CN103588230B - 制造硫酸镁的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一利制造硫酸镁的系统，包括制浆装置、烟气含氧量调节装置、脱硫装置、补充氧化装置、过滤装置、蒸发装置、冷却结晶装置和分离装置等。本发明的烟气含氧量调节装置用于将脱硫前烟气的含氧量控制在15vt％～25vt％范围内；本发明的蒸发装置与冷却结晶装置分开设置。通过使用本发明的系统，可以实现在完成氧化镁烟气高效脱硫的同时制备出高品质的硫酸镁产品，其还避免了常见湿式钙法脱硫副产品石膏无法再利用只能进行填埋处理造成的二次污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造硫酸镁的系统，尤其是一种利用烟气脱硫后浆液制造硫酸镁的系统。
背景技术
基于传统的石灰石石膏法脱硫工艺在脱硫行业中得到了普遍应用，脱硫项目产出副产品脱硫石膏由于很难再利用形成固体废弃物，对环境造成二次污染。2012年，中国五大电力公司下属的火力发电厂所产生的脱硫石膏就达到了6000万吨，如何处理这些固体废弃物成了各个企业、各级政府、各环保机构头痛的问题。中国缺硫不缺膏(石膏)的现实状况让大部分环保从业者都开始思考如何因地制宜研发新型、符合中国资源环境的脱硫新技术。如果采用氧化镁法脱硫工艺且将脱硫废液制备生成硫酸镁副产品，不仅可以解决脱硫石膏处理的问题，而且还可以通过硫酸镁副产品的销售冲抵大部分脱硫装置的运行维护费用。
研究氧化镁法脱硫及用脱硫后的废液制备七水硫酸镁、一水硫酸镁的方法有很多，如专利CN1733656“利用锅炉烟气制取七水硫酸镁肥料的方法”，由于锅炉烟气普遍含氧量较低(一般低于6％)，加之国家对锅炉排放污染物NOX浓度要求日趋严格，锅炉普遍增设低氮燃烧器进一步降低锅炉排放烟气含氧量一般到4％左右。在如此低的含氧量环境下脱硫后浆液中主要以MgSO3形式存在，要想制取副产品七水硫酸镁就需要设置流量很大的氧化风机和停留时间超过10小时的氧化池，增加了占地面积又增大了装置的能耗，因此造成利用氧化镁法脱硫产生废液制取七水硫酸镁需要较高的经济成本。专利CN102631836A“氧化镁烟气脱硫回收七水硫酸镁新工艺”，前端没有氧平衡及调节装置的情况下，转化生成的MgSO4量少，转化效率在40％左右，效率太低影响其经济性。另外，该专利所述的结晶方法为“空气冷却结晶”，这种结晶方法无法控制结晶颗粒大小，产品品质也没有办法做到标准化。
其它还有一些类似的方法或工艺，但跟上述公开的二种专利所述内容一样，都存在因传统的絮凝沉淀的除杂方式如重力沉降法，需要较长的停留时间和较大设备容积，不可避免的造成工艺无法连续运行同时又增大了装置整体占地面积。而且，硫酸镁溶液不适宜采用传统的浓缩结晶的方式，这种方式是利用硫酸镁在温度超过60℃溶解度降低的特性进行结晶的，这种高温结晶方式需要消耗更多的高品质蒸汽而且会造成晶浆输送管路频繁堵塞，很难实现副产品的连续稳定生产。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本申请的发明人进行了反复的深入研究，从而完成本发明。
本发明提供一种制造硫酸镁的系统，该系统包括脱硫装置、制浆装置、烟气含氧量调节装置、补充氧化风装置、过滤装置、蒸发装置、冷却结晶装置和分离装置；其中，
脱硫装置：用于将氢氧化镁浆液与脱硫前烟气相接触，将氢氧化镁转化为硫酸镁，并输送出硫酸镁浆液；所述脱硫装置包括吸收塔和脱硫前烟道，所述脱硫前烟道与所述吸收塔相连，所述脱硫前烟道用于将脱硫前烟气输送至吸收塔内；
制浆装置：用于制备氢氧化镁浆液，并输送至所述脱硫装置的吸收塔；
烟气含氧量调节装置：所述烟气含氧量调节装置设置于所述脱硫装置的脱硫前烟道上，用于将脱硫前烟气的含氧量控制在15vt％～25vt％范围内；
补充氧化风装置：设置于所述脱硫装置的吸收塔内，用于补充所述脱硫装置中所需要的氧气；
