一种燃煤脱硫工艺技术领域
本发明属于煤炭洁净应用领域，具体设计一种燃煤脱硫工艺。
背景技术
煤是我国最主要的能源，我国煤的含硫量一般在0.38%～5.32%，平均为1.72%，并且高硫煤约占煤炭储量的33.33%，占生产原煤的16.67%，而且随着煤层开采深度的增加，我国主要矿区煤的含硫量都有增加的趋势。而煤炭作为一次能源直接燃烧时，其中煤中的硫有90%转化为SO2排入大气，给环境造成很大的压力，目前燃煤的SO2脱硫工艺主要有湿法脱硫工艺和干法脱硫工艺，湿法工艺最常用的是石灰石-石膏湿法脱硫工艺，该方法是将从电除尘器出来的烟气通过增压泵送入吸收塔，在吸收塔中，循环的石灰石稀浆对烟气进行洗涤，实现SO2与碳酸钙反应，达到脱硫效果；但是该方法设备的投资比较大，使用过程中所需要的水耗、电耗较高，设备的维护成本比较高。而干法工艺则采用炉内喷石灰石尾部增湿的脱硫工艺，该方法的脱硫率可到达80%～90%，但是该方法的脱硫副产物是以不稳定状态存在的亚硫酸钙为主的脱硫灰，副产物的综合利用受到影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃煤脱硫工艺，该方法操作更简单，效果更好。
本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种燃煤脱硫工艺包括以下步骤，将燃煤粉碎至粒径≤30mm，输送至循环流化床锅炉燃烧室；将占燃煤总量2%～10%的固硫剂输送至循环流化床锅炉燃烧室；所述燃煤和所述固硫剂在循环流化床锅炉内燃烧后，烟气经过旋风分离器进行分离，固体粒子被分离出来回流至燃烧室，烟气经过空气预热器和电除尘器装置后排入大气；固硫渣从燃烧室底部的排渣口排出。
优选的，所述燃烧室的温度为850℃～950℃。
优选的，所述固硫剂由如下重量份数的原料制成：氧化钙50～75份、锌渣10～26份、铜渣2～5份、活化剂4～8份、稳定剂1～5份和激发剂1～3份。
优选的，所述固硫剂的制备方法如下：将氧化钙、锌渣、铜渣、活化剂、稳定剂和激发剂加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末，静置6～10h，即得所述固硫剂。
优选的，所述的锌渣中CaO≥10wt%。
优选的，所述的铜渣中Fe2O3≥20wt%。
优选的，所述的活化剂为石膏和/或氟化钙。
优选的，所述的稳定剂为SiO2和/或Al2O3。
优选的，所述的激发剂为硫铝酸钙。
本发明的有益效果是：
（1）该燃煤脱硫工艺操作简单，使用成本低。该方法只需要直接将固硫剂通过给料口输送入循环流化床锅炉中，在锅炉的燃烧过程中，可将SO2除去，不需要在除尘阶段再增加SO2的除尘装置，操作简单，设备的成本低，设备维护成本低。
（2）降低锅炉煤耗。在燃煤的燃烧过程中产生的SO2与CaO的反应属于放热反应，提高了以辐射传热为主的炉内热交换效率，在给煤量不变的同等情况下，流化床锅炉内的蒸发量明显增加，也给流化床锅炉补给的部分热量。因此，流化床锅炉内添加固硫剂之后，锅炉内的综合热效率得到提高，锅炉的平均煤耗降低5%左右。
（3）高效脱硫。固硫剂和燃煤进入流化床锅炉后，在燃煤的流化燃烧过程中，固硫剂中的CaO迅速与煤燃烧过程中产生的SO2发生反应，最终生成稳定的CaO·3Al2O3·CaSO4熟料。另外，此反应为放热反应，可以强化燃烧，从而进一步降低残碳和CO的排放量，该燃煤脱硫工艺的固硫率≥97%，脱硫后SO2排放量≤30mg/m3，基本实现零排放。
在流化床锅炉内的主要固硫矿相反应为：
。
附图说明
图1为本发明循环流化床锅炉的装置图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，该循环流化床锅炉包括固硫剂给料口1，燃煤给料口3，粉碎机2，燃烧室4，旋风分离器6，空气预热器7，电除尘器装置8，一次风口9，二次风口10以及排渣口5。采用该循环流化床锅炉脱硫时，首先将燃煤通过燃煤给料口3输送至粉碎机2中粉碎至粒径≤30mm后，然后通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；同时将固硫剂装入固硫剂给料口1中通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；控制燃烧室的温度为850℃～950℃，一次风从一次风口9进入燃烧室，二次风从二次风口10进入燃烧室，控制一次风的比率为55%～60%，燃煤和固硫剂在燃烧室4中燃烧后，烟气经过旋风分离器6进行分离，固体离子被分离出来回流至燃烧室4，烟气经过空气预热器7和电除尘器装置8后排入大气；固硫渣从燃烧室4底部的排渣口5排出。
