电石渣规模化短程回用制备环保脱硫材料
admin
2022-09-16
电石渣规模化短程回用制备环保脱硫材料
技术编号
BJ-081
提供单位
中国科学院过程工程研究所
技术大类
资源能源利用技术
联系人
朱干宇
技术类型
其他资源能源利用技术
电话
13810889545
邮箱
gyzhu@ipe.ac.cn
适用范围
化工;资源循环利用;环保。
推荐单位
北京市科学技术委员会
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技术简要说明针对电石渣排放量大,粒径分布不均一、杂质及非活性大颗粒含量较高,用于烟气脱硫过程对脱硫效率及脱硫石膏的二次利用具有较大影响的问题,重点突破电石渣短程回用过程的重力场多级杂质快速分离、危害组分在线监测与组合防爆、强化脱硫与石膏晶体生长协同调控等系列技术,攻克电石渣利用过程中残留气体易爆、脱硫石膏无法有效利用等行业难题,实现脱硫效率提升和石膏产品结构协同调控,解决产业聚集区的电石渣利用难题。
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Technical Brief Description
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技术提供方中国科学院过程工程研究所是中国科学院下设的事业型科研单位,现有4个国家级、6个省部级研发平台。研究所是国内较早开展绿色过程工程和资源循环利用的科研单位,在粉煤灰、电石渣等二次资源利用方面具有深厚的积累。近五年,相关领域成果荣获国家技术发明二等奖3项,省部级奖17项,建成示范工程和产业化生产线近100套,创建了“创新工程平台+”的科研新模式,在多地建立了科技成果转化平台,取得了良好的经济、社会和环境
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技术主要指标信息脱硫剂产品中钙含量大于48%,粒度-150目颗粒数大于90%,产品中固废基物质含量大于98%,应用燃煤电厂覆盖高硫煤。
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商业应用情况0
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
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商业应用单位联系人/电话/邮箱
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设备投资以20万吨/年干法电石渣制备脱硫剂的工程为例,工程主要包括以下主体和配套系统: 防爆收尘系统-该系统主要包括防爆收尘设备、脉冲单机除尘器设备,主要用于在除尘器前,收集符合要求的细粉,降低除尘器入口的含尘浓度。 产品分级系统:该系统主要包括防爆离心风机、三分离高效选粉机、成组罗茨风机、轴流风机,主要用于目标组分颗粒分级。 制氮系统:该系统主要包括 PSA变压吸附制氮系统、螺杆式空压机、 微热再生吸附式干燥机,主要用于产品生产过程及仓储过程中生产安全的保护 控制系统:该系统主要包括DCS系统、仪表等,主要用于系统控制。 动力系统:该系统主要包括仪器部件、变压器、电缆、高低压配低柜、桥架、250KVA 配电项目,主要用于示范线动力供给。 产品及粗渣储存系统:该系统主要包括成品仓/粗渣仓、除尘器布袋, 主要用于产品及粗渣储存。 电加热系统:该系统主要包括电加热器,用于对选粉机进风加热,控制冬季结露问题。 计量系统:该系统主要包括双旋转给料机、双管螺旋电子秤、汽车衡, 主要用于对进入选粉机物料、产品出厂物料进行计量。 上述装置的一次性总体投资约800万元。
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年运行维护费用该技术主要原料电石渣为工业固体废物,原料成本根据所处地区而有所不同但总体较低,以新疆地区的电石渣成本计约15元/吨,因此20万吨/年的电石渣制备脱硫剂生产线年原料成本约300万元。原材料的运输成本则要根据利用地与产渣地的距离实际进行测算。 该过程处理过程无需用到工艺水,20万吨/年示范工程设备总功率约2000kWh,以新疆为例电价约为0.4元/kWh,根据设计产能约60t/h,年设备运转时间约为3300小时,总电费为3300h×0.4元/ kWh×2000kWh=264万元。 设备折旧费按照5年折旧期,年折旧费约160万;20万吨/年示范工程需要总人数15人左右,以新疆工资标准计约为40000元/年,因此总人工费为60万元;管理费和修理费分别以设备总投资的5%和2%计,费用分别为40万和16万。 综上,20万吨/年示范工程总体年运行费用共计840万。
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投资回收期因各地石灰石粉原料价格不一,因此电石渣基脱硫剂作为石灰石原料替代过程的价格也不一致。以新疆当地的石灰石粉价格100元/吨计算,20万吨/年示范工程年销售额2000万元。生产过程整体工艺成本840万元,整体利税1120万元。扣除相应税费后整体静态投资回收期为1年。
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附加效益使用石灰石脱硫过程,每脱除1吨SO2将置换出0.67吨CO2,而采用电石渣基脱硫剂代替石灰石进行脱硫,可产生额外的二氧化碳减排效果。以20万吨/年电石渣基脱硫剂利用进行计算,相当于代替27万吨的石灰石利用,在此过程就减少了近12万吨的二氧化碳减排,碳减排效益十分显著。
