CN103301735B - 一种中小型锅炉用烟气脱硫除尘剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中小型锅炉用烟气脱硫除尘剂，组分为：蛭石1-5%硅藻土：35-45%VC氧化物：7-18%活性炭：3-7%碱化海水混合物：22-35%镁络合8-羟基喹啉0.1-0.8%；制备方法为按成分比例，先加入蛭石、硅藻土，混合均匀，再加入镁络合8-羟基喹啉和碱化海水混合物干燥粉混合均匀，静置，最后拌入Vc氧化物。本发明提供的烟气脱硫除尘剂相对于普通的市售脱硫剂或自行搜集的脱硫剂，用量小，效率高，成本低，特别是部分的利用了废弃物，并利用了原料取之不尽的海水资源。使用本发发明烟气脱硫除尘剂的系统简单高效，节约能源，更加环保。

Description

一种中小型锅炉用烟气脱硫除尘剂

技术领域

本发明涉及废气污染治理领域，特别涉及一种应用于小型锅炉脱硫除尘用的沉降吸收剂。

背景技术

无锡环保部门透露，自2013起，该市即将启动新一轮“蓝天工程”，进一步加大节能减排力度，从源头上缓解生态压力，大气污染急需治理，关停小型锅炉一般作为大城市治理大气污染的方法之一，但因各种因素影响，小型锅炉在一定时间内有其存在的必要性，而治理大气污染，应该从限制和改良小型锅炉做起。

烟尘对环境的危害早已引起世界各国的重视，特别是针对烟气脱硫除尘，开发有数十种较为有效的脱硫技术，主要是通过不同的理化性质来达到脱硫和除尘的目的。我国现有工业锅炉(含采暖炉)43万余台，年耗煤3亿多吨,分布在各行各业.其中4T/h以下的小型锅炉占80%左右，锅炉容量小,加上多数锅炉房场地十分有限,是很难采用传统的二段系统的。

现存在脱硫技术在控制硫污染获得环境效益的同时，往往伴随着硫资源的浪费、固体废弃物的产生及二次污染等问题，因而，开发一种资源综合利用。废物最少化、运行费用低且具有脱硝除尘功能的烟气治理技术，是人们普遍关注的问题。

湿式工艺脱硫除尘绝大多数采用碱性浆液或溶液作吸收剂，其中以石灰石或石灰为吸收剂的强制氧化湿式脱硫方式是目前使用最广泛的脱硫技术，工艺特点是脱硫效率高于90%；吸收剂利用率可超过90%。这种常规工艺的缺点是流程长、环节多，且产生一定量的生产废水，其副产品石膏如利用得不好,易造成二次污染，要适度减少石膏的产生量，因此需要引入镁离子进行适度的替换。

干法(半干法)烟气脱硫工艺是将石灰等吸收剂注人反应器,与SO₂反应并进行于燥,在反应器出口,随水分蒸发,形成颗粒混合物,收集排出。此方法具有系统简单、找资费用低、占地面积小等特点,得到了一定的应用。但该工艺脱硫率低,吸收剂利用不完全(一般在30%左右)等问题,有工艺技术将Ca(OH)₂飞灰和水消化后的浆液直接在喷雾塔中雾化,与烟气接触,可获得40%一50%的脱硫率，Ca(OH)₂的利用率可达到70%一80%，但是相对来说脱硫效率还是偏低。

在脱硫除尘前，小型的燃煤锅炉相对大型的燃煤锅炉，因为燃烧相对比较彻底，所以烟尘粒径大部分为10-100μm之间，控制粉尘和脱硫结合的技术，是目前控制采用廉价的脱硫剂,根据不同地区的资源条件和煤的硫含量,选用来源广、价格低的脱硫剂,包括石灰、石灰石、飞灰及炉渣中的碱性物质及其他一切可利用的碱性废弃物质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种脱硫性能高、原材料易取得且成本低廉的烟气脱硫除尘剂及其生产制作方式。