实施例1
一种燃煤脱硫工艺，包括以下步骤，将燃煤通过燃煤给料口3输送至粉碎机2中粉碎至粒径≤30mm后，然后通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；同时将占燃煤总量10%的固硫剂装入固硫剂给料口1中通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；控制燃烧室的温度为850℃～950℃，燃煤和固硫剂在燃烧室4燃烧后，烟气经过旋风分离器6进行分离，固体离子被分离出来回流至燃烧室，烟气经过空气预热器7和电除尘器装置8后排入大气；固硫渣从燃烧室4底部的排渣口5排出。
燃煤脱硫工艺中使用的固硫剂的制备方法包括以下步骤：将以下重量份数的原料氧化钙50份，锌渣10份，铜渣2份，活化剂氟化钙4份，稳定剂Al2O31份，激发剂硫铝酸钙1份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm（＜1mm占20%，1～1.5mm70%，＞1.5mm占10%）的粉末，静置10h，即得固硫剂。
其中制备固硫剂的原料锌渣中CaO15wt%，SiO220wt%、FeO5wt%、Fe2O320wt%和ZnO5wt%；铜渣中Fe2O320wt%，SiO230wt%，CaO5wt%和Al2O32wt%。
实施例2
一种燃煤脱硫工艺，包括以下步骤，将燃煤通过燃煤给料口3送至粉碎机2中粉碎至粒径≤30mm后，通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；同时将占燃煤总量7%的固硫剂装入固硫剂给料口1中通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；控制燃烧室的温度为850℃～950℃，燃煤和固硫剂在燃烧室4燃烧后，烟气经过旋风分离器6进行分离，固体离子被分离出来回流至燃烧室，烟气经过空气预热器7和电除尘器装置8后排入大气；固硫渣从燃烧室4底部的排渣口5排出。
燃煤脱硫工艺中使用的固硫剂的制备包括以下步骤：将以下重量份数的原料氧化钙55份，锌渣12份，铜渣2.2份，活化剂氟化钙5份，稳定剂SiO22份，激发剂硫铝酸钙1.1份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm（＜1mm占15%，1～1.5mm80%，＞1.5mm占5%）的粉末，静置10h，即得产品固硫剂。
其中制备固硫剂的原料锌渣中CaO11wt%，SiO223wt%、FeO5wt%、Fe2O318wt%和ZnO2wt%；铜渣中Fe2O327wt%，SiO235wt%，CaO6wt%和Al2O33wt%。
实施例3
一种燃煤脱硫工艺，包括以下步骤，将燃煤通过燃煤给料口3送至粉碎机2中粉碎至粒径≤10mm后，通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；同时将占燃煤总量8%的固硫剂装入固硫剂给料口1中通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；控制燃烧室的温度为850℃～950℃，燃煤和固硫剂在燃烧室4燃烧后，烟气经过旋风分离器6进行分离，固体离子被分离出来回流至燃烧室，烟气经过空气预热器7和电除尘器装置8后排入大气；固硫渣从燃烧室4底部的排渣口5排出。
燃煤脱硫工艺中使用的固硫剂的制备包括以下步骤：将以下重量份数的氧化钙61份，锌渣15份，铜渣2.6份，活化剂氟化钙5.2份，稳定剂SiO21.2份和Al2O31.2份以及激发剂硫铝酸钙1.5份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm（＜1mm占10%，1～1.5mm80%，＞1.5mm占10%）的粉末，静置8h，即制备得到固硫剂。
其中制备固硫剂的原料中锌渣CaO12wt%，SiO221wt%、FeO6wt%、Fe2O321wt%和CuO3wt%；铜渣中Fe2O330wt%，SiO238wt%，CaO7wt%和Al2O32wt%。
实施例4
