一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法及装置
技术领域
本发明涉及固废和烟气环保处理技术领域,具体是一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法及装置。
背景技术
工业硫化钠(硫化碱)生产企业主要位于西部,通行的固废处置方法是露天堆存,没有综合利用。根据2016年8月1日起施行的《国家危险废物名录》,硫化碱固废因具有较强的碱性,被列入具有腐蚀性危险废物类别(HW35-900-399-35,其他碱渣)。硫化碱固废来自硫化钠浓卤澄清工序产生的碱泥,经过洗涤过滤后的滤饼含有0.5~5%的硫化钠,5~15%的碳酸钠,10~25%的硫酸钠,其pH>13,具有强碱性、强腐蚀性。
在硫化钠生产过程中,硫化碱转炉(或回转窑)产生的尾气中含有大量二氧化硫,属于需要进行脱硫处理的工业危险废气。目前该尾气脱硫一般是采用氢氧化钠或氢氧化钙进行脱硫,采用氢氧化钠脱硫工艺简单高效,但是成本高昂;采用氢氧化钙脱硫会产生大量脱硫石膏,但是该脱硫石膏质量很差,无法外卖处理,反而增加了一般固废产量。
因此,申请人考虑到硫化钠生产碱泥含有强碱性,如何利用该碱泥进行转炉尾气脱硫,既实现废气无害化处理,又实现固废无害化处理,即成为本发明的目的。
发明内容
本发明的目的就是针对目前硫化钠行业产生的碱泥和废气均需要高昂的治理费用,企业环保压力巨大的问题,提供一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法及装置。
本发明的一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法,包括下述步骤:
(1)将硫化钠生产线上产生的PH>13的碱泥加入带搅拌装置的一级调浆罐中,加水进行调浆,使料浆含水量达到50~80%;
(2)将一级调浆罐中的料浆用压滤泵送至一级过滤机过滤,所得滤液收集至碱液储罐储存,滤饼卸至二级调浆罐中调浆;
(3)碱液储罐中的碱液用泵输送至带搅拌装置的脱硫循环池,在搅拌下将脱硫循环池中的碱液从池底部抽送至烟气脱硫塔顶部喷淋管向下喷淋,与含硫烟气逆流接触后,从烟气脱硫塔塔底回流至脱硫循环池,脱硫塔顶部的脱硫烟气符合GB31573-2015的排放标准进行排空;当脱硫循环池中料浆pH达到5~7时,用泥浆泵将脱硫循环池中的料浆送至杂盐过滤机中过滤,滤液送至杂盐液缓冲池储存,滤饼返回硫化碱备料工序用作生产原料;
(4)杂盐液缓冲池中的盐液用泵送至二级调浆罐中与一级过滤机的滤饼调浆中和,控制二级调浆罐中浆液pH至7~9,将二级调浆罐中的浆液送至二级过滤机过滤,滤液返回步骤(1)中调浆使用,滤饼中pH<12.5,腐蚀速率<6.35mm/a,符合GB 5085.1-2007的排放标准,即可作为一般工业固废送至渣场贮存风干后用作水泥添加剂。
本发明中所述碱泥的含水量为18~25%,硫化钠含量为0.5~5%,碳酸钠含量为5~15%,硫酸钠10~25%,其他为水不溶物。
本发明中所述杂盐滤饼含水25~30%,含硫酸钠30~40%,含硫代硫酸钠15~30%,含亚硫酸钠5~10%。
本发明中所述烟气脱硫塔与硫化碱转炉或回转窑废气出口相连接。
本发明中所述一级过滤机、二级过滤机及杂盐过滤机均是采用板框过滤机。
