CN105879647A - 一种无石膏渣脱硫系统及其工艺 - Google Patents

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Abstract

一种无石膏渣脱硫系统及其工艺，涉及工业含二氧化硫烟气处理的技术领域，它包括烟气管道(1)、淋洗塔(2)、脱硫塔(3)、次氧化锌浆液储槽(4)、浆液泵(5)、工艺进水管(6)、脱硫循环泵(7)、排烟烟囱(8)和滤渣处理装置，所述烟气管道(1)与淋洗塔(2)的进气口相通，脱硫塔(3)设有废气进气口、滤液入口、工艺水入口、排烟口、滤液循环入口、滤液循环出口和排渣口，所述淋洗塔(2)的出气口通过管道与脱硫塔(3)的废气进气口相通；脱硫效率高，无二次污染，实现脱硫过程与冶炼工艺的无缝对接；装置一次性投资较低，与相同规模、相同装备水平的石灰石‑石膏法相比高约20％一30％。

Description

一种无石膏渣脱硫系统及其工艺
技术领域
本发明涉及工业含二氧化硫烟气处理的技术领域，具体涉及一种无石膏渣脱硫系统及其工艺。
背景技术
氧化锌法脱硫是一种很好的烟气脱硫方法。氧化锌吸收剂可以利用铅锌冶炼过程产生的含氧化锌烟尘、氧化锌焙砂及锌焙烧烟尘；其产物亚硫酸锌可通过酸分解、作为冶炼过程中的还原剂而被重新利用，硫酸锌溶液可返回锌电解系统。该技术不存在原料来源和副产品处置困难的问题，也不存在原材料采购及产品运输问题，简化了脱硫装置物料的管理、降低了运行成本。如此形成一个无新生固体、液体、气体废弃物，吸收剂来源于冶炼过程副产品，产生副产品完全返回冶炼过程，无二次污染，实现变废为宝，脱硫过程与冶炼工艺无缝对接的污染防治循环经济产业链，从而取代传统工艺，实现彻底消灭石膏危废渣的目标。
目前国内采用氧化锌法多存在收下问题：a.应用较多的湍球吸收塔和复挡除雾器频繁故障，难以维持正常运转；b.吸收浆液的pH调节上不去，脱硫效率低，尾气中SO2浓度不达标；c.氧化锌和亚硫酸锌浆液容易在管路中沉积、引起堵塞，需拆卸管道、人工清理后才能再次开车。
发明内容
本发明的目的主要是为了解决上述技术问题，而提供一种无石膏渣脱硫系统及其工艺。
本发明一种无石膏渣脱硫系统，它包括烟气管道、淋洗塔、脱硫塔、次氧化锌浆液储槽、浆液泵、工艺进水管、脱硫循环泵、排烟烟囱和滤渣处理装置，所述烟气管道与淋洗塔的进气口相通，脱硫塔设有废气进气口、滤液入口、工艺水入口、排烟口、滤液循环入口、滤液循环出口和排渣口，所述淋洗塔的出气口通过管道与脱硫塔的废气进气口相通，所述次氧化锌浆液储槽通过浆液泵和管道与脱硫塔的滤液入口相通，所述工艺进水管分别与淋洗塔和脱硫塔的工艺水入口相通，所述脱硫循环泵的入口和出口分别与脱硫塔的滤液循环出口和滤液循环入口相通，所述排烟烟囱与脱硫塔的排烟口相通，所述滤渣处理装置的滤渣入口与脱硫塔的排渣口相通。
所述滤渣处理装置包括亚硫酸锌分解罐和硫酸锌储槽，所述亚硫酸锌分解罐通过管道与脱硫塔的排渣口相通，所述硫酸锌储槽的入口通过管道与亚硫酸锌分解罐的硫酸锌出口相通。
它的工艺包括以下步骤：
①.含二氧化硫烟气淋洗，含二氧化硫烟气通过烟气管道通入淋洗塔，淋洗塔的喷淋系统对含二氧化硫烟气淋洗；
②.次氧化锌浆化，次氧化锌在次氧化锌浆液储槽中加水浆化成次氧化锌浆液；
③.将步骤①经过喷淋的烟气和步骤②的次氧化锌浆液分别通入到脱硫塔中，次氧化锌浆液通过脱硫循环泵不断的循环泵入脱硫塔塔顶，对含二氧化硫烟气进行脱硫，二氧化硫与次氧化锌反应生成亚硫酸锌；
④.步骤③生成的亚硫酸锌进入到亚硫酸锌分解罐进行分解，分解成硫酸锌和二氧化硫；
⑤.步骤④中产生的硫酸锌和二氧化硫进行分别收集存储。
本发明优点是：脱硫效率高：采用氧化锌法吸收脱硫，平均脱硫效率达到97％以上；装置可兼有污酸利用的功能：可将制酸装置的污酸送入吸收塔，利用烟气带来的热量对污酸浓缩，利用污酸中的硫酸在塔内浸出氧化锌，产出硫酸锌溶液，排往锌系统回收锌；无二次污染：无新生固体、液体、气体废弃物，吸收剂来源于冶炼过程副产品，产生副产品完全返回冶炼过程，实现脱硫过程与冶炼工艺的无缝对接；装置一次性投资较低，与相同规模、相同装备水平的石灰石-石膏法相比高约20％-30％。运行成本较低，以脱除1tSO2为基础估算，硫酸尾气脱硫装置的脱硫剂成本约为600元/吨SO2，与采用传统典型的“石灰(石)-石膏”脱硫技术的相当；消耗能源的结构简单，只需用工艺水、电，不需要蒸汽、循环水等。