一种利用还原镁渣进行烟气脱硫的方法及其装置与流程

[0001]
本发明属于烟气脱硫技术领域，涉及一种利用还原镁渣进行烟气脱硫的方法及其装置。


背景技术：

[0002]
烟气脱硫有湿法、半干法、干法脱硫；目前国内有95％的电厂烟气脱硫采用湿法石灰石-石膏脱硫技术。而石灰石的开采会破坏自然植被，煅烧过程造成粉尘污染和co2排放，石灰石作为脱硫剂长期使用会对环境造成了一定压力。且石灰石需要进行购买，对燃煤电厂来说是一笔不少的支出。
[0003]
金属镁是一种比强度和比刚度均高于传统金属结构材料的新型有色金属，是广泛应用于航空航天、武器装备、电子通讯、交通工具的绿色金属。目前国内金属镁的治炼方法主要是皮江法，属于硅热还原法的一种，占90％以上。皮江法炼镁每产生1吨镁就要有5～6吨镁渣。目前国内镁渣的处理方法主要是填埋或者露天堆放，造成大气、土壤、水污染。
[0004]
镁渣用于电厂脱硫的现有技术之一是将镁渣与其他催化剂混合用在循环流化床锅炉中，与煤粉一起进入锅炉燃烧，在燃烧过程中脱硫。此技术容易造成锅炉堵塞，且脱硫转化率低。另一种现有技术是将镁渣与电厂粉煤灰等其他工业废渣进行水合，水合过程中的反应不明确，其产物具有不确定性，制备的脱硫剂能否成功运用于市场，需要进一步研究。


