CN104437049B - 一种耦合共生双碱烟气脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟气脱硫技术领域，尤其是一种耦合共生双碱烟气脱硫方法，通过将乙炔发生装置与烟气脱硫装置进行耦合，进而使得乙炔发生装置中产生的碱能够与烟气脱硫系统中产生的碱进行交换反应，进而使得避免堵塞烟气脱硫系统时，能够将烟气脱硫系统中的脱硫原液进行循环回收利用，进而降低了对烟气脱硫处理的成本，具有显著的环保价值和经济效益。

Description

一种耦合共生双碱烟气脱硫方法

技术领域

本发明涉及烟气脱硫技术领域，尤其是一种耦合共生双碱烟气脱硫方法。

背景技术

二氧化硫排放于自然界中将会造成严重的环境污染，目前，我国的二氧化硫排放量，每年已经多达2000多万吨，酸雨面积已经达到了国土面积的三分之一以上，因此，酸雨成为了制约我国经济作物、经济快速发展的一个重要因素，为此，国家对二氧化硫、氧化氮物质的排放量进行了大量的控制。并对于工业厂矿的生产过程中，要求工业厂矿对产生的废气废渣进行净化处理，以防止大量的废弃物排放自然环境，造成环境污染。而对于烟气的处理，目前大多数主要集中在脱硫系统中，即避免烟气中残留的二氧化硫其他排放在空气中与雨水形成亚硫酸，甚至被空气中的氧气氧化成硫酸后，形成酸雨降落。

目前，对于烟气脱硫技术在国内国外均已趋于完善，但仍然存在着较大的问题，如脱硫成本较高，脱硫不彻底，原料、能源耗费均较大等技术问题。为此，我们急需要对烟气脱硫技术继续寻找一种经济可行的技术方案。目前对于烟气脱硫清洗主要采用的碱吸收方式来进行烟气脱硫，并且其中为了避免设备装置堵塞以及成本最低化，主要采用的是烧碱作为烟气脱硫清洗液。

乙炔是通过电石(CaC2)与水接触后获得的气体，并且还会获得氢氧化钙微溶物沉淀渣，即电石渣；目前，将电石渣用于生产烟气脱硫系统的原料技术已经有研究，如专利文献为CN201110164225.7《一种用电石渣生产脱硫剂的方法》直接采用的是电石渣进行加工生产脱硫剂；专利号为CN200910155736.5《一种电石渣预处理的过氧化氢法湿法烟气脱硫工艺》采用双氧水氧化还原处理后，再用于烟气脱硫处理等，这些技术均是通过对电石渣通过处理之后直接用于烟气脱硫处理，这种获得的脱硫剂的脱硫效果不佳，并且成本也较大。

为此，本研究人员通过对现有技术中的乙炔发生装置和烟气脱硫处理工艺进行分析与了解，将乙炔发生系统与烟气脱硫系统进行耦合，使得烟气脱硫效果提高，脱硫成本降低，并且将乙炔发生系统产生的部分废渣、废液进行了再度应用，为烟气脱硫处理系统提供了新选择。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种耦合共生双碱烟气脱硫方法，能够将烧碱液体进行碱再生，进而降低烟气脱硫原料的用量，降低脱硫成本，并将乙炔发生装置中的废渣液送入再生器中进行双碱循环再生脱出烟气中的硫，避免了大量的废气渣排放入环境，降低了环境污染等特征。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种耦合共生双碱烟气脱硫方法，将乙炔生成装置与脱硫塔通过再生池进行连接，将乙炔生成装置中的废渣液排放于再生池中与脱硫塔内排出来的吸收液进行再生反应，获得沉淀物与废液，废液排入PH调节池中，向其中加入氢氧化钠溶液调整PH值为11，获得脱硫液，采用循环泵将脱硫液抽入脱硫塔进行脱硫处理；沉淀物通过渣液输送泵输送至一号浓缩池浓缩后，进入压滤装置中，压滤处理完成后，获得干渣，干渣送入建材厂，即可完成对耦合共生双碱烟气脱硫。

