CN100469419C - 分段式钠钙双碱法脱硫工艺及其装置 - Google Patents

分段式钠钙双碱法脱硫工艺及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分段式钠钙双碱法脱硫工艺，将钙基脱硫与钠碱法烟气脱硫综合在一个反应器内完成，使烟气先利用钙基预脱硫，然后用钠基进行精脱硫确保排放要求，本发明还公开了采用分段式钠钙双碱法脱硫工艺的装置，在同一个反应器内设置钙基脱硫段吸收器和钠碱法烟气脱硫段吸收器，对烟气进行双重脱硫，同时避免了将浆液带入除雾器，简化了除雾器的冲洗装置。除雾器的清洗采用钠基清液，减少了工艺水的使用量。

Description

分段式钠钙双碱法脱硫工艺及其装置
技术领域
本发明涉及烟气脱硫工艺，尤其是指一种分段式钠钙双碱法脱硫工艺及其装置。
背景技术
目前最常用的以石灰或石灰石作为脱硫剂的湿法钙基脱硫工艺中，由于脱硫剂和脱硫产物的溶解性都很差，使得循环液往往均采用浆液的形式，这样高浓度的浆液在完成脱硫后，部分浆液液滴会随烟气带入除雾器，堵塞除雾器。需配备一整套严格按程序控制的复杂的清洗系统。另一方面在相同的液气比下钙基脱硫与钠基脱硫相比其脱硫效率较低，对低浓度二氧化硫脱除率更低。为了使烟气达标排放，目前钙基脱硫往往采用大液气比操作，造成钙基脱硫的综合能耗高，系统复杂。
而除对于雾器结灰阻力增加问题，目前常用的处理方法只是一味地为除雾器配置更复杂、更高效的清洗系统，用工艺水频繁地对除雾器进行间隙式清洗。但由于采用的是在线间隙式清洗，一者会造成烟气系统的阻力波动进而影响炉膛的负压，二者大量的冲洗水进入脱硫液系统也影响了脱硫液浓度的稳定性，再者在冲洗过程中会造成短时的严重的烟气带水现象和缩短除雾器的使用寿命，未从根本上解决除雾器的结灰堵塞问题。
另外一种在中小型锅炉烟气脱硫工程中普遍采用的钠钙双碱法工艺中虽然采用了清液吸收，解决了除雾器的结灰堵塞问题，避免了复杂的除雾器清洗问题，但由于烟气中重金属离子(烟尘中带入)和氧气(烟气中带入)的共同作用，脱硫液的氧化作用明显，特别是对一些氧化趋势强的烟气(含氧量高和/或烟气中含较多的铁、锰、钒等杂质)，往往造成钠碱消耗大，装置易结垢堵塞，系统阻力增大，运行困难。由于钠碱的价格远远高于钙碱，当处理高浓度的含二氧化硫气体时，随脱硫渣的排出和氧化所损耗的钠碱量很高，制约了钠基脱硫工艺的应用。
随着我国燃烧锅炉的增加，低硫煤资源的快速消耗，中高硫煤作为主燃料的锅炉会越来越多，同时各地对二氧化硫的排放指标也会越来越严格，原来单纯的各种脱硫工艺的不足会暴露出来，解决中高硫煤的锅炉或工业炉窑烟气的脱硫技术必须要有所突破。通过深入研究目前各种成熟的脱硫工艺的特点，取长补短，或扬长避短不失为解决这一问题的办法之一。
发明内容
本发明提供了一种反应稳定、可简化反应装置结构的分段式钠钙双碱法脱硫工艺。
一种分段式钠钙双碱法脱硫工艺，将含尘烟气送入吸收塔内，先进行钙基脱硫，烟气经由石灰或石灰石制备的钙基脱硫循环液洗涤进行脱硫，去除烟气中绝大部分烟尘、SO2和部分氧气；
经钙基脱硫后，烟气再进行钠基脱硫，经由钠碱或由钙碱再生的钠碱清液洗涤进一步脱硫，去除烟气中的微量二氧化硫；
经钙基脱硫和钠基脱硫后得到的净烟气经除雾后排出。
在钙基脱硫段，脱硫后的钙基脱硫循环液回到吸收塔底，在塔底与新鲜的钙基脱硫循环液混合后，大部分返回钙基脱硫段重新利用，另一部分经抽出，进行沉淀分离，去除脱硫渣和烟尘，滤液返回钙基脱硫段重复利用。
在钠基脱硫段，脱硫后的钠基清液回到再生池内，按设定的pH值自动加入定量再生碱进行再生，再生后的钠基清液再送入钠基脱硫段循环使用。
所述的再生碱为钠碱或/和钙碱。
钙基脱硫段的pH值控制在5.0—6.5，钠基脱硫段的pH值控制在6.5—9.0。
钙基脱硫的循环吸收液的含固量为1-35％，钠基脱硫吸收循环液为清液。
钙基脱硫段中循环液的浓度是由添加的钙基脱硫剂的浓度决定的，而钙基脱硫循环液的pH值是由钙碱的加入量确定的。
钠碱脱硫段损失的脱硫液由工艺水补充，维持液位平衡。
吸收塔内各脱硫段的主要化学反应如下：
1)钙基脱硫段：
Ca CO3+SO2+1/2H2O＝＝CaSO3·1/2H2O↓+CO2↑
Ca O+H2O＝＝Ca(OH)2
Ca(OH)2+SO2＝＝CaSO3·1/2H2O↓+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O＝＝Ca(HSO3)2
Ca(HSO3)2+Ca CO3＝＝2CaSO3·1/2H2O↓+CO2t
Ca(HSO3)2+Ca(OH)2＝＝2CaSO3·1/2H2O↓+H2O
