CN100560186C - 稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺 - Google Patents

稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于燃煤烟气中脱除的稀溶液镁钙双碱法的脱硫工艺,它以MgSO3为主要脱硫剂,在脱硫中,MgSO3与SO2反应生成Mg(HSO3)2,然后用石灰乳浆液调节其溶液的pH值为8.5-9.0,将Mg(HSO3)2再生为MgSO3,MgSO3脱硫剂溶液在增稠器中与CaSO4-1/2H2O分离,浓泥浆经曝气后排放,以防止石膏析出,堵塞脱硫系统。再生后的脱硫剂补充一定量的MgO浆液,送至循环池循环系统。采用本发明,烟气脱硫率可达90%,与氧化镁法相比,MgSO4的排放量降低了80%,而与石灰-石膏法相比,在脱硫系统中不会产生MgSO4硬垢,而使装置堵塞,与钠钙双碱法相比,其运行费更便宜,且操作简单。

Description

稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺
技术领域
本发明涉及烟气脱硫工艺,尤其是关于稀溶液镁钙双碱法应用于35t/h-220t/h的燃煤锅炉或窑炉的烟气脱硫工艺。
背景技术
目前,减排SO2是我国的迫切任务,在大型电厂主要是引进技术,其中85%是以石灰石-石膏法为主,在中小型电厂主要采用石灰-石膏法,纳碱法,钠钙双碱法,氧化镁法等。其中采用钠钙双碱法,因钠碱的价格贵,所以运行费用也较高。而MgO比钠碱价廉,我国有丰富的资源,少量排放MgSO4也是允许的,为此根据我国国情开发镁钙双碱法这一新的脱硫工艺是有现实意义的。
发明内容
本发明目的是提供一种脱硫效果好、运行成本低的稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺。
为达到上述目的,本发明的技术方案是通过以下方式实现的:稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺,是将锅炉烟气经电除尘后进入脱硫塔,用MgO为脱硫剂进行脱硫,脱硫后的脱硫剂(主要成分为MgSO3,Mg(HSO3)2)用石灰乳浆液将Mg(HSO3)2再生为MgSO3,并补充一定量的MgO浆液,石灰制成石灰乳浆液与MgO浆液置入再生液池,用泵送入脱硫塔循环槽,进行循环喷淋脱硫,其特征在于:
1、以MgSO3为脱硫剂,然后用石灰乳浆液进行再生,调节中和再生池的pH值为8.5-9.0。
2、定期随分离的再生浆液排放一定溶液量,控制脱硫剂中SO4 2-的浓度,以防止在再生过程中生成CaSO4-2H2O(石膏)沉淀,即排至曝气池浆液的含固量控制在30-40%。
3、再生后的脱硫剂,补充一定量的MgO浆液,脱除每mol SO2需补充0.20-0.30mol MgO。
作为本发明的进一步改进,锅炉烟气经电除尘后进入脱硫塔,脱硫塔内设置喷淋层,用循环泵将脱硫剂循环喷淋吸收,脱除烟气中的SO2,烟气经除雾器除尘后进入烟囱排放。
上述的脱硫后吸收液用排液泵送至中和再生池,用浆液泵将石灰乳浆加入再生池,然后用混合液泵将混合液送入增稠器。
上述的增稠器顶部溢流清液,流入再生液池,然后由再生液泵送入脱硫塔底循环槽,底部经增稠的亚硫酸钙,石英砂,粉尘等泥浆液流入曝气池,通入压缩空气进行曝气,将MgSO3氧化为MgSO4,然后由泥浆泵然后由泥浆泵送至灰渣场干化,固体送出动填埋,含MgSO4的液体排放。
采用本发明,烟气脱硫率可达90%,与氧化镁法相比,MgSO4的排放量降低了80%,而与石灰-石膏法相比,在脱硫系统中不会产生MgSO4硬垢,而使装置堵塞,与钠钙双碱法相比,其运行费更便宜,且操作简单。
附图说明
图1是本发明的生产工艺过程示意图。
具体实施方式
稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺,以MgSO3为主要脱硫剂,其由MgO浆液与烟气中的SO2反应生成。在脱硫中,MgSO3与SO2反应生成Mg(HSO3)2,然后将脱硫剂送至再生系统,用石灰乳浆液调节其溶液的pH值为8.5-9.0,将Mg(HSO3)2再生为MgSO3,MgSO3脱硫剂溶液在增稠器中与CaSO4-1/2H2O分离,浓泥浆(含CaSO4-1/2H2O)经曝气后排放,以控制脱硫剂中的硫酸根(SO4 2-)浓度,防止脱硫或再生过程中石膏(CaSO4-1/2H2O)析出,堵塞脱硫系统。再生后的脱硫剂补充一定量的MgO浆液,送至循环池循环系统。
稀溶液镁钙双碱法以MgSO3为脱硫剂,进行脱硫,然后用石灰乳浆液进行再生,其过程的化学反应:
(1)脱硫剂MgSO3