一种燃煤脱硫工艺，包括以下步骤，将燃煤通过燃煤给料口3送至粉碎机2中粉碎至粒径≤10mm后，通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；同时将占燃煤总量5%的固硫剂装入固硫剂给料口1中通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；控制燃烧室的温度为850℃～950℃，燃煤和固硫剂在燃烧室4燃烧后，烟气经过旋风分离器6进行分离，固体离子被分离出来回流至燃烧室，烟气经过空气预热器7和电除尘器装置8后排入大气；固硫渣从燃烧室4底部的排渣口5排出。
燃煤脱硫工艺中使用的固硫剂的制备包括以下步骤：将以下重量份数的氧化钙65份，锌渣20份，铜渣3.3份，活化剂氟化钙4份和石膏2份，稳定剂Al2O33份以及激发剂硫铝酸钙2份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm（＜1mm占22%，1～1.5mm71%，＞1.5mm占7%）的粉末，静置6h，即制备得到固硫剂。
其中制备固硫剂的原料中锌渣中CaO13wt%，SiO220wt%、FeO6wt%、Fe2O321wt%和ZnO4wt%；铜渣中Fe2O325wt%，SiO240wt%，CaO5wt%和Al2O32wt%。
实施例5
一种燃煤脱硫工艺，包括以下步骤，将燃煤通过燃煤给料口3送至粉碎机2中粉碎至粒径≤10mm后，通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；同时将占燃煤总量6%的固硫剂装入固硫剂给料口1中通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；控制燃烧室的温度为850℃～950℃，燃煤和固硫剂在燃烧室4燃烧后，烟气经过旋风分离器6进行分离，固体离子被分离出来回流至燃烧室，烟气经过空气预热器7和电除尘器装置8后排入大气；固硫渣从燃烧室4底部的排渣口5排出。
燃煤脱硫工艺中使用的固硫剂的制备包括以下步骤：将以下重量份数的氧化钙72份，锌渣22份，铜渣4.3份，活化剂石膏3份和氟化钙4份，稳定剂Al2O34份以及激发剂硫铝酸钙2.3份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm（＜1mm占17%，1～1.5mm79%，＞1.5mm占4%）的粉末，静置6h，即制备得到固硫剂。
其中制备固硫剂的原料中锌渣中CaO10wt%，SiO221wt%、FeO5wt%、Fe2O315wt%和ZnO2wt%；铜渣中Fe2O320wt%，SiO230wt%，CaO6wt%和Al2O33wt%。
实施例6
一种燃煤脱硫工艺，包括以下步骤，将燃煤通过燃煤给料口3送至粉碎机2中粉碎至粒径≤10mm后，通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；同时将占燃煤总量2%的固硫剂装入固硫剂给料口1中通过拉链机输送至循环流化床锅炉燃烧室中；控制燃烧室的温度为850℃～950℃，燃煤和固硫剂在燃烧室4燃烧后，烟气经过旋风分离器6进行分离，固体离子被分离出来回流至燃烧室，烟气经过空气预热器7和电除尘器装置8后排入大气；固硫渣从燃烧室4底部的排渣口5排出。
燃煤脱硫工艺中使用的固硫剂的制备包括以下步骤：将以下重量份数氧化钙75份，锌渣26份，铜渣5份，活化剂石膏4份和氟化钙4份，稳定剂SiO25份以及激发剂硫铝酸钙3份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm（＜1mm占15%，1～1.5mm75%，＞1.5mm占10%）的粉末，静置9h，即制备得到固硫剂。
其中制备固硫剂的原料中锌渣中CaO15wt%，SiO220wt%、FeO6wt%、Fe2O318wt%和ZnO2wt%；铜渣中Fe2O330wt%，SiO240wt%，CaO10wt%和Al2O32wt%。
性能检测试验
以郑州市某发电厂为例，实施例1～6为本发明的实施例1～6的燃煤脱硫工艺，对比例中的脱硫工艺采用碳酸钙作为固硫剂，固硫剂与原煤按下表的比例输送至在850～950℃循环流化床锅炉中，测试结果见表1和表2。
表1本发明实施例1～6的脱硫工艺降低锅炉煤耗测试结果
表2本发明实施例1～6脱硫工艺脱硫实验结果
由表1可以看出，采用本发明中实施例1～6的固硫剂进行固硫时，可以降低煤耗5%以上，而对比例中由于采用CaCO3作为固硫剂进行固硫时，该固硫工艺中的能耗反而增加了，这是由于采用CaCO3固硫时，CaCO3分解会吸热，从而导致能耗增加。由表2可以看出使用本发明实施例1～6的固硫工艺进行脱硫时，脱硫后SO2排放量≤30mg/m3，基本实现零排放。