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中：1、烟气管道；2、淋洗塔；3、脱硫塔；4、次氧化锌浆液储槽；5、浆液泵；6、工艺进水管；7、脱硫循环泵；8、排烟烟囱；9、亚硫酸锌分解罐；10、硫酸锌储槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明一种无石膏渣脱硫系统，它包括烟气管道1、淋洗塔2、脱硫塔3、次氧化锌浆液储槽4、浆液泵5、工艺进水管6、脱硫循环泵7、排烟烟囱8和滤渣处理装置，所述烟气管道1与淋洗塔2的进气口相通，脱硫塔3设有废气进气口、滤液入口、工艺水入口、排烟口、滤液循环入口、滤液循环出口和排渣口，所述淋洗塔2的出气口通过管道与脱硫塔3的废气进气口相通，所述次氧化锌浆液储槽4通过浆液泵5和管道与脱硫塔3的滤液入口相通，所述工艺进水管6分别与淋洗塔2和脱硫塔3的工艺水入口相通，所述脱硫循环泵7的入口和出口分别与脱硫塔3的滤液循环出口和滤液循环入口相通，所述排烟烟囱8与脱硫塔3的排烟口相通，所述滤渣处理装置的滤渣入口与脱硫塔3的排渣口相通。
所述滤渣处理装置包括亚硫酸锌分解罐9和硫酸锌储槽10，所述亚硫酸锌分解罐9通过管道与脱硫塔3的排渣口相通，所述硫酸锌储槽10的入口通过管道与亚硫酸锌分解罐9的硫酸锌出口相通。
它的工艺包括以下步骤：
①.含二氧化硫烟气淋洗，含二氧化硫烟气通过烟气管道1通入淋洗塔2，淋洗塔2的喷淋系统对含二氧化硫烟气淋洗；
②.次氧化锌浆化，次氧化锌在次氧化锌浆液储槽4中加水浆化成次氧化锌浆液；
③.将步骤①经过喷淋的烟气和步骤②的次氧化锌浆液分别通入到脱硫塔3中，次氧化锌浆液通过脱硫循环泵7不断的循环泵入脱硫塔3塔顶，对含二氧化硫烟气进行脱硫，二氧化硫与次氧化锌反应生成亚硫酸锌；
④.步骤③生成的亚硫酸锌进入到亚硫酸锌分解罐9进行分解，分解成硫酸锌和二氧化硫；
⑤.步骤④中产生的硫酸锌和二氧化硫进行分别收集存储。
工作方式及原理：次氧化锌烟气脱硫工艺是利用次氧化锌作为吸收剂，次氧化锌加水调成浆液，通过喷淋塔，逆向与烟气接触，次氧化锌与SO2反应生成亚硫酸锌，从而实现硫的固定；亚硫酸锌通过氧化、酸分解、热分解等处理方式，转化为硫酸锌和SO2，并分别返回电解锌、硫酸生产系统回收制成锌锭和工业硫酸，实现资源的循环利用。本工艺使用低廉的次氧化锌粉为吸收剂，产生出易于回收利用的亚硫酸锌，治理过程中不产生任何固体废弃物，并充分利用烟气中的二氧化硫来生产硫酸，是一条理想的低浓度SO2烟气治理途径。
氧化锌浆液吸收SO2的过程，首先是烟气中的SO2通过气液传质进入液相，后通过液相主体及液膜的传递过程，与氧化锌浆液中悬浮的氧化锌颗粒接触反应生成亚硫酸锌，然后溶解生成亚硫酸氢锌等，其中主要的化学反应如下：
ZnO+SO2+2H2O＝ZnSO3·2H2O (1)
ZnO+2SO2+H2O＝Zn(HSO3)2 (2)
ZnSO3+SO2+H2O＝Zn(HSO3)2 (3)
Zn(HSO3)2+ZnO+3H2O＝2(ZnSO3·2H2O) (4)
ZnSO3+H2SO4＝ZnSO4+SO2+H2O (5)
在上述过程中，氧化锌是以固体形式与溶解于水中的SO2反应，因此氧化锌吸收SO2是“气-液-固”3相反应过程，在SO2吸收初期，上述反应(1)和反应(2)均存在。随着反应的进行，悬浮液吸收SO2达到饱和，溶液pH值逐步降下降，SO2吸收率下降，这是由于固相中的氧化锌完全反应生成亚硫酸锌，SO2吸收主要由反应(2)来完成。同时，部分亚硫酸锌开始被O2氧化生成硫酸锌。生成的亚硫酸锌通过酸分解反应(5)，转化为硫酸锌和SO2，硫酸锌溶液作为冶炼中间产品出售给电解锌生产企业，二氧化硫浓度较高，通过制酸系统生产硫酸，所产生的废液经除氟、氯后循环利用。
通过测试及分析，SO2水溶液与氧化锌反应的活化能与Ca(OH)2和SO2反应的活化能接近，氧化锌脱硫效率与石灰法脱硫效率接近。
在锌冶炼系统中，氧化锌粉尘经硫酸浸出后才能生成硫酸锌，硫酸锌再被送到锌电解车间生产金属锌。可见，本项目采用先进的氧化锌脱硫工艺得到亚硫酸锌产品，烟气中的二氧化硫用于生产硫酸，硫酸再与亚硫酸锌反应，使亚硫酸锌变为了硫酸锌和二氧化硫，从而在减排烟气中的二氧化硫的同时使硫资源得以回收，节省了冶炼中所需的硫酸。本项目采用氧化锌吸收法替代石灰吸收法，形成一个无新生固体、液体、气体废弃物，并且氧化锌吸收剂来源于冶炼过程副产品，产生副产品完全返回冶炼过程，无二次污染，变废为宝，脱硫过程与冶炼工艺无缝对接的污染防治循环经济产业链。从而取代传统石灰法脱硫工艺，实现含重金属和硫工业废气资源化利用。