具体包括以下步骤：

(1)电石预处理：将电石置于破碎机中粉碎成粒度≤3mm的粉末，并过120-140目筛处理后，将其置于储料仓中，待用；

(2)乙炔生成：将步骤1)中储料仓中的电石粉末通过缓冲料仓排入乙炔生成装置中，将水与电石粉末按照质量比为0.85-1.2，并控制乙炔生成装置气相部分的温度为88-100℃，液相部分的温度为90-110℃，并控制整个乙炔生成装置的压力为4-7kpa，并调整搅拌速度为30-70r/min，并将乙炔生成装置中的气体由装置顶部排入洗涤塔，通过洗涤液清洗，并控制洗涤塔的气体出口压力为0.3-1MPa，再将从洗涤塔出来的其他排入碱洗塔进行碱洗之后，再将从碱洗塔出来的气体通入清洗装置，并在清洗装置中加入电石用量的2-3倍重量的次氯酸钠溶液，再将从清洗装置排出的气体送入乙炔储存仓，即可获得乙炔气体；将从清洗装置排出的液体按照单位流量比为1:2分为两份，1单位流量的液体送入乙炔生成装置与水混合后与电石反应，2单位流量的液体送入洗涤塔用于对从乙炔生成装置排出的气体进行洗涤，再将从洗涤塔中排出的洗涤液与从乙炔生成装置中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池浓缩后，送入再生池中，待用，其中干渣的量为从乙炔生成装置中排出的总渣量的0.2-0.7倍，剩余的部分干渣送入建材厂；

(3)脱硫液再生：将从脱硫塔流出的液体排入再生池中，并采用搅拌速度为40-60r/min的搅拌速度对再生池中的液体进行搅拌处理，待获得沉淀物至淀物不在增加，对再生池中的混合浆液进行分离处理，获得沉淀物和废液，沉淀物通过渣液输送泵输送至压滤装置进行压滤处理，获得干渣，并将干渣送入建材厂；废液送入PH调节池中，并向其中加入氢氧化钠溶液，调整PH值为11后，获得脱硫液，待用；

(4)脱硫处理：将步骤4)获得的脱硫液通过循环泵输送到脱硫塔与锅炉里面产生的烟气进行脱硫反应，并将脱硫处理后的烟气由烟囱排除，脱硫吸收液送入再生池，即可完成耦合共生双碱烟气脱硫。

所述的洗涤液与从乙炔生成装置中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池浓缩后，送入再生池中，是将其浓缩至浓度为18-25％。

所述的调整PH值，向PH值调节池中加入的氢氧化钠溶液的浓度为60-80％。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

①通过将乙炔发生装置与烟气脱硫装置进行耦合，进而使得乙炔发生装置中产生的碱能够与烟气脱硫系统中产生的碱进行交换反应，进而使得避免堵塞烟气脱硫系统时，能够将烟气脱硫系统中的脱硫原液进行循环回收利用，进而降低了对烟气脱硫处理的成本，具有显著的环保价值和经济效益。

②通过将干法乙炔产生系统的乙炔洗涤液，配加适量浓度的次氯酸钠溶液后，作为固硫剂，再经浓缩、沉降后，靠流体泵输送至烟气脱硫系统，进行烟气脱硫再生与解析，使干法系统富余浆水得到了有效的应用，既消除了干法乙炔工艺系统S、P杂质易富积的瓶颈，又解决了干法系统的水平衡问题，还能降低烟气脱硫的运行成本，减少污水的处理负荷。

附图说明

图1为本发明的耦合共生双碱烟气脱硫方法的工艺流程图。

1-烟囱 2-锅炉 3-脱硫塔 4-循环泵 5-PH调节池 6-氢氧化钠溶液 7-再生池 8-加药装置 9-沉淀池 10-渣液输送泵 11-二号浓缩池12-压滤装置 13-一号浓缩池 14-干渣贮存仓 15-废渣贮存仓 16-乙炔生成装置 17-电石 18-破碎机 19-储料仓 20-缓冲料仓 21-洗涤塔22-碱洗塔 23-清洗装置 24-乙炔储存仓。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

