CN103977689B - 两步加碱再生亚硫酸钠法脱除烟气中二氧化硫装置与方法 - Google Patents

两步加碱再生亚硫酸钠法脱除烟气中二氧化硫装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了两步加碱再生亚硫酸钠法脱除烟气中二氧化硫装置与方法。为克服现有亚硫酸钠法脱硫技术的不足,再生单元采用两步再生,吸收单元采用不同组分的吸收液分两次吸收烟气中的二氧化硫。第一步再生消除大部分亚硫酸氢钠得到亚硫酸钠结晶,第二步再生消除全部亚硫酸氢钠得到吸收能力更强的纯亚硫酸钠溶液;主吸收段采用亚硫酸钠与亚硫酸氢钠混合溶液吸收,精吸收段使用再生得到的吸收能力更强的纯溶液对主吸收段脱硫后的烟气继续脱硫,使净烟气中二氧化硫降至40mg/m3以下。在投资、脱硫率、运行经济性、可靠性各方面比较平衡,可实现比钙法和氨法脱硫技术更低的成本和更高的脱硫率。广泛用于火电厂、冶金、建材和工业窑炉。

Description

两步加碱再生亚硫酸钠法脱除烟气中二氧化硫装置与方法
技术领域
[0001] 本发明涉及化工、热电、冶金和建材等行业,具体涉及两步加碱再生亚硫酸钠法脱除烟气中二氧化硫装置与方法。
背景技术
[0002] 现有的各类烟气脱硫技术原理:
[0003] 亚硫酸钠法
[0004] 亚硫酸钠法吸收脱硫技术,按吸收富液再生的方式分为加热再生和加碱再生两类流程。加热再生流程在吸收富液再生时得到二氧化硫气体,可深加工为硫酸、硫磺或其他价值更高的产品,存在流程较复杂,再生能耗较高的缺点,只适合大规模烟气脱硫的综合利用项目。
[0005] 目前运行的亚硫酸钠脱硫装置流程简单能耗低,但普遍以400毫克/m3为尾气控制指标,显然达不到锅炉烟气排放标准无法在锅炉烟气脱硫领域推广。
[0006] 加碱再生亚钠法脱硫技术原理与工艺过程:
[0007] 无论是烧碱或纯碱再生吸收富液的亚硫酸钠法脱硫技术,循环吸收液都是亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的混合溶液,脱硫系统分为吸收单元与再生单元。
[0008] 吸收单元是指亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的混合溶液对含S02的烟气进行接触反应达到吸收so2目的的反应单元。反应过程在喷淋塔中进行,混合溶液的液滴与烟气充分接触的过程,液滴中Na2S03与烟气中的S02反应生成NaHS03:
[0009] Na2S03 + S02 + H20 = 2NaHS03
[0010] 以上反应,液相中Na2S03浓度越大,气相平衡的S02浓度就越低,S02的吸收推动力越大。液相中的反应产物NaHS03浓度越大,气相平衡的S02浓度就越高,S02的吸收推动力越小。
[0011] 气液接触时间越长,交换面积越大吸收程度就越高。气液接触时间主要由吸收塔接触区的高度和烟气流速决定,交换面积决定于吸收液量与液滴平均粒径。
[0012] 再生单元是指向吸收富液中加入碱,使吸收富液恢复吸收能力的单元。其作用是,首先调整吸收液pH值保持循环吸收液的吸收能力,其次分离吸收液中的过量亚硫酸盐,维持吸收液物料平衡。调整吸收液pH值的本质是将吸收液中因吸收二氧化硫而生成的NaHS03转化为Na2S03。
[0013] 再生单元首先以下列反应对吸收液再生:
[0014]烧碱再生:NaHS03+Na0H=Na2S03+H20
[0015]纯碱再生:2NaHS03+Na2C03=2Na2S03+H20+C02 ί
[0016] 最初的亚硫酸钠法脱硫技术,其吸收液浓度较低,与烧碱反应后的溶液需经过强制循环蒸发使亚硫酸钠过饱和产生部分结晶,再以过滤方式将结晶与溶液分离,分出的结晶经洗涤烘干得到副产物亚硫酸钠产品。过滤分离亚硫酸钠结晶后的母液成分以亚硫酸钠为主,含有大量亚硫酸氢钠,但母液pH值已高于吸收系统的循环吸收液,将母液返回吸收系统的循环吸收液可维持吸收液pH值,恢复其继续吸收的能力。一般控制循环吸收液pH值 6.5-7.5。
