CN103405961A - 采用膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺及设备。该工艺设备主要由循环槽、初级过滤器、膜过滤器、液体硫酸铵产品槽、清洗槽和配套的管道等组成，该工艺包括如下步骤：将硫铵浆液送至循环槽中搅拌、初级过滤器过滤、膜过滤器中进行灰渣分离，得到清液和截留的含灰渣浓缩液；分离后的清液输出打包成成品液体硫铵化肥，被截留后含灰渣浓缩液重新输送回至循环槽中，重复循环浓缩；开启工艺水泵，分别进行搅拌洗涤和膜过滤分离；将循环槽中经过上述开启工艺水泵，分别进行搅拌洗涤和膜过滤分离得到的渣浆回收利用。本发明除渣效率高，操作简单，设备故障率低；经济效益、社会效益和环保效益明显。

Description

采用膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺及设备

技术领域

本发明涉及大气污染治理中氨法烟气脱硫技术领域，具体地是指一种采用膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺及设备。

背景技术

氨法烟气脱硫技术拥有循环经济、脱硫效率高、副产品价值高等共同特点，但是氨法脱硫工艺还存在一个始终困扰全行业的问题，就是灰渣累积后影响系统操作和硫酸铵化肥的质量等问题。

灰渣来自于烧结烟气，其中含有大量重金属、灰尘、CL^-、F^-离子等。目前各厂灰渣过滤装置一般是采用机械式过滤设施，据调查，全国所有的机械式过滤装置都没有正常运行，绝大部分已停运或拆除；少数偶尔运行的也是时开时停，故障率极高，灰渣去除的效果也不明显。所以，国内一些氨法脱硫厂家不得不采用人工挖渣的方式去除灰渣，由于人工挖出的灰渣中含有35-40％的硫酸铵化肥，所以，这些灰渣一般以极低的价格卖给农民，并流入农田，造成重金属等的二次污染，重金属污染大米、蔬菜的报道经常见诸报端。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺及设备，能达到高效快速的去除烧结烟气氨法脱硫硫铵浆液中灰渣的目的。

为实现上述目的，本发明所提供的膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺，包括如下步骤：

1)将氨法脱硫产生的硫铵浆液输送至循环槽中，充分搅拌混合均匀；

2)将混合均匀的硫铵浆液输送至初级过滤器中，滤除其中大颗粒的杂物；

3)将经过初滤后的硫铵浆液输送到膜过滤器中，通过渗透截留分离，分离成含灰渣的浓缩液和不含灰渣的清液；

4)将截留的含灰渣浓缩液重新输送回循环槽中，进行循环浓缩处理；

5)将分出的清液送至液体硫铵产品槽中暂存，再由产品泵输出打包，获得成品液体硫酸铵化肥；

6)当含灰渣浓缩液达到设定浓缩倍数后，将工艺水直接注入到循环槽(1)进行稀释和搅拌洗涤，再依次重复步骤2)至步骤4)，直至截留的含灰渣浓缩液中硫铵含量降低到设定值为止；

7)定期将循环槽(1)中经过步骤6)处理后的渣浆排放出来，以便工艺循环进行；定期将循环槽中经过步骤6)处理后的硫铵含量极低的浓缩液(渣浆)排放出来，以便进行下一次的操作。

作为优选方案，所述步骤6)中，还包括将工艺水注入到清洗槽(9)中并加入清洗剂进行搅拌，然后送到膜过滤器(5)进行循环，将整个膜过滤系统进行清洗并恢复膜通量。

进一步地，所述步骤6)中，还包括采用压缩空气对膜过滤器(5)及其相关管路进行反冲；当系统阻力增加到设定值时，采用自动控制装置用压缩空气对膜过滤器(5)及其相关管路进行反冲洗涤。