过滤装置：用于将从所述脱硫装置输送出的硫酸镁浆液中的不溶物分离出，从而制成硫酸镁溶液；
蒸发装置：用于将从所述过滤装置中输送出的所述硫酸镁溶液中的水分蒸发，从而制成硫酸镁饱和溶液；
冷却结晶装置：用于将从所述蒸发装置中输送出的所述硫酸镁饱和溶液冷却结晶，从而制成含有硫酸镁晶体的晶浆液；
分离装置：用于将从从属冷却结晶装置中输送出的所述晶浆液分离为硫酸镁晶体和硫酸镁饱和母液，所述饱和母液回流至所述蒸发装置重复利用。
根据本发明所述的系统，优选地，该系统还包括干燥装置和／或包装装置：
干燥装置：用于将从所述分离装置中输送出的硫酸镁晶体干燥；
包装装置：用于将从所述干燥装置中输送出的硫酸镁晶体自动包装。
根据本发明所述的系统，优选地，所述蒸发装置为三效蒸发器，且所述三效蒸发器通过冷凝水管线与制浆装置连通，所述冷凝水管线用于将三效蒸发器产生的冷凝水输送至制浆装置，该冷凝水作为制浆装置中制备氢氧化镁浆液所需的水。
根据本发明所述的系统，优选地，所述三效蒸发器为带强制循环浓缩方式的三效蒸发器。
根据本发明所述的系统，优选地，所述过滤装置为两级过滤装置，所述过滤装置包括初级过滤装置和精密过滤装置，初级过滤装置利用不大于300目的过滤介质过滤器对硫酸镁溶液进行精滤，精密过滤装置利用不小于300目的过滤介质过滤器对硫酸镁溶液进行精滤。
根据本发明所述的系统，优选地，所述冷却结晶装置为连续冷却结晶器。
根据本发明所述的系统，优选地，所述连续冷却结晶器为DTB结晶器。
根据本发明所述的系统，优选地，其特征在于：所述分离装置包括稠厚器和离心机。
根据本发明所述的系统，优选地，所述干燥装置为振动流化床干燥装置。
根据本发明所述的系统，优选地，所述干燥装置通过蒸汽管线与所述三效蒸发器的第一效热源连通，所述蒸汽管线用于将干燥装置排出的蒸汽输送至所述第一效热源。
本发明的系统可以适用于各利不同类型生产设备产生的烟气。本发明的系统采用烟气含氧量调节装置实现烟气中氧气氧化浆液中的MgSO3，不仅提高了MgSO3向MgSO4转化的效率，制备出高品质的硫酸镁产品，同时降低了排出烟气中SO2的浓度，减少了对环境的污染。
此外，还节省了新建氧化池的场地，降低了氧化风机的系统能耗。
再有，通过本发明优选的系统，还可以取得如下有益效果：
1.利用蒸发装置高温冷凝水制备氢氧化镁浆液既避免了水的浪费，又利用了冷凝水的热量促进了氧化镁溶液反应缩短了制浆装置的熟化时间并提高了脱硫剂利用率；
2.采用连续两级过滤装置既可以保证浆液过滤效果又能保证装置连续运行稳定性，同时节省了因设置絮凝沉淀池而增加的占地面积；
3.采用蒸发装置与冷却结晶装置分开设置，不但可以避免蒸发装置管道堵塞现象，还可以充分利用硫酸镁溶液溶解性质实现硫酸镁饱和溶液在DTB连续结晶器内稳定冷却结晶制备高品质的硫酸镁副产品。
附图说明
图1烟气脱硫后浆液制造硫酸镁的系统及其工艺流程图。
具体实施方式
本发明所述的“％”，如无特殊说明，均为体积百分比。本发明所述的“vt％”表示体积百分比。本发明所述的“系统”为一种产品，即装置的集合。
本发明的系统利用烟气脱硫后浆液制备硫酸镁产品，主要原理是：在脱硫装置中将包含二氧化硫和氧气的烟气与含氧氧化镁的浆液接触，生成硫酸亚镁，同时脱除烟气中的二氧化硫，然后进行氧化反应将硫酸亚镁氧化为硫酸镁。
下面结合图1对本发明进行详细描述。如图1所示，本发明的系统包括脱硫装置、制浆装置、烟气含氧量调节装置、补充氧化风装置、过滤装置、蒸发装置、冷却结晶装置和分离装置等。任选地，本发明的系统还包括干燥装置和／或包装装置。