[0017] 后来改进的亚硫酸钠法脱硫技术,其吸收液再生工艺不同之处在于,因为吸收单元控制的吸收液浓度较高,所以在再生单元可利用产物亚硫酸钠溶解度低于亚硫酸氢钠的特性,直接在反应后溶液中生成亚硫fe纳结晶。
[0018] 纯碱再生的反应有大量二氧化碳气体产生,气体在反应器中产生泡沫,应有相应的消泡措施。为防止纯碱过量时未反应的纯碱随母液进入吸收单元产生泡沫,也为了利用亚硫酸氢钠溶解度高于亚硫酸钠的特性,其吸收单元控制的吸收液pH值低于烧碱再生的pH指标,一般控制在pH值为5.8-6.5。其中和单元的再生反应后溶液pH值也相应地偏低,即吸收液再生不能充分到位,使亚硫酸氢钠分解不完全。
[0019] 钙法脱硫技术原理与工艺过程
[0020] 石灰石与二氧化硫在水存在下的反应:
[0021] CaC03+S02+l/2H20 = CaS03.1/2H20 丨 +C02 ί
[0022] 产物亚硫酸钙不稳定,可与氧反应:
[0023] CaS03.l/2H20+l/202 + (1+1/2) H20= CaS04.2H20 I
[0024] 石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫技术的装置由吸收剂制备系统、吸收与氧化系统、脱硫副产物处理系统、脱硫废水处理系统等组成,以石灰石作为脱硫剂。石灰石经过破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经过消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的氢氧化钙以及鼓入的空气发生化学反应,最终的反应产物为石膏。脱硫后的烟气经过除雾器去除带出的细小的液滴,经过热交换器加热升温后排入烟囱。脱硫产生的副产物石膏因含有大量的杂质而利用价值不高,经过滤脱水后而绝大部分废弃进而产生二次污染。
[0025] 氨法脱硫技术原理与工艺过程
[0026] 氨法脱硫技术的循环吸收液中主要成分为亚硫酸氢铵(NH4HS03)与亚硫酸铵((nh4)2so3)的混合溶液,起作用的是亚硫酸铵与so2的化学反应:
[0027] (NH4) 2S03+S02+H20 = 2NH4HS03
[0028] 该反应在空塔喷淋的吸收塔中进行。随着反应不断产生亚硫酸氢铵,需要不断向循环吸收液中补充氨与之反应使其转化为亚硫酸铵,进而恢复循环吸收液的吸收能力,促进该反应继续进行。
[0029] 亚硫酸氢铵与补入的氨反应:
[0030] NH4HS03+NH3 = (NH4) 2S03
[0031] 以上反应的同时,向吸收塔循环槽鼓入大量空气与循环吸收液进行氧化反应,使亚硫酸铵转化成较为稳定的硫酸铵,将二氧化硫真正稳定在溶液中。氧化反应:
[0032] (NH4)xH2_xS03+1/202 + (2_x) NH3= (NH4) 2S04
[0033] 氨法脱硫技术主要工艺过程:
[0034] 1、烟气在吸收塔与氨水接触反应,S02被吸收生成亚硫酸铵溶解于循环吸收液,脱硫后的净烟气直接排入大气。
[0035] 2、含亚硫酸铵的溶液被空气氧化成为硫酸铵溶液,随着吸收一氧化一吸收的不断积累,硫酸铵达到一定浓度。
[0036] 3、硫酸铵溶液经蒸发浓缩而过饱和,硫酸铵结晶。
[0037] 4、含硫酸铵结晶的浆液离心分离得到固体硫酸铵。
[0038] 现有技术的优点与不足
[0039] 钙法脱硫技术
[0040] 由于原料中的Ca (0H) 2或CaC03沉积或结晶析出、反应产物CaS03和CaS04的结晶析出等原因,造成钙法脱硫最大的难点是吸收塔结垢和堵塞问题。为了解决这个问题,现在石灰石-石灰法已被石灰石-石膏法所代替。就是以大量的压缩空气鼓入吸收塔下十几米深的循环槽底部,将CaS03氧化为CaS04 (石膏),使塔内结垢和堵塞的几率大大降低。并且鼓入的气体使料液更均匀,脱硫率也改善。钙法的原料石灰石来源广价格低,但生成的石膏除少量用做建筑材料而绝大部分被废弃。钙法脱硫技术的最大缺点是其吸收浆液循环量巨大动力消耗很高,更加使脱硫成本高居各种方法的榜首,根本原因是Ca(0H)2的溶解度很小,浆液中用于吸收的有效成分含量低,要降低净烟气中的二氧化硫含量提高脱硫率,只能进一步增加循环吸收液的用量。如此不仅循环泵的动力能耗倍增,塔系统气流阻力也会更大,烟气输送能耗也更高。对高硫煤的烟气脱硫若要达到最低排放量的要求,钙法更是力不从心。而且其废水排放量大,处理成本高。
