专利名称：利用循环流化床锅炉燃烧石煤提钒和发电的综合利用方法
技术领域：
本发明涉及活性焦脱硫及制酸技术和石煤发电及提钒综合利用技术，尤其涉及一 种结合活性焦脱硫及制酸的循环流化床(CFB)锅炉燃烧石煤进行提钒和发电的综合利用 方法。
背景技术：
石煤是一种多金属共生页岩矿，具有高灰、低发热量和硬度大的特点，遍布于我国 湘、鄂、川等20余省。石煤既可作劣质燃料，也可从中提取多钟稀有金属，其中钒是主要的 有价金属。目前国内大型CFB锅炉的脱硫方式有干法、半干法等，其产生的副产品均为石膏 等含硫的干态混合物。近年来，石煤提钒技术有很大的进步，但依然存在提取率低，产业化程度不高，环 境污染严重，其它有价元素未综合利用等问题。石煤提钒工艺过程中，“培烧”是必不可少的 一环，在以往的提钒工艺中，培烧所释放的能量都没有进行回收，造成能源的浪费，同时还 对环境产生很大的污染。而对我国火电行业来说，需要使用大量的燃煤，而近两年来燃煤的价格较高，造成 火电行业长期处于亏损状态的尴尬局面。而且对于部分煤炭资源缺乏的省市，火电厂的燃 煤还需要从外省买进，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中石煤燃烧过程中产生的二氧化硫没有进行直 接回收再利用，造成资源浪费的缺点，提供一种结合活性焦脱硫及制酸利用CFB锅炉燃烧 石煤进行提钒和发电的综合利用方法。本发明巧妙地将石煤燃烧产生的二氧化硫回收与提钒工艺结合起来，形成一种循 环利用的综合利用项目，既能实现锅炉环保达标排放，又能实现提钒工艺需要的硫酸进行 自主供给，其具体包括如下步骤在循环流化床锅炉中加入石煤，并掺配石油焦或无烟煤进行培烧；在培烧过程中利用燃烧时产生的热量进行发电，同时对燃烧时产生的含硫烟气进 行脱硫和硫酸制取；对燃烧后产生的灰进行收集，并利用上一步骤中获得的硫酸对收集的灰进行酸浸 提钒处理。在培烧步骤中，石油焦和石煤的掺配比率为20% 80%。在培烧步骤中，无烟煤和石煤的掺配比率为25% 75%采用本发明所提供的结合活性焦脱硫及制酸利用CFB锅炉燃烧石煤进行提钒和 发电的综合利用方法具有以下优点利用大容量、高参数的300MW CFB锅炉燃烧石煤，CFB 锅炉既是提钒的培烧炉，又是发电锅炉，其产生的高品位飞灰进行提钒利用，产生的高参数蒸汽进行发电利用，同时，利用活性焦脱硫系统对排放烟脱硫，产生的硫酸供提钒工艺使用。
图1为一种结合活性焦脱硫及制酸的循环流化床锅炉燃烧石煤进行提钒和发电 的综合利用方法的流程图；图2为灰中金属钒含量与石油焦或无烟煤掺入比例的关系图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。参照图1所示，为本发明一种结合活性焦脱硫及制酸的CFB锅炉燃烧石煤进行提 钒和发电的综合利用方法的流程图。由上述附图可以看出，本发明的结合活性焦脱硫及制 酸的CFB锅炉燃烧石煤进行提钒和发电的综合利用方法主要包括以下步骤首先，在CFB锅炉中加入石煤，并掺配无烟煤进行培烧；在培烧过程中，利用燃烧时产生的热量进行发电，同时对燃烧时产生的含硫烟气 进行脱硫和硫酸制取。脱硫和硫酸制取的具体过程如下活性焦脱硫工艺原理是基于SA在活性焦表面的吸附和催化作用，烟气中的SA 在120 160°C的窗口温度下，与烟气中氧气、水蒸汽发生反应化为硫酸吸附在活性焦孔隙 内，反应式如下S02+l/202+H20 — H2SO4同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟 气中的部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，实现烟气脱硫系统除尘净化功能。吸附二氧化硫后的活性焦被加热至400°C左右时，释放出SO2,恢复脱硫活性，然后 继续循环使用，化学反应如下H2SO4 — S03+H20S03+1/2C — S02+1/2C02活性焦的加热再生反应相当于对活性焦再次活化。因此，活性焦循环使用过程中， 吸附和催化活性不但不会降低，还会有一定程度的提高。经过解吸再生后的活性焦，被冷却 后，由物料输送机械送至吸附脱硫反应器循环使用。活性焦的加热再生反应释放出的SA获得体积浓度SA (V/V 20% -40% )的气体， 采用成熟的化工工艺可加工生产出硫酸，脱硫过程中没有废水、废渣产生。在培烧后，对燃烧后产生的灰进行收集，并利用上一步骤中获得的硫酸对收集的 灰进行酸浸提钒处理。另外，由于石煤热值极低、灰分极高，属特殊劣质燃料，因此在燃烧时必须掺配石 油焦或无烟煤。同时，为了降低掺烧成本，并考虑到灰渣提钒综合利用的要求，需要石煤掺 烧无烟煤或石油焦可以实现的最小比例，以便最大程度利用石煤燃料。以下通过在IMWth CFB燃烧试验台上通过实验来研究最佳的掺杂比率表一实际试烧试验工况