MgO(S)+H2O=MgO(浆液)            (1)
MgO(浆液)+H2O=Mg(OH)2(浆液)     (2)
Mg(OH)2+SO2=MgSO3+H2O           (3)
(2)脱硫
MgSO3+SO2+O=Mg(HSO3)2           (4)
(3)再生
Mg(HSO3)2+Ca(OH)2=MgSO3+CaSO3-1/2H2O+3/2H2O  (5)
(4)副反应
MgSO3+1/2O2=MgSO4    (6)
脱硫最初开始是加入MgO浆液,然后与烟气中的SO2反应,生成MgSO3及Mg(HSO3)2,Mg(HSO3)2用石灰乳浆液中和进行再生。
吸收剂再生是镁钙双碱法的关键,反应式(5)由于CaSO3-1/2H2O的溶解度小,产生固体沉淀析出,为了使MgSO3与CaSO3-1/2H2O固体分离,MgSO3应处于溶解状态,所以脱硫剂中的MgSO3应小于该物质的溶解度。
反应式(6)是在脱硫塔中脱硫时,部分MgSO3被烟气中的氧(O2)氧化而生成MgSO4,但在镁钙双碱法中要使MgSO4再生是不易实现的,其反应为:
MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=Mg(OH)2+CaSO4-2H2O  (7)
由反应式(7)可见,Mg(OH)2的溶解度很小,反应在pH为9-10中可以进行,Mg+2(镁离子)的浓度越高,pH值越小,如下表:
  Mg<sup>+2</sup>浓度/(mol/L)   0.038   0.0557   0.1
  式(7)反应的pH值   9.34   9.25   9.13
此外,因CaSO4-2H2O的溶解度大,要使CaSO4-2H2O沉淀析出,例如[SO4 2-]=1mol/L(相当MgSO4120g/L)CaSO4的浓度积Ksp=9.1×10-6,由此得
[Ca2+]=9.1×10-6mol/L
[OH-]=1.82×10-5mol/L
pH=9.26
由此说明,当MgSO4在脱硫剂中的浓度为120g/L时,调节pH9-10.0,CaSO4-2H2O也会沉淀析出,但是由于Mg(OH)2也是固体,所以是无法分离的,为简化操作,将脱硫中生成的MgSO4定期排放,以控制脱硫剂中SO4 2-浓度,防止再生时CaSO4-2H2O的析出。由于MgSO3在脱硫中的氧化率为5%-15%,MgO的价格并不贵,这一方案是较佳的,其排放MgSO4相当损失20%的MgO量。与氧化镁法相比,MgSO4的排放量降低了80%,而与石灰-石膏法相比,其不会在脱硫系统中产生MgSO4硬垢,而使装置堵塞。与钠钙双碱法相比,其运行费更便宜,且操作简单。
实施例1:
75t/h燃煤锅炉,设烟气中SO2含量为2200mg/Nm3,脱硫率为90%,脱除SO2量为3.094Kmol/h,50℃MgSO3不沉淀析出的再生溶液量为50m3/h
设脱硫过程中,MgSO3的氧化率为10%,则
SO3 2=3.094×0.9/50=0.0557mol/L
CaSO3的浓度积Ksp=6.8×10-8
[Ca2+]=6.8×10-8/0.0557=1.221×10-6mol/L
[OH-]=2.44×10-6mol/L
pH=8.39
因此调节pH为8.5-9.0,可使Mg(HSO3)2再生为溶解态MgSO3,而CaSO3-1/2H2O则发生沉淀。
图1是本实施例的生产工艺过程示意图,由图知,锅炉烟气经电除尘后进入脱硫塔(T101),脱硫塔内设置喷淋层,用循环泵(P101a/b)将脱硫剂循环喷淋吸收,脱除烟气中的SO2,烟气经除雾器除尘后进入烟囱排放。
石灰粉由槽车运来,用气流输送方法加入到石灰粉仓(V101)中,气体经粉仓顶部的袋滤器袋滤后排放。脱硫时,首先启动石灰浆液制备装置,将石灰粉仓中的石灰经震动器,加料器加入消化池(V102)制备石灰乳浆液。
MgO消化时,是将袋装的MgO直接加入消化池(V104)制备MgO浆液。
脱硫运行时,启动石灰乳浆液及MgO浆液制备装置,将MgO浆液泵入再生液池(V103),用再生液泵(P106)送入脱硫塔(T101)塔底循环槽,用循环泵(P101a/b)进行循环喷淋脱硫。脱硫后吸收液用排液泵(P102)送至中和再生池(R101),用浆液泵(P103)将石灰乳浆加入再生池,调节pH为8.5-9.0,然后用混合液泵(P104)将混合液送入增稠器(S101),增稠器顶部溢流清液,流入再生液池,用MgO浆液泵(P105)补加MgO浆液,使pH为9.0-9.5,然后由再生液泵(P106)送入脱硫塔底循环槽。增稠器(S101)底部经增稠的亚硫酸钙,石英砂,粉尘等泥浆液流入曝气池(V105),通入压缩空气进行曝气,将MgSO3氧化为MgSO4,然后由泥浆泵(P107)送至灰渣场干化,固体送出动填埋,含MgSO4的液体排放。

