CN112007495A - 一种低浓度so2烟气的脱硫装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低浓度SO2烟气的脱硫装置及方法，该装置包括高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施、硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施和脱硫塔，脱硫塔与硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施连接，硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施与高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施连接，SO2烟气引出的两股旁路烟气管道分别与高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施、硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施连接，并提供一种低浓度SO2烟气的脱硫方法。本发明的装置解决了装置运行过程中脱硫液中烟尘及氯氟离子的累积的问题，通过第一烟气余热及相应设施实现脱除脱硫浆液中氯氟离子同时生产复混盐固体，通过第二烟气余热及相应设施实现脱硫浆液的浓缩结晶并生产硫酸盐；本发明的方法流程简单，能耗低，无废水排放，无任何二次污染。

Description

一种低浓度SO2烟气的脱硫装置及方法
技术领域
本发明涉及一种SO2烟气的脱硫装置及方法，尤其涉及一种低浓度SO2烟气的脱硫装置及方法。
背景技术
目前燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90％以上，为推动能源合理利用、经济结构调整和产业升级，控制燃煤造成的二氧化硫大量排放，为遏制酸沉降污染恶化趋势，使用优质低硫煤炭作为一种从源头上减少二氧化硫排放的措施，已取得了不错效果。但燃用低硫煤所产生的烟气中SO2浓度依旧大于各地污染物排放标准中对于SO2排放浓度要求，仍需要安装烟气脱硫设施脱除烟气中低浓度SO2。
传统的氨法或钠法脱硫工艺流程分为三步，具体为：(1)烟气在脱硫塔中经过烟气降温段降温并使脱硫浆液浓缩至过饱和，过饱和浆液输送至硫酸盐后处理设施离心干燥，固体作为商品外销，滤液返回脱硫塔烟气降温段；(2)烟气进入吸收段，通过吸收液循环喷淋，脱除烟气中SO2，部分吸收液氧化后作为补液输送至烟气降温段；(3)烟气经过稀溶液洗涤、除雾器除雾后达标外排。在整个脱硫过程中烟气中粉尘、氯氟离子及用于烟气降温所需工艺水中的氯离子在脱硫液中富集，在没有废水处理设施的情况下，粉尘及氯氟离子外排的唯一途径是在离心干燥过程结合于副产物硫酸盐晶体内部或表面作为杂质组分一起外售处理。
传统的氨法或钠法脱硫工艺应用于燃用中高硫煤或其他高硫燃料产生的烟气时，由于副产物硫酸盐产量大，随副产物硫酸盐携带至脱硫装置外的烟尘及氯氟离子量较大，脱硫液中富集的烟尘及氯氟离子可以维持在一个较低的浓度水平，不影响脱硫装置的正常运行；当燃用低硫煤或其他低硫燃料时，烟气中SO2浓度低，但烟气进入脱硫设施前的温度、烟尘含量、含氯及含氟气体组分与燃用中高硫煤时并无明细差异，由于硫酸盐副产物量明显减少，随硫酸盐副产物携带至脱离装置外的烟尘及氯氟离子总量减少，导致脱硫液中烟尘及氯氟离子含量增加，过高的烟尘浓度导致了过饱和硫酸盐离心分离困难，过高的氯氟离子浓度导致了设备的腐蚀加剧，同时由于脱硫液中烟尘及氯氟离子含量增加，又导致单位重量硫酸盐副产物携带烟尘及氯氟离子等杂质含量增加，导致硫酸盐副产物品质下降。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的为提供一种实现脱除烟气中低浓度SO2的同时使脱硫液中烟尘及氯氟离子维持在较低的浓度水平，且整个生产过程无废水外排的低浓度SO2烟气的脱硫装置，本发明的第二目的为提供一种低浓度SO2烟气的脱硫方法。
技术方案：本发明的低浓度SO2烟气的脱硫装置，包括高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施、硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施和脱硫塔，脱硫塔与硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施连接，硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施与高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施连接，SO2烟气引出的两股旁路烟气管道分别与高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施、硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施连接。