如图1所示，一种耦合共生双碱烟气脱硫方法，包括以下步骤：

(1)电石预处理：将电石17置于破碎机18中粉碎成粒度≤3mm的粉末，并过130目筛处理后，将其置于储料仓19中，待用；

(2)乙炔生成：将步骤1)中储料仓19中的电石粉末通过缓冲料仓20排入乙炔生成装置16中，将水与电石粉末按照质量比为1.1，并控制乙炔生成装置16气相部分的温度为95℃，液相部分的温度为100℃，并控制整个乙炔生成装置16的压力为6kpa，并调整搅拌速度为45r/min，并将乙炔生成装置16中的气体由装置顶部排入洗涤塔21，通过洗涤液清洗，并控制洗涤塔21的气体出口压力为0.7MPa，再将从洗涤塔21出来的其他排入碱洗塔22进行碱洗之后，再将从碱洗塔22出来的气体通入清洗装置23，并在清洗装置23中加入电石用量的2-3倍重量的次氯酸钠溶液，再将从清洗装置23排出的气体送入乙炔储存仓24，即可获得乙炔气体；将从清洗装置23排出的液体按照单位流量比为1:2分为两份，1单位流量的液体送入乙炔生成装置16与水混合后与电石反应，2单位流量的液体送入洗涤塔21用于对从乙炔生成装置16排出的气体进行洗涤，再将从洗涤塔21中排出的洗涤液与从乙炔生成装置16中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池11浓缩后，送入再生池7中，待用，其中干渣的量为从乙炔生成装置16中排出的总渣量的0.4倍，剩余的部分干渣送入建材厂15；

(3)脱硫液再生：将从脱硫塔3流出的液体排入再生池7中，并采用搅拌速度为50r/min的搅拌速度对再生池7中的液体进行搅拌处理，待获得沉淀物至淀物不在增加，对再生池7中的混合浆液进行分离处理，获得沉淀物和废液，沉淀物通过渣液输送泵10输送至压滤装置13进行压滤处理，获得干渣12，并将干渣送入建材厂15；废液送入PH调节池5中，并向其中加入氢氧化钠溶液6，调整PH值为11后，获得脱硫液，待用；

(4)脱硫处理：将步骤4)获得的脱硫液通过循环泵4输送到脱硫塔3与锅炉2里面产生的烟气进行脱硫反应，并将脱硫处理后的烟气由烟囱1排除，脱硫吸收液送入再生池7，即可完成耦合共生双碱烟气脱硫。

所述的洗涤液与从乙炔生成装置中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池浓缩后，送入再生池中，是将其浓缩至浓度为20％。

所述的调整PH值，向PH值调节池中加入的氢氧化钠溶液的浓度为70％。

实施例2

如图1所示，一种耦合共生双碱烟气脱硫方法，包括以下步骤：

(1)电石预处理：将电石17置于破碎机18中粉碎成粒度≤3mm的粉末，并过120目筛处理后，将其置于储料仓19中，待用；

(2)乙炔生成：将步骤1)中储料仓19中的电石粉末通过缓冲料仓20排入乙炔生成装置16中，将水与电石粉末按照质量比为0.85，并控制乙炔生成装置16气相部分的温度为88℃，液相部分的温度为90℃，并控制整个乙炔生成装置16的压力为4kpa，并调整搅拌速度为30r/min，并将乙炔生成装置16中的气体由装置顶部排入洗涤塔21，通过洗涤液清洗，并控制洗涤塔21的气体出口压力为0.3MPa，再将从洗涤塔21出来的其他排入碱洗塔22进行碱洗之后，再将从碱洗塔22出来的气体通入清洗装置23，并在清洗装置23中加入电石用量的2-3倍重量的次氯酸钠溶液，再将从清洗装置23排出的气体送入乙炔储存仓24，即可获得乙炔气体；将从清洗装置23排出的液体按照单位流量比为1:2分为两份，1单位流量的液体送入乙炔生成装置16与水混合后与电石反应，2单位流量的液体送入洗涤塔21用于对从乙炔生成装置16排出的气体进行洗涤，再将从洗涤塔21中排出的洗涤液与从乙炔生成装置16中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池11浓缩后，送入再生池7中，待用，其中干渣的量为从乙炔生成装置16中排出的总渣量的0.2倍，剩余的部分干渣送入建材厂15；