[0041] 钙法全系统管理操作复杂、初期投资大也是重要缺点。
[0042] 钙法脱硫最大优点是技术十分成熟可用率高,尤其大型装置几乎是钙法一统天下。其原因是实践期长,研究设计建设运行各环节积累的经验丰富。
[0043] 氨法脱硫技术
[0044] 氨法脱硫技术副产品为附加值较高的硫酸铵产品,可部分抵消装置运行成本。随着烟气二氧化硫含量增加,与钙法对比运行成本优势更突出。
[0045] 氨的反应活性高,吸收塔液气比与钙法技术相比大幅下降使循环泵的动力消耗比钙法降低约2/3。脱硫塔系统阻力约1200Pa,烟气消耗动力也比钙法明显降低。
[0046] 氨法脱硫的脱硫剂与产物为易溶物质,循环液无结垢、磨损小,但吸收液呈酸性,设备防腐比钙法和钠碱法要求更高。
[0047] 氨法脱硫装置无需原料预处理工序,副产物的处理过程比较简单,装置占地小,便于老锅炉改造。
[0048] 氨法存在问题主要是脱硫率与氨逃逸的矛盾无法调和,这是氨溶液的气相分压决定的。要提高脱硫率,吸收能力强的吸收液必然pH值较高致使氨逃逸较多,许多氨法脱硫装置因此存在明显的气溶胶现象无法解决。现有氨法技术脱硫率可达到95%,采用高效除雾装置的装置,系统氨损约0.15%,一般的更高。
[0049] 亚硫酸钠法
[0050] 亚硫酸钠法脱硫将烟气中的S02转化为附加值较高的亚硫酸钠产品,能够抵消大部分装置运行成本。随着烟气含硫量增加,运行成本优势更突出。
[0051] 亚硫酸钠溶解度大,吸收能力强,液气比与钙法相比大幅降低而且低于氨法,循环泵的动力消耗较钙法脱硫降低约3/4。脱硫塔系统阻力约1200Pa,烟气消耗动力也比钙法明显降低。
[0052] 亚硫酸钠法脱硫的副产品不需要氧化就具有高度稳定性,比钙法与氨法都要节省氧化空气压缩的设备与能耗。
[0053] 亚硫酸钠法脱硫的原料与产品均具有本质安全性。
[0054] 亚硫酸钠法脱硫的脱硫剂与产物为易溶物质,循环吸收液无结垢、磨损小,吸收液呈中性至碱性腐蚀性小,日常维护量少。
[0055] 现有的亚硫酸钠法脱硫技术存在的主要问题:现有技术脱硫率略高于90%,还有很大提升空间。如能科学地改进现有技术,可使脱硫率达到99%。
[0056] 亚硫酸钠法返回吸收塔的再生液比钙法和氨法的吸收液具有更低的“气相二氧化硫平衡浓度”,这是实现比现有的烟气脱硫技术更高的脱硫率的技术基础。用好这一基础条件,可实现比钙法和氨法脱硫技术更低的成本和更高的脱硫率。
发明内容
[0057] 本发明的目的是提供一种结构筒单,投资少、能耗低、脱硫率高、运行经济可靠的两步加碱再生亚硫酸钠和脱除烟气中二氧化硫装置。
[0058] 本发明的另一目的是提供脱除烟气中二氧化硫的方法。
[0059] 为了克服现有技术的不足,本发明的技术方案是这样解决的:一种两步加碱再生亚硫酸钠和脱除烟气中二氧化硫装置,该装置由压滤机、洗涤泵、烟®、吸收塔、洗涤塔、洗涤液槽、第一再生器、第一混合器、主吸收泵、过料泵、增稠器、离心机、母液槽、母液泵、第二再生器、第二混合器、精吸收泵和过滤给料泵组成,本发明的特殊之处在于该装置包括两级逆流吸收单元和吸收液两步加碱再生单元,其中,所述两级逆流吸收单元由烟囱、吸收塔、洗涤塔、洗涤液槽、洗涤泵、压滤机、主吸收泵、精吸收泵和过滤给料泵组成;所述吸收液两步加碱再生单元由第一再生器、第一混合器、过料泵、增稠器、离心机、母液槽、母液泵、第二再生器和第二混合器组成;来自装置外的烟气管道与洗涤塔下部的烟气进口连接,洗涤塔与位于其上部的吸收塔的烟气通道相通,吸收塔顶部出口与烟囱相连;洗涤塔与其下方的洗涤液槽相连,洗涤泵的进口通过管道与洗涤液槽的液体出口相连,其出口通过管道与洗涤塔的喷淋液管口相连;过滤给料泵进口通