在本发明中，所述脱硫装置包括吸收塔、脱硫前烟道，脱硫前烟道与吸收塔相连，用于将脱硫前烟气输送至吸收塔内。该装置用于将氢氧化镁浆液与烟气相接触，将氢氧化镁转化为硫酸镁。具体工艺为，通过烟气含氧量调节装置的烟气和制浆装置的氢氧化镁浆液在吸收塔内部的浆池区进行充分的气液接触，完成SO2捕集，并在浆液中与Mg(OH)2发生反应生成MgSO3，MgSO3在循环泵的作用下被输送到吸收塔的喷淋层继续与烟气中的O2反应生成溶解性高MgSO4。本发明发现浆料中的硫酸镁含量与pH之间有密切的联系。当浆料的pH在某个特定范围时，浆料中的硫酸镁含量较高。如果pH低于6，则浆料中硫酸镁的含量不高；如果pH高于7，则浆料中的副产物较多，也会影响硫酸镁的含量。因此，将吸收塔底部浆池区pH值控制在6～7之间，可以保证装置具有较高的脱硫效率。为了使烟气与浆液充分接触，烟气在吸收塔内的流速控制在1～5m／s，优选2～4m/s，更优选3m／s，且烟气温度控制在90～120℃，优选100～118℃，以确保气液两相膜的形成实现高效脱硫和MgSO3氧化。
在本发明中，所述的制浆装置用于制备氢氧化镁浆液，并输送至脱硫装置中的吸收塔。该装置可采用现行技术中通常所采用的设备，制浆工艺优选地采用在氧化镁粉中加入水制成氢氧化镁浆液，然后输送至脱硫装置的吸收塔内。输送装置优选为泵。所述的水可以是自来水、工业用水、冷凝水等，优选后续三效蒸发装置中的高温冷凝水。利用高温冷凝水制备氢氧化镁浆液，既避免了水的浪费，又利用冷凝水的热量促进氧化镁溶液反应生成氢氧化镁浆液，缩短制浆装置的熟化时间并提高了脱硫剂利用率。
由于普通烟气的含氧量较低(一般不超过6％)，将其通入到氢氧化镁浆液中，脱硫后浆液中主要以MgSO3形式存在。为了提高MgSO3向MgSO4的转化率，本发明在脱硫装置的脱硫前烟道设置了烟气含氧量调节装置，用于增加脱硫前烟气中的氧气含量，提高烟气中氧气氧化MgSO3的效率。
本发明的烟气含氧量调节装置设置于脱硫装置的脱硫前烟道，通过向脱硫前烟道加入富氧空气或氧气，增加脱硫前烟气中的氧气含量(即含氧量)，并控制该含量稳定。该脱硫前烟气含氧量优选控制在15％以上，更优选16％以上，最优选17％以上。富氧空气或氧气通常通过鼓风机鼓入。由于鼓入的富氧空气或氧气温度要远远低于脱硫前烟气的温度，而具有高温的烟气可以向氢氧化镁浆液与二氧化硫反应以及后续的氧化反应提高热能，因此优选将加热后的富氧空气或氧气鼓入烟道中。然而富氧空气或氧气加入量过多，需要多消耗能量，出于经济因素考虑，优选将脱硫前烟气含氧量控制在25％以下，更优选23％，最优选19％以下。这也就是说利用烟气含氧量调节装置将脱硫前烟气含氧量控制在15～25％之间，优选16～23％之间，最优选17～19％之间。采用烟气含氧量调节装置实现烟气中O2氧化浆液中的MgSO3，不仅提高了MgSO3向MgSO4转化的效率，制备出高品质的硫酸镁产品，同时降低了排出烟气中SO2的浓度，减少了对环境的污染，此外还节省了新建氧化池的场地，降低了氧化风机的系统能耗。
在本发明中，所述烟气含氧量调节装置包括富氧空气通道或纯氧气通道，以用于向脱硫前烟道中提供富氧空气或纯氧气，从而控制脱硫前烟气的含氧量。优选地，所述烟气含氧量调节装置包括富氧空气通道。所述富氧空气通道用于向脱硫前烟道中加入富氧空气、并控制脱硫前烟气的含氧量。
在本发明中，所述烟气含氧量调节装置包括调节阀。调节阀的种类和个数均没有特别限制，只要其能够控制富氧空气或纯氧气的流量即可。所述调节阀可以设置在富氧空气通道或纯氧气通道上。优选地，所述调节阀可以设置在所述富氧空气通道上，用于控制脱硫前烟气的含氧量。作为优选，所述调节阀的个数为两个，以方便控制脱硫前烟气的含氧量。
在本发明中，所述烟气含氧量调节装置还包括加热装置，用于加热进入富氧空气通道的富氧空气或进入纯氧气通道的纯氧气。优选地，所述加热装置设置在所述富氧空气通道上，所述加热装置用于加热进入所述富氧空气通道中的富氧空气。更优选，所述加热装置设置在所述富氧空气通道的富氧空气入口端。这样，加热效果更加充分。
在本发明中，所述烟气含氧量调节装置还包括鼓风机，用于将富氧空气或纯氧气引入富氧空气通道或纯氧气通道。优选地，所述鼓风机与所述富氧空气通道的一端(例如，富氧空气入口端)连通，用于将所述富氧空气引入所述富氧空气通道中。优选地，所述加热装置设置在所述鼓风机和富氧空气通道之间。