优选的，脱硫装置还包括第一烟气增压风机、第二烟气增压风机及相应输送泵。硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施包括硫酸盐浓缩结晶槽及相应输送泵、硫酸盐旋流器、硫酸盐离心机、硫酸盐振动流化床及相应输送机械。脱硫塔的硫酸盐溶液排出口与烟气除尘设施连接，烟气除尘设施与硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施连接。脱硫装置装置运行过程中脱硫塔内各段脱硫液均为不饱和溶液且硫酸盐离心干燥设施产生的滤液不返回脱硫塔。烟尘去除设施的功能是去除不饱和溶液中的烟尘，具体可以是过滤设备或沉淀池。
进一步地，两个浓缩结晶离心干燥设施的浓缩结晶槽顶部设置除雾器，减少雾滴夹带。
本发明的低浓度SO2烟气的脱硫方法，包括如下步骤：
(1)除尘后的SO2原烟气在进脱硫塔前引出两股旁路烟气：第一烟气和第二烟气；
(2)通过利用第一烟气的烟气余热将硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施的外排硫酸盐滤液中的水份通过高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施蒸发并得到复混盐固体；
(3)余热利用后的第一烟气与第二烟气汇流一起形成第三烟气进入硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施；
(4)将脱硫塔外排的不饱和硫酸盐溶液与硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施返回的滤液混合使固体硫酸盐溶解，进入硫酸盐浓缩结晶槽循环喷淋，与第三烟气逆流接触直接换热，使循环液浓缩至含固10％～20％的过饱和浆液，过饱和浆液进入硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施得到硫酸盐固体，硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施产生的滤液10％～20％外排至高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施；
(6)换热后的第三烟气与引出了两股旁路烟气的原烟气一起进入脱硫塔，通过硫酸盐溶液循环喷淋进行降温，降温后的烟气进入吸收段、除雾段后外排。
优选的，步骤(1)中，除尘后130℃左右SO2原烟气在进脱硫塔前引出两股旁路烟气：第一烟气和第二烟气，并分别利用此两股烟气的余热实现脱除脱硫浆液中氯氟离子生产复混盐固体及脱硫浆液的浓缩结晶并生产硫酸盐固体；两股烟气旁路设置与否及流量分配由脱硫塔输送至浓缩结晶槽的不饱和硫酸盐溶液浓度、原烟气中SO2浓度及原烟气携带至脱硫液中的氯氟离子的量决定。
步骤(2)中，通过利用第一烟气的烟气余热将硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施的外排的含高浓度的氯氟离子的硫酸盐滤液中的水份通过高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施蒸发并得到复混盐固体，维持装置内氯氟离子浓度在一个较低的水平。
步骤(6)中，换热后的第三烟气与引出了两股旁路烟气的原烟气一起进入脱硫塔，通过硫酸盐溶液循环喷淋，烟气在脱硫塔中经过烟气降温段进一步降温并脱除了烟气中大部分烟尘及强酸性气体，同时循环液浓缩至浓度为30％～35％的不饱和溶液，部分浓缩后循环液去除溶液中烟尘后进入浓缩结晶槽；降温后烟气进入吸收段，通过浓度为20％左右的吸收液循环喷淋，脱除烟气中SO2，部分吸收液氧化后作为补液输送至烟气降温段；烟气进入除雾段，经过稀溶液洗涤去除随烟气携带至除雾段的高浓度硫酸盐雾滴及气溶胶，通过高效除雾器除雾后达标外排。
进一步地，步骤(2)具体包括如下步骤：第一烟气增压后进入复混盐浓缩结晶槽，硫酸盐离心干燥设施的外排硫酸盐滤液及复混盐滤液一起通过循环喷淋与第一高温烟气在复混盐浓缩结晶槽逆流接触，浓缩至含固10％～20％的过饱和浆液，过饱和浆液通过复混盐离心干燥设施得到含硫酸盐及氯化盐的干燥固体物料，离心干燥过程产生的滤液返回复混盐浓缩结晶槽，此为措施A，如图2所示。设备包括复混盐浓缩结晶槽、复混盐旋流器、复混盐离心机、复混盐振动流化床及相应输送机械。
当原烟气中烟尘含量大于20mg/Nm3，复混盐离心干燥设施的滤液加水溶解除尘后返回复混盐浓缩结晶槽。
