CN106178858B - 一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置及方法，利用造纸碱回收工艺产生的废渣电石渣作为脱硫液，脱除锅炉烟气中的二氧化硫的方法，首先需检测苛化电石渣中的碳酸钙含量，然后将苛化电石渣进行加水搅拌，形成浓度为20%电石渣浆；将配置好的电石渣浆，通过高扬程的电石渣泵进行管道输送到浆液配置箱储存，浆液由石灰浆液泵输送到脱硫塔喷淋层的喷嘴处，并由喷嘴喷出，与逆流而上的烟气充分接触，发生化学吸收反应，从而脱除其中的二氧化硫，本发明适合造纸厂有大量电石渣废渣产生且需要上湿法脱硫装置的情况，运行费用低且稳定可靠，脱硫效果显著。
Description
技术领域
本发明属于脱硫装置及工艺，具体为一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置及方法。
背景技术
我国的能源构成以煤炭为主，其消费量占一次能源总消费量的70%左右，这种局面在今后相当长的时间内不会改变。我国燃煤电厂排放的二氧化硫占全国二氧化硫总排放量约50%，预计2010年电厂二氧化硫排放量占总排放量的三分之二。火电厂以煤作为主要燃料进行发电，煤直接燃烧释放出大量二氧化硫，造成大气环境污染，必须进行脱硫。
目前，国内外电厂脱硫方法有近两百种，从脱硫方式上主要分为干法脱硫、湿法脱硫和半干法脱硫三大类，从燃煤脱硫阶段可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。对于不同脱硫方法，其脱硫效率与适用范围不同，湿法脱硫技术由于脱硫效率高，在大型电厂得到广泛应用。
另外一方面，造纸厂每年在生产过程中产生大量的固体废弃物电石渣，电石渣是造纸工业在进行碱回收过程中产生的固体废渣，或者是碱厂在制碱过程中产生的固体废渣。每年仅制碱工业排放的电石渣达数百万吨，而造纸工业过程中排放的电石渣更多。虽然成分有一定的差别，但是其中的主要成分均为碳酸钙颗粒。
现有技术中对于造纸电石渣的处置，成本高。同时电石渣浆液的pH值高，检测测得pH=10左右，脱硫效果好，但脱硫后形成的石膏浆液主要成分为亚硫酸钙，在pH>7的碱性条件下氧化结晶能力弱，转化为二水硫酸钙的效率低，压出来的石膏会呈现稀泥状，无法回收及利用。根据工程经验，石膏法最优氧化性能需保持pH在5-6，否则很难满足氧化要求。
有鉴于此，本领域技术人员亟待对石膏湿法脱硫工艺进行改进，解决电石渣-石膏法脱硫后生成的石膏浆液因pH值过高而无法满足氧化结晶需求的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置及方法，解决背景技术中的问题。
本发明采用以下技术方案实现：
一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置，包括烟气系统、吸收系统、配浆系统、脱水系统和氧化结晶系统，所述烟气系统包括烟囱、增压风机、工艺水箱、锅炉烟气管，所述锅炉烟气管和烟囱与增压风机连通，所述吸收系统包括吸收塔和循环泵，所述循环泵入口和出口通过管道与吸收塔连通，所述增压风机通过风管与吸收塔连通，所述配浆系统包括石灰粉仓、石灰石浆液配置箱、电石渣浆液配置箱，所述石灰粉仓与石灰石浆液配置箱连通，所述电石渣浆液配置箱与石灰石浆液配置箱连通，所述石灰石浆液配置箱、电石渣浆液配置箱均通过泵与吸收塔顶部连通，所述脱水系统包括石膏旋流器、真空皮带脱水机、滤布冲洗水箱和废水处理系统，所述石膏旋流器通过管道与吸收塔底部连通，所述石膏旋流器下端设置有真空皮带脱水机，所述真空皮带脱水机下部连通有滤布冲洗水箱，所述真空皮带脱水机后端设置有废水处理系统，所述氧化结晶系统包括氧化结晶罐，氧化结晶罐设置有氧化段和浓缩段，所述氧化段位于浓缩段上部，所述氧化段包括氧化分布管、氧化风机和搅拌器，所述氧化分布管为枝状，所述氧化段与石膏旋流器通过管道连通，所述浓缩段设在氧化结晶罐的罐体底部，所述浓缩段为半椎体形，所述浓缩段与真空皮带脱水机通过管道连通。
