利用循環流化床鍋爐燃燒石煤提釩和發電的綜合利用方法

2023-06-06 13:50:26

專利名稱：利用循環流化床鍋爐燃燒石煤提釩和發電的綜合利用方法
技術領域：
本發明涉及活性焦脫硫及制酸技術和石煤發電及提釩綜合利用技術，尤其涉及一 種結合活性焦脫硫及制酸的循環流化床(CFB)鍋爐燃燒石煤進行提釩和發電的綜合利用 方法。
背景技術：
石煤是一種多金屬共生頁巖礦，具有高灰、低發熱量和硬度大的特點，遍布於我國 湘、鄂、川等20餘省。石煤既可作劣質燃料，也可從中提取多鍾稀有金屬，其中釩是主要的 有價金屬。目前國內大型CFB鍋爐的脫硫方式有幹法、半乾法等，其產生的副產品均為石膏 等含硫的幹態混合物。近年來，石煤提釩技術有很大的進步，但依然存在提取率低，產業化程度不高，環 境汙染嚴重，其它有價元素未綜合利用等問題。石煤提釩工藝過程中，「培燒」是必不可少的 一環，在以往的提釩工藝中，培燒所釋放的能量都沒有進行回收，造成能源的浪費，同時還 對環境產生很大的汙染。而對我國火電行業來說，需要使用大量的燃煤，而近兩年來燃煤的價格較高，造成 火電行業長期處於虧損狀態的尷尬局面。而且對於部分煤炭資源缺乏的省市，火電廠的燃 煤還需要從外省買進，成本較高。

發明內容
本發明的目的在於解決現有技術中石煤燃燒過程中產生的二氧化硫沒有進行直 接回收再利用，造成資源浪費的缺點，提供一種結合活性焦脫硫及制酸利用CFB鍋爐燃燒 石煤進行提釩和發電的綜合利用方法。本發明巧妙地將石煤燃燒產生的二氧化硫回收與提釩工藝結合起來，形成一種循 環利用的綜合利用項目，既能實現鍋爐環保達標排放，又能實現提釩工藝需要的硫酸進行 自主供給，其具體包括如下步驟在循環流化床鍋爐中加入石煤，並摻配石油焦或無煙煤進行培燒；在培燒過程中利用燃燒時產生的熱量進行發電，同時對燃燒時產生的含硫煙氣進 行脫硫和硫酸製取；對燃燒後產生的灰進行收集，並利用上一步驟中獲得的硫酸對收集的灰進行酸浸 提釩處理。在培燒步驟中，石油焦和石煤的摻配比率為20% 80%。在培燒步驟中，無煙煤和石煤的摻配比率為25% 75%採用本發明所提供的結合活性焦脫硫及制酸利用CFB鍋爐燃燒石煤進行提釩和 發電的綜合利用方法具有以下優點利用大容量、高參數的300MW CFB鍋爐燃燒石煤，CFB 鍋爐既是提釩的培燒爐，又是發電鍋爐，其產生的高品位飛灰進行提釩利用，產生的高參數蒸汽進行發電利用，同時，利用活性焦脫硫系統對排放煙脫硫，產生的硫酸供提釩工藝使用。


圖1為一種結合活性焦脫硫及制酸的循環流化床鍋爐燃燒石煤進行提釩和發電 的綜合利用方法的流程圖；圖2為灰中金屬釩含量與石油焦或無煙煤摻入比例的關係圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的優選實施方式進行詳細說明。參照圖1所示，為本發明一種結合活性焦脫硫及制酸的CFB鍋爐燃燒石煤進行提 釩和發電的綜合利用方法的流程圖。由上述附圖可以看出，本發明的結合活性焦脫硫及制 酸的CFB鍋爐燃燒石煤進行提釩和發電的綜合利用方法主要包括以下步驟首先，在CFB鍋爐中加入石煤，並摻配無煙煤進行培燒；在培燒過程中，利用燃燒時產生的熱量進行發電，同時對燃燒時產生的含硫煙氣 進行脫硫和硫酸製取。