在本发明中，补充氧化风装置设置于脱硫装置的吸收塔内，用于补充由于生产环节的变动带来的硫含量波动造成烟气短期含硫量过高或生产设备超负荷运行时烟气中O2不能完全将浆液中的MgSO3氧化成MgSO4所需要的O2。补充氧化风装置优选为氧化风机。
在本发明中，过滤装置的功能是将吸收塔中输送出的浆液中的不溶物，如烟尘、原料氧化镁中的杂质、未氧化的亚硫酸镁等，从浆液中分离制成硫酸镁溶液。其优选利用泵将排放出的浆液通过过滤装置过滤。传统的重力沉降法絮凝沉淀的除杂方式存在停留时间较长和设备容积较大等缺点，不可避免的造成工艺无法连续运行同时又增大了装置整体占地面积。为了克服上述缺陷，本发明的过滤装置优选为两级过滤装置，初级过滤装置和精密过滤装置。初级过滤装置主要用于除去浆液中的粗渣，精密过滤装置主要用于除去浆液中的细渣。初级过滤装置和精密过滤装置可采用传统的分离固液的过滤装置，优选过滤筛。初级过滤装置可采用不大于300目的过滤筛，精密过滤装置可采用不小于300目的过滤筛。采用连续两级过滤装置既可以保证浆液过滤效果又能保证装置连续运行稳定性，同时节省了因设置絮凝沉淀池而增加的占地面积。
在本发明中，蒸发装置用于将从过滤装置中输送出的硫酸镁溶液中的水分蒸发制成硫酸镁饱和溶液。蒸发装置优选三效蒸发器：第一效产生的二次蒸汽进入二效作为热源，第二效蒸发产生的二次蒸汽作为第三效热源，以节约生蒸汽。设备第二、三效采用强制循环浓缩方式，以提高传热效率，循环力度大，蒸发速度快，受热时间短，不易结垢。三效蒸发器进料硫酸镁溶液的温度为30～40℃密度为1.15～1.2t／m3，蒸发后硫酸镁溶液温度为60～70℃密度为1.35～1.4t／m3。三效蒸发器中排出的高温冷凝水可用于制浆装置中与氧化镁粉体反应生成氢氧化镁的水。
在本发明中，冷却结晶装置用于将从蒸发装置中输送出的硫酸镁饱和溶液冷却结晶，使得硫酸镁从溶液中析出。冷却结晶装置优选为连续冷却结晶器，更优选DTB连续冷却结晶器。该DTB结晶器由结晶罐、冷凝器、强制循环泵、出料泵、真空泵等组成。DTB(DrabtTubeBabbled)型结晶器即导流筒加档板型结晶器是一种细晶浆循环式结晶器。结晶器内设有导流筒和筒形挡板，配置推进式搅拌系统，操作时热饱和料液连续加到循环管下部，与循环管内夹带有小晶体的母液混合后泵送至加热器。加热后的溶液在导流筒底部附近流入结晶器，并由缓慢转动的螺旋桨沿导流筒送至液面。溶液在液面蒸发冷却，达到过饱和状态，其中部分溶质在悬浮的颗粒表面沉积，使晶体长大。在环形挡板外围还设有一个沉降区。在沉降区内大颗粒沉降，而小颗粒则随母液进入循环管并受热溶解。晶体于结晶器底部沉入淘析柱。为使结晶产品的粒度尽量均匀，将沉降区来的部分母液加到淘析柱底部，利用水力分级的作用，使小颗粒随溶液流回结晶器，结晶产品从淘析腿下部排出。完成冷却结晶后硫酸镁晶浆温度一般控制在25～35℃，优选28～30℃。
本发明采用蒸发装置与冷却结晶装置分开设置，不但可以避免蒸发装置管道堵塞现象，还可以充分利用硫酸镁溶液溶解性质实现硫酸镁饱和溶液在DTB连续结晶器内稳定冷却结晶制备高品质的硫酸镁副产品。
在本发明中，分离装置用于将从冷却结晶装置中输送出的硫酸镁浆液进行固液分离，获得硫酸镁晶体。本发明采用的分离装置优选为稠厚器和离心机两级分离设备，将硫酸镁晶浆分离为硫酸镁晶体和硫酸镁饱和母液。母液回流至蒸发装置反复利用。
本发明的系统还可以包括一些后处理装置，如干燥装置和／或包装装置等。