过阀门与洗涤液槽底部泥浆出口连接,过滤给料泵出口与压滤机进液口连接,压滤机排液口与洗涤液槽侧进口连接;主吸收泵的进口与吸收塔下部排液口连接,其出口与吸收塔中部侧面的喷淋液管口相连;精吸收泵的进口与第二再生器出口连接,精吸收泵的出口通过管和道阀门与吸收塔上部侧面的吸收液进口连接;所述第一再生器的进液口与第一混合器出口连接、其出液口与过料泵的进口连接,第一再生器顶部的排气口与洗涤塔的顶部通过管道连接,第一混合器的顶部进口用于加碱侧口通过管道与主吸收泵的进口管道相连;所述增稠器一侧面进口与过料泵出口连接,另一侧面溢流口与母液槽进口连接,增稠器底部出口通过管道和阀门与离心机连接;所述母液泵进口与母液槽出口连接,其出口通过阀门与第二混合器侧面进口连接,第二混合器顶部进口用于加碱和自来水,其底部出口与第二再生器进口连接,第二再生器出口与精吸收泵的进口连接。
[0060] 一种所述的脱除烟气中二氧化硫的方法,按下述步骤进行:
[0061] 1)、来自装置外含有二氧化硫和烟尘的烟气进入洗涤塔与来自洗涤泵的喷淋洗涤液接触进行洗尘并降温,之后以55-65°C的温度从底部进入吸收塔向上流动,在吸收塔内部空间依次与主吸收泵送入的循环吸收液和精吸收泵送入的再生吸收液充分接触,烟气中的二氧化硫与循环吸收液和再生吸收液中的亚硫酸钠发生反应生成亚硫酸氢钠而被脱除,脱除二氧化硫后的净烟气由吸收塔顶部进入烟囱放空;
[0062] 2)、洗涤塔喷淋的的洗涤液以水为主,含有烟气带入的烟尘和少量可溶盐类,由洗涤液槽经洗涤泵循环输送进入洗涤塔对烟气携带的烟尘进行喷淋洗涤,之后洗涤液由洗涤塔返回洗涤液槽,被洗下的烟尘沉降富集于洗涤液槽底部,定期经由过滤给料泵送入压滤机脱除洗涤液中的烟尘,分离出的清液返回洗涤槽循环使用,压滤机排出的含水30-50%的尘泥外运与炉渣混合,少量可溶盐类随尘泥带出,洗涤液被蒸发的水由自来水补充;
[0063] 3)、吸收塔内,烟气与吸收液在55°C〜65°C、表压3kPa条件下进行吸收反应,中部喷淋的吸收液是亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的混合溶液,由主吸收泵输送循环吸收,吸收液在每次循环与烟气中的二氧化硫化学反应的过程中都会消耗其中的部分亚硫酸钠生成更多的亚硫酸氢钠,吸收塔出口分流去再生单元的一部分吸收液带走的亚硫酸氢钠以及带回吸收塔的亚硫酸钠用以维持循环吸收液的组成稳定,循环吸收液pH值在5.8-6.5范围,与该液相平衡的气相二氧化硫浓度为100-200毫克/m3 ;
[0064] 4)、用于吸收塔上部空间精吸收段的吸收液是由再生单元返回的再生吸收液,其成分接近纯亚硫酸钠饱和溶液,只含有极少量亚硫酸氢钠,其pH值在10.0-10.8范围,与液相平衡的气相二氧化硫浓度为6-10毫克/m3 ;
[0065] 5)、吸收塔上部的精吸收段为填料与塔盘结构,全部再生吸收液一次性通过填料层不再循环,由填料层流下的吸收液pH值在9-10范围,补充进入吸收塔中部的循环吸收液,使主吸收段循环吸收液pH值稳定在5.8-6.5范围;
[0066] 6)、通过将一部分吸收液送往再生单元进行加碱再生的方式维持吸收塔的循环吸收液pH值在5.8-6.5范围来保持其持续脱硫的能力,所述的加碱再生可以用烧碱或用纯碱,吸收塔下部集液段排出的循环吸收液被分流一部分经第一混合器进入第一再生器进行再生反应,分流的数量取决于烟气带入的二氧化硫数量,再生反应使亚硫酸氢钠变成溶解度更小的亚硫酸钠,部分亚硫酸钠在第一再生器生成结晶,更多的亚硫酸钠溶在母液中经离心机分离后进入母液槽,亚硫酸钠晶体经离心机分离出的晶体为产成品排入装置外烘干包装入库,开离心后的亚硫酸钠晶体离开溶液系统使循环吸收液的物料平衡得以维持;
[0067] 7 )、分离亚硫酸钠晶体之后的母液中存在少量未分解的亚硫酸氢钠,母液由母液泵输送经第二混合器进入第二再生器进一步再生反应使亚硫酸氢钠全部转化为亚硫酸钠,第二再生器还加入经计量的自来水以保持吸收塔的水平衡,即循环吸收液的水含量在可控制范围,在吸收过程中吸收塔内部不出现固体结晶又能在第一再生器的反应中产生亚硫酸纳结晶;