脫硫和硫酸製取的具體過程如下活性焦脫硫工藝原理是基於SA在活性焦表面的吸附和催化作用，煙氣中的SA 在120 160°C的窗口溫度下，與煙氣中氧氣、水蒸汽發生反應化為硫酸吸附在活性焦孔隙 內，反應式如下S02+l/202+H20 — H2SO4同時活性焦吸附層相當於高效顆粒層過濾器，在慣性碰撞和攔截效應作用下，煙 氣中的部分粉塵顆粒在床層內部不同部位被捕集，實現煙氣脫硫系統除塵淨化功能。吸附二氧化硫後的活性焦被加熱至400°C左右時，釋放出SO2,恢復脫硫活性，然後 繼續循環使用，化學反應如下H2SO4 — S03+H20S03+1/2C — S02+1/2C02活性焦的加熱再生反應相當於對活性焦再次活化。因此，活性焦循環使用過程中， 吸附和催化活性不但不會降低，還會有一定程度的提高。經過解吸再生後的活性焦，被冷卻 後，由物料輸送機械送至吸附脫硫反應器循環使用。活性焦的加熱再生反應釋放出的SA獲得體積濃度SA (V/V 20% -40% )的氣體， 採用成熟的化工工藝可加工生產出硫酸，脫硫過程中沒有廢水、廢渣產生。在培燒後，對燃燒後產生的灰進行收集，並利用上一步驟中獲得的硫酸對收集的 灰進行酸浸提釩處理。另外，由於石煤熱值極低、灰分極高，屬特殊劣質燃料，因此在燃燒時必須摻配石 油焦或無煙煤。同時，為了降低摻燒成本，並考慮到灰渣提釩綜合利用的要求，需要石煤摻 燒無煙煤或石油焦可以實現的最小比例，以便最大程度利用石煤燃料。以下通過在IMWth CFB燃燒試驗臺上通過實驗來研究最佳的摻雜比率表一實際試燒試驗工況
4
工況編號試驗特徵120%石油焦 +80%石煤 T = 860°C Ca/S = 0. 0 混煤 1220%石油焦 +80%石煤 T = 880°C Ca/S = 0. 0 混煤 1320%石油焦 +80%石煤 T = 910°C Ca/S = 0. 0 混煤 1420%石油焦 +80%石煤 T = 880°C Ca/S = 2. 2 混煤 1525%無煙煤 +75%石煤 T = 860°C Ca/S = 0. 0 混煤 2625%無煙煤 +75%石煤 T = 880°C Ca/S = 0. 0 混煤 2725%無煙煤 +75%石煤 T = 900°C Ca/S = 0. 0 混煤 2825%無煙煤 +75%石煤 T = 880°C Ca/S = 2. 2 混煤 2915%石油焦 +85%石煤 T = 880°C Ca/S = 0. 0 混煤 31010%石油焦 +90%石煤 T = 880°C Ca/S = 0. 0 混煤 41115% 無煙煤 +85% 石煤 T = 900°C Ca/S = 0. 0 混煤 512純燒石煤 T = 860°C Ca/S = 0.0試驗中所採用的石煤、石油焦、無煙煤、混煤1、混煤2的理化特性如下令石煤為高灰份(Aar = 73. 52% ),中等揮發份(Vdaf = 25. 47% ),低熱值(Qnet, ar =5. 25MJ/kg)和中等含硫量(Stjar = 1. 95% )燃料；今石油焦低灰份(Aar = 0.58% ),低揮發份(Vdaf = 2. 68 % ),高熱值(Qnet, ar = 34. 74MJ/kg)和中等含硫量(St,ar = 1. 34% )燃料；今無煙煤高灰份(Aar = 29.01% )，低揮發份(Vdaf = 10. 82% ),中高熱值(Qnet, ar =21. 