在本发明中，干燥装置用于将从分离装置中输送出的饱和母液中分离出的硫酸镁晶体中的水分除去。干燥装置优选为振动流化床干燥装置，特别是针对硫酸镁晶体的物理特性，本发明优选采用配置热风装置的振动流化床干燥装置。送风机将过滤后的空气输入空气加热器，经过加热的热空气，进入主机的下箱体内，然后通过流化床的空气分布板由下向上垂直吹入被干燥的物料，使物料呈沸腾状态。物料自进料口进入，主机在振动电机的激振力作用下产生匀称振动，使物料沿水平抛掷，被干燥的物料在上述的热气流和机器振动的综合作用下，形成流态化状态，这样就使物料与热空气接触时间长，面积大，因而获得高效率的干燥效果。本装置利用热值较低的温度为120～133℃、压力为0.2～0.3Mpa饱和蒸汽将空气加热送入振动流化床在并机械振动的作用下实现硫酸镁晶体充分烘干成硫酸镁成品。从流化床输出的蒸汽可以用于蒸发装置，其不但节约能源，还降低了运营成本。
在本发明中，包装装置用于将从干燥装置中输送出的硫酸镁输送至自动包装机包装。
本发明的制造硫酸镁的系统可以适用于各种不同类型生产设备产生的烟气。优选地，本发明的系统尤其适合于燃煤锅炉、钢厂烧结机、钢厂球团设备的烟气。本发明通过对烟气含氧量的控制，在完成烟气高效脱硫的同时，利用电厂、钢厂的废热蒸汽蒸发脱硫后溶液制备高品质可直接用于肥料或复合肥添加剂的硫酸镁。随着本发明的推广应用，不但避免了常见湿式钙法脱硫副产品石膏无法再利用只能进行填埋处理造成的二次污染问题，而且制成了市场前景较好品质可达到工业级一等品的高附加值产品硫酸镁。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
步骤一：将氧化镁粉中加入60℃蒸发装置高温冷凝水制成氢氧化镁浆液，泵送至吸收塔。
步骤二：利用烟气含氧量调节装置将表1的脱硫前烟气的含氧量控制在18％。
步骤三：吸收塔入口烟气流速3m／s，入口烟气温度120℃。吸收塔底部浆池区pH值控制在6～7之间波动，制得硫酸镁溶液。
步骤四：将硫酸镁溶液通过不低于300目过滤介质精密过滤器实现硫酸镁溶液的精滤。
步骤五：将温度为30℃、密度为1.2t／m3的硫酸镁溶液送入三效蒸发器进行蒸发得到温度为70℃、密度为1.4t／m3的硫酸镁饱和溶液。
步骤六：将蒸发后的硫酸镁饱和溶液送入DTB连续结晶器，通过冷凝器内温度稳定在30℃循环冷却水给DTB结晶罐内硫酸镁溶液降温实现硫酸镁过饱和状态降温结晶。硫酸镁晶体在结晶罐内逐渐长大脱离搅拌器扰动沉降在结晶罐底部，通过排浆泵将硫酸镁晶浆排出。
步骤七：硫酸镁晶浆在稠厚器和离心机的晶粒大小筛选和离心分离综合作用下得到初步产品硫酸镁晶体。
步骤八：温度为120℃压力为0.2MPa的饱和蒸汽将空气加热送入振动流化床在并机械振动的作用下实现硫酸镁晶体充分烘干成硫酸镁成品并输送至自动包装机包装。最终得到硫酸镁产品完全达到国家工业一等品的品质。
表1钢厂烧结机烟气脱硫项目工况参数
| 序号 | 项目 | 数量 | 单位 |
| 1 | 脱硫装置入口烟气量(工况) | 1590000 | m3／h |
| 2 | 标态烟气量 | 1104504 | Nm3／h |
| 3 | 脱硫装置入口温度 | 120 | ℃ |
| 4 | SO2入口浓度 | 2000 | mg／Nm3 |
| 5 | 脱硫效率 | 98 | ％质量百分比 |
| 6 | 镁硫比 | 1.02 | |
| 7 | 氧化镁纯度 | 85 | ％质量百分比 |
| 8 | 烟气含湿量 | 9 | ％质量百分比 |
表2脱硫项目排放情况
| 序号 | 项目 | 数量 | 单位 |
| 1 | 脱硫装置出口烟气量(工况) | 1374117 | m3／h |
| 2 | 排烟温度 | 50 | ℃ |
| 3 | SO2排放浓度 | <50 | mg／Nm3 |
| 4 | 硫酸镁产出量 | 4.3 | t／h |
| 5 | 硫酸镁品质 | >98 | ％质量百分比 |
表3脱硫项目产出硫酸镁品质
| 序号 | 项目 | 数量 | 单位 |
| 1 | 主含量(以MgSO4·7H2O计) | 98.0 | ％质量百分比 |
| 2 | 铁(以Fe计)含量 | 0.005 | ％质量百分比 |
