CN110102158A - 一种脱硫浆液脱氯工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脱硫浆液脱氯工艺,包括:浓缩结晶塔内,含氯的脱硫浆液对燃煤烟气循环喷淋,脱硫浆液内NH4Cl浓度升高,NH4Cl结晶,晶体颗粒不断生长;包含NH4Cl结晶的脱硫浆液进入缓冲罐,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长,大的晶体颗粒沉于脱硫浆液的底部,小的晶体颗粒悬浮于上层脱硫浆液;含大的晶体颗粒的脱硫浆液进行旋流分离和离心分离,得到晶体湿料。该工艺通过脱硫浆液的循环喷淋使得浆液内的氯富集,浓度升高结晶析出,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长结晶分离。使用传统已有的设备就可以实现,因而设备成本低,并且加热浆液的原料是燃煤烟气,利用燃煤烟气的热量对浆液加热,节省资源。

Description

一种脱硫浆液脱氯工艺
技术领域
本发明涉及燃煤烟气处理技术领域,特别涉及一种脱硫浆液脱氯工艺。
背景技术
燃煤烟气中硫含量超标需要进行脱硫处理,在脱硫处理过程中,脱硫浆液中氯离子随着水分蒸发而逐渐累积,当氯离子浓度大于10000mg/L时,会对脱硫装置及脱硫塔内件产生较强的腐蚀,从而增加运行风险及运行成本;同时,高浓度的氯离子还会污染脱硫产品。
为使脱硫塔浓缩段氯离子浓度不超过40000mg/L、循环槽不超过10000mg/L,需要对脱硫浆液进行脱氯处理。现有烟气脱硫装置脱氯的方案主要是多效蒸发法,具体是采用几个蒸发器串联而成的系统,将前一个蒸发器蒸发出来的二次蒸汽导入下一个蒸发器,将其作为加热蒸汽,同时在下一个蒸发器中冷凝为蒸馏水。这样依次利用前一效的二次蒸汽作为下一效的蒸发器的热源。但该方法进行脱氯时所需设备数量多并且结构比较复杂,成本高,并且消耗蒸汽,对能源的消耗大。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供一种脱硫浆液脱氯工艺,包括:
浓缩结晶塔内,含氯的脱硫浆液对燃煤烟气循环喷淋,脱硫浆液内NH4Cl浓度升高,NH4Cl结晶,晶体颗粒不断生长;
包含NH4Cl结晶的脱硫浆液进入缓冲罐,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长,大的晶体颗粒沉于脱硫浆液的底部,小的晶体颗粒悬浮于上层脱硫浆液;
含大的晶体颗粒的脱硫浆液进行旋流分离和离心分离,得到晶体湿料。
进一步地,燃煤烟气来自脱硫塔入口烟道处;所述脱硫浆液来源于脱硫塔循环泵出口管处。
进一步地,脱硫浆液对燃煤烟气喷淋包括:
浓缩循环泵抽取浓缩结晶塔内的脱硫浆液并将抽取的部分脱硫浆液输送至浓缩结晶塔的喷头对燃煤烟气进行喷淋,喷淋后返回脱硫浆液,将抽取的另一部分脱硫浆液返回至浓缩结晶塔的塔底。
进一步地,由浓缩结晶塔的塔底抽出含有晶体的脱硫浆液,将抽取的一部分脱硫浆液返回浓缩结晶塔的塔内液面将另一部分脱硫浆液输送至缓冲罐。
进一步地,缓冲罐内含小的晶体颗粒的脱硫浆液溢流回浓缩结晶塔,在浓缩结晶塔内继续进行浓缩增长。
进一步地,缓冲罐内含大的晶体颗粒的脱硫浆液进行旋流分离,旋流分离后脱硫浆液分为轻液和母液,轻液返回缓冲罐。
进一步地,母液进行离心分离,离心分离则得到晶体湿料,母液返回缓冲罐。
进一步地,晶体湿料进行干燥处理得到含氯成品。
进一步地,喷淋后的燃煤烟气成为湿烟气,湿烟气经除雾器除去水滴和固体微粒,返回脱硫塔的吸收段进行后续脱硫处理。
进一步地,与浓缩结晶塔相连的管线和与缓冲罐相连的管线均设置有冲洗水。
由以上技术方案可知,本发明的工艺通过脱硫浆液的循环喷淋使得浆液内的氯富集,浓度升高结晶析出,,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长,脱硫浆液分层后分离即可,并且加热浆液的原料是燃煤烟气,利用燃煤烟气的热量对浆液加热,节省资源。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。