为解决上述技术问题，本发明通过下述方案得以解决：

烟气脱硫除尘剂含有如下质量百分比的组分：

蛭石1-5%

硅藻土：35-45%

VC氧化物：7-18%

活性炭：3-7%

碱化海水混合物：22-35%

镁络合8-羟基喹啉0.1-0.8%。

所述VC氧化物为工业维生素C、过期VC或有机脱氧剂中已氧化维生素C，其制备方法为采用有机系脱氧剂回收料，通过筛选，按1:1.5比例溶入水中，过滤，取上清液，蒸馏得固形物即为该氧化物。

所述镁络合8-羟基喹啉制备方法如下：使用8-羟基喹啉溶解于丙酮中，得饱和溶液，取自来水絮凝沉淀药剂硫酸镁铝，按1:2混入该溶剂中，静置12小时后，制取得到络合程度达90%以上镁络合8-羟基喹啉。

碱化海水混合物：采用石灰乳与海水形成碱性化合物，海水中富含镁，而氧化镁则是优秀的脱硫剂，在反应中，通过氢氧化钙与镁离子的交换作用，形成氢氧化镁与氢氧化钙的混合存在形式，在脱硫除尘过程中，氢氧化钙与氢氧化镁存在一定的性质差异，而该差异将引起脱硫性能的改良。同时海水中有丰富的钠离子等，可以为脱硫反应提供一定的催化作用。

用海水提镁时，先把海水抽入特大的池中，倒入石灰乳，便生成氢氧化镁的悬浊液。待沉淀沉降后取出沉淀，经洗涤后得到纯度较高的氢氧化镁。氢氧化镁不稳定，受热后分解成氧化镁和水。因此，提取镁时，在石灰乳已部分形成氢氧化镁悬浊液时，加入足量氧化钙，产生热量，并通过外部加热，使该碱化海水混合物中成为氧化镁、氧化钙、氢氧化钙等综合混合成分。

Mg(OH)₂→MgO+H₂O

碱化海水混合物经测，含氢氧化钙15%，氢氧化镁22%，氧化钙38%，氯化钠5%，氧化镁20%，其他物质5%，其中在脱硫除尘中起主要作用的为氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙和氧化镁。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述烟气脱硫除尘剂方法如下：

按成分比例，先加入蛭石、硅藻土，混合均匀，再加入镁络合8-羟基喹啉和碱化海水混合物干燥粉混合均匀，静置，最后拌入Vc氧化物。

本发明还提供了一整套应用上述烟气脱硫除尘剂的脱硫系统设计包括以下几部分：脱硫剂制备系统，烟道预喷淋除尘系统，麻石塔脱硫除尘系统，曝气系统和废液处理系统，特别是为脱硫除尘创新性的提供了脱硫剂回收系统和硫回收系统。

其工艺流程为：锅炉烟气首先进入预喷淋除尘系统对烟气初步降温除尘，产生的灰水排入原灰水系统，减少后期脱硫除尘系统的压力，提高脱硫剂的利用率。经过预除尘的烟气送入多级喷淋吸收塔脱除烟气中的灰尘和SO₂后进入除雾器进行水器分离，净化后的烟气引入烟囱排放。含有CaSO₃、MgSO₃悬浮物和MgSO₄混合物的水溶液送入曝气池曝气处理，使微溶于水的MgSO₃生成溶于水的MgSO₄，反应完全的副产物经沉淀池沉淀分离，澄清液排入硫回收系统，固渣由人工定期清理。

工艺流程方框图如图1。

脱硫剂制备系统

本设计采用碱化海水混合物干燥粉作为制备脱硫剂的原料，整个系统有料仓、熟化罐、搅拌机及水泵组成。袋装碱化海水混合物干燥粉原料送入料仓，定时定量向熟化罐中加料。在罐内设有搅拌机对浆液进行搅拌、促进熟化过程。为强化硝化反应，必要时加入热水，提高反应温度。经熟化后的浆液通过脱硫剂供给泵及调节阀定量送入吸收塔，浆液的供给量是通过吸收塔中反应液的PH值进行调节的。