| 3 | 氯化物(以CL计)含量 | 0.30 | ％质量百分比 |
| 4 | 重金属含量 | 0.001 | ％质量百分比 |
| 5 | 水不溶物含量 | 0.10 | ％质量百分比 |
硫酸镁品质的测量方法采用《中华人民共和国化工行业标准HG／T2680-2009》。
实施例2
在与实施例1同样工况下，将步骤二：利用烟气含氧量调节装置将脱硫前烟气含氧量分别控制在23％，得到的脱硫效果及硫酸镁产量如下：
表423％含氧量的脱硫项目排放及硫酸镁产出情况
| 序号 | 项目 | 数量 | 单位 |
| 1 | 脱硫装置出口烟气量(工况) | 1384210 | m3/h |
| 2 | 排烟温度 | 50 | ℃ |
| 3 | SO2排放浓度 | <40 | mg／Nm3 |
| 4 | 硫酸镁产出量 | 4.5 | t／h |
| 5 | 硫酸镁品质 | >98 | ％质量百分比 |
硫酸镁品质及其测试方法与表3相同。
通过实施例1～2可以看出，本发明利用钢厂烧结机烟气脱硫后浆液蒸发结晶制备硫酸镁的方法在保证烟气高效脱硫的基础上实现连续稳定产出工业级一等品硫酸镁产品，具有非常广阔的应用前景。
实施例3
步骤一：将氧化镁粉中加入60℃锅炉蒸发系统冷凝水制成氢氧化镁浆液，泵送至吸收塔。
步骤二：利用烟气含氧量调节装置将表5的脱硫前烟气的含氧量控制在18％。
步骤三：吸收塔入口烟气流速3m／s，入口烟气温度118℃。吸收塔底部浆池区pH值控制在6～7之间波动，制得硫酸镁溶液。
步骤四：将硫酸镁溶液通过不低于300目过滤介质精密过滤器实现硫酸镁溶液的精滤。
步骤五：将温度为30℃、密度为1.2t／m3的硫酸镁溶液送入三效蒸发器进行蒸发得到温度为70℃、密度为1.4t／m3的硫酸镁饱和溶液。
步骤六：将蒸发后的饱和溶液送入DTB连续结晶器，通过冷凝器内温度稳定在30℃循环冷却水给DTB结晶罐内硫酸镁溶液降温实现硫酸镁过饱和状态降温结晶。硫酸镁晶体在结晶罐内逐渐长大脱离搅拌器扰动沉降在结晶罐底部，通过排浆泵将硫酸镁晶浆排出。
步骤七：硫酸镁晶浆在稠厚器和离心机的晶粒大小筛选和离心分离综合作用下得到初步产品硫酸镁晶体。
步骤八：温度为120℃压力为0.2MPa的饱和蒸汽将空气加热送入振动流化床在并机械振动的作用下实现硫酸镁晶体充分烘干成硫酸镁成品并输送至自动包装机包装。最终得到纯度高于98％硫酸镁产品完全达到国家工业一等品的品质。
表5200t／h燃煤锅炉烟气脱硫项目工况参数表
| 序号 | 项目 | 数量 | 单位 |
| 1 | 脱硫系统入口烟气量(工况) | 400000 | m3／h |
| 2 | 标态烟气量 | 277863 | Nm3／h |
| 3 | 脱硫系统入口温度 | 120 | ℃ |
| 4 | SO2入口浓度 | 3000 | mg／Nm3 |
| 5 | 镁硫比 | 1.02 | |
| 6 | 氧化镁纯度 | 85 | ％质量百分比 |
| 7 | 烟气含湿量 | 5.2 | ％质量百分比 |
表6脱硫项目排放及硫酸镁产出情况
| 序号 | 项目 | 数量 | 单位 |
| 1 | 脱硫装置出口烟气量(工况) | 346085 | m3／h |
| 2 | 排烟温度 | 51 | ℃ |
| 3 | SO2排放浓度 | <100 | mg／Nm3 |
| 4 | 硫酸镁产出量 | 1.7 | t/h |
| 5 | 硫酸镁品质 | >98 | ％质量百分比 |
硫酸镁品质及其测试方法与表3相同。
通过实施例3可以看出，本发明利用热电厂200t／h燃煤锅炉烟气脱硫后浆液蒸发结晶制备硫酸镁的方法在保证烟气高效脱硫的基础上实现连续稳定产出工业级一等品硫酸镁产品切实可行。
对比例1～2
为了验证烟气含氧量调节步骤在本工艺中的重要性，我们还做了与实施例1和3相对比的实验：
在与实施例1同样工况下，将步骤二含氧量调节装置关闭，得到的脱硫效果及硫酸镁产量如下：