Claims (4)

1、稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺,是将锅炉烟气经电除尘后进入脱硫塔,用MgO为脱硫剂,生成MgSO3和Mg(HSO3)2,脱硫后脱硫剂用石灰乳浆液将Mg(HSO3)2再生为MgSO3,并补充一定的MgO浆液,然后将石灰制成石灰乳浆液与MgO浆液置入再生液池,用泵送入脱硫塔循环槽,进行循环喷淋脱硫,其特征在于:
1)、以MgSO3为脱硫剂,然后用石灰乳浆液进行再生,调节中和再生池的pH值为8.5-9.0;
2)、定期随分离的再生浆液排放一定溶液量,控制脱硫剂中SO4 2-的浓度,以防止在再生过程中生成CaSO4-2H2O(石膏)沉淀,即排至曝气池浆液的含固量控制在30-40%;
3)、再生后的脱硫剂,补充一定量的MgO浆液,脱除每mol SO2需补充0.20-0.30mol MgO。
2、按照权利要求1所述的稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺,其特征在于:所述的脱硫塔内设置喷淋层,用循环泵循环喷淋脱硫剂,脱除烟气中的SO2,烟气经除雾器除尘后进入烟囱排放。
3、按照权利要求1所述的稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺,其特征在于:所述的脱硫后脱硫剂用排液泵送至中和再生池,用浆液泵将石灰乳浆加入再生池,然后用混合液泵将混合液送入增稠器。
4、按照权利要求3所述的稀溶液镁钙双碱法烟气脱硫工艺,其特征在于:所述的增稠器顶部溢流清液,流入再生液池,再生液泵送入脱硫塔底循环槽,底部经增稠的亚硫酸钙,石英砂,粉尘等泥浆液曝气后排放。
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