[0068] 8)、洗涤塔加水量受洗涤液槽液位控制,第二混合器加水量受循环吸收液密度控制,其密度范围1.23-1.32,总用碱量由烟气带入的二氧化硫决定,受循环吸收液pH值控制,其pH值范围5.8-6.5,其中加入第一混合器的碱量为总用碱量的90-95%,加入第二混合器的碱量为总用碱量的5-10%,第二再生器生成的高纯度亚硫酸钠不饱和溶液经精吸收泵送入吸收塔上部的精吸收段,对来自主吸收段的烟气进行再次吸收,使吸收塔排放的净烟气二氧化硫含量降低到40毫克/m3以下。
[0069] 本发明与现有的亚硫酸钠脱硫技术相比,可大幅提高脱硫效率,更简单可靠、原料廉价易得、本质安全、无气溶胶二次污染,脱硫率更高,吸收液有效组分浓度高循环量小,循环系统耗能低且无氧化空气压缩耗能也不产生废水,流程简单可靠,副产物比原料增值幅度大。改进现有亚硫酸钠法吸收脱硫技术应用于燃煤锅炉和工业窑炉烟气脱硫实现40毫克/m3排放标准,可使亚硫酸钠法脱硫技术在100-200蒸吨级工业锅炉的烟气硫污染治理方面具有脱硫率和经济性皆超过钙法与氨法的优势。
[0070] 因此,两步加碱再生亚硫酸钠法脱除烟气二氧化硫的技术在投资、能耗、脱硫率、运行经济性、装置可靠性各方面比较平衡,推广价值较高。广泛用于火电厂、冶金、建材、工业窑炉和烟囱。
[0071]
附图说明
[0072] 图1为本发明的结构示意图。
[0073] 图中部件名称明细表:
[0074] 1、压滤机,2、洗涤泵,3、烟囱,4、吸收塔,5、洗涤塔,6、洗涤液槽,7、第一再生器,8、第一混合器,9、主吸收泵,10、过料泵,11、增稠器,12、离心机,13、母液槽,14、母液泵,15、第二再生器,16、第二混合器,17、精吸收泵,18、过滤给料泵。
具体实施方式
[0075] 附图1为本发明的实施例
[0076] 结合附图和实施例对发明内容作进一步说明:
[0077] 实施例1
[0078] 参照图1所示,一种两步加碱再生亚硫酸钠和脱除烟气中二氧化硫装置,该装置由压滤机、洗涤泵、烟®、吸收塔、洗涤塔、洗涤液槽、第一再生器、第一混合器、主吸收泵、过料泵、增稠器、离心机、母液槽、母液泵、第二再生器、第二混合器、精吸收泵和过滤给料泵组成,该装置包括两级逆流吸收单元和吸收液两步加碱再生单元,其中,所述两级逆流吸收单元由烟囱3、吸收塔4、洗涤塔5、洗涤液槽6、洗涤泵2、压滤机1、主吸收泵9、精吸收泵17和过滤给料泵18组成;所述吸收液两步加碱再生单元由第一再生器7、第一混合器8、过料泵10、增稠器11、离心机12、母液槽13、母液泵14、第二再生器15和第二混合器16组成;来自装置外的烟气管道与洗涤塔5下部的烟气进口连接,洗涤塔5与位于其上部的吸收塔4的烟气通道相通,吸收塔4顶部出口与烟囱3相连;洗涤塔5与其下方的洗涤液槽6相连,洗涤泵2的进口通过管道与洗涤液槽6的液体出口相连,其出口通过管道与洗涤塔5的喷淋液管口相连;过滤给料泵18进口通过阀门与洗涤液槽6底部泥浆出口连接,过滤给料泵18出口与压滤机1进液口连接,压滤机1排液口与洗涤液槽6侧进口连接;主吸收泵9的进口与吸收塔4下部排液口连接,其出口与吸收塔4中部侧面的喷淋液管口相连;精吸收泵17的进口与第二再生器15出口连接,精吸收泵17的出口通过管和道阀门与吸收塔4上部侧面的吸收液进口连接;所述第一再生器7的进液口与第一混合器8出口连接、其出液口与过料泵10的进口连接,第一再生器7顶部的排气口与洗涤塔5的顶部通过管道连接,第一混合器8的顶部进口用于加碱侧口通过管道与主吸收泵9的进口管道相连;所述增稠器11 一侧面进口与过料泵10出口连接,另一侧面溢流口与母液槽13进口连接,增稠器11底部出口通过管道和阀门与离心机12连接;所述母液泵14进口与母液槽13出口连接,其出口通过阀门与第二混合器16侧口连接,第二混合器16顶部进口用于加碱和自来水,其底部出口与第二再生器15进口连接,第二再生器15出口与精吸收泵17的进口连接。
[0079] 实施例2
[0080] 一种所述的脱除烟气中二氧化硫的方法,按下述步骤进行:
[0081] 1)、来自装置外含有二氧化硫和烟尘的烟气进入洗涤塔5与来自洗涤泵2的喷淋洗涤液接触进行洗尘并降温,之后以55-65°C的温度从底部进入吸收塔4向上流动,在吸收塔4内部空间依次与主吸收泵9送入的循环吸收液和精吸收泵17送入的再生吸收液充分接触,烟气中的二氧化硫与循环吸收液和再生吸收液中的亚硫酸钠发生反应生成亚硫酸氢钠而被脱除,脱除二氧化硫后的净烟气由吸收塔4顶部进入烟囱3放空;
[0082] 2)、洗涤塔5喷淋的的洗涤液以水为主,含有烟气带入的烟尘和少量可溶盐类,由洗涤液槽6经洗涤泵2循环输送进入洗涤塔5对烟气携带的烟尘进行喷淋洗涤,之后洗涤液由洗涤塔5返回洗涤液槽6,被洗下的烟尘沉降富集于洗涤液槽6底部,定期经由过滤给料泵18送入压滤机1脱除洗涤液中的烟尘,分离出的清液返回洗涤槽6循环使用,压滤机1排出的含水30-50%的尘泥外运与炉渣混合,少量可溶盐类随尘泥带出,洗涤液被蒸发的水由自来水补充;
[0083] 3)、吸收塔4内,烟气与吸收液在55°C〜65°C、表压3kPa条件下进行吸收反应,中部喷淋的吸收液是亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的混合溶液,由主吸收泵9输送循环吸收,吸收液在每次循环与烟气中的二氧化硫化学反应的过程中都会消耗其中的部分亚硫酸钠同时生成更多的亚硫酸氢钠,吸收塔4出口分流去再生单元的一部分吸收液带走的亚硫酸氢钠以及再生后带回吸收塔的亚硫酸钠用以维持循环吸收液的组成稳定,循环吸收液pH值在5.8-6.5范围,与该液相平衡的气相二氧化硫浓度为100-200毫克/m3 ;
[0084] 4)、用于吸收塔(4)上部空间精吸收段的吸收液是由再生单元返回的再生吸收液,其成分接近纯亚硫酸钠饱和溶液,只含有极少量亚硫酸氢钠的pH值在10.0-10.8范围,与液相平衡的气相二氧化硫浓度为6-10毫克/m3 ;
[0085] 5)、吸收塔(4)上部的精吸收段为填料与塔盘结构,全部再生吸收液一次性通过填料层不再循环,由填料层流下的吸收液pH值在9-10范围,补充进入吸收塔4中部的循环吸收液,使主吸收段循环吸收液pH值稳定在5.8-6.5范围;
[0086] 6)、通过将一部分吸收液送往再生单元进行加碱再生的方式维持吸收塔(4)的循环吸收液pH值在5.8-6.5范围来保持其持续脱硫的能力,所述的加碱再生可以用烧碱或用纯碱,吸收塔4下部集液段排出的循环吸收液被分流一部分经第一混合器8进入第一再生器7进行再生反应,分流的数量取决于烟气带入的二氧化硫数量,再生反应使亚硫酸氢钠变成溶解度更小的亚硫酸钠,一部分亚硫酸钠在第一再生器7生成结晶,更多的亚硫酸钠溶在母液中经离心机12分离后进入母液槽13,亚硫酸钠晶体经离心机12分离出的晶体为产成品排入装置外烘干包装入库,亚硫酸钠晶体离开溶液系统使循环吸收液的物料平衡得以维持;
[0087] 7 )、分离亚硫酸钠晶体之后的母液中存在少量未分解的亚硫酸氢钠,母液由母液泵14输送经第二混合器16进入第二再生器15进一步再生反应使亚硫酸氢钠全部转化为亚硫酸钠,第二再生器15还加入经计量的自来水以保持吸收塔4的水平衡,即循环吸收液的水含量在可控制范围,在吸收过程中吸收塔4内部不出现固体结晶又能在第一再生器7的反应中产生亚硫酸钠结晶;
[0088] 8)、洗涤塔5加水量受洗涤液槽6液位控制,第二混合器16加水量受循环吸收液密度控制,其密度范围1.23-1.32,总用碱量由烟气带入的二氧化硫决定,受循环吸收液pH值控制,其pH值范围5.8-6.5,其中加入第一混合器8的碱量为总用碱量的90-95%,加入第二混合器16的碱量为总用碱量的5-10%,第二再生器15生成的高纯度亚硫酸钠不饱和溶液经精吸收泵17送入吸收塔4上部的精吸收段,对来自主吸收段的烟气进行再次吸收,使吸收塔4排放的净烟气二氧化硫含量降低到40毫克/m3以下。
[0089] 本发明的第一步再生目的是消除大部分亚硫酸氢钠得到亚硫酸钠结晶进而分离。
[0090] 第二步再生目的是消除全部亚硫酸氢钠得到吸收能力更强的纯亚硫酸钠溶液。
