專利名稱：用于煤粉燃燒脫硫的鋼渣復合脫硫劑及使用其的脫硫方法
技術領域：
本發明涉及鍋爐、發電行業的煤粉燃燒爐所使用的脫硫劑，尤其涉及一種鋼渣復合脫硫劑及使用其的脫硫方法。
背景技術：
長期以來高硫煤的脫硫研究一直是環境污染控制研究中重要課題，高效脫硫技術也一直是煤及環境工作者的研究熱點。據美國環保局統計，世界各國開發、研究、使用的SO2 控制技術多達200多種。其中燃燒脫硫方法，因不需要增加額外的脫硫設備，投資省，受到許多研究者關注。煤粉燃燒脫硫方法，即在煤中加入一定脫硫劑，使煤燃燒過程產生的硫氧化物，與煤中脫硫劑反應生成硫酸鹽或硫化物而固定在煤灰里。鈣基脫硫劑是目前國內外研究與使用最多的一類脫硫劑，其燃燒脫硫理論已趨于成熟，且流化床脫硫燃燒技術已開始在我國大型發電廠使用，但由于固硫反應過程的復雜性，以及高溫下硫酸鹽的再分解，使燃燒脫硫劑的有效利用率和固硫效率普遍較低。為提高固硫效率，研究者添加各種助劑，以提高脫硫產物CaSO4的高溫分解溫度。實驗研究表明， Na、K、Fe、Mn、Sr等元素化合物作為助劑，可使脫硫劑中CaO與SO2的反應容易進行，且易形成復合礦物，使CaSO4的高溫分解溫度提高。但現實中，以硫酸鈣為主要含硫礦相，其在煤粉燃燒工況1100°C以下就會分解，因此導致固硫效率多低于50%。此外，目前燃燒脫硫時控制的鈣硫比一般為2 3，脫硫產物(固硫渣)中的主要礦相為硫酸鈣、鈣鋁黃長石、鋁酸鈣、 硅酸二鈣、游離氧化物(氧化鈣、氧化硅或氧化鋁)等，由于煤灰組成的變化以及燃燒工況的波動，固硫渣的礦相組成變化大，游離氧化物多，除作為一般的粉煤灰利用外，基本沒有直接實現資源化利用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種固硫效率高的適用于煤粉燃燒脫硫的鋼渣復合脫硫劑及使用其的脫硫方法。本發明的技術方案如下
用于煤粉燃燒脫硫的鋼渣復合脫硫劑，其特征在于，它由鋼渣、石灰石、及氧化鋁組成， 所述鋼渣、石灰石、及氧化鋁的重量份分別為50 100份、45 85份、及21 37份；所述鋼渣復合脫硫劑同時滿足成分范圍為37 45wt%的氧化鈣、8 24wt%的氧化鋁、4 14wt%的氧化鐵、及3 llwt%的氧化硅。上述方案中，所述鋼渣、石灰石、及氧化鋁分別預磨后過120目篩，篩余量為6%。使用上述鋼渣復合脫硫劑的脫硫方法，其特征在于，它包括以下步驟
O原料的選取按重量份分別為50 100份、45 85份、及21 37份選取鋼渣、石灰石、及氧化鋁，備用；
2)取80wt%的步驟I)中的石灰石、80wt%的步驟I)中的氧化招、及10wt%的步驟I) 中的鋼渣，與100份煤粉混合后進行研磨，對研磨過的混合料進行篩分，篩網為180目，篩余量為3%，然后將篩分后的混合料由煤粉燃燒器噴入燃燒爐內；
3)將余下的石灰石、余下的氧化鋁、及余下的鋼渣混合后進行研磨，對研磨過的混合料進行篩分，篩網為150目，篩余量為2%，然后將篩分后的混合料由煤粉燃燒器下部的噴料管加入燃燒爐內，所述煤粉燃燒器與噴料管上下平行布置。上述方案中，所述步驟2)中的研磨時間為6 10小時。上述方案中，所述步驟3)中的研磨時間為8 12小時。上述方案中，所述煤粉燃燒器與噴料管的中心距離為300 1200mm。上述方案中，所述煤粉燃燒器與噴料管的中心距離為500mm。上述方案中，所述燃燒爐的火焰溫度控制在950°C 1250°C，為氧化焰氣氛。本發明的脫硫劑的作用機制是鋼渣中富含氧化鈣、氧化硅，其以硅酸二鈣、硅酸三鈣的晶相狀態存在，為煤灰中組分在較低溫度下參與固相反應生成更多硅酸二鈣、硅酸三鈣起到了晶核誘導作用；而鋼渣中還富含氧化鐵、氧化鎂等氧化物，對含硫物相在較低溫度下(1000°C左右)、較寬的溫度范圍(950°C -1250°c)從硫酸鈣向高溫穩定的硫鋁酸鈣轉化、鐵相固溶體形成、以及促進硅酸二鈣在較低溫度下(1050°C左右)形成都有很大幫助。