CN101342459A - 废气脱硫回用处理方法及装置 - Google Patents

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CN101342459A CNA2008101205554A CN200810120555A CN101342459A CN 101342459 A CN101342459 A CN 101342459A CN A2008101205554 A CNA2008101205554 A CN A2008101205554A CN 200810120555 A CN200810120555 A CN 200810120555A CN 101342459 A CN101342459 A CN 101342459A
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赵伟荣
李华靖
郭森
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Abstract

一种烟气脱硫回用处理方法,在烟气脱硫回用处理一体化装置中进行处理,烟气脱硫回用处理工艺分为三个阶段:第一个阶段为废气除尘工艺,将烟气中的颗粒物去除;第二个阶段为废气脱硫工艺,将SO2/SO3脱除;第三个阶段为后处理工艺,将废气干燥净化后制成产品,废浆液氧化后制成石膏;本发明所述的烟气脱硫回用处理方法及装置,适用于各类工业生产过程中产生的含SO2/SO3烟气的处理及物料的资源化利用,做到了充分利用资源,减少了污染物的排放,具有处理效率高、回收率高、适应性广和投资较小的特点。

Description

废气脱硫回用处理方法及装置
技术领域
本发明属于化工以及环保技术领域,涉及烟气脱硫处理及物料资源化利用的技术方法, 具体是将废气中的二氧化硫脱除并吸收回用的方法及装置。 背景技术
二氧化硫是主要的大气污染源之一,危害环境及人体健康。大气中的二氧化硫主要来自 生活污染源和工业污染源。工业污染源主要有钢铁、化工、煤炭、火电、水泥等工矿企业燃 料燃烧和生产过程中所排放的煤烟、粉尘及有机化合物和无机化合物等所造成的污染, 一般 来说这些排放源比较集中,而且排放浓度较高,对局部地区或工矿区的大气质量影响较大。 二氧化硫主要是由燃烧含硫煤和石油燃料所产生的,此外,制药厂、有色金属冶炼厂和硫酸 厂也排放相当数量的硫的氧化物。
烟气脱硫技术按脱硫剂及脱硫反应产物的状态可分为湿法、干法及半干法三大类。湿法 脱硫主要是以碱性溶液为脱硫剂吸收烟气中的S02,主要有石灰石/石灰一石膏法、海水法、 双碱法、亚钠循环法、氧化镁法等;千法脱硫是使用固相粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化 剂,在无液相介入的完全干燥状态下与S02反应,并在干态下处理或再生脱硫剂,主要有荷 电干法吸收剂喷射脱硫法、电子束照射法、吸附法等;半干法脱硫工艺融合了湿法、干法脱 硫工艺的优点,利用热烟气使Ca(OH)2吸收烟气中的S02,在反应生成CaSO3'0.5H2O的同时 进行干燥过程,使最终产物为干粉状,主要有:喷雾干燥法、循环流化床法、增湿灰循环法、 烟道喷射法等。
一种湿法喷雾烟气脱硫装置(CN 1201851C),涉及一种湿法喷雾烟气脱硫装置的结构设 计,主要包括脱硫塔以及设置在该脱硫塔外部的循环泵和氧化风机。脱硫塔内分为循环氧化 区、洗涤吸收区和烟气除雾区三个区域,在洗涤吸收区的上部设有带喷嘴的喷淋层,该喷淋 层由变径母管和变径支管组成,变径母管两端粗屮间细,变径支管采用由粗变细再变粗的结 构。该装置将强制氧化、双变径喷淋层结构和逆流湿法喷雾技术集成到了一个整体系统中, 有效保证了液滴的雾化质量、交叉区域的液滴覆盖率可达到250〜300%,可稳定实现在Ca/S 为1〜1.15之间时,烟气脱硫率95~99%之间,而且吸附剂消耗量在同等技术条件下,比现有 技术节约20〜30%。