一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的方法，包括以下步骤：
第一步：电石渣造浆：将造纸厂产生的苛化电石渣输送到电石渣搅拌仓内，用搅拌机对苛化电石渣进行搅拌，搅拌过程中加工业水，形成电石渣浆，搅拌过程中监测电石渣浆的含水量，控制电石渣浆中水的浓度为20%-30%；
第二步：配浆系统准备：将电石渣浆通过电石渣渣浆泵打到电石渣浆液配置箱内储存，将石灰粉仓中的石灰石粉由称重给料阀送入石灰石浆液配置箱内配置成石灰石浆液备用，同时配置脱硫液系统；
第三步：脱硫作业：将电石渣浆液通过渣浆泵从电石渣浆液配置箱进行管道输送到吸收塔喷淋层的喷嘴处，并由喷嘴喷出，喷嘴数量为50-300个，喷射方向与烟道烟气流动方向相反，进行脱硫作业；
第四步：脱硫浆液pH值及硫浓度的控制：控制吸收塔内脱硫浆液的pH值为7-8，使用电子pH计对吸收塔内的脱硫浆液进行实时监测，并显示在DCS上位机上，通过DCS上位机控制氧化空气量的供给量和酸液的供给量，并控制吸收塔脱硫入口浓度小于4000mg/m3，出口浓度小于100mg/m3；
第五步：石膏浆液氧化浓缩：吸收塔内脱硫作业形成的石膏浆液进入氧化结晶系统，经石膏旋流器初步分离后的底流浆液先进入氧化结晶系统内氧化结晶罐的氧化段内进行氧化作业；经氧化段内进行氧化作业后的浆液然后进入浓缩段进行浓缩作业；氧化浓缩后的浆液浓度能稳定在20%，密度1180-1200mg/m3；
第六步：石膏浆液脱水：经浓缩段浓缩后的浆液进入脱水系统，经过脱水系统内真空皮带脱水机脱水后的物料为粉末状石膏，达到利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的目的。
有益效果：本发明利用电石渣制成脱硫液进行脱硫，可以达到以废治废，节约成本，同时实现废物资源化利用的目标，本发明属于湿法脱除烟气中的二氧化硫的方法，脱硫原料为造纸厂碱回收车间产生的废渣电石渣，采用电石渣作为脱硫剂，不仅达到了二氧化硫达标排放的效果，同时脱硫运行费用也大大降低，降低企业的运行成本，电石渣的回收利用达到了以废治废的目的，确保企业的可持续发展，本发明针对目前锅炉含硫烟气必须上湿法脱硫装置，同时脱硫运行费用较高特点，提供一种利用造纸电石渣制成脱硫液进行脱硫的方法，使用的脱硫液电石渣浆液是造纸过程中的苛化电石渣。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明的装置的结构简图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1、图2，一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置的结构示意图、一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置的结构简图，一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置，包括烟气系统1、吸收系统2、配浆系统3、脱水系统4和氧化结晶系统，所述烟气系统1包括烟囱、增压风机、工艺水箱、锅炉烟气管，所述锅炉烟气管和烟囱与增压风机连通，所述吸收系统2包括吸收塔和循环泵，所述循环泵入口和出口通过管道与吸收塔连通，所述增压风机通过风管与吸收塔连通，所述配浆系统3包括石灰粉仓、石灰石浆液配置箱、电石渣浆液配置箱，所述石灰粉仓与石灰石浆液配置箱连通，所述电石渣浆液配置箱与石灰石浆液配置箱连通，所述石灰石浆液配置箱、电石渣浆液配置箱均通过泵与吸收塔顶部连通，所述脱水系统4包括石膏旋流器、真空皮带脱水机、滤布冲洗水箱和废水处理系统，所述石膏旋流器通过管道与吸收塔底部连通，所述石膏旋流器下端设置有真空皮带脱水机，所述真空皮带脱水机下部连通有滤布冲洗水箱，所述真空皮带脱水机后端设置有废水处理系统，所述氧化结晶系统包括氧化结晶罐，氧化结晶罐设置有氧化段和浓缩段，所述氧化段位于浓缩段上部，所述氧化段包括氧化分布管、氧化风机和搅拌器，所述氧化分布管为枝状，所述氧化段与石膏旋流器通过管道连通，所述浓缩段设在氧化结晶罐的罐体底部，所述浓缩段为半椎体形，所述浓缩段与真空皮带脱水机通过管道连通。