CaSO3·1/2H2O+3/2 H2O+1/2O2＝＝CaSO4·2H2O↓
2)钠基脱硫段：
Na2CO3+SO2＝＝Na2SO3+CO2t
2NaOH+SO2＝＝Na2SO3+H2O
Na2SO3+SO2+H2O＝＝2NaHSO3
其中再生反应有：
2NaHSO3+Ca(OH)2＝＝Na2SO3+CaSO3·1/2H2O↓+3/2H2O
Na2SO3+Ca(OH)2+1/2H2O＝＝2NaOH+CaSO3·1/2H2O↓
本发明还提供了采用所述分段式钠钙双碱法脱硫工艺的装置。
一种分段式钠钙双碱法脱硫装置，包括吸收塔、若干循环泵和再生/沉淀池，所述的吸收塔内由下至上依次设置有钙基脱硫段吸收器、钠基脱硫段吸收器和除雾器，钙基脱硫段吸收器下端的钙基脱硫循环液输出管路经钙碱脱硫循环泵接入钙基脱硫段吸收器顶部；再生/沉淀池的钠基清液输出管路经钠碱脱硫循环泵接入钠基脱硫段吸收器顶部，钠基脱硫段吸收器底部连通再生/沉淀池，再生/沉淀池底部接通脱硫渣排出管路。
所述的钠基清液输出管路分出一路连通除雾器，部分钠基清液由钠碱脱硫循环泵定期送至除雾器用于除雾器的清洗。
本发明脱硫工艺将钙基脱硫与钠碱法烟气脱硫综合在一个反应器内完成，既使烟气进行精脱硫确保排放要求，同时通过钠基脱硫段的隔离，避免了将钙基脱硫时产生的不溶性脱硫渣浆液带入除雾器，大大减轻了除雾器的堵灰现象；除雾器的冲洗由钠基清液提供，间隙进行循环使用，取消了复杂的工艺水冲洗系统，系统工艺水的补充量与除雾器的冲洗频率与冲洗量无关。
另外，钠碱只用于高效吸收烟气中微量的SO2，钠基脱硫段内基本无氧化反应发生，钠碱的再生彻底，消耗量极低，钠碱脱硫段处于低温的湿烟气饱和区内，钠碱液的蒸发损失极低，并可通过除雾器回收烟气中夹带的雾滴。
经分段式钠钙双碱法脱硫工艺后，净化烟气中SO2的含量可达100mg/Nm3以下，烟尘的含量可达50mg/Nm3以下。本发明可用于处理含烟尘成份比较复杂的烟气，烟气所具有的氧化性只会影响钙基脱硫段所排脱硫渣的成份比例，而不影响钠碱脱硫段的操作和钠碱的消耗量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种分段式钠钙双碱法脱硫工艺，将含尘烟气送入吸收塔内，先进行钙基脱硫，烟气经由石灰或石灰石制备的钙基脱硫循环液洗涤进行脱硫，去除烟气中绝大部分烟尘、SO2和部分氧气；
经钙基脱硫后，烟气再进行钠基脱硫，经由钠碱或由钙碱再生的钠碱清液洗涤进一步脱硫，去除烟气中的微量二氧化硫；
经钙基脱硫和钠基脱硫后得到的净烟气经除雾后排出。
用于脱硫后的钙基脱硫循环液回到吸收塔底，在塔底与新鲜的钙基脱硫循环液混合后，大部分返回钙基脱硫段重新利用，另一部分经抽出，进行沉淀分离，去除脱硫渣和烟尘，滤液返回钙基脱硫段重复利用。
用于脱硫后的钠基清液回到再生池内，按设定的pH值自动加入定量再生碱进行再生，再生后的钠基清液再送入钠基脱硫段循环使用。部分钠基清液由钠碱脱硫循环泵定期送至除雾器用于除雾器的清洗。
如图2所示，适用上述分段式钠钙双碱法脱硫工艺的装置，包括吸收塔1、若干循环泵和再生/沉淀池2，吸收塔1内由下至上依次设置有钙基脱硫段吸收器11、钠基脱硫段吸收器12和除雾器13，钙基脱硫段吸收器11下端的钙基脱硫循环液输出管路16经钙碱脱硫循环泵15接入钙基脱硫段吸收器11顶部；再生/沉淀池2的钠基清液输出管路25经钠碱脱硫循环泵24接入钠基脱硫段吸收器12顶部，钠基脱硫段吸收器12底部连通再生/沉淀池2，再生/沉淀池2底部接通脱硫渣排出管路27。
在钙基脱硫段吸收器11内加入石灰或石灰石111和补液112，通过塔釜搅拌器14搅拌均匀形成钙基脱硫循环液，同时通入氧化空气113；在再生/沉淀池2内加入钠碱22和水23形成钠基清液。
将含尘烟气3送入吸收塔1内，钙基脱硫循环液16由钙碱脱硫循环泵15经吸收塔1底抽送到钙基脱硫段吸收器11顶部进行洗涤，吸收烟气中绝大部分烟尘、SO2和部分氧气，吸收二氧化硫后的钙基脱硫循环液回到吸收塔1底部，一部分形成脱硫渣114直接排出，另一部分经脱硫渣排出泵17抽出，一路18返回钙基脱硫段吸收器11顶部，另一路19排出进行沉淀分离20；
经钙基脱硫后，烟气进入钠基脱硫吸收器12，钠基清液25由钠碱脱硫循环泵24经钠碱再生/沉淀池2抽送到钠基脱硫段吸收器12顶部进行洗涤，进一步吸收烟气中的二氧化硫，经钙基脱硫和钠基脱硫后的烟气再经除雾器13加水10除雾后排出；吸收二氧化硫后的钠基清液26回到钠碱再生/沉淀池2内，在钠碱再生/沉淀池2内进行再生，再生后的钠基清液24再送入钠基脱硫段吸收器12循环使用。