多次反应集成的干法烟气脱硫工艺及其系统(CN1239232C),是在高温炉膛上方喷入石 灰石粉,使其中的碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳,部分氧化钙随即吸收烟气中的二氧化硫 而生成硫酸钙:然后在增湿烟道内喷水活化氧化钙,使部分氧化钙转化为氢氧化钙并吸收烟 气中的二氧化硫而生成亚硫酸钙:最后利用剩余的氢氧化钙和氧化钙在循环流态化脱硫塔内 完成第三次脱硫。其系统由安装在燃煤设备炉膛上方的石灰石粉喷射装置、连接燃煤设备和 脱硫塔的增湿烟道、脱硫塔、外部电除尘器、引风机及烟囱等构成。采用该工艺及系统能提 高脱硫剂的利用率,达到满意的脱硫效率,并且其工艺流程简单,耗水量较少,系统结构简 单,初投资及运行成本低廉。
以上烟气脱硫的技术及设备均存在着一些问题:①设备体积庞大、质量大,移动性差、
不便运输;②设备结构复杂、配套装置多,集约化程度低;③设备自动化控制程度低,操作 相对复杂,处理效果不稳定;④缺少尾气处理装置,大量C02气体排放,影响了大气环境并 造成了资源浪费;⑤石膏桨液回收系统不完善,回收质量差、回收率不高。 发明内容
本发明目的是针对钢铁、化工、煤炭、火电、水泥等工矿企业以及制药厂、有色金属冶
炼厂和硫酸厂等排放的含有S02/S03的废气,提供烟气脱硫回用处理的方法及装置。形成一
套高处理效率、高回收率、适应性广和投资较小的一体化设备,从而实现工业化和规模化, 并配备尾气处理装置,做到充分利用资源,减少污染物的排放,甚至实现零排放。
本发明提出的烟气脱硫回用处理方法及装置,所述废气的来源为:钢铁、化工、煤炭、 火电、水泥等工矿企业以及制药厂、有色金属冶炼厂和硫酸厂等排放的含有S02/S03的废气,
废气中二氧化硫的浓度约1000~500000mg/Nm3。
本发明提供的一种烟气脱硫回用处理方法,烟气脱硫回用处理工艺分为三个阶段:第一
个阶段为废气除尘工艺,将烟气中80~99.9%的颗粒物去除;第二个阶段为废气脱硫工艺,将 85〜99。/。以上的S02/S03脱除;第三个阶段为后处理工艺,将废气干燥净化后制成产品,废浆 液氧化后制成石膏。
本发明的烟气脱硫回用处理方法,其特征是在烟气脱硫回用处理一体化装置中进行,所
述工艺步骤如下:
(1) 废气除尘工艺:含有S02/S03的废气进入除尘系统,进行预处理;经除尘器去除颗粒物。
(2) 废气脱硫工艺:除尘后的废气进入脱硫系统进行处理。除尘后废气进入脱硫吸收塔; 将加工后的石灰石粉末,通过进料装置进入脱硫系统的循环氧化装置中,配置成石灰石
浆液,由浆液循环泵打进脱硫吸收塔的喷淋装置,与除尘后的废气接触反应,生成的CaS03
汇集于底部循环氧化装置的池内。
G)后处理工艺:包括废浆液回收工艺和废气回收工艺。汇集于底部循环氧化池内的CaS03 经曝气装置,曝气氧化后生成CaS04,再经石膏浆液浓縮装置,浓缩压滤后制成石膏产 品;气体从顶部排出,经过气水分离装置、气体净化浓縮装置,干燥净化后制成产品。
本发明所述烟气除尘工艺为:
含有S02/S03的烟气先通过风机由进气管道送入除尘装置,除尘效率为80〜99.9%。 本发明所述废气脱硫工艺为:
① 石灰石浆液配置:石灰石先由输送机送入粉碎装置,经磨粉机粉碎并筛选后落入料斗,
筛网尺寸为100-500目,石灰石粉末再进入底部的循环氧化池并与工艺水混合,经搅拌器搅 拌均匀后形成浆液,浆液含水率约85〜99%,不过筛的颗粒由输送机回入磨粉机再粉碎。
