CN101229473A - 一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺及装置 - Google Patents

一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种塔外氧化石灰/电石渣－石膏法脱硫工艺及装置，其工艺包括将初始烟气通入脱硫塔与石灰/电石渣浆液反应，烟气中的二氧化硫被石灰/电石渣浆液吸收后烟气净化排放，石灰/电石渣浆液在脱硫塔内吸收二氧化硫后成为脱硫浆液，脱硫浆液排出脱硫塔通入氧化罐，所述的初始烟气一部分通入脱硫塔内与石灰/电石渣浆液反应，另一部分通入氧化罐将脱硫塔排出的脱硫浆液的pH值调整至3.0－5.5，再向氧化罐内通入氧气与脱硫浆液进行氧化反应生成脱硫石膏并回收。本发明工艺与现有技术相比，不仅降低了投资和运行费用，同时副产的脱硫石膏品质更高。

Description

一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫工艺，尤其涉及一种塔外氧化的烟气脱硫工艺及装置。
背景技术
石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫技术在二十世纪六、七十年代就开始出现，已成为烟气脱硫领域最成熟的工艺。由于亚硫酸钙的氧化需要在较低的pH值下才能快速氧化，因此早期的石灰石-石膏法都采用塔外氧化加酸调节石灰浆液pH值的方法制备脱硫石膏，随后逐渐发展出塔内较低pH值吸收、氧化的脱硫工艺，提高了脱硫系统的可靠性，同时副产脱硫石膏。但由于吸收液的pH值较低，故采用的液气比大。
现有石灰-石膏法普遍采用的是两段式双循环工艺或塔外氧化制备脱硫石膏工艺。两段式双循环工艺的第一段采用高pH值吸收二氧化硫，新鲜的脱硫剂石灰浆液加入到第一吸收段；第二段采用低pH值吸收二氧化硫，同时往塔釜鼓入氧化空气，氧化制备脱硫石膏，该工艺中全部烟气通过两次吸收，脱硫效率高，但液气比较大，需设置两个脱硫塔或增加脱硫塔的高度。塔外氧化制备脱硫石膏工艺则采用塔内较高pH值吸收二氧化硫，吸收后的石灰浆液进入氧化罐，再在其中加入稀硫酸降低氧化罐内的pH值，达到最佳氧化pH值，由于硫酸价格较高，故此方法经济性差。
中国发明专利申请200610200285.9中公开了一种双循环回路石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫方法，采用双回路脱硫塔喷淋系统，每个回路系统有相对独立的喷淋层、浆液循环泵和浆液收集装置，两个浆液收集装置之间有连接管道连通。双回路脱硫塔喷淋系统在不同的pH下运行，上回路浆液的pH控制在5.5-6.8，下回路浆液的pH控制在4-5。工艺流程为：烟气从脱硫塔内的下回路浆液循环箱和下回路喷淋层之间进入，首先与下回路喷淋层喷出的浆液接触反应，同时冷却降温，然后往上和上回路喷淋层喷淋下来的浆液进一步接触反应，脱硫后的净烟气经过除雾器后排放。石灰石浆液被输送到上回路浆液循环箱中，经反应后的浆液被收集到位于脱硫塔中部的上回路浆液收集盘中，通过管道回到上回路浆液循环箱。上回路浆液循环箱中的部分浆液通过连接管道送到脱硫塔底部的下回路浆液循环箱，经喷淋与烟气反应后的浆液回到下回路浆液循环箱。从脱硫塔底部鼓入空气，将下回路浆液循环箱中的亚硫酸钙浆液氧化成硫酸钙浆液，通过石膏排出泵，送到石膏脱水系统。