预喷淋除尘系统

锅炉烟气进入预喷淋除尘系统，经喷淋水洗涤和多级折流板作用，使烟气中的较大颗粒大部分去除，产生的灰水排入原灰水系统，减少后期脱硫除尘系统的压力，提高脱硫剂的利用率。洗涤水循环使用，少量蒸发，提高水的利用率。

脱硫除尘系统

由于进入脱硫系统的烟气仍含有粉尘，脱硫剂也含有杂质，为延长烟气与脱硫剂的反应时间和脱除微尘颗粒，提高脱硫除尘效率，防止结垢，本方案采用多级旋流板喷淋吸收装置。烟气切向进入吸收塔，烟气中的颗粒物借助于气流旋转运动所产生的离心力冲击湿润壁面而被捕记。烟气自上而下螺旋状流动，循环浆液自上而下喷射。上升中的烟气在多级旋流板作用下强制高速旋转，特殊设计的喷嘴组保证循环浆液在烟气流中充分雾化，以及均匀分布和充分反应，循环浆液与锅炉烟气碰撞相互剪切，强化气液固三相接触，促进对锅炉烟气中灰尘和SO2等污染物的进一步去除。未完全反应的脱硫剂经再循环被多次利用，使整个反应的当量比接近于1。吸收塔烟气出口设置脱水除雾装置去除所带的细小液滴。

脱硫产物处理系统

脱硫后的副产物为含有一定CaSO₃、MgSO₃悬浮物和CaSO₄、MgSO₄混合物的水溶液。初级反应生成物中，以亚硫酸镁、亚硫酸钙为主，占约60—80％，均微溶于水，常温下，在水中溶解度约0.8g/100gH₂O，而且不如硫酸镁、硫酸钙稳定。因此，在脱硫塔外部设循环浆液氧化区，通过曝气鼓风机将空气鼓入，可很容易使产物中的亚硫酸镁氧化为硫酸镁，亚硫酸钙氧化为硫酸钙。硫酸镁、硫酸钙是一种稳定的化学物质，有较好的可溶性，特别是硫酸镁其溶解度约为亚硫酸镁的100倍。

首先，浆液通过重度计和PH计控制在一定浓度范围内，PH值控制在6-9，浆液排放量约为2T/h，由排液泵排入沉淀池中沉淀，除渣后外排入厂区管网。我国的污水排放标准体系中，GB8978--1996《污水排放标准》中对MgSO4、MgSO3、硫酸根离子、亚硫酸根离子、镁离子排放浓度和排放总量未有规定。因此排入灰水系统只是增加约2T/h的排放量，而对污水处理难度及现有工艺不会产生任何影响，不会对环境造成污染，其排放是安全的。

本烟气脱硫装置完全满足治理SO2污染的目的，产生废液和废渣亦得到妥善处理，不会造成堆积和二次污染。

控制系统

对于湿法脱硫除尘系统，最重要是控制脱硫除尘效率。控制出口SO2浓度的关键监控指标是除尘液的PH值。脱硫除尘液的PH值控制在设计时确定，在运行中分别调节脱硫剂补给量和排出液量，从而控制了脱硫效率和副产物的排放。所有监控和调节以及主要监控系数如入口烟气温度出口烟温等则送到锅炉主控制室监视。本方案采用数字显示监控系统，运行人员可根据监测数据来控制整个除尘脱硫系统的运行操作。

控制柜可设置在锅炉控制室内，集中控制，也可单独设置于现场工作室。操作人员可以在控制室内对整个脱硫除尘系统实施操作和监控，根据工艺流程的设计要求，实现各参数的目标控制，确保系统稳定运行，达到规定的性能指标。同时，对设备要求能就近进行手动操作。

本发明提供的烟气脱硫除尘剂相对于普通的市售脱硫剂或自行搜集的脱硫剂，用量小，效率高，成本低，特别是部分的利用了废弃物，并利用了原料取之不尽的海水资源。使用本发发明烟气脱硫除尘剂的系统简单高效，节约能源，更加环保。