② 多级喷淋吸收:废气除尘后进入脱硫系统,脱硫系统吸收塔空塔气速1.5〜5m/s;石灰 石浆液由循环泵不断打入喷淋系统,其工作压力约0.05〜0.5MPa、喷雾角度60~120°、喷孔直 径10〜30mm、喷雾类型实心或空心圆锥、雾冠直径1.5~4m、喷雾流量1.0~500m3/h;废气与 石灰石浆液反应形成CaS03,液气比约5~25L/m3,循环水利用率^85%;未反应的石灰石粉末与CaS03落入底部循环氧化池并与新加的石灰石浆液混合,再由循环泵不断回入喷淋系 统,进行多级喷淋吸收,石灰石浆液和CaS03的停留时间约l~8h。
本发明所述后处理工艺为:
① 废浆液回收工艺:石灰石浆液经过反复循环喷淋吸收后,最终形成CaS03汇集于底部
循环氧化池,通过曝气风机鼓入空气进行充分曝气,曝气采用穿孔曝气或防堵型曝气器,
CaS03经氧化后生成CaS04,通过控制进出料的速度,使得循环氧化池中的CaS04含量达到 92%以上时,自动将石膏浆液排出并送入浓缩系统,通过压滤、离心、蒸发、干燥后形成石 膏产品。
② 废气回收工艺:工业生产中很多含硫废气的成分以C02为主,同时经石灰石法脱硫后, 也会生成C02, C02作为一种温室气体,直接排放会对环境产生影响,同时也是一种资源的 浪费。因此,本发明将含高浓度C02的气体收集,通过气水分离器除雾干燥后,由风机送入 气体净化浓縮装置进行处理,最后形成产品。
本发明所述烟气脱硫回用处理一体化装置,主要由除尘系统,脱硫系统,浓縮系统三个 部份组成,所述除尘系统由风机进气管与除尘装置相连,除尘装置中采用除尘器除尘,用于
去除颗粒物;所述脱硫系统包括:脱硫吸收塔,脱硫吸收塔中的喷淋装置,脱硫吸收塔底部
的循环氧化装置,浆液循环泵分别与循环氧化装置和脱硫吸收塔中的喷淋装置相连,用于废
气脱硫;所述浓縮系统包括:与脱硫吸收塔连接的气水分离器,输送风机分别连接气水分离 器和气体净化浓縮装置,用于回用处理废气;曝气装置和石膏浆液浓缩装置,用于回用处理 CaS04。
本发明所述烟气脱硫回用处理装置的材质为碳钢、不锈钢、玻璃钢、聚丙烯、聚氯乙烯、 聚碳酸酯、聚縮醛、聚酰胺、聚苯醚或聚酯等其一。
本发明所述烟气脱硫回用处理装置的除尘器为旋风除尘器、喷淋洗涤器、文丘里除尘器、 自激式除尘器、水膜除尘器、袋式除尘器、颗粒层除尘器或静电式除尘器中的一种或两种联 用。
本发明的技术特点如下:
一、 自动控制
1、 自动进料系统:输送机、进料器均由PLC编程控制,通过调整输送机的速度和进料 器的开度,使得石灰石原料的补充量与系统的处理能力匹配并达到动态平衡,PLC控制系统 减少了人为操作,稳定了系统的处理能力,同时提高了石膏产品的纯度。
2、 液位控制系统:石膏浆液排出采用液位自动控制,通过控制进出料的速度,使得循
环氧化池中的CaS04含量达到92M以上时,自动将石膏浆液排出并送入浓縮系统,保证石膏 产品达到一定含量的同时防止设备中液位过高而影响处理效果。
二、 工艺及设备特色
1、多段喷淋吸收:设置多段喷淋串并联结合的工艺,废浆液由底部循环氧化池循环打
入各喷淋段,重复吸收处理,提高S02/S03去除率(约85〜99%),确保尾气达标排放。
2、 一体化集成:本发明集合除尘、喷淋吸收、进料、浆液配置、尾气处理和废液回收 于一体,集约化程度高、可控性强、便于移动及运输。
三、 资源化利用
1、 系统产生的石膏产品可以直接或经加工提纯后回用于不同行业。
2、 含有大量C02的尾气可以通过干燥净化提纯形成产品回收。
四、 废气达标排放
二氧化硫浓度约1000~500000mg/Nm3的废气经本发明工艺及一体化装置处理后平均可 以达到《大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)》中的二级排放标准、《锅炉大气污染物 排放标准(GB1327卜2001)》和《工业炉窑大气污染物排放标准(GB卯78-1996)》。