表7烧结机脱硫项目排放及硫酸镁产出情况(对比例1)
在与实施例3同样工况下，将步骤二含氧量调节装置关闭，得到的脱硫效果及硫酸镁产量如下：
表8200t／h燃煤锅炉脱硫项目排放及硫酸镁产出情况(对比例2)
| 序号 | 项目 | 数量 | 单位 |
| 1 | 脱硫装置出口烟气量(工况) | 328780 | m3／h |
| 2 | 排烟温度 | 52 | ℃ |
| 3 | SO2排放浓度 | <100 | mg／Nm3 |
| 4 | 硫酸镁产出量 | 1.1 | t／h |
| 5 | 硫酸镁品质 | >98 | ％质量百分比 |
对比例1～2表明：含氧量调节装置对硫酸镁产量有直接影响，关闭含氧量调节装置后烧结机脱硫项目硫酸镁产出量下降了18.6％，热电厂燃煤锅炉脱硫项目硫酸镁产出量下降了35.3％。通过实例可以看出，本发明采用烟气含氧量调节装置实现烟气中氧气氧化浆液中的MgSO3，不仅提高了MgSO3向MgSO4转化的效率，制备出高品质的硫酸镁产品，同时降低了排出烟气中SO2的浓度减少了对环境的污染。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (9)
1.一种制造硫酸镁的系统，其特征在于：该系统包括脱硫装置、制浆装置、烟气含氧量调节装置、补充氧化风装置、过滤装置、蒸发装置、冷却结晶装置和分离装置；其中，
脱硫装置：用于将氢氧化镁浆液与脱硫前烟气相接触，将氢氧化镁转化为硫酸镁，并输送出硫酸镁浆液；所述脱硫装置包括吸收塔和脱硫前烟道，所述脱硫前烟道与所述吸收塔相连，所述脱硫前烟道用于将脱硫前烟气输送至吸收塔内；
制浆装置：用于制备氢氧化镁浆液，并输送至所述脱硫装置的吸收塔；
烟气含氧量调节装置：所述烟气含氧量调节装置设置于所述脱硫装置的脱硫前烟道上，用于将脱硫前烟气的含氧量控制在16vt％～23vt％范围内；
补充氧化风装置：设置于所述脱硫装置的吸收塔内，用于补充所述脱硫装置中所需要的氧气；
过滤装置：用于将从所述脱硫装置输送出的硫酸镁浆液中的不溶物分离出，从而制成硫酸镁溶液；
蒸发装置：用于将从所述过滤装置中输送出的所述硫酸镁溶液中的水分蒸发，从而制成硫酸镁饱和溶液；
冷却结晶装置：用于将从所述蒸发装置中输送出的所述硫酸镁饱和溶液冷却结晶，从而制成含有硫酸镁晶体的晶浆液；
分离装置：用于将从所述冷却结晶装置中输送出的所述晶浆液分离为硫酸镁晶体和硫酸镁饱和母液，所述饱和母液回流至所述蒸发装置重复利用。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统还包括干燥装置和/或包装装置：
干燥装置：用于将从所述分离装置中输送出的硫酸镁晶体干燥；
包装装置：用于将从所述干燥装置中输送出的硫酸镁晶体自动包装。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述蒸发装置为三效蒸发器，且所述三效蒸发器通过冷凝水管线与制浆装置连通，所述冷凝水管线用于将三效蒸发器产生的冷凝水输送至制浆装置，该冷凝水作为制浆装置中制备氢氧化镁浆液所需的水。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述三效蒸发器为带强制循环浓缩方式的三效蒸发器。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述过滤装置为两级过滤装置，所述过滤装置包括初级过滤装置和精密过滤装置，初级过滤装置利用不大于300目的过滤介质过滤器对硫酸镁溶液进行精滤，精密过滤装置利用不小于300目的过滤介质过滤器对硫酸镁溶液进行精滤。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述冷却结晶装置为连续冷却结晶器。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述连续冷却结晶器为DTB结晶器。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述分离装置包括稠厚器和离心机。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述干燥装置为振动流化床干燥装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Tong Shanghui Document name: Notification of Passing Preliminary Examination of the Application for Invention |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Cao Wenjun Document name: Notification of Publication and of Entering the Substantive Examination Stage of the Application for Invention |
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| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 30-2, building 100176, Beijing University of Technology Software Park, 1 North Sheng Bei Jie, Beijing economic and Technological Development Zone, Beijing, Daxing District Applicant after: Tong Shanghui Address before: 100022 software park, Beijing University of Technology, Yizhuang Development Zone, Beijing 30-2 Applicant before: Tong Shanghui |
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| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Tong Shanghui Document name: the First Notification of an Office Action |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210108 Address after: 100176 Ronghua International Building No. 3, 10 Ronghua South Road, Beijing Daxing Economic and Technological Development Zone, 20th Floor Patentee after: ENVIRONMENT SUSTAINABLE SYSTEM ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 100176 building 30-2, software park, Beijing University of technology, 1 Disheng North Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing Patentee before: Tong Shanghui |