附图说明

图1使用本发明烟气脱硫除尘剂的工艺流程

具体实施方式

下面结合实施例与图1对本发明作进一步详细描述：

实施例1

采购某企业甲有机系脱氧剂废料10kg，该脱氧剂原始配方主要成分质量分数：Vc30％、蛭石4％，石灰粉15％、硅藻土46％，活性炭5%。

对脱氧剂废渣进行各类处理，处理流程如下通过筛选，按1:1.5比例溶入水中，过滤，取上清液，蒸馏得固形物Vc氧化物，固形物蒸干，使形成初始原料，最后进行各类物质的添加，并混入适量的石灰粉等相应物质用于调节，混合均匀，制成烟尘脱硫剂成品。

其余配料按说明进行配置。

经检测，该烟尘脱硫剂含蛭石5%，硅藻土40%，Vc氧化物10%，碱化海水混合物40%，镁络合8-羟基喹啉0.5%，活性炭4.5%。

实施例2

蛭石：2%

硅藻土：35%

Vc过期药片粉碎物：8%

活性炭：7%

碱化海水混合物：44.8%

镁络合8-羟基喹啉0.2%

活性炭：3%

以上物质按说明进行搅拌均匀，混合密闭保存。

实施例3

使用实施例1获得的烟气脱硫剂在工程中使用。

某企业锅炉烟气脱硫系统锅炉平均负荷负荷为26t/h，为锅炉总负荷的74%，出口烟气量平均为64992Nm3/h，塔进口温度根据锅炉负荷变化而波动，基本在131～149℃之间波动，平均入口温度为142.2℃。

塔出口温度控制70～90℃之间，平均出口温度为83.1℃。

系统喷水量在1.31～1.63t/h之间波动，平均耗水量为1.49t/h，系统喷水量根据塔出口温度和二氧化硫排放浓度跟踪调整。

脱硫塔差压在760～1100Pa之间波动，平均脱硫塔差压为876Pa。

脱硫塔入口SO2平均浓度1270mg/Nm3左右，出口SO2平均浓度为87mg/Nm3，脱硫效率93.1%，脱硫效率较好。

实施例4

使用实施例2获得的烟气脱硫剂在工程中使用。

某企业烟气脱硫系统

锅炉平均负荷为37/h，为满负荷的106%运行，布袋出口烟气量平均为103322Nm³/h，脱硫塔入口SO2平均浓度1230mg/Nm3左右，布袋出口SO2平均浓度为102mg/Nm3，脱硫效率91.7%，约低于技术协议92%的脱硫效率。

电石渣每小时平均耗量为166Kg电石渣总耗量为4t。

塔进口温度根据锅炉负荷变化而波动，平均入口温度为150℃。

塔出口平均温度为82.4℃。

系统平均耗水量为4.84t/h，系统喷水量根据塔出口温度和二氧化硫排放浓度跟踪调整。

脱硫塔差压在1200～1500Pa之间波动，平均脱硫塔差压为1356Pa。

布袋除尘器差压在1150～1770Pa之间波动，平均布袋差压为1635Pa。脱硫塔入口SO2平均浓度1270mg/Nm3左右，出口SO2平均浓度为87mg/Nm3，脱硫效率93.1%，脱硫效率较好。

实施例5

脱硫除尘系统采用多级旋流板喷淋吸收装置。烟气切向进入吸收塔，烟气中的颗粒物借助于气流旋转运动所产生的离心力冲击湿润壁面而被捕记。烟气自上而下螺旋状流动，循环浆液自上而下喷射。上升中的烟气在多级旋流板作用下强制高速旋转，特殊设计的喷嘴组保证循环浆液在烟气流中充分雾化，以及均匀分布和充分反应，循环浆液与锅炉烟气碰撞相互剪切，强化气液固三相接触，促进对锅炉烟气中灰尘和SO₂等污染物的进一步去除。未完全反应的脱硫剂经再循环被多次利用，使整个反应的当量比接近于1。吸收塔烟气出口设置脱水除雾装置去除所带的细小液滴。