本发明针对钢铁、化工、煤炭、火电、水泥等工矿企业以及制药厂、有色金属冶炼厂和 硫酸厂等排放的含有S02/S03的废气,提出了烟气脱硫回用处理的方法及装置。该工艺适合 于处理各类含有硫的氧化物的废气,同时可以回收SCVS03制备CaS04产品,其尾气中的 C02气体可进一步提纯回收,其一体化设备具有占地面积小、处理效果好、资源回收率高、 自动化程度高和适应范围广等特点。
本发明所述的烟气脱硫回用处理方法及装置,适用于各类工业生产过程中产生的含 S02/S03烟气的处理及物料的资源化利用,做到了充分利用资源,减少了污染物的排放,烟 气脱硫回用一体化装置具有处理效率高、回收率高、适应性广和投资较小的特点。 附图说明
图1为本发明的烟气脱硫回用处理一体化装置示意图。
l一废气进气风机,2—进气管,3—除尘装置,4一脱硫吸收塔,5—粉碎装置,6—进料 装置,7—循环氧化装置,8—工艺水进水泵,9一搅拌器,IO—曝气风机,ll一浆液循环泵, 12—喷淋装置,13—石膏浆液浓縮装置,14一气水分离器,15—输送风机,16—气体净化浓
縮装置。 具体实施方式 实施例1
参见附图l,废气由废气进气风机l的废气进气管2送入除尘装置3进行处理,除尘后 气体进入脱硫吸收塔4;石灰石先输送入粉碎装置5,破碎后进入进料装置6,然后与循环氧 化装置7中的工艺水混合形成浆液汇集于底部循环氧化池,工艺水进水泵8用于向循环氧化 装置7送水,搅拌器9用于混合石灰石浆液搅拌;石灰石浆液由浆液循环泵11打入脱硫系 统4中喷淋装置12与除尘后的废气接触反应,生成的CaS03汇集于底部循环氧化装置的池 内;曝气风机10用于循环氧化池中的CaS03曝气氧化,石膏浆液浓縮装置13用于CaS04 浆液蒸发干燥,制成石膏产品;尾气经气水分离器14干燥,由输送风机15送入气体净化浓 縮装置16进行提纯并回收。
某化工厂生产过程中会排放含高浓度二氧化硫的烟气,其污染源强见表1。
表1污染物源强
<table>complex table see original document page 8</column></row> <table>
利用本发明工艺及设备进行烟气脱硫除尘处理的工艺流程如下:
(1) 含高浓度二氧化硫的烟气先进入除尘装置,采用旋风除尘器进行处理,除尘效率
约卯%,颗粒物浓度由初始的480mg/m3下降至50mg/m3以下。
(2) 除尘后的废气随后进入喷淋吸收塔,采用5级喷淋,每级3组并联,喷雾类型采 用实心圆锥体、喷射角度120。、雾冠直径约4m、单个喷雾流量约20n^/h,液气比约10~18L/m3, 空塔气速为1.8~2.2m/s,循环水利用率达到90%以上。
(3) 石灰石经粉碎后过300目筛网,经进料器后落入循环氧化池,与工艺水混合并搅 拌均匀,制成含水率约90°/。的浆液,石灰石浆液和CaS03的停留时间约3~5h,通过浆液循 环泵不断回入喷淋吸收塔循环利用。
(4) 脱硫后废气的C02含量在95%以上,杂质主要为水蒸汽,经气水分离器过滤干燥 后进入气体净化浓缩系统,经吸附和压缩冷凝制成髙纯度的食品级二氧化碳产品。
(5) 循环氧化池中的CaS03经曝气氧化后生成CaS04,然后进入浓缩系统进行压滤干 燥,制成石膏产品。
该化工厂脱硫除尘一体化设各采用PP材料,处理效率达到99.9%。 实施例2
某制药厂生产过程中采用浓硫酸作为氧化剂,反应过程中会产生高浓度的酸性气体,其 污染源强见表2。
表2污染物源强
<table>complex table see original document page 8</column></row> <table>
