室效应，对人类的生存环境起着不利的影响。如今控制二氧化碳排放已经成为全球性的问题，越来越多的国家意识到二氧化碳的捕集与封存技术对于减缓气候变暖的意义。

为了控制二氧化碳进入大气，本领域科研人员已经设计出了各种各样的二氧化碳封存技术，主要有如下三种方式：第一种是将它以气态形式封存于各种地质夹层中；第二种是将它以气态形式封存于深海中；第三种是将它以固态形式封存于碳酸盐中。三种封存方式中，第一种地质封存技术得到了一定的应用，但地质情况的变化会导致不安全因素的增加，并且随着时间的延伸，其不安全性也会越来越突出。第二种深海封存技术则容易破坏深海生态环境，目前鲜见应用。第三种碳酸盐封存技术又称矿物封存技术，理论上对二氧化碳的固定效果最好，转变成盐类的二氧化碳不会再次释放到大气中，因此得到了广泛的关注，但目前其仍然停留在固定二氧化碳的试验阶段，距离实际应用尚远。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种固体燃料发电站废弃物综合处理工艺及其设备。该工艺和设备借助电解海水或调质海水产生吸收剂等的原料，能够将发电站排放烟气中的二氧化碳转化成碳酸盐类固定封存于大海中，同时充分利用发电站排放的粉煤灰、生物质灰等灰渣、以及廉价的硅酸盐矿石粉辅助完成二氧化碳的转化循环，最大限度地实现发电站废弃物的综合利用。

为实现上述目的，本发明所设计的固体燃料发电站废弃物综合处理工艺，是对发电站所排放烟气中的二氧化碳和灰渣中的硅酸盐类物质进行相互利用的过程，其特征在于：该工艺包括如下步骤：

1）以天然海水或添加有盐酸盐类的调质海水作为电解质溶液，通入直流电源对其进行电解分离处理，在电解装置的阴极和阳极分别获得酸性气体H₂和Cl₂，同时使电解质溶液变成主要成分为NaOH、KOH、Ca(OH)₂、Mg(OH)₂的混合碱性溶液；

2）将所得混合碱性溶液喷入二氧化碳吸收塔中，同时向二氧化碳吸收塔中通入发电站所排放的烟气，使烟气中的CO₂与混合碱性溶液的喷射雾滴逆流接触，发生充分的化学吸收反应，生成稳定的Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺离子类碳酸盐浆液；

3）对除去CO₂的烟气作进一步净化处理，脱除其中夹带的混合碱性物质液滴，所得洁净烟气排入大气；同时，对所获碳酸盐浆液作进一步无害化处理后，将其排入大海；

4）分别对所获H₂和Cl₂进行纯化处理，将H₂和Cl₂中携带的水份和碱液分离出来，并回流到电解质溶液中；

5）分别对脱水后的H₂和Cl₂进行冷却处理，使H₂和Cl₂的温度降低至适于合成反应的区域；