[发明专利]基于镁渣/粉煤灰耦合烟气脱硫减碳处理制备充填膏体的系统与方法

说明书

一种基于镁渣/粉煤灰耦合烟气脱硫减碳处理制备充填膏体的系统，包括：烟气脱硫反应器，其底部为脱硫浆液收集池，顶部为烟气出口，在烟气出口下方设置有吸收浆液分布装置，烟气入口位于脱硫浆液收集池上方，吸收浆液分布装置下方，烟气入口与燃煤锅炉除尘器的烟气排放口连接；吸收浆液配制器，在其中利用镁渣和/或粉煤灰原料配制吸收浆液，所述吸收浆液送至所述吸收浆液分布装置，吸收浆液与锅炉烟气接触实现烟气脱硫减碳，并转变为脱硫浆液跌入脱硫浆液收集池；浆液浓缩池，接所述脱硫浆液收集池，降低脱硫浆液的含水率，得到符合充填膏体配制要求的浓缩浆液；充填膏体配制系统，利用所述浓缩浆液配制充填膏体。

技术领域

本发明属于大宗工业固废资源化循环利用技术领域，特别涉及一种基于镁渣/粉煤灰耦合烟气脱硫减碳处理制备充填膏体的系统与方法。

背景技术

煤炭的开采方式有常规开采和绿色充填开采两大类。在常规开采中，主要有普通机械化采煤技术、综合机械化采煤技术、爆破采煤技术等。这些开采方式产量大、采出率高，但在其开采过程中会造成地面沉(塌)陷、生态环境破坏、建(构)筑物损害等问题。而充填开采则是有望突破现阶段常规采煤难题的绿色开采技术。

按照现阶段煤炭绿色开采的规范，煤炭采出后需尽可能的进行就地转化、利用，大量的坑口电站应运而生，一方面，燃煤电厂在生产过程中会产生大量粉煤灰残渣，冶镁过程中也会产生大量的粉煤灰残渣及镁渣，这些固废残渣大量堆积，均无法得到妥善处置。

另一方面，燃煤锅炉在生产过程中需对其所排放的烟气进行脱硫处理，具体多采用石灰石-石膏湿法脱硫：以石灰石浆液作吸收剂，吸收塔内浆液反复与脱硫烟气接触、传质、吸收，使烟气中的SO₂，转移至液相中生成CaSO₄，随后过饱和的脱硫浆液在结晶池内完成石膏的析出完成硫氧化物的脱除，经过石膏结晶的脱硫浆液再次补充石灰石后重复上述脱硫步骤，脱硫效率可达95％～99.7％。

虽然石灰石-石膏湿法脱硫工艺成熟、使用广泛，但也存在一些问题：石灰石-石膏湿法烟气脱硫运行成本中，电费及脱硫吸收剂(石灰石)费用占比较大，超过脱硫系统总运行费用的90％。市场上的石灰石供应日趋紧缺，价格不断上涨。其次，石灰石品质对脱硫效率和系统运行的稳定性及可靠性有重要影响。此外，石灰石开采造成矿区生态环境破坏严重，该方法产生的石膏量较大，且资源化利用途径有限，目前产出的脱硫石膏很大比例的作为废弃物予以处置，该问题亟需解决。

因此，现阶段对于煤电一体化项目面临三大难题：第一，煤矿为了提高资源采出率和采煤速率，使用综采方式采煤引发矿区地面沉(塌)陷、生态环境破坏、建(构)筑物损害问题；第二，采出的煤炭进行发电、煤化工、冶镁等资源转化或者深加工时，所产生的粉煤灰、炉渣、镁渣、气化渣等大宗工业固废妥善处置问题；第三，现行大气污染物排放要求燃煤锅炉烟气排放具有较低的，采用湿法脱硫的石灰石消耗、以及副产物脱硫石膏的处置问题。而在目前“采煤-深加工-废物处理”等步骤各自分离的工艺体系下，很难妥善解决上述问题。

对于粉煤灰、镁渣而言，大量研究证明其是一类良好的胶凝材料，具有水硬性；基于粉煤灰、镁渣基胶凝材料的矿井充填膏体得到了研究人员的广泛关注。因此，将燃煤电厂大宗工业固废与煤矿充填开采有机结合，将极大程度的解决煤炭资源高效开采利用与区域生态环境保护的问题。此外，粉煤灰、镁渣成分中本就含有2～40％的氧化钙，探索基于镁渣、粉煤灰等高氧化钙体系的充填膏体制备耦合锅炉烟气排放脱硫减碳方法，这样即能完成工业固废物的资源化利用，又可解决燃煤锅炉烟气排放的低成本脱硫问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于镁渣/粉煤灰耦合烟气脱硫减碳处理制备充填膏体的系统与方法，利用镁渣、粉煤灰浆液替代石灰石-石膏湿法脱硫中的石灰石浆液完成燃煤锅炉烟气的硫氧化物去除和二氧化碳削减，并将反应后的浆液分为两部分：一部分浆液回流至镁渣、粉煤灰浆液混合系统重复利用，一部分浆液进入浓缩池降低含水率后，输送至充填膏体配制系统与其他膏体配料按照预定配比混合制成符合要求的充填膏体。