Claims (3)

1.一种无石膏渣脱硫系统，其特征在于它包括烟气管道(1)、淋洗塔(2)、脱硫塔(3)、次氧化锌浆液储槽(4)、浆液泵(5)、工艺进水管(6)、脱硫循环泵(7)、排烟烟囱(8)和滤渣处理装置，所述烟气管道(1)与淋洗塔(2)的进气口相通，脱硫塔(3)设有废气进气口、滤液入口、工艺水入口、排烟口、滤液循环入口、滤液循环出口和排渣口，所述淋洗塔(2)的出气口通过管道与脱硫塔(3)的废气进气口相通，所述次氧化锌浆液储槽(4)通过浆液泵(5)和管道与脱硫塔(3)的滤液入口相通，所述工艺进水管(6)分别与淋洗塔(2)和脱硫塔(3)的工艺水入口相通，所述脱硫循环泵(7)的入口和出口分别与脱硫塔(3)的滤液循环出口和滤液循环入口相通，所述排烟烟囱(8)与脱硫塔(3)的排烟口相通，所述滤渣处理装置的滤渣入口与脱硫塔(3)的排渣口相通。
2.根据权利要求1所述的一种无石膏渣脱硫系统，其特征在于所述滤渣处理装置包括亚硫酸锌分解罐(9)和硫酸锌储槽(10)，所述亚硫酸锌分解罐(9)通过管道与脱硫塔(3)的排渣口相通，所述硫酸锌储槽(10)的入口通过管道与亚硫酸锌分解罐(9)的硫酸锌出口相通。
3.根据权利要求1或2所述的一种无石膏渣脱硫系统，其特征在于它的工艺包括以下步骤：
①.含二氧化硫烟气淋洗，含二氧化硫烟气通过烟气管道(1)通入淋洗塔(2)，淋洗塔(2)的喷淋系统对含二氧化硫烟气淋洗；
②.次氧化锌浆化，次氧化锌在次氧化锌浆液储槽(4)中加水浆化成次氧化锌浆液；
③.将步骤①经过喷淋的烟气和步骤②的次氧化锌浆液分别通入到脱硫塔(3)中，次氧化锌浆液通过脱硫循环泵(7)不断的循环泵入脱硫塔(3)塔顶，对含二氧化硫烟气进行脱硫，二氧化硫与次氧化锌反应生成亚硫酸锌；
④.步骤③生成的亚硫酸锌进入到亚硫酸锌分解罐(9)进行分解，分解成硫酸锌和二氧化硫；
⑤.步骤④中产生的硫酸锌和二氧化硫进行分别收集存储。
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