[0091] 吸收单元采用不同,吸收液分两次逆流吸收解决以下问题:
[0092] 本发明的主吸收段仍然采用亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的混合溶液,达到现有亚硫酸钠法脱硫技术的脱硫率指标400毫克/m3),脱除烟气总二氧化硫90%以上。
[0093] 精吸收段使用第二步再生单元得到的吸收能力更强的纯亚硫酸钠溶液,对主吸收段脱硫后的烟气继续脱硫,使净烟气二氧化硫降至40毫克/m3以下。
[0094] 之后吸收液自流补充进主吸收段的吸收液中,精吸收段结构类似于现有空塔技术的捕沫层,不增加设备与流程复杂程度,不改变主吸收段操作条件。
[0095] 综上所述
[0096] 亚硫酸钠法与氨法一样都没有脱硫剂制备系统,无废水产生,流程比钙法简单;
[0097] 亚硫酸钠法的吸收液有效吸收成分为易溶盐,与钙法和氨法脱硫剂相比其有效浓度最高,吸收能力最强,允许的液气比最小,有利于降低吸收液循环量节省动力消耗,亚硫酸钠法还是三种方法中唯一不需要强制鼓入空气进行吸收液氧化的,更加节省动力;
[0098] 亚硫酸钠法最大特点,是唯一可以在吸收塔采用高纯度吸收液进行二步精吸收的脱硫技术,这与钙法增加喷淋量简单重复提高吸收率有本质不同,但现有的亚硫酸钠法脱硫技术并未对高纯度吸收这一潜力加以利用。
[0099] 亚硫酸钠法返回吸收塔的再生液比钙法和氨法的吸收液具有更低的“气相二氧化硫平衡浓度”,这是实现比现有的烟气脱硫技术更高的脱硫率的技术基础。用好这一基础条件,可实现比钙法和氨法脱硫技术更低的成本和更高的脱硫率。

Claims (2)

1.一种两步加碱再生亚硫酸钠法脱除烟气中二氧化硫装置,该装置由压滤机、洗涤泵、烟囱、吸收塔、洗涤塔、洗涤液槽、第一再生器、第一混合器、主吸收泵、过料泵、增稠器、离心机、母液槽、母液泵、第二再生器、第二混合器、精吸收泵和过滤给料泵组成,其特征在于该装置包括两级逆流吸收单元和吸收液两步加碱再生单元,其中,所述两级逆流吸收单元由烟囱(3)、吸收塔(4)、洗涤塔(5)、洗涤液槽(6)、洗涤泵(2)、压滤机(I)、主吸收泵(9)、精吸收泵(17)和过滤给料泵(18)组成;所述吸收液两步加碱再生单元由第一再生器(7)、第一混合器(8)、过料泵(10)、增稠器(11)、离心机(12)、母液槽(13)、母液泵(14)、第二再生器(15)和第二混合器(16)组成;来自装置外的烟气管道与洗涤塔(5)下部的烟气进口连接,洗涤塔(5)与位于其上部的吸收塔(4)的烟气通道相通,吸收塔(4)顶部出口与烟囱(3)相连;洗涤塔(5)与其下方的洗涤液槽(6)相连,洗涤泵(2)的进口通过管道与洗涤液槽(6)的液体出口相连,其出口通过管道与洗涤塔(5)的喷淋液管口相连;过滤给料泵(18)进口通过阀门与洗涤液槽(6)底部泥浆出口连接,过滤给料泵(18)出口与压滤机(I)进液口连接,压滤机(I)排液口与洗涤液槽(6)侧进口连接;主吸收泵(9)的进口与吸收塔(4)下部排液口连接,其出口与吸收塔(4)中部侧面的喷淋液管口相连;精吸收泵(17)的进口与第二再生器(15)出口连接,精吸收泵(17)的出口通过管道和阀门与吸收塔(4)上部侧面的吸收液进口连接;所述第一再生器(7 )的进液口与第一混合器(8 )出口连接、其出液口与过料泵(10)的进口连接,第一再生器(7)顶部的排气口与洗涤塔(5)的顶部通过管道连接,第一混合器(8 )的顶部进口用于加碱侧面进口通过管道与主吸收泵(9)的进口管道相连;所述增稠器(11) 一侧面进口与过料泵(10 )出口连接,另一侧面溢流口与母液槽(13 )进口连接,增稠器(11)底部出口通过管道和阀门与离心机(12)连接;所述母液泵(14)进口与母液槽(13)出口连接,其出口通过阀门与第二混合器(16)侧面进口连接,第二混合器(16)顶部进口用于加碱和自来水,第二混合器(16)底部出口与第二再生器(15)进口连接、,第二再生器(15)出口与精吸收泵(17)的进口连接。