南京化学工业公司研究院《硫酸工业》编辑部编撰的《低浓度二氧化硫烟气脱硫》，1981，113-117中公开了日本三菱重工采用的石灰-石膏法塔外氧化法，其工艺流程为：烟气在冷却塔内用水洗涤、降温并增湿后，冷却至60℃左右，同时除去89～90％的烟尘，然后进入二级串联脱硫塔内用石灰浆液进行洗涤脱硫。经脱硫并除去雾沫后的烟气，经再加热器升温至140℃左右排放。吸收SO2后的浆液，用硫酸调整pH值至4～4.5后，在氧化塔内于60～80℃下，用5公斤/厘米2的压缩空气进行氧化，为加快氧化速度，该法采用日本产业技术公司的回转圆筒式雾化器鼓入气泡。自氧化塔出来的尾气因含有微量的SO2，需送入脱硫塔内。氧化后浆液经增稠脱水即得产品。
发明内容
本发明提出了一种降低投资和运行费用，同时副产的脱硫石膏品质更高的塔外氧化石灰/电石渣-石膏法烟气脱硫工艺。
一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺，包括将初始烟气通入脱硫塔与石灰浆液反应，烟气中的二氧化硫被石灰/电石渣浆液吸收后烟气净化排放，石灰/电石渣浆液在脱硫塔内吸收二氧化硫后成为脱硫浆液，脱硫浆液排出脱硫塔通入氧化罐，所述的初始烟气一部分通入脱硫塔内与石灰/电石渣浆液反应，另一部分通入氧化罐将脱硫塔排出的脱硫浆液的pH值调整至3.0-5.5，再向氧化罐内通入空气与调整pH值后的脱硫浆液进行氧化反应生成脱硫石膏并回收。
所述的初始烟气通入氧化罐部分的体积占初始烟气总体积的1-20％。
脱硫塔内烟气与石灰/电石渣浆液的反应体系的pH值为5.5-8.0。
通入氧化罐部分的烟气在氧化罐内与脱硫浆液作用后排出氧化罐进入脱硫塔与石灰/电石渣浆液反应。
氧化罐内生成的脱硫石膏粒径在60-100微米，氢氧化钙含量小于0.01％。
电石渣的主要成分是氢氧化钙(Ca(OH)2)，与石灰消化后的主要成分Ca(OH)2相同，可作为石灰的替换，电石渣浆液可以直接引用乙炔生产产生的电石渣浆液，也可将脱水后的电石渣重新配水制浆。
本发明还提供了实施所述的一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺的装置，包括：
烟气处理单元；
石灰/电石渣浆液配制单元，用于配制并向烟气处理单元输送石灰/电石渣浆液；
脱硫石膏处理单元，用于处理烟气处理单元排出的脱硫石膏；
所述的烟气处理单元，包括主风机、脱硫塔、增压风机、氧化风机和氧化罐，其中主风机出风口分为两路，一路与脱硫塔相连通，另一路与增压风机的进风口相连通，增压风机出风口和脱硫塔的脱硫浆液出口均与氧化罐连通，氧化罐通过氧化罐出气烟道与主风机的进风口连通，氧化风机出风口与氧化罐连通。
所述的脱硫塔的脱硫浆液出口与氧化罐间的管路上设有浆液排出泵。
所述的氧化罐内设有烟气洗涤器，增压风机出风口和脱硫塔的脱硫浆液出口均与烟气洗涤器连通。
所述的氧化罐与氧化罐出气烟道间设有除雾器。
所述的氧化罐内设有搅拌器。
所述的石灰/电石渣浆液配制单元，包括依次串联的石灰储仓、螺旋输送机、称量罐、化灰器、化灰泵、石灰浆液罐和石灰浆液泵，其中石灰浆液泵出口与脱硫塔连通。
所述的脱硫石膏处理单元，包括石膏排出泵、水力旋流站、真空带式过滤机、气水分离器、滤饼冲洗水箱、滤饼冲洗水泵和滤液罐，所述的水力旋流站与氧化罐通过管路连通，管路中设有石膏排出泵，水力旋流站底流出口与真空带式过滤机连通，真空带式过滤机的滤液出口与滤液罐连通。
本发明脱硫工艺流程为：
