一种锅炉烟气的综合利用方法技术

本发明专利技术是一种锅炉烟气综合利用方法，系在锅炉燃煤中加入磷石膏助熔剂等，在燃烧温度下生成ＳＯ↓［２］然后通过联合脱硝、脱硫、脱氟工序，使ＳＯ↓［２］转化成ＳＯ↓［３］，进而制成Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］；Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］和磷矿粉反应生成磷酸和磷石膏，磷石膏再作助熔剂使用。本发明专利技术由于以ＳＯ↓［２］、Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］、磷石膏的气、液、固三种相态构成“硫”的循环，从而可使锅炉烟气排放粉尘和笑气降至为零、ＮＯ↓［ｘ］排放降低约９７％，ＳＯ↓［２］排放降低约９０％左右，实现锅炉洁净供热、发电，而且实现无硫资源消耗、无污染制造Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］和磷酸，因此本发明专利技术具有很大的经济效益和社会效益。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业废气的防治技术，更具体地说，是一种燃煤锅炉烟气的综合利用方法。目前全球每年烧煤约50多亿吨，绝大部分是发电锅炉燃用，排向大气大量粉尘、笑气(N2O)、二价以上氮氧化物(以下简称NO)、SO2、CO2，使空气混浊、地球大气臭氧层被破坏，空气酸化，温室效应；排向地面大量灰渣形成堆放占地、污染地下水。仅中国每年被发电锅炉排放的1.5亿吨粉煤灰堆放占地就达15万亩。另外，为人类增产粮食、避免饥饿的磷肥也给生态环境带来了极大污染，由于约90％的磷肥是湿法磷酸技术用约2.5至3.1吨硫酸与磷矿粉反应生成1吨磷酸(P2O5)，而生产1吨硫酸平均要向大气排放3.5公斤左右SO2、0.1公斤酸雾，16吨含砷、镉、铅、汞污水、500公斤硫铁矿烧渣(以中国83％硫酸用硫铁矿为原料计)，故每吨P2O5的磷酸生产就排放10kg的SO2、0.3kg酸雾、50吨污水、1.5吨硫铁烧渣及4.5磷石膏(化工部情报研究所，1991年出版，冯元琦主编《中国化肥手册》，P152、153、223页)。美国是现今世界上磷肥生产最多的国家，年产磷肥约1600万吨P2O5，人均60kgP2O5，几乎是中国人均量的十几倍，由于中国高品位磷矿石集中在西南云贵高原江河上游，很显然在中国人均磷肥消费量赶上美国后，如果不解决磷肥生产对环境的污染则必然要形成一场灾难。人类在治理锅炉烧煤和磷肥污染上走了不少弯路，二战以后，联邦德国采用液态排渣锅炉以石灰石作助溶剂的灰渣液态化使煤灰渣转化为具有水泥活性材料，至1970年该国灰渣利用率达69％居世界之首，但就在此时人类也发现大气受到了氮氧化物、二氧化硫严重污染，而液态排渣锅炉恰恰就是氮氧化物排放量最大的锅炉。1979年日内瓦《防止远距离跨国界空气污染国际协议》签约后，各国纷纷立法限定NOX、SO2排放，使得液态锅炉必须采用烟气脱硝(NO2)、脱硫(SO2)净化技术，使烟气对大气的污染合乎法律规定。但该技术发生的费用却使发电利润下降约30％至50％，即使成本较低的SNOX烟气净化方法，每Kwh发电利润也要下降0.87芬尼，(欧洲经济委员会《氮氧化物排放控制技术经验总结》，电力部，1994年出版，P1页、14页、187页)，由于液态排渣锅炉仅仅是灰渣液态化，只是使灰渣具有低等使用价值不能创造利润抵消烟气脱硝、脱硫费用，于是人类便开始转向采用循环流化床锅炉，该炉虽然NOX、SO2排放低，但灰渣却无利用价值，人类在锅炉灰渣利用上走了100多年又走回原来的起点，1980年南极臭氧层出现空洞后，对破坏臭氧层的三种气体氯氟烃、沙龙、笑气受到了注意，同时制定出取消氯氟烃、沙龙的计划，1991年后欧洲经济委员会环保局又发现被推广的“环保”型循环流化床锅炉正是笑气排放最严重的锅炉，而人类迄今为止尚没有专利技术消除笑气的技术，由于循环流化床锅炉全面推广后排放的笑气有可能数倍于现有的沙龙、氯氟烃，故人类在防治动力锅炉污染上陷入困境。在如何治理磷肥行业的污染上，发现水泥窑烧磷石膏副产硫酸建立硫循环副产磷酸、磷石膏中CaO制水泥是一个好办法，但由于烧煤量小于被烧的磷石膏量，煤炭中硫份难以弥补“水泥”硫循环中SO2及H2SO4流失形成的硫元素损耗、需补充天然硫铁矿使经济效益低下，使得该项技术一直推广困难。迄今为止在中国上千家水泥厂中只有数家使用硫循环生产水泥，充分说明了消除磷肥行业污染也是困难重重。本专利技术的目的是提供一种低能耗、高效益、洁净型动力锅炉联产磷酸及硫酸技术。本专利技术的技术方案是将现有的常规技术即液态排渣锅炉、SNOX烟气联合脱硝脱硫技术及DESONOX技术的脱氟技术、半水或二水-半水流程湿法磷酸等技术进行组合，构成一个烧煤量大于烧磷石膏量的无须补充天然硫资源就能自动维持平衡的硫循环，并以该循环“副产”磷酸及硫酸。