图1为本发明实施例的脱硫浆液脱硫工艺流程图。
图2为本发明实施例的脱硫浆液脱硫系统图。
其中:1-取出器、2-浓缩结晶塔、21-喷头3-浓缩循环泵、4-干燥风机、5-除雾器、6-结晶排出泵、7-缓冲罐、8-旋流器、9-离心机、W-冲洗水、FW-防雾冲洗水、DTI-脱硫塔入口烟道、DTE-脱硫塔循环泵出口管、DTA-脱硫塔吸收段、DF-干燥流化床。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式,在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中,“示意性”表示“充当实例、例子或说明”,不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁,各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分,而并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。
在本文中,“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系,而非限定这些相关部分的绝对位置。
在本文中,“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分,而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中,“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制,还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。除非另有说明,本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围,也包括含于其中的若干子范围。
现有烟气脱硫装置脱氯的方案主要是多效蒸发法,具体是采用几个蒸发器串联而成的系统,将前一个蒸发器蒸发出来的二次蒸汽导入下一个蒸发器,将其作为加热蒸汽,同时在下一个蒸发器中冷凝为蒸馏水。这样依次利用前一效的二次蒸汽作为下一效的蒸发器的热源。但该方法进行脱氯时所需设备数量多并且结构比较复杂,成本高,并且消耗蒸汽,对能源的消耗大。
为了解决现有技术中脱氯时成本高,并且能源消耗大的技术问题,如图1所示,本发明的实施例提供了一种脱硫浆液脱氯工艺。该工艺包括:
浓缩结晶塔内,含氯的脱硫浆液对燃煤烟气循环喷淋,脱硫浆液内NH4Cl浓度升高,NH4Cl结晶,晶体颗粒不断生长;
包含NH4Cl结晶的脱硫浆液进入缓冲罐,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长,大的晶体颗粒沉于脱硫浆液的底部,小的晶体颗粒悬浮于上层脱硫浆液;
含大的晶体颗粒的脱硫浆液进行旋流分离和离心分离,得到晶体湿料。
上述燃煤烟气来自脱硫塔入口烟道处,也就是,燃煤烟气尚未经过脱硫处理,可以理解的是,此时燃煤烟气内含有硫,因而在喷淋过程中,烟气中会有少量的硫进入脱硫浆液内;脱硫浆液来源于脱硫塔循环泵出口管处,富集后进行喷淋,因而脱硫浆液中除了包含Cl-离子,还含有SO3 2-离子、SO4 2-离子和NH4 +离子,脱硫浆液内的结晶产物主要是NH4Cl,还有少量(NH4)2SO3和(NH4)2SO4