Claims (7)

1.一种分段式钠钙双碱法脱硫工艺，其特征在于：将含尘烟气送入吸收塔内，先进行钙基脱硫，烟气经由石灰或石灰石制备的钙基脱硫循环液洗涤进行脱硫，去除烟气中绝大部分烟尘、SO2和部分氧气；
经钙基脱硫后，烟气再进行钠基脱硫，经由钠碱或由钙碱再生的钠碱清液洗涤进一步脱硫，去除烟气中的微量二氧化硫；
经钙基脱硫和钠基脱硫后得到的净烟气经除雾后排出。
2.如权利要求1所述的分段式钠钙双碱法脱硫工艺，其特征在于：在钙基脱硫段，脱硫后的钙基脱硫循环液回到吸收塔底，在塔底与新鲜的钙基脱硫循环液混合后，大部分返回钙基脱硫段重新利用，另一部分抽出，进行沉淀分离，去除脱硫渣和烟尘，滤液返回钙基脱硫段重复利用。
3.如权利要求1所述的分段式钠钙双碱法脱硫工艺，其特征在于：在钠基脱硫段，脱硫后的钠碱清液回到再生池内，按设定的pH值自动加入再生碱进行再生，再生后的钠碱清液再送入钠基脱硫段循环使用；其中所述的再生碱为钠碱或钙碱。
4.如权利要求1所述的分段式钠钙双碱法脱硫工艺，其特征在于：钙基脱硫段的pH值控制在5.0-6.5，钠基脱硫段的pH值控制在6.5-9.0。
5.如权利要求1所述的分段式钠钙双碱法脱硫工艺，其特征在于：钙基脱硫循环液的含固量为1-35％。
6.一种分段式钠钙双碱法脱硫工艺的装置，包括吸收塔、若干循环泵和再生/沉淀池，其特征在于：所述的吸收塔内由下至上依次设置有钙基脱硫段吸收器、钠基脱硫段吸收器和除雾器，钙基脱硫段吸收器下端的钙基脱硫循环液输出管路经钙碱脱硫循环泵接入钙基脱硫段吸收器顶部；再生/沉淀池的钠基清液输出管路经钠碱脱硫循环泵接入钠基脱硫段吸收器顶部，钠基脱硫段吸收器底部连通再生/沉淀池，再生/沉淀池底部接通脱硫渣排出管路。
7.如权利要求6所述的分段式钠钙双碱法脱硫工艺的装置，其特征在于：所述的钠基清液输出管路分出一路连通除雾器。
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