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综合效益与传统石灰石-石膏湿法脱硫过程相比,本技术具有如下经济效益和社会效益: 1)脱硫剂生产成本降低25%左右 电石渣制备脱硫剂原料成本较低,且生产工艺流程较短、能耗低,经20万吨/年示范工程生产运行过程测算,与市售石灰石脱硫剂相比成本可降低25%左右。 2)节约脱硫剂用量20%-30% 电石渣基脱硫剂的单位质量含钙量较高,等量硫脱除所消耗的电石渣量少,同时电石渣利用效率更高,经实际应用电石渣基脱硫剂比石灰石脱硫剂使用量减少20%-30%。此外,电石渣基脱硫剂脱硫率比石灰石平均高约2%,且入口硫含量(浓度)越高,脱硫效率上升越明显,同等条件下时,较石灰石脱硫浆液循环量变少,从而降低循环过程输送设备的能源消耗。 3)减少CO2排放 石灰石脱硫过程中,成分中的CO2会被SO2置换并随烟气排放,每脱除1吨SO2将置换出0.67吨CO2,采用电石渣基脱硫剂脱硫过程不产生CO2排放。 4)提高高硫煤掺烧比例 电石渣基脱硫剂的脱硫效率较高,对于入口硫浓度适用范围比较宽,可大幅提高低价高硫煤掺烧比例,同热值高硫煤含硫量每升高1%煤价降低约50元/吨,两台60万机组电厂燃料费用可节省数千万元。
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障碍对技术转移影响等级0
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提交日期2020/12/26
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技术成熟度电石渣应用于湿法脱硫过程已有较多的市场应用,但传统应用过程中大多是不经处理直接应用,而电石渣存在粒度不均一、非活性钙成分和杂质含量较高的问题,直接利用对于脱硫效率影响较大,脱硫设备磨损严重。因此需要在明晰电石渣颗粒结构和组成的基础上,进行电石渣的颗粒级配研究,通过大颗粒杂质与非活性组分的快速分离,实现有效组分的充分利用。另一方面,电石渣基脱硫剂利用过程体系过饱和度较高,石膏晶体粒径较小、形貌不完整,影响后续利用,因此通过脱硫过程的晶体诱导生长,进行石膏形貌和粒径协同控制,通过石膏制品的构效关系研究,形成电石渣快速纯化及高效脱硫的成套化技术。 上述技术已经在河南和新疆建立了2条20万吨/年的电石渣制备脱硫的示范工程,产品已经在火力电厂600MW机组使用半年以上,运行稳定。整体工艺流程较短,工艺路线已基本成熟,设备经过模拟优化和关键零部件处理,整体材质及加工要求不高,可以实现整套批量化生产;整体系统集成度较高,绝大部分设备均可实现远程电气化控制,并可实现各单元集成的中控。 综上,整体技术应用、设备加工和系统集成方面的成熟度较高。
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技术适用性与使用条件本技术以煤基聚氯乙烯过程产生的大宗固废电石渣为原料,因此主要适用于煤炭资源储量比较丰富、有一定的煤化工盐化工的生产能力的区域;同时电石渣产品脱硫剂主要应用于火力发电行业的烟气脱硫,因此应用场景也和煤炭资源的产地密切相关。技术更多的应用于大型煤炭、能源、化工基地,石灰石原料较为紧缺的区域,从而实现基地内的跨产业协同利用。相应技术受规模、环境等因素约束较小。
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技术稳定性该技术整体过程是采用物理法进行电石渣的杂质快速分离,并实现其短程综合高效回用。该过程中整体系统大部分处于封闭的负压状态,而非与外界环境直接接触的敞开体系,因此外界环境对于整体系统的影响不大。而在脱硫剂的利用过程中,主体设备为现有的湿法脱硫装置,设备、环境的整体成熟度比较高,不同环境状态下的稳定性也较好。 技术参数方面,脱硫剂的制备和应用过程需要调节和控制的参数主要包括分选过程的流量、进料量等,相应指标和数值均不需要精密调控,因此对于技术参数的变动敏感程度不大;而在应用于湿法脱硫过程中,脱硫剂的使用量、脱硫过程相应的参数变化对于整体过程所造成的影响,都是长时间通过叠加才会对整体系统有较大影响,同时这些影响均可通过外循环过程的参数调整进行及时的控制和校正,因此应用过程的技术参数变化对于整体脱硫过程的影响亦较小。 综上,以电石渣为原料制备脱硫剂的整体过程受环境和技术参数变化所造成的影响和波动不大,技术稳定性较好。
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技术安全性该技术运用过程中主要风险点在于干法电石渣中可能残存少量乙炔气,如果在系统中富集会有燃爆风险。但在整体技术过程中,针对于乙炔气的富集进行了系统研究,并配有整体的在线监测和快速逸散稀释系统,可实现风险可控,因此整体基本风险较低。该技术所用原料为煤基PVC过程产生的工艺固废,因此适用于有相应产业的地区,无需额外的配套设施,市场接受度较高。
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技术转移推广障碍0
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知识产权转让该技术知识产权主要归属单位为中国科学院过程工程研究所,与北京亘源环保有限公司合作建立相应的示范工程及应用,属于双方联合开发。申请(授权)专利12项,软件著作权2项,该技术得到“十三五”国家重点研发计划“固废资源化”重点专项项目支持,项目名称“大宗低阶固废规模化制备高值矿物材料关键技术”,项目编号“2018YFC1901500”。