技术实现要素：

[0005]
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利用还原镁渣进行烟气脱硫的方法及其装置，解决了大量镁渣污染环境的问题，而且降低了电厂脱硫处理的工业成本。
[0006]
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0007]
本发明公开了一种利用还原镁渣进行烟气脱硫的方法，包括：将还原镁渣与水混合均匀进行水合反应，制得水合镁渣浆液；向所得水合镁渣浆液中通入烟气，利用所得水合镁渣浆液对烟气进行脱硫反应。
[0008]
优选地，所述还原镁渣为镁冶炼厂还原罐排出的高温还原镁渣；所述烟气为燃煤电厂烟气。
[0009]
优选地，水与还原镁渣的混合质量比为5:1～10:1，烟气与水合镁渣浆液的反应体积比为1.5:1～2:1。
[0010]
优选地，水合反应的温度为70
±
5℃，时间为1～2h，搅拌速度为5～30r/min。
[0011]
优选地，脱硫反应的温度为25～40℃，时间为2～3h。
[0012]
本发明还公开了一种用于上述利用还原镁渣进行烟气脱硫方法的装置，包括水合反应器，以及设置于水合反应器内部的浆液搅拌器，水合反应器上部设有排气口和还原镁渣入料口，水合反应器侧壁上设有启动加水口，反应器下部还设有进气口和灰渣排出口。
[0013]
优选地，水合反应器外部设有保温层。
[0014]
优选地，水合反应器的还原镁渣入料口通过管路外接镁渣隔热储罐，镁渣隔热储罐外部设有隔热层，管路上设有镁渣下料机。
[0015]
优选地，水合反应器的灰渣排出口接有灰渣泵，反应器的进气口接有烟气引风机。
[0016]
进一步优选地，灰渣泵位置低于烟气引风机，便于灰渣从灰渣泵流出。
[0017]
进一步优选地，烟气引风机的出口与水合反应器的连接处设有单向阀，单向阀防止浆液或灰渣进入烟气引风机入口。
[0018]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0019]
本发明公开了一种利用还原镁渣进行烟气脱硫的方法，本发明所述方法通过将还原镁渣运用在烟气脱硫中，利用湿法脱硫对烟气进行脱硫处理，其中，通过将还原镁渣与水进行水合反应制得水合镁渣浆液，利用还原镁渣中的cao成分作为脱硫有效组分，将水合镁渣浆液作为脱硫剂的使用，可以提高还原镁渣作为脱硫剂的转化率。所以本发明公开了一种通过还原镁渣水合制备水合镁渣浆液、并将所得水合镁渣浆液用于烟气脱硫的方法，实现废物再利用，能够大量消纳镁冶炼厂的废渣，具有很强的实用价值和极大的环境效益，且所述方法的工艺过程简单，适于本领域的推广应用。
[0020]
进一步地，本发明所述还原镁渣的来源为镁冶炼厂还原罐排出的高温还原镁渣，这是由于该还原镁渣具有含有50％～60％的cao，因此能够用于作为脱硫剂，此外，由于镁冶炼厂还原罐排出的高温还原镁渣往往具有1200℃以上的高温，除去运输路径中损失的部分热量，仍然能够保持一定程度的初始热量，因此水合反应所需的热量能够来自镁冶炼厂还原罐排出的高温还原镁渣的显热。因此，本发明能够通过将镁冶炼厂还原罐排出的高温还原镁渣直接水合，制得高效脱硫剂，从而实现镁渣的治理，实现废弃资源的再利用，同时实现连续性工艺方法。
[0021]
进一步地，本发明所述烟气为常规燃煤电厂烟气，该烟气中含有so2。
[0022]
本发明还公开了用于实现上述利用还原镁渣进行烟气脱硫方法的装置，该装置中通过水合反应器将还原镁渣与水混合均匀进行水合反应，再通过还原镁渣入料口、启动加水口和进气口将反应物质加入装置中，通过浆液搅拌器使水合反应和脱硫反应的反应程度均更加充分，提高脱硫效率，通过灰渣排出口能够将反应过的物料脱离体系，同时加入新的物料，使得所述利用还原镁渣进行烟气脱硫方法的装置的整体效果加强。此外，本发明公开的利用还原镁渣进行烟气脱硫方法的装置，不同于现有技术中在循环流化床锅炉燃烧过程中进行脱硫处理，而是针对燃煤电厂尾气的烟气进行后处理，简化了反应工艺装置，具有简单高效的装置使用特点，适合规模化推广使用。
[0023]
进一步地，通过在水合反应器外部设有保温层，能够有利于水合反应器内水温度的控制，实现维持在水合反应70
±
5℃的温度环境下。
[0024]
进一步地，通过将灰渣泵位置设置成低于烟气引风机，能够便于反应后的灰渣从灰渣泵流出。
[0025]
综上所述，本发明具有以下优点：
[0026]
1)本发明所述利用还原镁渣进行烟气脱硫方法的装置中，水合反应器利用高温还原镁渣的显热实现整体方法-装置系统的热量平衡，连续进行烟气脱硫；
[0027]
2)本发明所述利用还原镁渣进行烟气脱硫方法的装置将还原镁渣的收纳储存与
烟气采集为一体，过程连续，经相关试验验证，采用本发明的水合镁渣浆液的脱硫效率能够达到70％～78％；
[0028]
3)本发明提供了一种消纳大量镁渣的方法，减轻镁冶炼中的环境污染；
[0029]
4)本发明所述方法能够减少现有脱硫处理中对石灰的需求，降低成本，用水合镁渣浆液取代石灰石进行脱硫可以间接降低石灰石开采对环境的危害。
[0030]
因此，本发明适用于金属镁冶炼企业的镁渣综合利用。
附图说明
[0031]
图1为本发明所述利用还原镁渣进行烟气脱硫的装置的示意图。
[0032]
其中：1-水合反应器；2-镁渣隔热储罐；3-镁渣下料机；4-启动加水口；5-烟气引风机；6-排气口；7-灰渣泵；8-浆液搅拌器；9-管路。
具体实施方式