更进一步地，所述步骤7)中，将排放出来的渣浆送至烧结铁料场中，作为烧结原料加以回收利用。

本发明提供的膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的设备，包括通过管道和阀门相连的循环槽、初级过滤器、膜过滤器、液体硫酸铵产品槽，其特征在于：所述循环槽的入口分别与工艺水管道和硫铵浆液输送管道连接，所述循环槽内设置有搅拌器，所述循环槽的出口与初级过滤器的入口连接，所述初级过滤器的出口通过循环泵与膜过滤器的原液入口连接，所述膜过滤器的浓缩液出口与循环槽的入口连接，所述膜过滤器的清液出口与液体硫酸铵产品槽的入口连接，所述液体硫酸铵产品槽的出口通过产品泵与成品液体硫酸铵化肥输出管道连接。

作为优选方案，它还设有带搅拌机构的清洗槽，所述清洗槽的输入端分别与工艺水管道和膜过滤器的浓缩液出口连接，所述清洗槽的输出端与初级过滤器的出口连接。

进一步地，它还包括高压气体反冲装置，所述高压气体反冲装置的输入端与压缩空气源连接，所述压缩空气源还与膜过滤器的清液出口连接，所述高压气体反冲装置的输出端与膜过滤器的反冲气接口连接。

更进一步地，所述膜过滤器的浓缩液出口还与初级过滤器的入口连接。

进一步地，所述循环槽的出口还通过渣浆输送泵与烧结混合机连接。

本发明的优点在于：本发明能有效地去除了氨法脱硫浆液中的灰渣；除渣效率高，操作简单，设备故障率低；经济效益十分显著，社会效益巨大，环保效益也十分明显。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中：循环槽1，搅拌器2，初级过滤器3，循环泵4，膜过滤器5，液体硫酸铵产品槽6，产品泵7，渣浆输送泵8，清洗槽9，高压气体反冲装置10；

阀门A12-2，阀门B12-3，阀门C12-4，阀门D12-5，阀门E12-6，阀门F12-7，阀门G12-10，阀门H12-11，阀门I12-12，阀门J12-13，阀门K12-14，阀门L12-16，阀门M12-17，阀门N12-18，阀门O12-23，阀门P12-25，阀门Q12-26，阀门R12-27；

阀门12-1，阀门12-8，阀门12-9，阀门12-15，阀门12-19，阀门12-20，阀门12-21，阀门12-22，阀门12-24.

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示的膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的设备，包括通过管道和阀门相连的循环槽1、初级过滤器3、膜过滤器5、液体硫酸铵产品槽6，循环槽1的入口分别与工艺水管道和硫铵浆液输送管道连接，循环槽1内设置有搅拌器2，循环槽1的出口与初级过滤器3的入口连接，初级过滤器3的出口通过循环泵4与膜过滤器5的原液入口连接，膜过滤器5的浓缩液出口与循环槽1的入口连接，膜过滤器5的清液出口与液体硫酸铵产品槽6的入口连接，液体硫酸铵产品槽6的出口通过产品泵7与成品液体硫酸铵化肥输出管道连接。

它还设有带搅拌机构的清洗槽9，清洗槽9的输入端分别与工艺水管道和膜过滤器5的浓缩液出口连接，清洗槽9的输出端与初级过滤器3的出口连接。它还包括高压气体反冲装置10，高压气体反冲装置10的输入端与压缩空气源连接，压缩空气源还与膜过滤器5的清液出口连接，高压气体反冲装置10的输出端与膜过滤器5的反冲气接口连接；膜过滤器5的浓缩液出口还与初级过滤器3的入口连接；循环槽1的出口还通过渣浆输送泵8与烧结铁料场连接。

本发明的工作过程如下：

1、膜过滤分离：来自硫铵浆液输送泵的硫铵浆液进入循环槽1中，在搅拌器2的作用下，将硫铵浆液充分混匀。

这时，浓缩液的循环路线为：循环槽1、阀门A12-2、初级过滤器3(过滤大颗粒的杂物)、阀门B12-3、循环泵4、阀门C12-4、阀门D12-5、膜过滤器5(灰渣被截留在浓缩液中)、阀门E12-6、阀门F12-7，又回到循环槽1，如此不断循环浓缩。