由于本復合脫硫劑是以工業廢棄鋼渣為主要原料之一，其中氧化鈣含量達到40%，可提供生成水泥熟料礦物所需的鈣源，石灰石用量僅需滿足燃燒脫硫所需的活性氧化鈣，而且由于高溫固硫物相、水泥熟料礦相形成溫度的降低，且大多數固相反應是放熱反應，在燃燒脫硫過程中不會因為氧化鈣的提高而提高熱耗，因此可采用高鈣硫比，由此也保證有足夠的鈣源與渣中氧化硅、氧化鋁等反應生成水泥熟料礦相。本發明的有益效果為該鋼渣復合脫硫劑以工業廢棄鋼渣、石灰石為主要原料，輔助加入氧化鋁粉的含有氧化鈣、氧化鋁、氧化鐵、氧化硅的混合物，采用高鈣硫比、低耗熱配方，達到高的固硫效率(60 80%)，燃燒脫硫后的固硫渣可直接作為水泥熟料替代物被資源化利用。
具體實施例方式為了更好的理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。以下所有實施例中所使用的鋼渣選自武漢鋼鐵集團的煉鋼渣，其成分見表I。可以理解的是，其它類型的鋼渣也適用于本發明。表I鋼渣化學成分(以重量百分比計)
權利要求
1.用于煤粉燃燒脫硫的鋼渣復合脫硫劑，其特征在于，它由鋼渣、石灰石、及氧化鋁組成，所述鋼渣、石灰石、及氧化鋁的重量份分別為50 100份、45 85份、及21 37份；所述鋼渣復合脫硫劑同時滿足成分范圍為37 45wt%的氧化鈣、8 24wt%的氧化鋁、4 14wt%的氧化鐵、及3 llwt%的氧化硅。
2.如權利要求I所述的鋼渣復合脫硫劑，其特征在于，所述鋼渣、石灰石、及氧化鋁分別預磨后過120目篩,篩余量為6%。
3.一種使用如權利要求I所述的鋼渣復合脫硫劑的脫硫方法，其特征在于，它包括以下步驟O原料的選取按重量份分別為50 100份、45 85份、及21 37份選取鋼渣、石灰石、及氧化鋁，備用；2)取80wt%的步驟I)中的石灰石、80wt%的步驟I)中的氧化招、及10wt%的步驟I) 中的鋼渣，與100份煤粉混合后進行研磨，對研磨過的混合料進行篩分，篩網為180目，篩余量為3%，然后將篩分后的混合料由煤粉燃燒器噴入燃燒爐內；3)將余下的石灰石、余下的氧化鋁、及余下的鋼渣混合后進行研磨，對研磨過的混合料進行篩分，篩網為150目，篩余量為2%，然后將篩分后的混合料由煤粉燃燒器下部的噴料管加入燃燒爐內，所述煤粉燃燒器與噴料管上下平行布置。
4.如權利要求3所述的脫硫方法，其特征在于，所述步驟2)中的研磨時間為6 10小時。
5.如權利要求3所述的脫硫方法，其特征在于，所述步驟3)中的研磨時間為8 12小時。
6.如權利要求3所述的脫硫方法，其特征在于，所述煤粉燃燒器與噴料管的中心距離為 300 1200mm。
7.如權利要求6所述的脫硫方法，其特征在于，所述煤粉燃燒器與噴料管的中心距離為 500mm。
8.如權利要求3所述的脫硫方法，其特征在于，所述燃燒爐的火焰溫度控制在950°C 1250°C，為氧化焰氣氛。
全文摘要
本發明提供一種用于煤粉燃燒脫硫的鋼渣復合脫硫劑，它由鋼渣、石灰石、及氧化鋁組成，所述鋼渣、石灰石、及氧化鋁的重量份分別為50～100份、45～85份、及21～37份；所述鋼渣復合脫硫劑同時滿足成分37～45wt%的氧化鈣、8～24wt%的氧化鋁、4～14wt%的氧化鐵、及3～11wt%的氧化硅。該鋼渣復合脫硫劑是以工業廢棄鋼渣、石灰石為主要原料，輔助加入氧化鋁粉的含有氧化鈣、氧化鋁、氧化鐵、氧化硅的混合物，采用高鈣硫比、低耗熱配方，達到高的固硫效率(60-80%)，燃燒脫硫后的固硫渣可直接作為水泥熟料替代物被資源化利用。本發明還提供使用該鋼渣復合脫硫劑的脫硫方法。
文檔編號C10L9/10GK102604712SQ20121007417
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者何峰, 蘭學勇, 劉芷言, 李豫梅, 謝峻林 申請人:武漢理工大學