(3)脱硫液再生：将从脱硫塔3流出的液体排入再生池7中，并采用搅拌速度为40r/min的搅拌速度对再生池7中的液体进行搅拌处理，待获得沉淀物至淀物不在增加，对再生池7中的混合浆液进行分离处理，获得沉淀物和废液，沉淀物通过渣液输送泵10输送至压滤装置13进行压滤处理，获得干渣12，并将干渣送入建材厂15；废液送入PH调节池5中，并向其中加入氢氧化钠溶液6，调整PH值为11后，获得脱硫液，待用；

(4)脱硫处理：将步骤4)获得的脱硫液通过循环泵4输送到脱硫塔3与锅炉2里面产生的烟气进行脱硫反应，并将脱硫处理后的烟气由烟囱1排除，脱硫吸收液送入再生池7，即可完成耦合共生双碱烟气脱硫。

所述的洗涤液与从乙炔生成装置中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池浓缩后，送入再生池中，是将其浓缩至浓度为18％。

所述的调整PH值，向PH值调节池中加入的氢氧化钠溶液的浓度为60％。

实施例3

如图1所示，一种耦合共生双碱烟气脱硫方法，包括以下步骤：

(1)电石预处理：将电石17置于破碎机18中粉碎成粒度≤3mm的粉末，并过140目筛处理后，将其置于储料仓19中，待用；

(2)乙炔生成：将步骤1)中储料仓19中的电石粉末通过缓冲料仓20排入乙炔生成装置16中，将水与电石粉末按照质量比为1.2，并控制乙炔生成装置16气相部分的温度为100℃，液相部分的温度为110℃，并控制整个乙炔生成装置16的压力为7kpa，并调整搅拌速度为70r/min，并将乙炔生成装置16中的气体由装置顶部排入洗涤塔21，通过洗涤液清洗，并控制洗涤塔21的气体出口压力为1MPa，再将从洗涤塔21出来的其他排入碱洗塔22进行碱洗之后，再将从碱洗塔22出来的气体通入清洗装置23，并在清洗装置23中加入电石用量的3倍重量的次氯酸钠溶液，再将从清洗装置23排出的气体送入乙炔储存仓24，即可获得乙炔气体；将从清洗装置23排出的液体按照单位流量比为1:2分为两份，1单位流量的液体送入乙炔生成装置16与水混合后与电石反应，2单位流量的液体送入洗涤塔21用于对从乙炔生成装置16排出的气体进行洗涤，再将从洗涤塔21中排出的洗涤液与从乙炔生成装置16中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池11浓缩后，送入再生池7中，待用，其中干渣的量为从乙炔生成装置16中排出的总渣量的0.7倍，剩余的部分干渣送入建材厂15；

(3)脱硫液再生：将从脱硫塔3流出的液体排入再生池7中，并采用搅拌速度为60r/min的搅拌速度对再生池7中的液体进行搅拌处理，待获得沉淀物至淀物不在增加，对再生池7中的混合浆液进行分离处理，获得沉淀物和废液，沉淀物通过渣液输送泵10输送至压滤装置13进行压滤处理，获得干渣12，并将干渣送入建材厂15；废液送入PH调节池5中，并向其中加入氢氧化钠溶液6，调整PH值为11后，获得脱硫液，待用；

(4)脱硫处理：将步骤4)获得的脱硫液通过循环泵4输送到脱硫塔3与锅炉2里面产生的烟气进行脱硫反应，并将脱硫处理后的烟气由烟囱1排除，脱硫吸收液送入再生池7，即可完成耦合共生双碱烟气脱硫。

所述的洗涤液与从乙炔生成装置中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池浓缩后，送入再生池中，是将其浓缩至浓度为25％。