从锅炉出来的烟气经过除尘后进入主风机，主风机出口烟气(初始烟气)分成两路，大部分烟气进入脱硫塔，脱硫塔进口设置降温喷淋装置，经降温冷却后的烟气在脱硫塔内自下而上与自上而下的石灰/电石渣浆液接触反应，再经过除雾器后进入烟囱排放；小部分烟气通过一个增压风机进入氧化罐，氧化罐内设有烟气洗涤器，将烟气中的二氧化硫吸收下来，用于调节氧化罐的pH值使之有利于亚硫酸钙的氧化。由于氧化罐内的pH值较低，经过洗涤的小部分烟气不能达标排放，因此仍然回到主风机进口，进入脱硫塔进行脱硫，保证总体脱硫效率。脱硫塔内的脱硫浆液通过浆液排出泵进入到氧化罐，在氧化罐内与小部分烟气反应，去除多余的吸收剂石灰/电石渣，降低pH值。同时与氧化风机进来的空气接触氧化，将其中的亚硫酸钙氧化成脱硫石膏。经氧化后的脱硫浆液即脱硫石膏浆液通过石膏排出泵到旋流站，顶流较稀的脱硫石膏浆液回到脱硫塔内，保证脱硫塔内的晶种浓度，防止结垢。底流较稠的脱硫石膏浆液进入真空带式过滤机，经脱水后制得脱硫石膏。滤液收集到滤液池，大部分滤液回到化灰器用于石灰/电石渣浆液的配制，小部分滤液去废水处理。
本发明工艺从主风机出来的烟气大部分直接进入脱硫塔，仅有一部分经过增压风机以后进入氧化罐内的洗涤装置，降低从脱硫塔排出来的脱硫浆液的pH值，使之达到氧化所需的有利pH值，提高脱硫剂的利用率，降低脱硫石膏中的氢氧化钙残留量；同时由于氧化罐内的浆液不循环，降低了石膏晶体被磨损减小的几率，增大了石膏晶体的粒径。
本发明工艺脱硫塔内采用较高的pH值吸收烟气中的二氧化硫，保证了系统的脱硫效率，脱硫塔外采用部分烟气调节氧化罐的pH值，同时鼓入氧化空气制备脱硫石膏。与现有技术的的石灰-石膏法相比不仅降低了投资和运行费用，同时副产的脱硫石膏品质更高。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图，图中：
1、脱硫塔             2、循环泵             3、石灰储仓
4、螺旋输送机         5、称量罐             6、化灰器
7、化灰泵             8、石灰浆液罐         9、石灰浆液泵
10、浆液排出泵        11、氧化罐            12、石膏排出泵
13、增压风机          14、氧化风机          15、水力旋流站
16、真空带式过滤机    17、滤液罐            18、回液泵
19、气水分离器        20、滤饼冲洗水箱      21、滤饼冲洗水泵
22、真空泵            23、氧化罐进气烟道    24、氧化罐出气烟道
25、事故池            26、事故泵            27、烟气洗涤器
28、除雾器            29、主风机            30、烟囱
31、工艺水管路        32、脱硫石膏          33、废水
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明工艺流程为，从锅炉出来的烟气经过除尘后进入主风机29，主风机29出口烟气(初始烟气)分成两路，其中大部分进入脱硫塔1，该部分烟气在脱硫塔1与石灰/电石渣浆液反应，经净化后从脱硫塔1上部的烟囱30排放，脱硫塔1可为旋流板塔、筛板塔、泡罩塔等板式塔，以及填料塔、文丘里、喷淋塔等，脱硫塔1内石灰/电石渣浆液通过循环泵2循环。
吸收剂石灰或电石渣储存在石灰储仓3中，通过螺旋输送机4和称量罐5进入化灰器6，再化灰泵7导入石灰浆液罐8，石灰浆液罐8中的石灰/电石渣浆液根据需要通过石灰浆液泵9输送到脱硫塔1中。石灰/电石渣浆液进入脱硫塔1与烟气反应后形成脱硫浆液，脱硫浆液通过浆液排出泵10经氧化罐进气烟道23排到氧化罐11。
在氧化罐11内，主风机29出口烟气(初始烟气)的另一路(小部分)通过增压风机13进入氧化罐11内，与来自浆液排出泵10的脱硫浆液反应，去除脱硫浆液中未反应完的石灰，降低pH值，同时脱硫浆液与从氧化风机14来的空气反应，氧化制得脱硫石膏。
在为了增进氧化罐11内烟气与脱硫浆液的接触，可在氧化罐11内设烟气洗涤器27，烟气与脱硫浆液通过烟气洗涤器27充分接触反应。