利用本发明工艺及设备进行烟气脱硫除尘处理的工艺流程如下:
(1) 制药酸性气体先进入除尘系统,采用布袋除尘器进行处理,除尘效率约98%,颗
粒物浓度由初始的3000mg/n^下降至60mg/m3以下。
(2) 除尘后的废气随后进入湿式脱硫塔,采用3级喷淋,每级2组并联,喷雾类型采 用实心圆锥体、喷射角度90°、雾冠直径约3.5m、单个喷雾流量约40m3/h,液气比约8~14L/m3, 空塔气速为2.0~2.8m/s,循环水利用率达到92%以上。
(3) 石灰石经粉碎后过200目筛M,经进料器后落入循环氧化池,与工艺水混合并搅 拌均匀,制成含水率约85%的浆液,石灰石浆液和CaS03的停留时间约2.5〜4.8h,通过浆液 循环泵不断回入湿式脱硫塔中循环利用。
(4) 脱硫后废气中的主要成分为空气和水蒸汽,还含有一定量的C02,酸性气体经气
水分离器过滤干燥后进入气体净化系统,通过Ca(OH)2吸收柱吸收后达标排放。
(5)循环氧化池中的CaS03经曝气氧化后生成CaS04,然后进入浓縮系统进行蒸发干 燥,制成石膏产品。
该制药厂脱硫除尘一体化设备采用玻璃钢材料,处理效率达到99.3%。
实施例3
某火电厂一锅炉房装机容量约70MW,燃煤产生大量含硫烟气,其污染源强见表3。
表3污; <table>complex table see original document page 9</column></row> <table>利用本发明工艺及设备进行烟气脱硫除尘处理的工艺流程如下: (1) 燃煤锅炉烟气先进入除尘系统,采用静电除尘器和布袋除尘器串联进行处理,除
尘效率约99.5%,颗粒物浓度由初始的16000mg/m3下降至80mg/m3以下。
(2) 除尘后的废气随后进入喷淋吸收塔,采用4级喷淋,每级2组并联,喷雾类型采 用空心圆锥体、喷射角度100°、雾冠直径约3.8m、单个喷雾流量约80m3/h,液气比约6〜12L/m3, 空塔气速为2.3~2.7m/s,循环水利用率达到95%以上。
(3) 石灰石经粉碎后过400目筛网,经进料器后落入循环氧化池,与工艺水混合并搅 拌均匀,制成含水率约88%的浆液,石灰石浆液和CaS03的停留时间约4~7h,通过桨液循 环泵不断回入喷淋吸收塔循环利用。
(4) 脱硫后废气中的S02含量在50 mg/Nn^以下,经喷淋吸收后的废气含有大量水蒸 汽,经气水分离器过滤、除雾、干燥后达标排放。
(5) 循环氧化池中的CaS03经曝气氧化后生成CaS04,然后进入浓缩系统进行离心、 蒸发、千燥后制成石膏产品。
该燃煤锅炉脱硫除尘一体化设备采用不锈钢材料,处理效率达到96.9%。

Claims (10)

1、一种烟气脱硫回用处理方法,所述烟气脱硫回用处理工艺分为三个阶段:第一个阶段为废气除尘工艺,将烟气中的颗粒物去除;第二个阶段为废气脱硫工艺,将SO2/SO3脱除;第三个阶段为后处理工艺,将废气干燥净化后制成产品,废浆液氧化后制成石膏;其特征是:在烟气脱硫回用处理一体化装置中进行处理,所述工艺步骤如下: (1)废气除尘工艺:含有SO2/SO3的废气进入除尘系统,进行预处理;经除尘器去除颗粒物; (2)废气脱硫工艺:除尘后的废气进入脱硫系统进行处理;除尘后废气进入脱硫吸收塔;将加工后的石灰石粉末,通过进料装置进入脱硫系统的循环氧化装置中,配置成石灰石浆液,由浆液循环泵打进脱硫吸收塔的喷淋装置,与除尘后的废气接触反应,生成的CaSO3汇集于底部循环氧化装置的池内; (3)后处理工艺:包括废浆液回收工艺和废气回收工艺;汇集于底部循环氧化池内的CaSO3经曝气装置,曝气氧化后生成CaSO4,经石膏浆液浓缩装置,浓缩压滤后制成石膏产品;气体从顶部排出,经过气水分离装置、气体净化浓缩装置,干燥净化后制成产品。