本专利技术的方法，包括以下步骤(1)煤、磷石膏助熔剂和其它添加剂同时进入锅炉燃烧，产生含SO2烟气和液态玻璃料浆，玻璃料浆排出锅炉另外利用；(2)将(1)步烟气输入SNOX烟气净化技术袋式除尘器，除尘器入口温度维持在190±5℃，使烟气中的粉尘降到5mg/Nm3以下；(3)除尘后的烟气加热390-410℃后进入脱硝器，并同时加氨，在催化剂的作用下除去包括NO和NO2在内的NOX化合物；(4)由(3)步除去NOX化合物后的烟气进入脱硫器，在41O-500℃和催化剂的作用下使SO2转化成SO3；(5)将(4)步含SO3气体的烟气经具有低温空气预热器功能的硫酸捕集器和电除酸雾器，使SO3生成符合湿法磷酸制造要求浓度的H2SO4；(6)从(5)步脱硫后的烟气进入脱氟装置，使烟气中的90％以上的氟化物被吸收，然后将烟气通过烟囱排入大气；(7)用(5)步得到的H2SO4和磷矿粉混合，制取磷酸，排放的磷石膏返回(1)步作为助熔剂。步骤(1)所述的其它添加剂选自包括蛇纹石或镁橄榄石、石灰石、石英砂或硅石、白云石或菱镁矿中的两种或两种以上矿石，根据需要如熔融液态玻璃料浆制备功能型玻璃微量元素肥料时还可以加入包括含锌、铜、镁、锰、钼元素在内的矿石。助溶剂磷石膏和包括蛇纹石、石灰石、石英砂、白云石在内的其它添加剂的加入量应满足使煤灰渣玻璃化的条件，具体要求如下磷石膏助熔剂和其它添加剂的加入量应满足使煤灰渣玻璃化的条件(以下百分数均以玻璃料浆为基准)(1)Al2O3≤25％,(2)SiO235-50％,(3)CaO 20-40％,(4)MgO 3.5-20％,(5)CaO+MgO≥35％,(6)1500℃粘度η≤50泊，(7)no/nsi≤4.5，式中，no、nsi为玻璃料浆中氧、硅原子数，(8)3≤n0nsi+np+1/2nAl≤4,]]>式中，np、nAl为玻璃料浆中磷、铝原子数，(9)FeO3≤15％， 式中，XJ为X1、X2、X3、X4、X5，分别代表满足上述条件的磷石膏、蛇纹石、石灰石、石英砂、白云石或其代用矿石的添加量(Kg/T煤)；QDW、Q允分别表示液态排渣锅炉收到基煤炭低位发热值量(KJ/kg煤)、一次风携入锅炉的煤粉、添加剂粉、回熔粉煤灰混合粉料允许的最低发热值(KJ/Kg煤)，由燃烧试验确定；ε为燃烧安全系数，由锅炉热工计算或燃烧试验确定，一般为1.05-1.3；φ、GPL分别代表液态排渣锅炉回熔粉煤灰率(由试验确定)、灰渣玻璃化每吨燃料煤转化玻璃料浆量(Kg/T煤)数量，GPL=1000Aar(1-az)+ΣJ=15XJ(1-aJz),]]>式中Aar、az分别代表煤炭收到基灰份(％)、灰渣1600℃灰渣烧失量(％)，由化验确定；aJz代表第“J”种添加剂1600℃烧失量(％)，试验确定。为了满足煤灰渣玻璃化要求，可采用以下步骤达到(1)根据煤灰渣中SiO2、Al2O3含量，以35％、40％、45％、50％的四种SiO2含量的四元粘度相图，选定一个SiO2图(若不符合5、10整数倍，则选二张图求平均值)，在该图上根据Al2O3的量确定满足粘度要求的四元系统SiO2-Al2O3-CaO-MgO的组分，所述的四元粘度相图可查已知资料(王俭译，渣图集》，P276，冶金工业出版社，1958)；(2)据四元粘度相图确定的组分，由下式联立方程式采用试算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉烟气的综合利用方法，其特征在于该方法包括以下步骤： （１）煤、干燥处理后的磷石膏助熔剂和其它添加剂同时进入锅炉燃烧，产生含有ＳＯ↓［２］的烟气和液态玻璃料浆，液态玻璃料浆排出锅炉另外利用， （２）将（１）步的烟气输入袋式除尘器，除尘温度维持在１９０±５℃，使烟气中的粉尘降至５ｍｇ／Ｎｍ↑［３］以下， （３）除尘后的烟气加热至３９０－４１０℃后进入脱硝器，并同时加氨，在催化剂作用下除去包括ＮＯ和ＮＯ↓［２］在内的ＮＯ↓［ｘ］化合物， （４）由（３）步除去ＮＯ↓［ｘ］化合物后的烟气进入脱硫器，在４１０－５００℃和催化剂的作用下使ＳＯ↓［２］转化成ＳＯ↓［３］， （５）将（３）步含ＳＯ↓［３］的烟气经具有低温空气预热器功能的硫酸捕集器和电除酸雾器，使ＳＯ↓［３］生成符合湿法磷酸制造需要浓度的硫酸，进入硫酸贮罐， （６）从（５）步脱硫后的烟气进入脱氟器脱氟后通过烟囱排入大气， （７）用（５）步得到符合湿法磷酸要求浓度的Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］与磷矿粉在半水或二水－半水湿法磷酸装置中反应，得到磷酸和磷石膏，磷酸进入磷酸贮罐，磷石膏返回（１）步重复使用。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵善茂，张钊，肖大壮，
申请(专利权)人：赵善茂，张钊，肖大壮，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]