吸收塔内浆液的主要成分为亚硫酸钙，pH值约7-8，浆液浓度约10%，经石膏排出泵泵入石膏旋流器，浓缩成15%左右的溶液后，底流入氧化结晶系统，溢流液再次进入吸收塔，氧化结晶系统包括氧化结晶罐，氧化结晶罐设置有氧化段和浓缩段，经石膏旋流器初步分离后的底流浆液先进入氧化结晶罐的氧化段。
氧化结晶罐的氧化段包括氧化分布管、氧化风机和搅拌器，氧化风机的风量约为吸收塔内氧化风机风量的0.675倍，氧化分布管采用枝状式设计，空气分布均匀，接触充分，同时在氧化段加入调酸物，将pH值控制在5-6，氧化效率高且能长效运行。
浓缩段设在罐体底部，采用特殊的半椎体结构设计，这种结构方式可以有效防止积液死区，氧化浓缩后的浆液浓度能稳定在20%，密度1180-1200mg/m3，脱水条件良好。经浓缩后的浆液进入真空皮带脱水机后，压出来的石膏呈粉末状，可进行回收及再利用。
实施例1
将造纸厂产生的苛化电石渣输送到电石渣搅拌仓内，用搅拌机对苛化电石渣进行搅拌，搅拌过程中加工业水，形成电石渣浆，搅拌过程中监测电石渣浆的含水量，控制电石渣浆中水的浓度为29%；将电石渣浆通过电石渣渣浆泵打到电石渣浆液配置箱内储存，将石灰粉仓中的石灰石粉由称重给料阀送入石灰石浆液配置箱内配置成石灰石浆液备用，同时配置脱硫液系统；将电石渣浆液通过渣浆泵从电石渣浆液配置箱进行管道输送到吸收塔喷淋层的喷嘴处，并由喷嘴喷出，喷嘴数量为269个，喷射方向与烟道烟气流动方向相反，进行脱硫作业；控制吸收塔内脱硫浆液的pH值为7.5，使用电子pH计对吸收塔内的脱硫浆液进行实时监测，并显示在DCS上位机上，通过DCS上位机控制氧化空气量的供给量和酸液的供给量，并控制吸收塔脱硫入口浓度为3500mg/m3，出口浓度为65mg/m3；吸收塔内脱硫作业形成的石膏浆液进入氧化结晶系统，经石膏旋流器初步分离后的底流浆液先进入氧化结晶系统内氧化结晶罐的氧化段内进行氧化作业；经氧化段内进行氧化作业后的浆液然后进入浓缩段进行浓缩作业；氧化浓缩后的浆液浓度能稳定在20%，密度1190mg/m3；经浓缩段浓缩后的浆液进入脱水系统，经过脱水系统内真空皮带脱水机脱水后的物料为粉末状石膏，达到利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的目的。
实施例2
将产生的苛化电石渣输送到电石渣搅拌仓内，用搅拌机对苛化电石渣进行搅拌，搅拌过程中加工业水，形成电石渣浆，搅拌过程中监测电石渣浆的含水量，控制电石渣浆中水的浓度为21%；将电石渣浆通过电石渣渣浆泵打到电石渣浆液配置箱内储存，将石灰粉仓中的石灰石粉由称重给料阀送入石灰石浆液配置箱内配置成石灰石浆液备用，同时配置脱硫液系统；将电石渣浆液通过渣浆泵从电石渣浆液配置箱进行管道输送到吸收塔喷淋层的喷嘴处，并由喷嘴喷出，喷嘴数量为100个，喷射方向与烟道烟气流动方向相反，进行脱硫作业；控制吸收塔内脱硫浆液的pH值为7.8，使用电子pH计对吸收塔内的脱硫浆液进行实时监测，并显示在DCS上位机上，通过DCS上位机控制氧化空气量的供给量和酸液的供给量，并控制吸收塔脱硫入口浓度为3600mg/m3，出口浓度为80mg/m3；吸收塔内脱硫作业形成的石膏浆液进入氧化结晶系统，经石膏旋流器初步分离后的底流浆液先进入氧化结晶系统内氧化结晶罐的氧化段内进行氧化作业；经氧化段内进行氧化作业后的浆液然后进入浓缩段进行浓缩作业；氧化浓缩后的浆液浓度能稳定在20%，密度1195mg/m3；经浓缩段浓缩后的浆液进入脱水系统，经过脱水系统内真空皮带脱水机脱水后的物料为粉末状石膏，达到利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的目的。
本发明的原理：因电石渣浆液pH值高，容易脱硫但氧化效果差，容易结垢造成管道堵塞，而对脱硫浆液的控制方式及手段为本项目的创新特征，根据DCS上位机显示过来的pH值，动态调节氧化空气量，同时增加应急补酸环节，利用厂里原料酸，通过DN32的管道，抽入塔内浆液池，可有效克服塔内pH值过高造成后续石膏浆液无法氧化的缺陷。