可以理解的是,由于脱硫浆液对燃煤烟气进行喷淋,因而燃煤烟气和脱硫浆液是逆流接触,燃煤烟气温度高,脱硫浆液温度低,逆流接触过程中燃煤烟气与脱硫浆液迅速进行热交换,或者,可以认为是燃煤烟气对脱硫浆液进行加热,使得脱硫浆液内的部分液体蒸发为蒸汽,蒸汽随燃煤烟气逆流与脱硫浆液分离,因而脱硫浆液内的液体成分减少,同时,燃煤烟气与脱硫浆液接触,对脱硫浆液产生提升拉力,由于脱硫浆液中固体颗粒和水滴的粒径小,重量轻,因而燃煤烟气会带走脱硫浆液中的部分水滴和固体颗粒,随燃煤烟气进入后续工序。随着循环喷淋的进行,液体成分蒸发的相对越来越多,NH4Cl浓度越来越高,直至NH4Cl结晶析出,得到NH4Cl晶体,随着喷淋的不断进行,晶体颗粒富集,并且不断生长,晶体颗粒的粒径大于0.06—0.10mm时,脱硫浆液进入缓冲罐;包含NH4Cl结晶的脱硫浆液进入缓冲罐,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长;当包含NH4Cl结晶的脱硫浆液在缓冲罐内晶体在搅拌器的搅拌作用下强制生长时,粒径大于0.15—0.2mm的晶体颗粒(大的晶体颗粒)由于密度大,会沉积于脱硫浆液底部,而粒径小于0.15mm的晶体颗粒(小的晶体颗粒)由于密度小,将悬浮于脱硫浆液内,也就是脱硫浆液分层,将底层的含大的晶体颗粒的脱硫浆液进行旋流分离和离心分离,即可得到晶体湿料。
上述脱硫浆液脱氯通过脱硫浆液的循环喷淋使得浆液内的氯富集,浓度升高结晶析出,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长,分层后分离即可,该过程简单易于操作,使用传统已有的设备就可以实现,因而设备成本低,并且加热浆液的原料是燃煤烟气,利用燃煤烟气的热量对浆液加热,燃煤烟气在进入脱硫塔之前的温度高,而当燃煤烟气温度高时进入脱硫塔则会增加脱硫塔本身的安全隐患,温度太高时进行脱硫反应,反应时会进一步放热,这时候对脱硫塔的设备强度要求将增加,当燃煤烟气在进入脱硫塔之间对脱硫浆液进行加热,一方面,燃煤烟气与脱硫浆液进行热交换,使得燃煤烟气温度降低,燃煤烟气温度降低后再进行后续的脱硫反应,不会导致反应时温度过高,保证脱硫塔使用的安全性,另一方面,燃煤烟气是脱硫过程的产物,使用燃煤烟气对脱硫浆液进行加热,则不需要额外的热源,仅仅通过脱硫塔内的现有物质就可完成加热,节省资源。
上述实施例中,脱硫浆液对燃煤烟气喷淋具体包括:
浓缩循环泵抽取浓缩结晶塔内的脱硫浆液并将抽取的部分脱硫浆液输送至浓缩结晶塔的喷头对燃煤烟气进行喷淋,喷淋后返回脱硫浆液,将抽取的另一部分脱硫浆液返回至浓缩结晶塔的塔底。
脱硫浆液一部分进行喷淋,也就是浓缩处理,喷淋后返回脱硫浆液,而另一部分则直接返回浓缩结晶塔的塔底。喷淋后的脱硫浆液进行了浓缩,实现结晶析出,而另一部分直接返回浓缩结晶塔的塔底,目的在于对脱硫浆液进行搅拌,防止结晶析出的晶体沉淀,使得晶体在浆液中能够继续生长,满足大颗粒的要求。
进一步地,由浓缩结晶塔的塔底抽出含有晶体的脱硫浆液,将抽取的一部分脱硫浆液返回浓缩结晶塔的塔内液面,使晶体颗粒继续生长;同时,将另一部分脱硫浆液输送至缓冲罐,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长。
可以理解的是,塔底晶体富集,因而从塔底抽取的脱硫浆液中晶体浓度高,其中包含有大的晶体颗粒,也包含小的晶体颗粒,因而部分脱硫浆液返回浓缩结晶塔内进行再次浓缩,可使得小的晶体颗粒进一步长大,同时,包含大的晶体颗粒的脱硫浆液则进入缓冲罐进行下一步的操作,这样使得进入缓冲罐内的晶体颗粒的粒径比较大,有利于后续分离。
不可避免的缓冲罐内仍然包含小的晶体颗粒,因而含小的晶体颗粒的脱硫浆液溢流回浓缩结晶塔,在浓缩结晶塔内继续进行浓缩增长,使得晶体颗粒成为大的晶体颗粒,而含大的晶体颗粒的脱硫浆液则进行旋流分离,旋流分离后脱硫浆液分为轻液和母液,轻液中仅含有微量的晶体颗粒,因而将轻液返回缓冲罐,参与后续操作,母液中晶体颗粒含量很高,母液继续进行离心分离,离心分离则得到晶体湿料,母液返回缓冲罐,重复进行操作。
而晶体湿料不易保存和运输,因而对晶体湿料进行干燥处理,干燥处理后得到易于储存和运输的含氯成品。
