[发明专利]造纸白泥的处理工艺及其在脱除燃煤锅炉尾部烟气中CO2的应用

说明书

技术领域

本发明涉及造纸白泥的处理工艺，以及处理后的造纸白泥在脱除燃煤锅炉尾部烟气中CO₂的应用，属于环境污染物防治与清洁燃烧技术领域。

背景技术

煤、石油、天然气等化石燃料燃烧，排放大量CO₂，造成了严重的温室效应，对人类生存环境构成了很大威胁。如何控制CO₂排放，成为世界各国学者研究的重点和难点。我国以煤炭为主要一次能源，控制燃煤电站CO₂排放已经到了刻不容缓的地步。

CO₂分离和储存技术被认为是短期内减少碳排放的主要途径。研究者针对燃煤电厂提出了很多种CO₂分离捕集技术，包括O₂/CO₂燃烧法、膜分离法、MEA法、化学链燃烧法、生物吸收法以及钙循环法等。这其中，钙循环法利用储量丰富、分布广泛且价格低廉的石灰石、白云石等钙基材料作为CO₂吸收剂，降低了脱碳成本。该方法近年来受到国内外学者的广泛关注。

钙循环法，也就是钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO₂技术。吸收剂首先在煅烧反应器内高温煅烧，煅烧所需能量由燃料采用O₂/CO₂燃烧方式提供，因而可以得到高浓度CO₂气流和CaO。煅烧炉出口CO₂浓度可达95％以上，CO₂经过冷却除水后封存。得到的CaO进入碳酸化反应器与烟气中CO₂反应生成CaCO₃，达到分离CO₂的目的。碳酸化炉内生成的CaCO₃再次进入煅烧炉，循环利用。

造纸白泥是造纸厂碱回收过程中产生的废渣，是一种常见的钙基废弃物，排量巨大。研究表明，每回收1t碱，将至少产生1250-2200kg的造纸白泥。目前，大部分白泥无法有效利用，一般作为工业垃圾堆积，既污染了环境，同时还得支付巨额的排污费。造纸白泥的主要成分是CaCO₃，还含有少量的石灰(以Ca(OH)₂形式存在)以及Na、K、Cl等元素。其中，CaCO₃质量分数可达90％以上，因此，理论上，可以采用采用造纸白泥代替石灰石等作为高温吸收剂循环捕集燃煤锅炉尾部烟气中的CO₂，实现造纸白泥的资源化利用和燃煤锅炉CO₂脱除相结合的工艺路线。但是，通过研究发现，白泥中Na、K等碱金属以及Cl元素含量较高，这些成分的存在，严重降低了白泥循环捕集CO₂性能，造成白泥捕集CO₂能力与石灰石相比偏低，并且这些元素的存在，还会加剧反应器的腐蚀。因此，如何把Na、K以及Cl等元素从白泥中分离出来，对提高白泥循环煅烧/碳酸化捕集CO₂性能具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种造纸白泥的处理工艺，该工艺对造纸白泥进行多级水洗过滤和太阳能干燥处理，可有效除去白泥中的Na、K以及Cl等对捕集CO₂有不利影响的元素，从而改善了造纸白泥循环煅烧/碳酸化过程中碳酸化转化率偏低的问题，增强了高温煅烧时吸收剂的抗烧结性能，因此，经处理后的造纸白泥可以用于脱除燃煤锅炉尾部烟气中的CO₂。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种造纸白泥的处理工艺，步骤如下：

(1)造纸白泥与水在一级搅拌池中按照1Kg造纸白泥添加4L水的比例混合，搅拌2～4小时，使白泥中可溶离子充分溶解，然后混合浆液进入一级过滤器进行过滤，排出过滤水，得固体物料；

(2)上述所得固体物料进入二级搅拌池，与水按照1Kg固体物料添加2L水的比例混合，搅拌2～4小时后，混合浆液进入二级过滤器进行过滤，排出过滤水；两级过滤器排出的过滤水可以循环利用多次后排出，由于白泥中不含重金属离子，排出的过滤水可以直接排放；

(3)对步骤(2)中经二级过滤器过滤后得到的固体物料进行取样干燥分析，如果造纸白泥中Na、K、Cl元素摩尔数之和与Ca元素摩尔数之比大于0.5％，则固体物料返回步骤(2)二级搅拌池再与水混合搅拌过滤；如果白泥中Na、K、Cl元素摩尔数之和与Ca元素摩尔数之比小于0.5％，则固体物料进入干燥器进行干燥除水，得处理后造纸白泥，进入存储仓进行存储。