[发明专利]脱硫石膏双气氛沸腾焙烧制备氧化钙和硫磺的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中固体污染物治理和化工生产的技术领域，具体涉及一种脱硫石膏双气氛热分解制备氧化钙和二氧化硫，二氧化硫再还原制硫磺的方法。

背景技术

石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫技术在我国应用广泛，目前全国约75%的火电厂发电机组总容量和大多数燃煤锅炉、钢铁厂烧结机采用石灰/石灰石-石膏法脱除烟气中的二氧化硫。脱硫过程副产的脱硫石膏主要成分是二水硫酸钙，同时含有亚硫酸钙、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙和煤灰等杂质。根据2011年2月发布的《工业和信息化部关于工业副产石膏综合利用的指导意见》，2009年我国脱硫石膏产量约4300万吨/年，全国累计堆存脱硫石膏量超过5000万吨。目前我国脱硫石膏综合利用率仅56%，仍有相当一部分脱硫石膏简单堆存处理，既占用有限的土地资源，又容易造成二次污染问题。根据指导意见，到2015年底我国脱硫石膏综合利用率要达到80%，因此对脱硫石膏加以资源化利用符合国家节能减排政策。

现有的脱硫石膏综合利用技术主要有三类，一是将脱硫石膏用作水泥添加剂，二是将脱硫石膏生产石膏粉、石膏板、石膏砌块等石膏建材制品，三是分解脱硫石膏制硫酸联产水泥。但由于我国天然石膏资源丰富且脱硫石膏含有煤灰、氧化钙、亚硫酸钙和氢氧化钙等杂质，水泥添加剂和石膏建材制品消耗脱硫石膏量有限；而脱硫石膏制硫酸联产水泥工艺流程复杂、设备繁多、能耗高、经济效益不高，并且液体硫酸产品储运受到限制，因此急需寻找一种更为适宜的脱硫石膏资源化利用的方法。国家发改委等六部委2010年7月发布了《中国资源综合利用技术政策大纲》，其中提出推广燃煤电厂烟气中回收硫资源生产硫磺技术，其着眼点在于将烟气中的二氧化硫转变为国内紧缺的硫磺产品，固体硫磺易于储运、附加值高，是适合电厂生产的大宗硫化工产品。为此，发明人提出一种将脱硫石膏热分解制备氧化钙和硫磺新技术。

关于石膏热分解制氧化钙（生石灰）的工艺在以下专利被公开，中国专利CN200910094110.8、CN200810068831.7、CN201010174513.6、CN201010131145.7、CN200810049430.7、CN200910181251.3中公开了利用磷石膏和脱硫石膏制氧化钙和硫酸的方法，提及用焦炭、高硫石油焦为还原剂在回转窑、悬浮态分解炉或沸腾炉内还原分解石膏制硫酸的方法。这些专利存在以下问题：a.以焦炭作为还原剂、用分解窑分解石膏，设备热工效率不高、焦炭和燃煤消耗大、生产成本高，经济性不佳，窑气（炉气）二氧化硫浓度偏低；b.用悬浮态分解炉或普通沸腾炉还原分解石膏，未能有效解决还原气氛和氧化气氛的有效分离，中间产物氧化钙易于还原生成硫化钙和硫酸钙，影响最终分解产物氧化钙的品质，对氧化钙脱硫循环使用不利，同时窑气（炉气）二氧化硫浓度偏低；c.分解副产的二氧化硫烟气用于生产液体硫酸产品，未考虑电厂实际，一方面电厂不是专业化工企业，化工生产线拉的太长不利于生产操作管理，另一方面硫酸产品的附加值低且不易储运，需配套物流储运措施，存在硫酸涨库影响生产的风险。

关于石膏分解制硫磺的工艺在以下专利被公开，中国专利CN200710303450.8、CN98101761.4中公开了利用石膏分解的二氧化硫或硫化钙还原制备硫磺的方法，这些专利存在以下问题：a.直接用煤粉还原二氧化硫制硫化氢，煤耗大、转化效率不高、副反应多；b.石膏分解制硫化钙控制条件苛刻，石膏分解率低，硫化钙制硫化氢的工艺路线长，工业化存在较大困难；c.未考虑反应尾气资源化利用和无害处理问题，并且未能与电厂主工艺有机结合。

迄今为止，尚未见到将脱硫石膏分解制氧化钙、氧化钙循环脱硫和二氧化硫制备硫磺有机结合的发明专利和研究文献等报道。

发明内容

本发明的目的是为解决现有脱硫石膏综合利用率不高的问题，而提供的一种利用脱硫石膏双气氛沸腾焙烧制备氧化钙和硫磺的方法。

本发明方法制备的氧化钙作为烟气脱硫剂循环使用，二氧化硫最终转变为硫磺产品，通过整合石灰-石膏法烟气脱硫技术、石膏制二氧化硫和氧化钙技术、二氧化硫制硫磺技术，实现了硫、钙资源的循环利用，具有技术成熟、投资少、能耗低、生产成本低等优点，适合电厂或钢铁厂大规模工业化生产。

本发明是按如下技术方案实现的：

将陈化后的脱硫石膏干燥脱水，进入多级悬浮换热器预热，预热后的热态石膏送入循环流化床分解炉内；

燃料和预热的助燃空气即一次空气送入所述分解炉，以不完全燃烧的方式提供还原气氛，送入二次空气提供氧化气氛；