[0033]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0034]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0035]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0036]
参见图1，为本发明公开的一种利用还原镁渣进行烟气脱硫的装置，该装置由水合反应器1、镁渣隔热储罐2、镁渣下料机3、启动加水口4、烟气引风机5、排气口6、灰渣泵7和浆液搅拌器8组成。其中，镁渣隔热储罐2经过管路9与水合反应器1连接，管路9上装有镁渣下料机3，在水合反应器1中上部设有浆液搅拌器8和保证水合在常压下进行的排气口6，在水合反应器1左上侧设有启动加水口4，在水合反应器1外部左下侧设有烟气引风机5，在烟气引风机5的出口设有单向阀，单向阀防止浆液进入烟气引风机5入口，灰渣泵7设在水合反应器1的右下侧，灰渣泵7位置低于烟气引风机5，将脱硫反应获得的灰渣排出。
[0037]
其中，所述水合反应器1外部设有保证水温控制在70
±
5℃的保温层，所述的镁渣隔热储罐2设有隔热层。水合反应器1容纳12小时的投料量并留有使得多数固体可以停留12～14小时的50％的富余容积。
[0038]
其中，所述烟气引风机5抽出的是燃煤电厂的烟气，直接通入水合反应器1中。
[0039]
其中，所述烟气引风机5和所述水合反应器1之间的管道上设有单向阀，单向阀用于防止水或者水合镁渣浆液流进烟气引风机5的管路。
[0040]
其中，水合反应器1上还设置有温度计和压力表。
[0041]
下面结合上述利用还原镁渣进行烟气脱硫的装置，对本发明公开的一种利用还原镁渣进行烟气脱硫的方法，进行说明。
[0042]
本发明还公开了一种利用还原镁渣进行烟气脱硫的方法，通过将还原镁渣与水混合均匀进行水合反应，制得水合镁渣浆液；向所得水合镁渣浆液中通入烟气，进行脱硫反应。其具体工作过程如下：
[0043]
将还原镁渣从镁渣隔热储罐2经由镁渣下料机3送入水合反应器1，烟气引风机5来的电厂烟气(含so2)通入水合反应器1，烟气参与反应，反应完成后将灰渣从灰渣泵7转移至灰渣库排出。
[0044]
该方法的工作过程包括如下步骤：
[0045]
1)将水合反应器1通过启动加水口4加入其容积1/2～2/3的水。
[0046]
2)将还原镁渣和水，按照水、还原镁渣质量比为5:1～10:1直接加入水合反应器1，水合反应的温度保持在70
±
5℃，水合反应的浸取的时间为1～2h，搅拌速度为5～30r/min。
[0047]
3)将燃煤电厂的烟气(含so2)从烟气引风机5通入水合反应器1进行反应。
[0048]
4)将3)反应完成后排出的灰渣经灰渣泵7排出。
[0049]
5)水合反应器1及时补充水量，保持水容积恒定，系统连续进行脱硫反应。
[0050]
其中，还原镁渣是指镁冶炼厂还原罐排出的1200℃以上的高温废弃渣。
[0051]
其中，水合反应所需的热量来自还原镁渣的显热。
[0052]
其中，烟气与水合镁渣浆液的反应用量体积比为1.5:1～2:1。
[0053]
其中，烟气与水合镁渣浆液的脱硫反应的温度为25～40℃，时间为2～3h。
[0054]
采用上述利用还原镁渣进行烟气脱硫的方法及其装置，对烟气进行脱硫处理，其脱硫效率能够达到70％～78％。
[0055]
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
[0056]
实施例1：
[0057]
取镁冶炼厂还原罐排出的1200℃以上的高温废弃渣。
[0058]
将水合反应器1通过启动加水口4加入其容积1/2的水；
[0059]
高温还原镁渣置于镁渣隔热储罐2中，利用镁渣下料机3将高温还原镁渣按水、渣质量比5:1直接加入水合反应器1，水合温度保持在75℃时间为1h，浆液搅拌器8的搅拌速度为5r/min，得到水合镁渣浆液；
[0060]
将燃煤烟气(含so2)从烟气引风机5通入水合反应器1进行反应，其中，燃煤烟气与水合镁渣浆液的反应用量体积比为1.5:1，脱硫反应的温度为25℃，时间为3h。
[0061]
将反应完成后排出的灰渣经灰渣泵7排出。
[0062]
水合反应器1及时补充水量，保持水容积恒定，系统连续进行脱硫反应。
[0063]
采用本发明的水合镁渣浆液的脱硫效率能够达到70％。
[0064]
实施例2
[0065]
将水合反应器1通过启动加水口4加入其容积2/3的水；高温还原镁渣置于镁渣隔热储罐2中，利用镁渣下料机3将高温还原镁渣按水、渣质量比10:1直接加入水合反应器1，水合温度保持在65℃，时间为2h，浆液搅拌器8的搅拌速度为10r/min；燃煤烟气与水合镁渣浆液的反应用量体积比为1.8:1，脱硫反应的温度为32℃，时间为2.5h；其它同实施方式1。
[0066]
采用本发明的水合镁渣浆液的脱硫效率能够达到72％。
[0067]
实施例3
[0068]
将水合反应器1通过启动加水口4加入其容积3/5的水；高温还原镁渣置于镁渣隔热储罐2中，利用镁渣下料机3将高温还原镁渣按水、渣质量比8:1直接加入水合反应器1，水合温度保持在70℃，时间为1.5h，浆液搅拌器8的搅拌速度为30r/min；燃煤烟气与水合镁渣浆液的反应用量体积比为2:1，脱硫反应的温度为40℃，时间为2h；其它同实施方式1。
[0069]
采用本发明的水合镁渣浆液的脱硫效率能够达到78％。
[0070]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。