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工况编号试验特征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%无烟煤 +75%石煤 T = 860°C Ca/S = 0. 0 混煤 2625%无烟煤 +75%石煤 T = 880°C Ca/S = 0. 0 混煤 2725%无烟煤 +75%石煤 T = 900°C Ca/S = 0. 0 混煤 2825%无烟煤 +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% 无烟煤 +85% 石煤 T = 900°C Ca/S = 0. 0 混煤 512纯烧石煤 T = 860°C Ca/S = 0.0试验中所采用的石煤、石油焦、无烟煤、混煤1、混煤2的理化特性如下令石煤为高灰份(Aar = 73. 52% ),中等挥发份(Vdaf = 25. 47% ),低热值(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% ),低挥发份(Vdaf = 2. 68 % ),高热值(Qnet, ar = 34. 74MJ/kg)和中等含硫量(St,ar = 1. 34% )燃料；今无烟煤高灰份(Aar = 29.01% )，低挥发份(Vdaf = 10. 82% ),中高热值(Qnet, ar =21. 72MJ/kg)和低等含硫量(Stjar = 0. 84% )燃料；今混煤1为高灰分(Aar = 58. 40% )，低挥发份(Vdaf = 17. 89% )，低热值(Qnet, ar =10. 40MJ/kg)和中等含硫量(Stjar = 1. 87% )燃料；今混煤2为高灰分(Aar = 62.61% ),低挥发份(Vdaf = 18. 79% ),低热值(Qnet, ar =8. 86MJ/kg)和中等含硫量(Stjar = 1. 54% )燃料。表中工况1、2、3主要研究不同燃烧温度对混煤1燃烧特性及灰渣成分的影响；工 况5、6、7主要研究不同燃烧温度对混煤2燃烧特性及灰渣成分的影响；工况4、8主要研究 添加石灰石对混煤1、混煤2脱硫效率及灰渣成分的影响；工况2、6、9、10、11、12主要研究 石煤掺烧石油焦或无烟煤的合适比例，混煤燃烧的稳定性、灰平衡特性及灰渣成分。实际试烧工作中，首先进行了不同掺混比试验，并根据试验结果确定了合适的混 煤配比，即混煤1和混煤2。考虑到其他混煤样在实际工程中的应用性较差，因此以确定配比后的混煤1和混煤2为主要试验煤种进行了变温度燃烧特性和脱硫特性试验，对预先设 计的工况进行了适当调整。下表列出了各工况条件下的烟气特性和折算灰份计算数据，并且列出了试验工况 的主要运行数据。表中烟气量和理论S02气体排放等数值是在过量空气系数1. 4(6% 02) 的基础上计算得到。
权利要求
1.一种结合活性焦脱硫及制酸利用循环流化床锅炉燃烧石煤进行提钒和发电的综合 利用方法，包括如下步骤在循环流化床锅炉中加入石煤，并掺配石油焦或无烟煤进行培烧； 在培烧过程中利用燃烧时产生的热量进行发电；同时对燃烧时产生的含硫烟气进行脱 硫和硫酸制取；对燃烧后产生的灰进行收集，并利用上一步骤中获得的硫酸对收集的灰进行酸浸提钒处理。
2.如权利要求1所述的结合活性焦脱硫及制酸的循环流化床锅炉燃烧石煤进行提钒 和发电的综合利用方法，其特征在于，在培烧步骤中，利用石煤石油焦和石煤的掺配比率为 20% 80%。
3.如权利要求1所述的结合活性焦脱硫及制酸的循环流化床锅炉燃烧石煤进行 提钒和发电的综合利用方法，其特征在于，在培烧步骤中，无烟煤和石煤的掺配比率为 25% 75%。
全文摘要
本发明涉及一种结合活性焦脱硫制酸，利用循环流化床锅炉燃烧石煤提钒和发电的综合利用方法，包括如下步骤在循环流化床锅炉中加入石煤，并掺配石油焦或无烟煤进行培烧；在培烧过程中利用燃烧时产生的热量进行发电，同时对燃烧时产生的含硫烟气进行脱硫和硫酸制取；对燃烧后产生的灰进行收集，并利用上一步骤中获得的硫酸对收集的灰进行酸浸提钒处理。本发明的利用循环流化床锅炉燃烧石煤提钒和发电的综合利用方法，既利用了石煤中的热量，又利用了石煤中的贵金属钒，还对石煤中的硫进行了回收和再利用，将制取的硫酸作为提钒工艺流程中的原料，实现了资源的综合利用。
文档编号C22B3/08GK102086485SQ20101054745
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者俞东江, 吴志雄, 周力丰, 孙献斌, 宾文锦, 曹坤龙, 毛永忠, 肖平, 郭庆丰, 陈太广, 高洪培, 魏远, 黄学文, 黄晓衡 申请人:大唐华银电力股份有限公司