本发明的一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法所用的装置,具有一级调浆罐,一级调浆罐后通过料浆输送管依次串联有一级过滤机、碱液储罐、脱硫循环池、杂盐过滤机、杂盐液缓冲池、二级调浆罐、二级过滤机,所述二级过滤机产生的滤液返回至一级调浆罐中调浆使用,一级过滤机产生的滤饼卸至二级调浆罐中调浆使用;所述一级调浆罐、脱硫循环池、杂盐液缓冲池及二级调浆罐均带有搅拌装置;所述脱硫循环池及二级调浆罐均装有pH检测装置;所述脱硫循环池还外接有烟气脱硫塔并与烟气脱硫塔构成循环运行,即在脱硫循环池底部与烟气脱硫塔顶部喷淋管之间装有料浆输送管,将脱硫循环池内的料浆输送至烟气脱硫塔顶部喷淋管内,在烟气脱硫塔底部与脱硫循环池顶部之间装有料浆输送管,将烟气脱硫塔顶部喷淋液收集后回流至脱硫循环池中;上述料浆输送管上均按工艺需求装有泵及阀门。
本发明的原理是:将含有硫化钠、碳酸钠、硫酸钠的碱泥先加水打浆(控制料浆中碳酸钠、硫化钠的比例和含量,避免后续工艺中硫化氢气体超标),送入一级板框过滤机过滤后,滤液中含有硫化钠、碳酸钠和硫酸钠,其pH>13,再将其送至脱硫循环池中,泵入烟气脱硫塔用于转炉烟气脱硫,烟气中主要含有的有害气体是二氧化硫,滤液中的碳酸钠、硫化钠均可以与二氧化硫反应生成亚硫酸钠、亚硫酸氢钠以及少量硫化氢,反应中生成的少量硫化氢又可以与二氧化硫反应生成单质硫,单质硫与亚硫酸钠反应生成硫代硫酸钠溶解在溶液中;与此同时烟气余热使循环液水分蒸发,循环液中的硫酸钠、亚硫酸钠和硫代硫酸钠等可溶盐结晶析出;在烟气脱硫塔中发生的化学反应如下:
Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2↑;
Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3;
Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S↑;
2H2S+SO2+H2O=3S+2H2O;
S+Na2SO3=Na2S2O3;
并且在上述滤液与烟气不断的循环接触过程中,滤液的pH值下降,直至滤液中pH降至5~7时,将烟气脱硫塔中的料液送至杂盐板框过滤机过滤,杂盐滤饼返回硫化碱备料工序用作生产原料,其中主要成分硫酸钠本身就是生产原料,其中含有的亚硫酸钠和硫代硫酸钠在转炉内发生以下化学反应:
4Na2SO3= Na2S+3Na2SO4;
2Na2S2O3+3C= 2Na2S+3CO2+S2;
过滤得到的杂盐液收集至杂盐液缓冲池储存,然后与一级板框过滤机产生的滤饼在二级调浆罐中发生中和反应,化学反应如下:
8NaHSO3+Na2CO3+2Na2S=4Na2SO3+3Na2S2O3+CO2↑+4H2O;
上述反应过程中,杂盐液缓冲池中的杂盐液所含的酸性化学物质与一级板框过滤机产生的滤饼中所含的碱性化学物质发生中和反应,控制滤饼与杂盐液缓冲池中料液的比例,使二级调浆罐中料浆pH至7~9,即表明滤饼的碱性被中和至弱碱性,此时将料浆送至二级板框过滤机过滤,滤液返回一级调浆罐中调浆使用,滤饼转至渣场风干后即可作为一般固废进行处理。
本发明申请人通过合理的工艺流程设计,自主研发了利用硫化碱生产碱泥用于硫化碱转炉(或回转窑)尾气脱硫,取代传统石灰脱硫剂,大幅降低了尾气脱硫成本,提高了脱硫效率和运行稳定性,本发明专利的核心是利用碱泥中的碱性物质去除烟气中的二氧化硫,利用酸性脱硫产物降低碱泥pH值,利用烟气余热使水分蒸发,回收可溶盐类,减少固废排放量,达到以废制废,废物综合利用的目的。
本发明的方法及装置通过申请人企业两年多的实际生产经验,运行良好,脱硫效率高,运行成本低,并且避免了传统转炉尾气脱硫过程中需要使用石灰的问题,不仅避免了一般固废(脱硫石膏)的产生,还将危险固废(碱泥)处理成二类一般固废,大大降低了企业的环保压力。
本发明方法、装置简单,效果显著,充分利用硫化钠生产中产生的碱泥代替石灰、氢氧化钠处理硫化碱转炉或回转窑产生的含硫尾气,以废治污,大大降低了企业的环保治理费用,并且运行成本低,以年产30000吨硫化碱的生产企业为例,可节省企业生产成本150万元/年以上,大大降低了企业的环保压力,值得大力推广应用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图;