另外,喷淋后的燃煤烟气成为湿烟气,湿烟气经除雾器除去水滴和固体微粒,返回脱硫塔吸收段进行后续脱硫处理。燃煤烟气在喷淋过程中与脱硫浆液进行热交换,温度降低,使得该温度适应于后续脱硫反应,同时,由于燃煤烟气中含有水滴和固体颗粒,因而使用除雾器进行去除,使得燃煤烟气仅包含水蒸气而不包含水滴和固体颗粒,以适应于后续脱硫反应。可以理解的是,由于燃煤烟气温度高,因而喷淋时燃煤烟气可使得脱硫浆液中的大部分液体蒸发为水蒸气,水蒸气随燃煤烟气从浓缩结晶塔内排出。
下面以图2中的反应过程为实例进行说明,具体的,该脱硫浆液脱氯工艺包括以下步骤:
步骤一、来自脱硫塔的脱硫浆液通过取出器1进入浓缩结晶塔2;
步骤二、浓缩循环泵3抽取浓缩结晶塔2内的脱硫浆液并通过管线将抽取的部分脱硫浆液输送至浓缩结晶塔2内的喷头21,浓缩循环泵3将其抽取的另一部分脱硫浆液通过管线输送至浓缩结晶塔2的塔底;
步骤三、来自脱硫塔的燃煤烟气(烟气在脱氯的过程中作用主要是提供热量蒸发水分的作用)通过干燥风机4输送至浓缩结晶塔2,其中,燃煤烟气进口位置低于喷头的位置;
步骤四、脱硫浆液对燃煤烟气进行喷淋,脱硫浆液内NH4Cl浓缩富集,浓度升高,脱硫浆液汇集于浓缩结晶塔2的塔底;燃煤烟气吸收水滴和固体颗粒后降温成为湿烟气;
湿烟气经除雾器5除去水滴和固体微粒,返回脱硫塔的吸收段进行后续脱硫处理;
该步骤中,燃煤烟气不进入浆液液面以下而只是进行喷淋,因为燃煤烟气进入液面以下会增大系统阻力,同时燃煤烟气的入口处容易结晶堵塞,影响整个工艺的循环;而且若燃煤烟气直接进入液面以下,则燃煤烟气在浆液中的停留时间会很短,影响热交换效果。
本实施例中除雾器采用平板式除雾器,可以有效的分离水滴和固体颗粒,减少对后续脱硫反应的影响。
步骤五、浓缩循环泵3从浓缩结晶塔2内抽取脱硫浆液,抽取的部分脱硫浆液进行再次喷淋,另一部分脱硫浆液返回浓缩结晶塔2的塔底,如此循环,浓缩结晶塔内2的脱硫浆液中NH4Cl浓度越来越高,浓缩液中结晶成NH4Cl晶体,还有少量的(NH4)2SO3和(NH4)2SO4晶体,随着浓缩液浓度的升高,浓缩结晶塔内的晶体颗粒不断生长;
步骤六、结晶排出泵6由浓缩结晶塔2的塔底部抽出含有大量晶体的脱硫浆液,将抽取的一部分脱硫浆液返回塔内液面上,使晶体颗粒继续生长;同时,将另一部分脱硫浆液输送至缓冲罐7;
步骤七、在缓冲罐7内,脱硫浆液在缓冲罐7内搅拌器的作用下,晶体强制生长并分层,也就是大的晶体颗粒和小的晶体颗粒分离,大的晶体颗粒汇集于缓冲罐7的罐底,小的晶体颗粒悬浮于上层脱硫浆液;
步骤八、缓冲罐7内含小的晶体颗粒的脱硫浆液通过管线溢流回浓缩结晶塔2,含大的晶体颗粒的脱硫浆液通过结晶排出泵6输送至旋流器8进行旋流分离,旋流分离后分为轻液和母液,轻液通过管线返回缓冲罐7,母液进入离心机9;
步骤九、离心机9内晶体和母液分离,分离为晶体和母液,母液返回缓冲罐7;晶体湿料被输送至干燥流化床DF进行干燥处理,得到成品。
从图2中可以看出,上述步骤中与浓缩结晶塔相连的管线和与缓冲罐相连的管线均设置有冲洗水W,而除雾器5通过管线连接防雾冲洗水FW。也就是浓缩循环泵3与浓缩结晶塔2之间、干燥风机4与浓缩结晶塔2之间、浓缩结晶塔2与结晶排出泵6之间、结晶排出泵6与缓冲罐7之间、旋流器8与缓冲罐7之间、离心机9与缓冲罐7之间以及燃煤烟气排出的管线。可以理解的是,在输送浆液的管道和泵内,会黏附残留晶体颗粒,若管道或者泵长时间不冲洗,则晶体颗粒会聚集,而且量会越来越多,最终会造成管道或者泵堵塞。而冲洗水是在泵停运后,对管道和泵进行冲洗,以冲洗掉附着于管道和泵内部的晶体颗粒,较为优选的,冲洗时间歇操作,这样一方面不用一直冲洗,浪费水资源,另一方面不影响管道或者泵的正常使用,提高该工艺的操作效率。
如图2所示,用于脱硫浆液脱氯的系统包括:浓缩结晶塔2,浓缩结晶塔2内安装用于喷淋的喷头21,喷头21上方安装有除雾器5;
取出器1,取出器1一端与脱硫塔的出口管相连,另一端与浓缩结晶塔2相连;