配合实施例2烟气脱硫除尘剂进行处理，脱硫效率可以比使用该烟气脱硫除尘剂的普通脱硫系统效率提高5-8%，且该烟气脱硫除尘剂利用率提高5%以上。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种中小型锅炉用烟气脱硫除尘剂，其特征在于含有如下质量百分比的组分：

蛭石1-5％

硅藻土：35-45％

VC氧化物：7-18％

活性炭：3-7％

碱化海水混合物：22-35％

镁络合8-羟基喹啉0.1-0.8％；

所述VC氧化物为工业维生素C、过期VC或有机脱氧剂中已氧化维生素C，其制备方法为采用有机脱氧剂回收料，通过筛选，按1:1.5比例溶入水中，过滤，取上清液，蒸馏得固形物即为该氧化物；

所述碱化海水混合物为采用石灰乳与海水形成碱性化合物，先把海水抽入特大的池中，倒入石灰乳，便生成氢氧化镁的悬浊液；加入足量氧化钙，产生热量，并通过外部加热，使该碱化海水混合物中成为包含氧化镁、氧化钙、氢氧化钙的混合物。

2.权利要求1所述的烟气脱硫除尘剂，其特征在于所述镁络合8-羟基喹啉制备方法如下：

使用8-羟基喹啉溶解于丙酮中，得饱和溶液，取自来水絮凝沉淀药剂硫酸镁铝，按1:2混入该饱和溶液中，静置12小时后，制取得到络合程度达90％以上镁络合8-羟基喹啉。

3.一套使用权利要求1或2所述烟气脱硫除尘剂的系统，包括以下几部分：脱硫剂制备系统，烟道预喷淋除尘系统，麻石塔脱硫除尘系统，脱硫产物处理系统，还包括为脱硫除尘提供的脱硫剂回收系统和硫回收系统；

其工艺流程为：锅炉烟气首先进入预喷淋除尘系统对烟气初步降温除尘，产生的灰水排入原灰水系统，减少后期脱硫除尘系统的压力，提高脱硫剂的利用率，经过预除尘的烟气送入多级喷淋吸收塔脱除烟气中的灰尘和SO₂后进入除雾器进行水气分离，净化后的烟气引入烟囱排放，含有CaSO₃、MgSO₃悬浮物和MgSO₄混合物的水溶液送入曝气池曝气处理，使微溶于水的MgSO₃生成溶于水的MgSO₄，反应完全的副产物经沉淀池沉淀分离，澄清液排入硫回收系统，固渣由人工定期清理；

所述脱硫剂制备系统采用碱化海水混合物干燥粉作为制备脱硫剂的原料，整个系统有料仓、熟化罐、搅拌机及水泵组成；袋装碱化海水混合物干燥粉原料送入料仓，定时定量向熟化罐中加料；在罐内设有搅拌机对浆液进行搅拌、促进熟化过程；为强化硝化反应，必要时加入热水，提高反应温度；经熟化后的浆液通过脱硫剂供给泵及调节阀定量送入吸收塔，浆液的供给量是通过吸收塔中反应液的pH值进行调节的。

4.权利要求3所述的系统，其特征在于所述烟道预喷淋除尘系统处理工艺为：锅炉烟气进入烟道预喷淋除尘系统，经喷淋水洗涤和多级折流板作用，使烟气中的较大颗粒大部分去除，产生的灰水排入原灰水系统，减少后期脱硫除尘系统的压力，提高脱硫剂的利用率；洗涤水循环使用，少量蒸发，提高水的利用率。

5.权利要求3所述的系统，其特征在于所述脱硫产物处理系统在脱硫塔外部设循环浆液氧化区，通过曝气鼓风机将空气鼓入，可很容易使产物中的亚硫酸镁氧化为硫酸镁，亚硫酸钙氧化为硫酸钙；浆液通过重度计和pH计控制在一定浓度范围内，pH值控制在6-9，浆液排放量约为2T/h，由排液泵排入沉淀池中沉淀，除渣后外排入厂区管网。