清液的循环路线为：循环槽1、阀门H12-2、初级过滤器3(过滤大颗粒的杂物)、阀门B12-3、循环泵4、阀门C12-4、阀门D12-5、膜过滤器5(灰渣被截留在浓缩液中，清液穿过膜层)、阀门H12-11、转子流量计11、阀门P12-25、产品槽6、阀门I12-12、产品泵7、产品包装桶(打包成液体硫铵化肥产品外卖)。

2、洗涤浓缩液中的硫酸铵

由于浓缩液中含有大量的硫酸铵，所以，当达到设定的浓缩倍数后，要对浓缩液进行清洗。即：将来自工艺水泵的水注入到浓缩浆液槽1中，进行搅拌洗涤和膜过滤分离，直至截留的浓缩液中硫铵含量降低到设定值为止。每次洗涤后进行沉淀分离，然后将上部富含硫酸铵的水溶液经阀门O12-23和阀门G12-10放入地坑，返回原脱硫系统。洗涤后循环槽下部浓缩液再次进行膜过滤，产生的清液经阀门H12-11、阀门Q12-26流到地坑，并返回原脱硫系统。

循环槽中经过洗涤和膜过滤后的浓缩液即渣浆则经过渣浆输送泵8输送到烧结铁料场。

3、反吹

在膜过滤的过程中，系统阻力会不断加大，为保证膜过滤的效率和恢复膜通量，需要用压缩空气对系统进行反吹，即：开启阀门L12-16、阀门M12-17、阀门N12-18，系统会按照设定的程序进行反吹。

4、清洗

根据浆浆液含有油的特性，按标准CIP程序对系统进行清洗。除油效果很好，膜通量恢复率大于95％。清洗时的运行回路为：将来自工艺水泵的水加入清洗槽9中，往槽中加入清洗剂，开启循环泵4，清洗剂经过阀门K12-14、阀门B12-3、循环泵4、阀门C12-4、阀门D12-5、膜过滤器5、阀门12-6、阀门J12-13后回到清洗槽9。清洗完成后废液经阀门R12-27回地坑。

本发明的有益效果：

(1)有效地去除了氨法脱硫浆液中的灰渣。

经过膜过滤系统处理后，清液中硫酸铵浆液的灰渣含量从1.468％降到0.0545％，灰渣去除率高达96.28％；清液可作为液体硫酸铵产品直接外卖，该产品中硫酸铵固含量为44.02％，氮含量高达21.17％，硫铵纯度高达99.8％，高于国标GB535-1995优等品硫酸铵化肥的标准。

浓缩液经过加入约2倍的水分次洗涤后，其中的硫酸铵含量降低到6.0％以下，而浓缩液中灰渣含量提高到30.38-32.22％，可放入密封的渣槽后用叉车运到料场或用砂浆泵直接回配入烧结铁料场。即这些灰渣来自于烧结原料，又回到烧结原料中去，避免了二次污染，特别是重金属对农田和农作物的污染。

(2)除渣效率高、操作简单、设备故障率低。

由于液体硫酸铵直接外卖，脱硫工艺中的硫酸铵生产部分变得十分简单，后续的旋流部分、离心分离部分、干燥部分和灰渣机械式过滤部分可全部取消，整个氨法脱硫工艺将比以前的方法简单的多，可大幅降低氨法脱硫工艺的工程投资，预计一套新的氨法脱硫工程的投资额将减少1/3左右，极大地简化工艺流程和操作。

(3)经济效益十分显著、社会效益巨大、环保效益明显。

以武钢四烧烟气脱硫为例，目前的硫酸铵化肥的质量一直在合格品这一档次上下徘徊，如果采用膜过滤法，生产的硫酸铵产品质量将优于优等品，每吨售价有望提高300元左右，按每年28000吨硫酸铵产品计算，则直接经济效益为840万元/年。另外，由于无后续的旋流、离心、干燥等工序，工序能耗和运行费用也将大幅降低。

以武钢四烧烟气脱硫为例，该工程总投资约为1.3亿元，其中约3000万的投资用于硫酸铵化肥和机械式过滤，而一旦采用膜过滤法，一套与武钢四烧脱硫(烟气量160万m³/h)配套的膜过滤装置只需要投资约500-600万元，可节约投资2500万左右。