干燥风机4,干燥风机4一端与脱硫塔入口烟道相连,另一端与浓缩结晶塔2相连;
浓缩循环泵3,浓缩循环泵3入口端与浓缩结晶塔2内的脱硫浆液相连,出口端分别与喷头21和浓缩结晶塔2的塔底相连,并且浓缩循环泵3包括备用的两台;
缓冲罐7,缓冲罐7通过结晶排出泵6与浓缩结晶塔2相连,并且缓冲罐7的溢流口通过管线连通至浓缩结晶塔2;
旋流器8,旋流器8的入口通过结晶排出泵6与缓冲罐7相连,旋流器8的溢流口通过管线与缓冲罐7相连;
离心机9,离心泵9入口与旋流器8的出口相连,离心泵9的固体出口与干燥流化床DF相连,离心泵9的液体出口与缓冲罐7相连;
并且,各连接管线上均设置有阀门。
应当理解,虽然本说明书是按照各个实施方式描述的,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,而并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更,如特征的组合、分割或重复,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,包括:
浓缩结晶塔内,含氯的脱硫浆液对燃煤烟气循环喷淋,脱硫浆液内NH4Cl浓度升高,NH4Cl结晶,晶体颗粒不断生长;
包含NH4Cl结晶的脱硫浆液进入缓冲罐,在缓冲罐内搅拌器的作用下,晶体强制生长,大的晶体颗粒沉于脱硫浆液的底部,小的晶体颗粒悬浮于上层脱硫浆液;
含大的晶体颗粒的脱硫浆液进行旋流分离和离心分离,得到晶体湿料。
2.根据权利要求1所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,所述燃煤烟气来自脱硫塔入口烟道处;所述脱硫浆液来源于脱硫塔循环泵出口管处。
3.根据权利要求1所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,所述脱硫浆液对燃煤烟气喷淋包括:
浓缩循环泵抽取浓缩结晶塔内的脱硫浆液并将抽取的部分脱硫浆液输送至浓缩结晶塔的喷头对燃煤烟气进行喷淋,喷淋后返回脱硫浆液。
4.根据权利要求1所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,所述浓缩循环泵抽取的浓缩结晶塔内的另一部分脱硫浆液返回至浓缩结晶塔的塔底。
5.根据权利要求1所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,由所述浓缩结晶塔的塔底抽出含有晶体的脱硫浆液,将抽取的一部分脱硫浆液返回浓缩结晶塔的塔内液面,将另一部分脱硫浆液输送至缓冲罐,在缓冲罐内进行搅拌。
6.根据权利要求1所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,所述缓冲罐内含小的晶体颗粒的脱硫浆液溢流回浓缩结晶塔,在浓缩结晶塔内继续进行浓缩增长。
7.根据权利要求6所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,所述缓冲罐内含大的晶体颗粒的脱硫浆液进行旋流分离,旋流分离后脱硫浆液分为轻液和母液,轻液返回缓冲罐。
8.根据权利要求7所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,所述母液进行离心分离,离心分离则得到晶体湿料,母液返回缓冲罐。
9.根据权利要求6所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,所述喷淋后的燃煤烟气成为湿烟气,所述湿烟气经除雾器除去水滴和固体微粒,返回脱硫塔的吸收段进行后续脱硫处理。
10.根据权利要求1所述的脱硫浆液脱氯工艺,其特征在于,与所述浓缩结晶塔相连的管线和与所述缓冲罐相连的管线均设置有冲洗水。
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