[发明专利]用高浓度氧与碳在多级多气氛流化床反应炉中还原硫酸钙生产二氧化硫的系统

说明书

本发明公开了用高浓度氧与碳在多级多气氛流化床反应炉中还原硫酸钙生产二氧化硫的系统。该系统包括预热用流化床燃烧炉和多级多气氛流化床主反应炉。其中，预热用流化床燃烧炉由上至下依次包括物料储仓、物料分布器、烟气‑物料热交换室、第一密相区和第一布风装置；多级多气氛流化床主反应炉由上至下依次包括主反应炉炉膛和第二密相区，所述第二密相区通过隔墙划分为高速‑强还原区、低速‑还原区和低速‑氧化区。该系统将含硫酸钙物料的预热与还原反应分两步进行，均采用高浓度氧助燃，反应产生的烟气中二氧化硫浓度高，非常利于后续二氧化硫制硫酸工艺，且具有投资成本低、超低排放、节能效果好等优点。

技术领域

本发明涉及废弃物资源化领域，具体而言，本发明涉及用高浓度氧与碳在多级多气氛流化床反应炉中还原硫酸钙生产二氧化硫的系统。

背景技术

众多工业生产的固体废弃物中含有相当多的CaSO₄，诸如燃煤脱硫副产石膏、流化床燃煤锅炉脱硫煤灰、磷石膏、氟石膏等，除成分较单纯的燃煤脱硫副产石膏得到一定利用外，其他都难以高值利用。早在上世纪70年代，清华大学张绪祎就用碳还原流化床燃煤脱硫煤灰获得SO₂含量达8％的气体，后鲁北化工利用回转窑分解CaSO₄生产硫酸和水泥，随之在山东、四川、贵州、辽宁等地建成7套磷石膏制硫酸40kt/a联产水泥60kt/a的装置，证实该工艺在技术上可行，但实际运行表明，该工艺存在CaSO₄分解不完全，能耗高的缺陷，所产水泥的早期强度低，达不到425强度等级要求，大部分已停产。这种缺陷是回转窑功能缺陷所致，难以同时满足CaSO₄分解和水泥烧成这两个工艺过程的参数要求。

SO₂制硫酸的关键参数是SO₂浓度，浓度越高效果越好。造成传统的还原CaSO₄制取SO₂工艺气体浓度不高的主要因素有：固体和气体升温用热以及使用空气作助燃剂，流化床燃煤锅炉脱硫煤灰和联产水泥中非CaSO₄组分远大于CaSO₄含量，升温至1050℃的用热大于分解热；用空气作助燃剂，完成分解后的烟气带走大约50％的热量，热量回收效果不佳，系统复杂，投资增加。还原CaSO₄制SO₂的另一个障碍是烟气中会含有H₂S和S单质，固体颗粒中会含有CaS，不便于利用。

综上所述，现有的还原CaSO₄生产SO₂的工艺仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出用高浓度氧与碳在多级多气氛流化床反应炉中还原硫酸钙生产二氧化硫的系统。该系统将含硫酸钙物料的预热与还原反应分两步进行，并采用高浓度氧助燃，反应产生烟气中二氧化硫浓度高，非常利于后续二氧化硫制硫酸工艺，且具有投资成本低、节能效果好等优点。

在本发明的一个方面，本发明提出了还原硫酸钙生产二氧化硫的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：预热用流化床燃烧炉和多级多气氛流化床主反应炉；

所述预热用流化床燃烧炉由上至下依次包括物料储仓、物料分布器、烟气-物料热交换室、第一密相区和第一布风装置，所述预热用流化床燃烧炉的侧部设有第一烟气出口、第一密相区表面的侧部分别设有燃料入口和预热产物出口，所述第一布风装置下方具有第一高浓度氧入口；