所述的调整PH值，向PH值调节池中加入的氢氧化钠溶液的浓度为80％。

将目前处于低负荷状态下煤用量在6t/小时左右，煤质分析S含量在4％左右，而产生的烟气量在16Nm3/s左右，SO2的排放量标准要求是小于400mg/Nm3,此时对石灰质量要求是；CaO≥92％、MgO≤2.5％、生过烧≤13％，石灰单价按400元/吨计算，则就电石渣应用在双碱法脱硫系统每年就能节省石灰的费用计算如下：

①、原材料煤中S每小时进入量为：

6×4％＝0.24吨＝240kg

②、烟气每小时排放硫的量为：

16×3600×400÷(10⁶×32)÷64＝11.52kg

③、二氧化硫每小时吸收量：

(240-11.52)×64÷32＝456.96kg

④、每小时耗石灰(CaO≥92％)的量：

456.96×56÷64÷92％＝434.6kg

⑤、电石渣的应用节省的石灰费用为(年生产时间按8000小时计算、石灰单价按0.04万元/吨)：

434.6×8000÷1000×400＝139.07万元

降低溶解损失，减少电石消耗，解决干法乙炔系统的水平衡：

目前干法电石负荷为8t/h，电石与水比为1:1.1，而清净系统次钠配制水量为20m3/h，新鲜次钠经清净塔氧化乙炔气中的硫化氢、磷化氯等杂质后变成废次钠直接排放，造成乙炔的排放损失，清净二段废次钠的出口温度约为40℃(经查资料乙炔在水中的溶解度为0.754g/kg)，经采用干法乙炔与双碱法脱硫的耦合共生技术后，将废次钠直接使用在干法发生器中与电石发生反应，剩余部分废次钠作为固硫剂加入洗涤冷却器塔中部，降低乙炔气的温度和洗涤乙炔气中所夹带的粉尘的同时，将部分S、P杂质吸收洗涤，减轻后续清净工艺的负荷。

另外洗涤冷却塔对乙炔气进行洗涤降温后从底部排出的电石渣浆温度近80℃左右，废次钠所夹带及溶解的乙炔含量随温度的升高从洗涤冷却塔中解析出来进入乙炔系统，经查资料，乙炔在80℃左右时溶解度为0.174g/kg。经干法乙炔系统全用废次钠后，每年可减少废次钠溶解乙炔的排放损失为(年生产时间按8000小时、电石发气量取285L/kg计算)：

①、废次钠未回收进入干法系统前每年的电石排放损失：

＝20×8000×0.754×22.4÷26÷285

＝364.6吨

②、经采用干法乙炔与双碱法脱硫的耦合共生技术后，每年的电石排放损失为：(按干法乙炔装置负荷为8t/h，水比为1:1.1计算)

得出干法发生器每小时的反应用水为：

＝8×1.1＝8.8m3/h

进入干法洗涤塔的用水量为：

＝20－8.8＝11.2m3/h。

采用干法乙炔与双碱法脱硫的耦合共生技术后，每年排放的电石量为：

＝11.2×8000×0.174×22.4÷26÷285

＝47.1吨。

经采用干法乙炔与双碱法脱硫的耦合共生技术，每年可减少电石的排放量为：

＝364.6-47.1＝317.5吨。

电石的价格按工厂给部门的核算价0.3484万元/吨计算，每年可节约资金：

＝317.5×0.3484＝110.6万元。

优化脱硫效果，减轻污水处理负荷：

废次氯酸钠溶液不能直接进入污水处理，次氯酸根能将活性淤泥中的菌类杀死，从而影响到污水的排水指标。通过到脱硫系统中的与硫和氮的氧化物反应，把ClO2-还原为Cl-从而使得污水可以直接排放或回收利用。另外从洗塔冷却塔出来的乙炔洗涤液进入脱硫系统，总的反应原理如下；

2SO2+ClO2-+2H2O→2H++2SO42-+Cl-

4NO+3ClO2-+2H2O→4H++N03-+3Cl-

以SO42-为主的钙基化合物，是很好的固硫效果，能有效增强烟气含硫氧化物的吸收，提高固硫产物的稳定性。从整个过程来分析，乙炔洗涤液里面添加的低浓度次氯酸钠，起到了较强的固硫剂作用。

