[发明专利]一种钙循环脱碳废料资源化再利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及CO₂捕集及脱硫领域，尤其是涉及一种钙循环脱碳废料资源化再利用的方法。该方法在燃煤电厂烟气的SO₂脱除过程中存在特别的用途。

背景技术

由于温室效应问题的加剧，CO₂作为主要的温室气体而受到人们的重视，而电厂化石燃料的燃烧会产生大量的CO₂。目前，CO₂减排技术需求日益紧迫，因此采用价格低廉，储量丰富的天然石灰石作为CO₂吸附材料的钙循环技术已经进入了规模化运行试验的阶段。加拿大、美国、德国、及中国台湾等地都有规模化碳捕集装置。加拿大自然资源部CanmentENERGY中心建造了75-kWth的双流化床系统，并进行了50小时的循环煅烧/碳酸化测试[FuelProcess.Technol.2008,89,(12),1386-1395]。美国俄亥俄州立大学120-kWth的双流化床系统试验装置运行过程中达到了90％的CO₂捕集效率[EnergyProcedia2011,4,(0),441-448]。德国的达姆施塔特工业大学(TechnischeDarmstadt)能源系统与技术研究所及斯图加特大学的试验装置也都达到了90％左右的脱碳效率[In5thHighTemperatureSolidLoopingNetworkMeeting,Cambridge,UnitedKingdom,2013.]。最接近工业化运行的钙循环试验系统位于西班牙的1.7-MWth“CaOling”项目已在碳捕集模式下运行了400小时[Int.J.GreenhouseGasControl2013,18,(0),237-245.]，证明了钙循环碳捕集的可行性及经济性。但是同样通过规模运行试验证明，天然石灰石作为吸附剂时，其CO₂吸附活性会随着循环使用次数的增加而明显下降。为了保证碳捕集的顺利进行，在循环过程中需要补充大量天然石灰石，同时将失活的CaO排出床体，进而产生了大量钙基脱碳废料。由于电厂CO₂排放量巨大，以及钙基吸附剂CO₂吸附能力的迅速损失，所以脱碳废料的排放量将十分惊人，如果能合理利用这部分废料，将极大的提高碳捕集的环境和经济效应，推进碳捕集工业化的进程。

我国是一个燃煤大国，发电站的主要能源是通过燃煤获得，煤中含有大量的硫通过燃烧形成SO₂气体进入大气，是产生酸雨的主要原因之一。据《BP世界能源统计》2010年中国煤炭消费量达到33.2亿吨，煤炭燃烧产生的SO₂减排问题仍然十分突出。尽管近年来出台了一系列强有力的节能减排措施，也取得了突破性的进展，但是中国的SO₂排放总量依然是世界排名第一。未来SO₂控制形势依然非常严峻。

研究表明碳捕集过程中产生的钙基废料，对于SO₂气体仍然具有一定的反应活性，Chen[EnergyFuels2012,26,(9),5596-5603]等发现CO₂捕集过程产生的钙废料可以用于燃烧过程的SO₂脱除，但是其反应活性低于未经利用的钙材料。Li[Ind.Eng.Chem.Res.2012,51,(49),16042-16048]等对石灰石与白云石在循环煅烧/碳酸化后与SO₂的反应性能进行了测试，发现经过200个循环处理后，材料与SO₂的反应转化率低于新鲜材料的50％。可以看出，失活CaO用于燃烧过程脱硫的脱硫效率问题十分突出。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，以解决钙循环脱碳过程中钙基脱碳废料的资源化利用问题，本发明提供了一种可以高效的脱除燃煤电厂尾部烟气中的SO₂成分的钙循环脱碳废料资源化再利用的方法，该方法首次提出将钙循环的脱碳废料用于湿法脱硫过程，由于水分对钙基废料存在活化作用，可以极大的提高其活性，使得脱碳废料具有与新鲜钙材料相类似的SO₂脱除效率，且有良好的工业应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种钙循环脱碳废料资源化再利用的方法，脱碳废料来源于通过循环煅烧/碳酸化捕集CO₂的钙循环过程；脱碳废料与水进行混合，生成石灰乳或CaCO₃悬浊液；混合液用于脱除燃煤电厂烟气中的SO₂成分。