如果直接将灰渣外卖，大量的灰渣中的重金属离子、有毒的成分随着配置的复合肥一起流入社会、流入农田，造成二次污染。膜过滤技术的应用将从根本上杜绝这一问题的蔓延，其环保效益十分明显。

Claims (10)

1.一种膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺，包括如下步骤：

1)将氨法脱硫产生的硫铵浆液输送至循环槽(1)中，充分搅拌混合均匀；

2)将混合均匀的硫铵浆液输送至初级过滤器(3)中，滤除其中大颗粒的杂物；

3)将经过初滤后的硫铵浆液输送到膜过滤器(5)中，通过渗透截留分离，分离成含灰渣浓缩液和不含灰渣的清液；

4)将截留的含灰渣浓缩液重新输送回循环槽(1)中，进行循环浓缩处理；

5)将分出的清液送至液体硫铵产品槽(6)中暂存，再由产品泵(7)输出打包，获得成品液体硫酸铵化肥；

6)当含灰渣浓缩液达到设定浓缩倍数后，将工艺水直接注入到循环槽(1)进行稀释和搅拌洗涤，再依次重复步骤2)至步骤4)，直至截留的含灰渣浓缩液中硫铵含量降低到设定值为止；

7)定期将循环槽(1)中经过步骤6)处理后的渣浆排放出来，以便工艺循环进行。

2.根据权利要求1所述膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺，其特征在于：所述步骤6)中，还包括将工艺水注入到清洗槽(9)中并加入清洗剂进行搅拌，然后送到膜过滤器(5)进行循环，将整个膜过滤系统进行清洗并恢复膜通量。

3.根据权利要求1或2所述膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺，其特征在于：所述步骤6)中，还包括采用压缩空气对膜过滤器(5)及其相关管路进行反冲。

4.根据权利要求1或2所述膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺，其特征在于：所述步骤7)中，将排放出来的渣浆送至烧结铁料场中，作为烧结原料加以回收利用。

5.根据权利要求3所述膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的工艺，其特征在于：所述步骤7)中，将排放出来的渣浆送至烧结铁料场中，作为烧结原料加以回收利用。

6.一种膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的设备，包括通过管道和阀门相连的循环槽(1)、初级过滤器(3)、膜过滤器(5)、液体硫酸铵产品槽(6)，其特征在于：所述循环槽(1)的入口分别与工艺水管道和硫铵浆液输送管道连接，所述循环槽(1)内设置有搅拌器(2)，所述循环槽(1)的出口与初级过滤器(3)的入口连接，所述初级过滤器(3)的出口通过循环泵(4)与膜过滤器(5)的原液入口连接，所述膜过滤器(5)的浓缩液出口与循环槽(1)的入口连接，所述膜过滤器(5)的清液出口与液体硫酸铵产品槽(6)的入口连接，所述液体硫酸铵产品槽(6)的出口通过产品泵(7)与成品液体硫酸铵化肥输出管道连接。

7.根据权利要求6所述膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的设备，其特征在于：它还设有带搅拌机构的清洗槽(9)，所述清洗槽(9)的输入端分别与工艺水管道和膜过滤器(5)的浓缩液出口连接，所述清洗槽(9)的输出端与初级过滤器(3)的出口连接。

8.根据权利要求6或7所述膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的设备，其特征在于：它还包括高压气体反冲装置(10)，所述高压气体反冲装置(10)的输入端与压缩空气源连接，所述压缩空气源还与膜过滤器(5)的清液出口连接，所述高压气体反冲装置(10)的输出端与膜过滤器(5)的反冲气接口连接。

9.根据权利要求6或7所述膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的设备，其特征在于：所述膜过滤器(5)的浓缩液出口还与初级过滤器(3)的入口连接。

10.根据权利要求6或7所述膜过滤高效去除氨法脱硫浆液中灰渣的设备，其特征在于：所述循环槽(1)的出口还通过渣浆输送泵(8)与烧结铁料场连接。

Images