[发明专利]用循环式流化床锅炉生产卜特兰水泥熔渣的方法

说明书

概括地说，本发明涉及一种利用循环式流化床锅炉(CFB)的副产物生产卜特兰水泥熔渣的方法，更具体地说，本发明涉及CFB锅炉的操作，在其中通过调整锅炉灰渣的组成，使其和卜特兰水泥熔渣相一致，以生产卜特兰水泥熔渣。

循环式流化床锅炉被广泛用于生产供给涡轮式发电机的水蒸汽。CFB锅炉的一个显著特点是可以使用含硫量高的固体燃料，如煤、石油焦炭。

为了履行环保规程，从燃烧含硫量高的固体燃料的循环式流化床锅炉排出的烟道气在放散到大气之前需先脱硫。在CFB锅炉中，固体燃料与一定量的石灰石混合加入，燃料中的硫烯烧所产生的SO₂与石灰石反应，从而引起了以下脱硫反应：

                               (1)

通常，由于碳酸钙的转化率低，需要向锅炉中加入过量的石灰石以除去环保规程要求数量的硫。按照以下反应式，过量的碳酸钙在锅炉中反应生成氧化钙和二氧化碳：

                                            (2)

CFB锅炉中排出的固体主要由含有硫酸钙和氧化钙的灰渣组成，硫酸钙和氧化钙来自于固体燃料的燃烧反应和脱硫反应。CFB灰渣由于氧化钙含量高而不能代替石膏(CaSO₄)用在水泥工业中，此外，CFB灰渣由于CaSO₄含量高而不能用作生产卜特兰水泥熔渣的原料。因而在大多数情况下，排出的灰渣被局限于专门设计用来堆放的路面填充物。灰渣应用的局限性增加了发电厂运作的额外费用。在有些情况下，一部分灰渣被用作土壤稳定剂。

美国专利5662051采用如下方式处理CFB锅炉中含硫燃料燃烧的残渣，将燃料研磨至小于100μm，将石灰石研磨至100-150μm之间(最大的不超过1mm)，混合物燃烧后，收集残渣使其经受热处理以获得CaO和SO₂，将SO₂送入硫酸生产装置，用水使固体物质骤冷并将其粉碎，使固体物质的比表面积复原，其中一部分以含水悬浮液的形式重新注入CFB锅炉，剩余部分被送至水泥厂。这种方法用石灰石作为脱硫剂，缺点是反应中放出CO₂。该方法需要大量的石灰石，通常超过化学计量确定的使固体燃料脱硫的量，因而产生了过量的CO₂。所需石灰石的量也超过了实际发明中的量。所有这些缺点增加了生产成本和对环境的影响。

美国专利4997486公开了生产含硫酸钙的二次原料的技术，包含一种废烃以及与粉状石灰石或含碳酸钙飘尘结合的废硫酸或酸性废硫酸衍生物之一。该产品被用来生产卜兰特水泥熔渣，或者作为熔炉中的燃料或作为脱硫反应添加剂。这种产品具有一般的性质，并且作为既定事实，其组成并非最适合于生产卜兰特水泥熔渣。

根据前面的叙述，本发明的主要目的是提供一种采用循环式流化床锅炉(CFB)生产卜特兰水泥熔渣的方法，该锅炉使用含硫量高的燃料如石油焦炭，该方法使用了一种为排出能够用于生产卜特兰水泥熔渣的排出物而选择并制备的试剂使燃料脱硫。

本发明的另一个目的是提供提高CFB锅炉热效率的方法。

本发明的另一个目的是提供降低CFB锅炉操作过程中CO₂放出量的方法。

本发明的另一个目的是提供一种富含SO₂的气体作为生产硫、硫酸或硫衍生物的原料。

本发明的另一个目的是提供卜特兰水泥类材料的原料。

本发明提供了一种选择和制备下述原料的方法，该原料被用作能够均衡卜特兰水泥熔渣组成的脱硫剂。使用石灰石作为脱硫剂材料的传统CFB锅炉存在一些缺点，如产生过量的CO₂，以及由于操作方面的额外费用而使产物的应用受到局限。在本发明方法中，不同于现行方法，脱硫剂包含一种以适当比例混合的石灰、粘土与铁矿石的混合物，该比例能使所得的灰渣在热处理后用于生产卜特兰水泥熔渣。本发明中烟道气的脱硫是按照以下反应式通过石灰中存在的氧化钙进行的：