图2是本发明的装置示意图;
图中,1—一级调浆罐,2—料浆输送管,3—一级过滤机,4—碱液储罐,5—脱硫循环池,6—杂盐过滤机,7—杂盐液缓冲池,8—二级调浆罐,9—二级过滤机,10—搅拌装置,11—pH检测装置,12—烟气脱硫塔,13—喷淋管,14—泵,15—阀门。
具体实施方式
实施例1
本实施例以2017年11月23日在黄石新泰碱业有限公司的实际生产情况为例来对本发明的方法进行解释说明,并不以任何形式限制本发明。
参见图1、图2,一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法,括下述步骤:
(1)将硫化钠生产线上产生的PH>13的碱泥加入带搅拌装置的一级调浆罐1中,加水进行调浆,使料浆含水量达到65%;所述碱泥的含水量为20%,硫化钠含量为3%,碳酸钠含量为10%,硫酸钠15%,其他为水不溶物;
(2)将一级调浆罐1中的料浆用压滤泵14送至一级过滤机3过滤,所得滤液收集至碱液储罐4储存,滤饼卸至二级调浆罐8中调浆;
(3)碱液储罐4中的碱液用泵14输送至带搅拌装置9的脱硫循环池5,在搅拌下将脱硫循环池5中的碱液从池底部抽送至烟气脱硫塔12顶部喷淋管向下喷淋,与含硫烟气逆流接触后,从烟气脱硫塔12塔底回流至脱硫循环池5,脱硫烟气从脱硫塔排气筒中排空;当脱硫循环池5中料浆pH达到6~7时,用泥浆泵14将脱硫循环池5中的料浆送至杂盐过滤机6中过滤,滤液送至杂盐液缓冲池7中储存,滤饼含水28%,含硫酸钠30%,含硫代硫酸钠30%,含亚硫酸钠5%,送至硫化碱生产备料工序用作生产原料;
(4)杂盐液缓冲池7中的盐液用泵14送至二级调浆罐8中与一级过滤机3的滤饼调浆中和,控制二级调浆罐8中浆液pH至7,将二级调浆罐中的浆液送至二级过滤机9过滤,滤液返回步骤(1)中调浆使用,滤饼中pH为9.27,腐蚀速率为0.61mm/a,即可作为一般工业固废送至渣场贮存风干后用作水泥添加剂。
所述烟气脱硫塔12与硫化碱转炉废气出口相连接。
所述一级过滤机、二级过滤机及杂盐过滤机均是采用板框过滤机。
参见图2,本实施例所述的一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法所用的装置,具有一级调浆罐1,一级调浆罐1后通过料浆输送管2依次串联有一级过滤机3、碱液储罐4、脱硫循环池5、杂盐过滤机6、杂盐液缓冲池7、二级调浆罐8、二级过滤机9,所述二级板框过滤机9产生的滤液返回至一级调浆罐1中调浆使用,一级过滤机3产生的滤饼卸至二级调浆罐8中与来自杂盐液缓冲池7中的杂盐液中和调浆使用;所述一级调浆罐1、脱硫循环池5、杂盐液缓冲池7及二级调浆罐8均带有搅拌装置10;所述脱硫循环池5及二级调浆罐8均装有pH检测装置11;所述脱硫循环池5还外接有烟气脱硫塔12并与烟气脱硫塔12构成循环运行,即在脱硫循环池5底部与烟气脱硫塔12顶部喷淋管13之间装有料浆输送管2,将脱硫循环池5内的料浆输送至烟气脱硫塔12顶部喷淋管13内,在烟气脱硫塔12底部与脱硫循环池5顶部之间装有料浆输送管2,将烟气脱硫塔12顶部喷淋液收集后回流至脱硫循环池5中;上述料浆输送管2上均按工艺需求装有泵14及阀门15。
本发明方法研究成功以后,经过2016年在黄石新泰碱业有限公司试运行一年,运行情况稳定,于2017年至今,在黄石新泰碱业有限公司正式运行,运行效果良好,除极少因设备故障短时间排污不达标以外,在设备运行良好的状态下,尾气排放,固废排放均符合环保要求。本实施例以2017年11月23的具体生产情况为例来进行说明,并委托专业检测机构对硫化碱转炉排气筒出口尾气及无组织排放废气、硫化碱泥渣进行采样检测,检测结果均符合国家相关环保要求,具体实施方法及检测结果如下:
一、委托湖北同正检测科技股份有限公司就硫化碱车间排气筒出口废气及无组织排放废气进行检测,具体情况如下:
1.采样日期:2017年11月23日
2.检测日期:2017年11月23日~11月30日
3.检测项目、方法依据及主要仪器:
表一 有组织排放废气检测项目、方法依据及主要仪器一览表
表二 无组织排放废气检测项目、方法依据及主要仪器一览表
注:采样依据为HJ/T 55-2000《大气污染物无组织排放检测技术导则》。
4.质控措施:样品检测采用平行双样和质控样质量控制。
5.检测评价标准:
(1)硫化碱车间焙烧炉有组织排放废气执行GB 31573-2015《无机化学工业污染物排放标准》表3中大气污染物排放限值。
(2)无组织排放硫化氢执行GB 31573-2015《无机化学工业污染物排放标准》表5中企业边界大气污染物排放限值。
6.检测结果:
(1)有组织排放废气检测结果
表三 硫化碱车间排气筒出口废气检测结果
(2)无组织排放废气检测结果
11月23日,晴,温度:17.3℃;大气压:102.57kpa;风速:1.6m/s;湿度:72%;风向:东北风
表四 无组织排放废气检测结果
表五 无组织排放硫化氢质控结果
7.结论:
经过对黄石新泰碱业有限公司硫化碱车间排气筒出口废气及无组织排放废气进行了检测,检测结论如下:
(1)硫化碱车间焙烧炉排气筒出口废气的检测结果均符合GB 31573-2015《无机化学工业污染物排放标准》表3中大气污染物排放限值中的标准。
(2)无组织排放硫化氢的检测结果符合GB 31573-2015《无机化学工业污染物排放标准》表5中企业边界大气污染物排放限值中的标准。
由上述检测分析结果及结论可以看出,采用本实施例的方法及装置,将硫化钠生产碱泥用于硫化碱转炉烟气脱硫完全可行,并且脱硫后排气筒出口废气、无组织排放废气排放标准均符合国家相关环保标准,进一步说明本发明方法的科学性、可行性。
二、委托广州中科检测技术服务有限公司对二级过滤机产生的硫化碱泥渣进行检测(检测依据GB 5085.1-2007),具体检测结果见下表六:
表六 硫化碱二级过滤机泥渣检测结果
由上表的检测结果可知,经过本实施例的方法处理后,硫化碱碱泥的pH值,腐蚀速率均符合GB 5085.1-2007中的相关规定,说明采用本发明方法,利用硫化碱生产碱泥进行硫化碱生产过程中含硫烟气的脱硫处理是切实可行的,并且为企业节省生产成本150万元/年以上,效果显著,避免了硫化碱行业因为排污不达标导致停产的情况发生。
实施例2
一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法,括下述步骤:
(1)将硫化钠生产线上产生的PH>13的碱泥加入带搅拌装置的一级调浆罐中,加水进行调浆,使料浆含水量达到50%;所述碱泥的含水量为25%,硫化钠含量为0.5%,碳酸钠含量为5%,硫酸钠10%,其他为水不溶物;
(2)将一级调浆罐1中的料浆用压滤泵14送至一级过滤机3过滤,所得滤液收集至碱液储罐4储存,滤饼卸至二级调浆罐8中调浆;
(3)碱液储罐4中的碱液用泵14输送至带搅拌装置9的脱硫循环池5,在搅拌下将脱硫循环池5中的碱液从池底部抽送至烟气脱硫塔12顶部喷淋管向下喷淋,与含硫烟气逆流接触后,从烟气脱硫塔12塔底回流至脱硫循环池5,脱硫塔顶部的脱硫烟气符合GB 31573-2015的排放标准进行排空;当脱硫循环池5中料浆pH达到5~6时,用泥浆泵14将脱硫循环池5中的料浆送至杂盐过滤机6中过滤,滤液送至杂盐液缓冲池7中储存,滤饼含水25%,含硫酸钠40%,含硫代硫酸钠18%,含亚硫酸钠8%,送至硫化碱生产备料工序用作生产原料;