2、 根据权利要求l所述的烟气脱硫回用处理方法,其特征是所述废气脱硫工艺为:① 石灰石浆液配置:石灰石先由输送机送入粉碎装置,经磨粉机粉碎并筛选后落入料斗, 筛网尺寸为100~500目,石灰石粉末进入底部的循环氧化池并与工艺水混合,经搅拌器搅 拌均匀后形成浆液,浆液含水率为85~99%;② 多级喷淋吸收:废气除尘后进入脱硫系统,脱硫吸收塔的空塔气速为1.5~5m/s;石灰石浆液由浆液循环泵打入脱硫吸收塔的喷淋装置,工作压力0.05〜0.5MPa、喷雾角度 60~120°、喷孔直径10~30mm、喷雾类型实心或空心圆锥、雾冠直径1.5〜4m、喷雾流量 1.0~500m3/h;废气与石灰石浆液反应形成CaS03,液气比5〜25L/m3,循环水利用率≥85%; 未反应的石灰石粉末与CaS03落入底部循环氧化池并与新加的石灰石浆液混合,再由浆液循环泵不断回入喷淋装置,进行多级喷淋吸收,石灰石浆液和CaS03的停留时间约l〜8h。
3、 根据权利要求1所述的烟气脱硫回用处理方法,其特征是所述后处理工艺中的废浆液回收工艺:石灰石桨液经过反复循环喷淋吸收后,形成CaS03汇集于底部循环氧化池,通过曝气风机鼓入空气进行充分曝气,曝气采用穿孔曝气或防堵型曝气器,CaS03经氧化后生 成CaS04,送入浓縮系统,通过压滤、离心、蒸发、干燥后形成石膏产品。
4、 根据权利要求1所述的烟气脱硫回用处理方法,其特征是所述后处理工艺中的废气回收工艺:将含高浓度C02的废气收集,通过气水分离器除雾干燥后,由风机送入气体净化浓 缩装置进行处理,最后形成产品。
5、 根据权利要求l所述的烟气脱硫回用处理方法,其特征是由PLC编程控制进料装置自动 进料,通过调整输送机的速度和料斗的开度,使得石灰石原料的补充量与系统的处理能力 匹配并达到动态平衡。
6、 根据权利要求1所述的烟气脱硫回用处理方法,其特征是石膏浆液排出采用液位自动控制,循环氧化池中的CaS04含量达到92。/。以上时,自动将石膏浆液排出并送入浓縮装置。
7、 权利要求1烟气脱硫回用处理方法所述的烟气脱硫回用处理一体化装置,其特征是:一 体化装置主要由除尘系统,脱硫系统,浓缩系统三个部份组成,所述除尘系统由风机(1) 通过进气管(2)与除尘装置(3)相连,除尘装置(3)中采用除尘器除尘,用于去除颗 粒物;所述脱硫系统包括:脱硫吸收塔(4),脱硫吸收塔(4)中的喷淋装置(12),脱硫 吸收塔(4)底部的循环氧化装置(7),浆液循环泵(11)分别与循环氧化装置(7)和脱 硫吸收塔(4)中的喷淋装置(12)相连,用于废气脱硫;所述浓縮系统包括:与脱硫吸 收塔(4)连接的气水分离器(14),输送风机(15)分别连接气水分离器(14)和气体净 化浓缩装置(16),用于回用处理废气;曝气装置(10)和石膏浆液浓縮装置(13),用于 回用处理CaS04。
8、 根据权利要求7所述的烟气脱硫回用处理一体化装置,其特征是:所述除尘器为旋风除 尘器、喷淋洗涤器、文丘里除尘器、自激式除尘器、水膜除尘器、袋式除尘器、颗粒层除 尘器或静电式除尘器中的一种或两种联用。
9、 根据权利要求7所述的烟气脱硫回用处理一体化装置,其特征是:所述循环氧化装置(7) 与工艺水进水泵(8)相连,用于送水;循环氧化装置(7)的搅拌器(9)用于石灰石浆 液的搅拌。
10、 根据权利要求7所述的烟气脱硫回用处理一体化装置,其特征是:所述设备材质为:碳 钢、不锈钢、玻璃钢、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚酰胺、聚苯醚或聚酯的 一种。
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