氧化罐11内经过反应后的烟气通过除雾器28后回到主风机29进口再进入脱硫塔1中。
氧化罐11内氧化反应结束后脱硫浆液转化为脱硫石膏浆液，脱硫石膏浆液通过石膏排出泵12进入水力旋流站15进行分离，水力旋流站15的顶流回到脱硫塔1中，底流进入真空带式过滤机16脱水后得脱硫石膏32。真空带式过滤机16的滤液通过气水分离器19进入滤饼冲洗水箱20，根据需要对真空带式过滤机16的滤饼进行冲洗，滤饼冲洗水箱20中的滤液可通过滤饼冲洗水泵21输送到滤液罐17，滤液罐17中大部分滤液通过回液泵18去化灰器6回用，小部分滤液即废水33去废水处理。气水分离器19通过真空泵22分离出气相。
各设备所用工艺水可通过工艺水管路31通入。
当需要检修或发生事故时，可将脱硫塔1中的脱硫浆液通过事故泵26导入到事故池25中暂存。
根据以上工艺流程进行烟气处理，某热电厂220t/h煤粉炉采用石灰脱硫，烟气量380000m3/h，脱硫塔进口二氧化硫浓度7100mg/Nm3，设计液气比8L/m3，脱硫塔内pH值6.8，氧化罐内pH值4.3，通入氧化罐部分的烟气量占总烟气量的14％，脱硫效率98.1％，脱硫石膏含水率小于8％，纯度92％，粒径67-100微米，氢氧化钙残余量0.007％。
实施例2
根据实施例1的工艺流程处理烟气，某热电厂130t/h煤粉炉采用电石渣脱硫，烟气量240000m3/h，脱硫塔进口二氧化硫浓度4000mg/Nm3，设计液气比5L/m3，脱硫塔内pH值8.0，氧化罐内pH值5.0，通入氧化罐部分的烟气量占总烟气量的20％，脱硫效率96.2％，脱硫石膏含水率小于9％，纯度91％，粒径60-90微米，氢氧化钙残余量0.009％。
实施例3
根据实施例1的工艺流程处理烟气，某热电厂170t/h煤粉炉采用石灰脱硫，烟气量280000m3/h，脱硫塔进口二氧化硫浓度2100mg/Nm3，设计液气比3L/m3，脱硫塔内pH值6.0，氧化罐内pH值4.0，通入氧化罐部分的烟气量占总烟气量的10％，脱硫效率92.6％，脱硫石膏含水率小于8％，纯度92％，粒径70-100微米，氢氧化钙残余量0.005％。
实施例4
根据实施例1的工艺流程处理烟气，某热电厂150t/h煤粉炉采用石灰脱硫，烟气量260000m3/h，脱硫塔进口二氧化硫浓度2000mg/Nm3，设计液气比3L/m3，脱硫塔内pH值6.5，氧化罐内pH值3.0，通入氧化罐部分的烟气量占总烟气量的20％，脱硫效率94.2％，脱硫石膏含水率小于9％，纯度91％，粒径70-100微米，氢氧化钙残余量0.002％。
实施例5
根据实施例1的工艺流程处理烟气，某热电厂410t/h煤粉炉采用电石渣脱硫，烟气量560000m3/h，脱硫塔进口二氧化硫浓度5400mg/Nm3，设计液气比6L/m3，脱硫塔内pH值5.5，氧化罐内pH值5.0，通入氧化罐部分的烟气量占总烟气量的1％，脱硫效率91.6％，脱硫石膏含水率小于10％，纯度90％，粒径62-100微米，氢氧化钙残余量0.009％。
实施例6
根据实施例1的工艺流程处理烟气，某热电厂2×65t/h煤粉炉采用石灰脱硫，烟气量260000m3/h，脱硫塔进口二氧化硫浓度5400mg/Nm3，设计液气比6L/m3，脱硫塔内pH值5.5，氧化罐内pH值5.0，通入氧化罐部分的烟气量占总烟气量的1％，脱硫效率91.6％，脱硫石膏含水率小于10％，纯度90％，粒径62-100微米，氢氧化钙残余量0.009％。

Claims (9)