(4)杂盐液缓冲池7中的盐液用泵14送至二级调浆罐8中与一级过滤机3的滤饼调浆中和,控制二级调浆罐8中浆液pH至7~8,将二级调浆罐中的浆液送至二级过滤机9过滤,滤液返回步骤(1)中调浆使用,滤饼中pH为9.53,腐蚀速率为1.09mm/a,符合GB 5085.1-2007中的相关规定,即可作为一般工业固废送至渣场贮存风干后用作水泥添加剂。
所述烟气脱硫塔与回转窑废气出口相连接。
所述一级过滤机、二级过滤机及杂盐过滤机均是采用板框过滤机。
上述方法所用的装置同实施例1。将本实施例方法所产生的废气、泥渣委托实施例1的公司进行检测,检测结果均符合相关国家标准。
实施例3
一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法,括下述步骤:
(1)将硫化钠生产线上产生的PH>13的碱泥加入带搅拌装置的一级调浆罐中,加水进行调浆,使料浆含水量达到80%;所述碱泥的含水量为18%,硫化钠含量为5%,碳酸钠含量为15%,硫酸钠25%,其他为水不溶物。
(2)将一级调浆罐1中的料浆用压滤泵14送至一级过滤机3过滤,所得滤液收集至碱液储罐4储存,滤饼卸至二级调浆罐8中调浆;
(3)碱液储罐4中的碱液用泵14输送至带搅拌装置9的脱硫循环池5,在搅拌下将脱硫循环池5中的碱液从池底部抽送至烟气脱硫塔12顶部喷淋管向下喷淋,与含硫烟气逆流接触后,从烟气脱硫塔12塔底回流至脱硫循环池5,脱硫塔顶部的脱硫烟气符合GB 31573-2015的排放标准进行排空;当脱硫循环池5中料浆pH达到5~6时,用泥浆泵14将脱硫循环池5中的料浆送至杂盐过滤机6中过滤,滤液送至杂盐液缓冲池7中储存,滤饼含水30%,含硫酸钠35%,含硫代硫酸钠25%,含亚硫酸钠5%,送至硫化碱生产备料工序用作生产原料;
(4)杂盐液缓冲池7中的盐液用泵14送至二级调浆罐8中与一级过滤机3的滤饼调浆中和,控制二级调浆罐8中浆液pH至8~9,将二级调浆罐中的浆液送至二级过滤机9过滤,滤液返回步骤(1)中调浆使用,滤饼中pH为9.86,腐蚀速率为0.83mm/a,符合GB 5085.1-2007中的相关规定,即可作为一般工业固废送至渣场贮存风干后用作水泥添加剂。
所述烟气脱硫塔与硫化碱转炉或回转窑废气出口相连接。
所述一级过滤机、二级过滤机及杂盐过滤机均是采用板框过滤机。
上述方法所用的装置同实施例1。将本实施例方法所产生的废气、泥渣委托实施例1的公司进行检测,检测结果均符合相关国家标准。
实施例4
参见图2,本实施例所述的一种利用硫化钠生产固废进行烟气脱硫的方法所用的装置,具有一级调浆罐1,一级调浆罐1后通过料浆输送管2依次串联有一级过滤机3、碱液储罐4、脱硫循环池5、杂盐过滤机6、杂盐液缓冲池7、二级调浆罐8、二级过滤机9,所述二级板框过滤机9产生的滤液返回至一级调浆罐1中调浆使用,一级过滤机3产生的滤饼卸至二级调浆罐8中与来自杂盐液缓冲池7中的杂盐液中和调浆使用;所述一级调浆罐1、脱硫循环池5、杂盐液缓冲池7及二级调浆罐8均带有搅拌装置10;所述脱硫循环池5及二级调浆罐8均装有pH检测装置11;所述脱硫循环池5还外接有烟气脱硫塔12并与烟气脱硫塔12构成循环运行,即在脱硫循环池5底部与烟气脱硫塔12顶部喷淋管13之间装有料浆输送管2,将脱硫循环池5内的料浆输送至烟气脱硫塔12顶部喷淋管13内,在烟气脱硫塔12底部与脱硫循环池5顶部之间装有料浆输送管2,将烟气脱硫塔12顶部喷淋液收集后回流至脱硫循环池5中;上述料浆输送管2上均按工艺需求装有泵14及阀门15。
上述实施例并不以任何形式限制本发明,任何人在依据本发明权利要求的原理下实施的硫化碱转炉(或回转窑)尾气脱硫及硫化碱固废处理的方法,或利用本发明权利要求原理变通的硫化碱转炉(或回转窑)尾气脱硫及硫化碱固废处理的方法,均因视为落入本发明权利要求的保护范围之内。