2.一种采用权利要求1所述装置的脱除烟气中二氧化硫的方法,按下述步骤进行: 1)、来自装置外含有二氧化硫和烟尘的烟气进入洗涤塔(5)与来自洗涤泵(2)的喷淋洗涤液接触进行洗尘并降温,之后以55-65°C的温度从底部进入吸收塔(4)向上流动,在吸收塔(4)内部空间依次与主吸收泵(9)送入的循环吸收液和精吸收泵(17)送入的再生吸收液充分接触,烟气中的二氧化硫与循环吸收液和再生吸收液中的亚硫酸钠发生反应生成亚硫酸氢钠而被脱除,脱除二氧化硫后的净烟气由吸收塔(4)顶部进入烟® (3)放空; 2)、洗涤塔(5)喷淋的的洗涤液以水为主,含有烟气带入的烟尘和少量可溶盐类,由洗涤液槽(6 )经洗涤泵(2 )循环输送进入洗涤塔(5 )对烟气携带的烟尘进行喷淋洗涤,之后洗涤液由洗涤塔(5)返回洗涤液槽(6),被洗下的烟尘沉降富集于洗涤液槽(6)底部,定期经由过滤给料泵(18)送入压滤机(I)脱除洗涤液中的烟尘,分离出的清液返回洗涤槽(6)循环使用,压滤机(I)排出的含水30-50%的尘泥外运与炉渣混合,少量可溶盐类随尘泥带出,洗漆液被蒸发的水由自来水补充; 3)、吸收塔(4)内,烟气与吸收液在55°C〜65°C、表压3kPa条件下进行吸收反应,中部喷淋的吸收液是亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的混合溶液,由主吸收泵(9)输送循环吸收,吸收液在每次循环与烟气中的二氧化硫化学反应的过程中都会消耗其中的部分亚硫酸钠生成更多的亚硫酸氢钠,吸收塔(4)出口分流去再生单元的一部分吸收液带走的亚硫酸钠以及带回吸收塔的亚硫酸钠用以维持循环吸收液的组成稳定,循环吸收液邱值在5.8-6.5范围,与该液相平衡的气相二氧化硫浓度为100-200毫克/¾3 ; 用于吸收塔(4)上部空间精吸收段的吸收液是由再生单元返回的再生吸收液,其成分接近纯亚硫酸钠饱和溶液,只含有极少量亚硫酸氢钠,其1)¾值在10.0-10.8范围,与液相平衡的气相二氧化硫浓度为6-10毫克/¾3 ; 吸收塔(4)上部的精吸收段为填料与塔盘结构,全部再生吸收液一次性通过填料层不再循环,由填料层流下的吸收液邱值在9-10范围,补充进入吸收塔(4)中部的循环吸收液,使主吸收段循环吸收液邱值稳定在5.8-6.5范围; 通过将一部分吸收液送往再生单元进行加碱再生重新返回吸收塔的方式维持吸收塔(4)的循环吸收液邱值在5.8-6.5范围来保持持其持续脱硫的能力,所述的加碱再生用烧碱或用纯碱,吸收塔(4)下部集液段排出的循环吸收液被分流一部分经第一混合器(8)进入第一再生器(7)进行再生反应,分流的数量取决于烟气带入的二氧化硫数量,再生反应使亚硫酸氢钠变成溶解度更小的亚硫酸钠,部分亚硫酸钠在第一再生器(7)生成结晶,更多的亚硫酸钠溶在母液中经离心机(12)分离后进入母液槽(13),亚硫酸钠晶体经离心机(12)分离出的晶体为产成品排入装置外烘干包装入库,离心分离的亚硫酸钠晶体离开溶液系统使循环吸收液的物料得以平衡;13)、分离亚硫酸钠晶体之后的母液中存在少量未分解的亚硫酸氢钠,母液由母液泵(14)输送经第二混合器(16)进入第二再生器(15)进一步再生反应使亚硫酸氢钠全部转化为亚硫酸钠,第二再生器(15)还加入经计量的自来水以保持吸收塔(4)的水平衡,即循环吸收液的水含量在可控制范围,在吸收过程中吸收塔(4 )内部不出现固体结晶又能在第一再生器(7)的反应中产生亚硫酸钠结晶; 洗涤塔(5)加水量受洗涤液槽(6)液位控制,第二混合器(16)加水量受循环吸收液密度控制,其密度范围1.23-1.32,总用碱量由烟气带入的二氧化硫决定,受循环吸收液邱值控制,其邱值范围5.8-6.5,其中加入第一混合器(8)的碱量为总用碱量的90-95%,加入第二混合器(16)的碱量为总用碱量的5-10%,第二再生器(15)生成的高纯度亚硫酸钠不饱和溶液经精吸收泵(17)送入吸收塔(4)上部的精吸收段,对来自主吸收段的烟气进行再次吸收,使吸收塔(4 )排放的净烟气二氧化硫含量降低到40毫克/¾3以下。
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