1.一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺，包括将初始烟气通入脱硫塔与石灰/电石渣浆液反应，烟气中的二氧化硫被石灰/电石渣浆液吸收后烟气净化排放，石灰/电石渣浆液在脱硫塔内吸收二氧化硫后成为脱硫浆液，其特征在于：脱硫浆液排出脱硫塔通入氧化罐，所述的初始烟气一部分通入脱硫塔内与石灰/电石渣浆液反应，另一部分通入氧化罐将脱硫塔排出的脱硫浆液的pH值调整至3.0-5.5，再向氧化罐内通入空气与调整pH值后的脱硫浆液进行氧化反应生成脱硫石膏并回收。
2.如权利要求1所述的塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺，其特征在于：所述的初始烟气通入氧化罐部分的体积占初始烟气总体积的1-20％。
3.如权利要求1所述的塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺，其特征在于：脱硫塔内烟气与石灰/电石渣浆液的反应体系的pH值为5.5-8.0。
4.如权利要求1所述的塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺，其特征在于：通入氧化罐部分的烟气在氧化罐内与脱硫浆液反应后排出氧化罐进入脱硫塔与石灰/电石渣浆液反应。
5.一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫装置，包括：
烟气处理单元；
石灰/电石渣浆液配制单元，用于配制并向烟气处理单元输送石灰/电石渣浆液；
脱硫石膏处理单元，用于处理烟气处理单元排出的脱硫石膏；
其特征在于：所述的烟气处理单元，包括主风机(29)、脱硫塔(1)、增压风机(13)、氧化风机(14)和氧化罐(11)，其中主风机(29)出风口分为两路，一路与脱硫塔(1)连通，另一路与增压风机(13)的进风口连通，增压风机(13)出风口和脱硫塔(1)的脱硫浆液出口均与氧化罐(11)连通，氧化罐(11)通过氧化罐出气烟道(24)与主风机(29)的进风口连通，氧化风机(14)出风口与氧化罐(11)连通。
6.如权利要求5所述的塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫装置，其特征在于：所述的脱硫塔(1)的脱硫浆液出口与氧化罐(11)间的管路上设有浆液排出泵(10)。
7.如权利要求5所述的塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫装置，其特征在于：所述的氧化罐(11)内设有烟气洗涤器(27)，增压风机(13)出风口和脱硫塔(1)的脱硫浆液出口均与烟气洗涤器(27)连通，氧化罐(11)与氧化罐出气烟道(24)间设有除雾器(28)。
8.如权利要求5所述的塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫装置，其特征在于：所述的石灰/电石渣浆液配制单元，包括依次串联的石灰储仓(3)、螺旋输送机(4)、称量罐(5)、化灰器(6)、化灰泵(7)、石灰浆液罐(8)和石灰浆液泵(9)，其中石灰浆液泵(9)出口与脱硫塔(1)连通。
9.如权利要求5所述的塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫装置，其特征在于：所述的脱硫石膏处理单元，包括石膏排出泵(12)、水力旋流站(15)、真空带式过滤机(16)和滤液罐(17)，所述的水力旋流站(15)与氧化罐(11)通过管路连通，管路中设有石膏排出泵(12)，水力旋流站(15)底流出口与真空带式过滤机(16)连通，真空带式过滤机(16)的滤液出口与滤液罐(17)连通。
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