72MJ/kg)和低等含硫量(Stjar = 0. 84% )燃料；今混煤1為高灰分(Aar = 58. 40% )，低揮發份(Vdaf = 17. 89% )，低熱值(Qnet, ar =10. 40MJ/kg)和中等含硫量(Stjar = 1. 87% )燃料；今混煤2為高灰分(Aar = 62.61% ),低揮發份(Vdaf = 18. 79% ),低熱值(Qnet, ar =8. 86MJ/kg)和中等含硫量(Stjar = 1. 54% )燃料。表中工況1、2、3主要研究不同燃燒溫度對混煤1燃燒特性及灰渣成分的影響；工 況5、6、7主要研究不同燃燒溫度對混煤2燃燒特性及灰渣成分的影響；工況4、8主要研究 添加石灰石對混煤1、混煤2脫硫效率及灰渣成分的影響；工況2、6、9、10、11、12主要研究 石煤摻燒石油焦或無煙煤的合適比例，混煤燃燒的穩定性、灰平衡特性及灰渣成分。實際試燒工作中，首先進行了不同摻混比試驗，並根據試驗結果確定了合適的混 煤配比，即混煤1和混煤2。考慮到其他混煤樣在實際工程中的應用性較差，因此以確定配比後的混煤1和混煤2為主要試驗煤種進行了變溫度燃燒特性和脫硫特性試驗，對預先設 計的工況進行了適當調整。下表列出了各工況條件下的煙氣特性和折算灰份計算數據，並且列出了試驗工況 的主要運行數據。表中煙氣量和理論S02氣體排放等數值是在過量空氣係數1. 4(6% 02) 的基礎上計算得到。
權利要求
1.一種結合活性焦脫硫及制酸利用循環流化床鍋爐燃燒石煤進行提釩和發電的綜合 利用方法，包括如下步驟在循環流化床鍋爐中加入石煤，並摻配石油焦或無煙煤進行培燒； 在培燒過程中利用燃燒時產生的熱量進行發電；同時對燃燒時產生的含硫煙氣進行脫 硫和硫酸製取；對燃燒後產生的灰進行收集，並利用上一步驟中獲得的硫酸對收集的灰進行酸浸提釩處理。
2.如權利要求1所述的結合活性焦脫硫及制酸的循環流化床鍋爐燃燒石煤進行提釩 和發電的綜合利用方法，其特徵在於，在培燒步驟中，利用石煤石油焦和石煤的摻配比率為 20% 80%。
3.如權利要求1所述的結合活性焦脫硫及制酸的循環流化床鍋爐燃燒石煤進行 提釩和發電的綜合利用方法，其特徵在於，在培燒步驟中，無煙煤和石煤的摻配比率為 25% 75%。
全文摘要
本發明涉及一種結合活性焦脫硫制酸，利用循環流化床鍋爐燃燒石煤提釩和發電的綜合利用方法，包括如下步驟在循環流化床鍋爐中加入石煤，並摻配石油焦或無煙煤進行培燒；在培燒過程中利用燃燒時產生的熱量進行發電，同時對燃燒時產生的含硫煙氣進行脫硫和硫酸製取；對燃燒後產生的灰進行收集，並利用上一步驟中獲得的硫酸對收集的灰進行酸浸提釩處理。本發明的利用循環流化床鍋爐燃燒石煤提釩和發電的綜合利用方法，既利用了石煤中的熱量，又利用了石煤中的貴金屬釩，還對石煤中的硫進行了回收和再利用，將製取的硫酸作為提釩工藝流程中的原料，實現了資源的綜合利用。
文檔編號C22B3/08GK102086485SQ20101054745
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月17日 優先權日2010年11月17日
發明者俞東江, 吳志雄, 周力豐, 孫獻斌, 賓文錦, 曹坤龍, 毛永忠, 肖平, 郭慶豐, 陳太廣, 高洪培, 魏遠, 黃學文, 黃曉衡 申請人:大唐華銀電力股份有限公司