综上所述，干法乙炔与双碱法烟气脱硫的耦合共生技术，每年可节约近249.67万元成本费用，乙炔洗涤液在脱硫装置的成功应用，为燃煤锅炉烟气脱硫技术的发展开辟了一条新路，电石渣用于烟气脱硫一方面解决了电石渣对环境的污染，同时又解决了二氧化硫对空气的污染，是对循环经济全新理念的诠释。

Claims (3)

1.一种耦合共生双碱烟气脱硫方法，其特征在于，将乙炔生成装置与脱硫塔通过再生池进行连接，将乙炔生成装置中的废渣液排放于再生池中与脱硫塔内排出来的吸收液进行再生反应，获得沉淀物与废液，废液排入pH调节池中，向其中加入氢氧化钠溶液调整pH值为11，获得脱硫液，采用循环泵将脱硫液抽入脱硫塔进行脱硫处理；沉淀物通过渣液输送泵输送至一号浓缩池浓缩后，进入压滤装置中，压滤处理完成后，获得干渣，干渣送入建材厂，即可完成耦合共生双碱烟气脱硫；

具体包括以下步骤：

(1)电石预处理：将电石置于破碎机中粉碎成粒度≤3mm的粉末，并过120-140目筛处理后，将其置于储料仓中，待用；

(2)乙炔生成：将步骤1)中储料仓中的电石粉末通过缓冲料仓排入乙炔生成装置中，将水与电石粉末按照质量比为0.85-1.2:1，并控制乙炔生成装置气相部分的温度为88-100℃，液相部分的温度为90-110℃，并控制整个乙炔生成装置的压力为4-7kPa，并调整搅拌速度为30-70r/min，并将乙炔生成装置中的气体由装置顶部排入洗涤塔，通过洗涤液清洗，并控制洗涤塔的气体出口压力为0.3-1MPa，再将从洗涤塔出来的气体排入碱洗塔进行碱洗之后，再将从碱洗塔出来的气体通入清洗装置，并在清洗装置中加入电石用量的2-3倍重量的次氯酸钠溶液，再将从清洗装置排出的气体送入乙炔储存仓，即可获得乙炔气体；将从清洗装置排出的液体按照单位流量比为1:2分为两份，1单位流量的液体送入乙炔生成装置与水混合后与电石反应，2单位流量的液体送入洗涤塔用于对从乙炔生成装置排出的气体进行洗涤，再将从洗涤塔中排出的洗涤液与从乙炔生成装置中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池浓缩后，送入再生池中，待用，其中干渣的量为从乙炔生成装置中排出的总渣量的0.2-0.7倍，剩余的部分干渣送入建材厂；

(3)脱硫液再生：将从脱硫塔流出的液体排入再生池中，并采用搅拌速度 为40-60r/min的搅拌速度对再生池中的液体进行搅拌处理，待获得沉淀物至沉淀物不再增加，对再生池中的混合浆液进行分离处理，获得沉淀物和废液，沉淀物通过渣液输送泵输送至压滤装置进行压滤处理，获得干渣，并将干渣送入建材厂；废液送入pH调节池中，并向其中加入氢氧化钠溶液，调整pH值为11后，获得脱硫液，待用；

(4)脱硫处理：将步骤4)获得的脱硫液通过循环泵输送到脱硫塔与锅炉里面产生的烟气进行脱硫反应，并将脱硫处理后的烟气由烟囱排除，脱硫吸收液送入再生池，即可完成耦合共生双碱烟气脱硫。

2.如权利要求1所述的耦合共生双碱烟气脱硫方法，其特征在于，所述的洗涤液与从乙炔生成装置中排出的干渣进行混合后置于二号浓缩池浓缩后，送入再生池中，是将其浓缩至浓度为18-25％。

3.如权利要求1所述的耦合共生双碱烟气脱硫方法，其特征在于，所述的调整pH值，向pH值调节池中加入的氢氧化钠溶液的浓度为60-80％。