本发明在项目实施中获取的生产数据为：脱硫塔内的pH值可以控制在7-8左右，脱硫入口浓度小于4000mg/m3，出口要求指标<100mg/m3。脱硫效果也非常显著，运行稳定。同时副产品石膏含水量低品质优，能二次回收利用。克服了电石渣脱硫副产品—石膏品质差、呈流态、无法回收的缺陷。其控制手段有：当电石渣供应量偏低时，动态调高氧化系统氧化空气量，氧化风量为常规量的2-2.5倍，这样可以显著加快石膏结晶量和结晶速度。当电石渣浆液量足够，脱硫入口浓度高时，动态调低氧化系统氧化负荷量，氧化风量为常规风量，让浆液在高pH值条件下可以充分吸收。调节过程均根据进出口浓度、电石渣浆液量及pH值由DCS动态控制完成。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置，包括烟气系统、吸收系统、配浆系统、脱水系统和氧化结晶系统，其特征在于，所述烟气系统包括烟囱、增压风机、工艺水箱、锅炉烟气管，所述锅炉烟气管和烟囱与增压风机连通，所述吸收系统包括吸收塔和循环泵，所述循环泵入口和出口通过管道与吸收塔连通，所述增压风机通过风管与吸收塔连通，所述配浆系统包括石灰粉仓、石灰石浆液配置箱、电石渣浆液配置箱，所述石灰粉仓与石灰石浆液配置箱连通，所述电石渣浆液配置箱与石灰石浆液配置箱连通，所述石灰石浆液配置箱、电石渣浆液配置箱均通过泵与吸收塔顶部连通，所述脱水系统包括石膏旋流器、真空皮带脱水机、滤布冲洗水箱和废水处理系统，所述石膏旋流器通过管道与吸收塔底部连通，所述石膏旋流器下端设置有真空皮带脱水机，所述真空皮带脱水机下部连通有滤布冲洗水箱，所述真空皮带脱水机后端设置有废水处理系统，所述氧化结晶系统包括氧化结晶罐，氧化结晶罐设置有氧化段和浓缩段，所述氧化段位于浓缩段上部，所述氧化段包括氧化分布管、氧化风机和搅拌器，所述氧化分布管为枝状，所述氧化段与石膏旋流器通过管道连通，所述浓缩段设在氧化结晶罐的罐体底部，所述浓缩段为半椎体形，所述浓缩段与真空皮带脱水机通过管道连通。
2.一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的方法，基于如权利要求1所述的一种利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的装置完成，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：电石渣造浆：将造纸厂产生的苛化电石渣输送到电石渣搅拌仓内，用搅拌机对苛化电石渣进行搅拌，搅拌过程中加工业水，形成电石渣浆，搅拌过程中监测电石渣浆的含水量，控制电石渣浆中水的浓度为20%-30%；
第二步：配浆系统准备：将电石渣浆通过电石渣渣浆泵打到电石渣浆液配置箱内储存，将石灰粉仓中的石灰石粉由称重给料阀送入石灰石浆液配置箱内配置成石灰石浆液备用，同时配置脱硫液；
第三步：脱硫作业：将电石渣浆液通过渣浆泵从电石渣浆液配置箱进行管道输送到吸收塔喷淋层的喷嘴处，并由喷嘴喷出，喷嘴数量为50-300个，喷射方向与烟道烟气流动方向相反，进行脱硫作业；
第四步：脱硫浆液pH值及硫浓度的控制：控制吸收塔内脱硫浆液的pH值为7-8，使用电子pH计对吸收塔内的脱硫浆液进行实时监测，并显示在DCS上位机上，通过DCS上位机控制氧化空气量的供给量和酸液的供给量，并控制吸收塔脱硫入口浓度小于4000mg/m3，出口浓度小于100mg/m3；
第五步：石膏浆液氧化浓缩：吸收塔内脱硫作业形成的石膏浆液进入氧化结晶系统，经石膏旋流器初步分离后的底流浆液先进入氧化结晶系统内氧化结晶罐的氧化段内进行氧化作业；经氧化段内进行氧化作业后的浆液进入浓缩段进行浓缩作业；氧化浓缩后的浆液浓度稳定在20%，密度1180-1200mg/m3；
第六步：石膏浆液脱水：经浓缩段浓缩后的浆液进入脱水系统，经过脱水系统内真空皮带脱水机脱水后的物料为粉末状石膏，达到利用电石渣脱除烟气中的二氧化硫的目的。
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