步骤(2)具体包括如下步骤：加热第一烟气，使烟气的温度升高至200℃及以上；将硫酸盐离心干燥设施的外排硫酸盐滤液加压雾化；升温后的第一烟气与加压雾化后的硫酸盐滤液(含固1％～3％)在喷雾干燥设施中逆流接触，得到的含硫酸盐及氯化盐的干燥固体物料。此为措施B，如图3所示。设备包括除尘器、加热器和喷雾干燥设施。
步骤(2)具体包括如下步骤：加热第一烟气，使烟气的温度升高至200℃及以上；将硫酸盐离心干燥设施的外排硫酸盐滤液通过滤液浓缩结晶槽浓缩结晶，通过旋流离心干燥设施旋流离心干燥；将旋流离心干燥后的硫酸盐滤液通过循环喷淋与升温后的第一烟气逆流接触，浓缩至含固10％～20％的过饱和浆液后进入旋流离心干燥设施，得到夹带氯盐的硫酸盐固体，旋流离心干燥设施滤液80％～90％返回浓缩结晶槽，剩余部分输送至喷雾干燥设施干燥处理。此为措施C，如图4所示。设备包括除尘器、加热器、喷雾干燥设施、滤液浓缩结晶槽、浓缩滤液旋流器、离心机及应输送机械。
当所得复混盐固体有商业价值时，优先采用措施A及措施B处理，当所得复混盐固体无商业价值且须按固废处置时，优先采用措施C处理。
当烟气中SO2浓度高于2500mg/Nm3或为钙法脱硫烟气时，只设置一股旁路烟气，一股旁路烟气为第一烟气。该方法及装置优先适用于处理低浓度SO2烟气，该工况下硫酸盐产量较低，所需抽取的旁路烟气量相较与总烟气量占比较小，相应旁路处理设备投资及运行费用也相对较低。
当脱硫吸收剂为液氨或氨水，且烟气SO2浓度小于2500mg/Nm3时，脱硫塔入口烟气通过水喷雾降低至100℃以下，减少烟气降温段中烟气与脱硫液逆流接触剧烈换热过程气溶胶的产生。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)重点解决了装置运行过程中脱硫液中烟尘及氯氟离子的累积的问题，不饱和脱硫液中的烟尘通过烟尘去除设施去除，富含氯氟离子的脱硫浆液通过第一烟气的烟气余热蒸发结晶转变为复混盐固体而排出装置外，整个生产过程无废水外排；
(2)利于装置的长周期稳定运行稳定；使高氯氟离子硫酸盐溶液集中与旁路系统设备中循环并浓缩结晶后排出装置外，旁路系统设备故障检修期不影响脱硫装置正常运行；
(3)脱硫塔各段脱硫液均为不饱和溶液，对管壁及设备磨损小，脱硫液外排后不再返回脱硫塔，无氯氟离子及烟尘累积，解决了脱硫塔浓缩段入口烟道、塔壁、喷淋层支撑梁等部位积料问题，有效延长了脱硫塔内衬防腐层的使用寿命，彻底解决了各段脱硫液输送泵及输送管线磨损问题，降低了运行过程中的维护费用；
(4)脱硫方法副产物硫酸铵携带烟尘及氯氟离子等杂质含量少，产品品质得到了提高；
(5)脱硫方法节能，充分利用烟气余热实现脱除脱硫浆液中氯氟离子同时生产复混盐固体及脱硫浆液的浓缩结晶并生产硫酸盐。
附图说明
图1为本发明低浓度SO2烟气的脱硫方法工艺流程示意图；
图2为采用措施A的低浓度SO2烟气的脱硫方法工艺流程示意图；
图3为采用措施B的低浓度SO2烟气的脱硫方法工艺流程示意图；
图4为采用措施C的低浓度SO2烟气的脱硫方法工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本实施例为用于某炼化企业自备锅炉烟气氨法脱硫装置，燃煤为低硫煤：硫含量0.4％，液氨作为脱硫剂，副产物为硫酸铵，烟气处理量为250000Nm3/h，入口烟气温度为132℃，SO2含量为1000mg/Nm3。
流程参见图1，该图示为本发明一种适用于低浓度SO2烟气的脱硫方法的工艺流程，烟气进脱硫塔前通过增压风机引出两路旁路烟气：第一烟气和第二烟气：
第一烟气烟气流量为3500Nm3/h，通过增压风机输送至复混盐浓缩结晶槽(直径1m、高4m的材质为碳钢衬胶的常压圆形容器)，硫酸盐离心干燥设施的部分外排的硫酸盐滤液(滤液密度1.28kg/L、流量约0.18m3/h)及复混盐滤液一起通过循环喷淋与第一烟气在复混盐浓缩结晶槽逆流接触，复混盐循环液浓缩至含固15％左右的过饱和浆液，含固15％左右的复混盐过饱和浆液通过旋流器及离心机脱硫得到含水率为3％左右的复混铵盐湿料，复混铵盐湿料与硫酸铵湿料一起进入振动流化床干燥得到干燥的铵盐固体，离心脱水过程产生的滤液返回复混盐浓缩结晶槽；
第二烟气烟气流量为30000Nm3/h，通过增压风机与第一烟气汇流后输送至浓缩结晶槽(直径2.5m、高6m的材质为碳钢衬胶的常压圆形容器)，脱硫塔外排的质量浓度35％硫酸氨溶液(密度1.20kg/L、流量1.226m3/h)与硫酸盐离心干燥设施返回的滤液在混合溶解池中混合并使滤液中的固体硫酸盐溶解，再经过烟尘沉淀设施去除溶液中烟尘后进入浓缩结晶槽循环喷淋，与高温原烟气逆流接触直接换热，换热后旁路烟气与主烟气一起进入脱硫塔脱除烟气中的SO2，浓缩结晶槽循环液浓缩至含固15％左右的过饱和浆液，含固15％左右过饱和浆液进入硫酸盐离心干燥设施通过旋流器及离心机脱水得到含水率为3％左右的硫酸铵湿料，硫酸铵湿料与复混铵盐湿料一起进入振动流化床干燥得到干燥的铵盐固体，离心脱水过程产生的滤液大部分返回浓缩结晶槽，少量外排至复混盐浓缩结晶槽。
旁路烟与主烟气一起进入脱硫塔后，通过浓缩液循环喷淋，烟气在脱硫塔中经过烟气降温段进一步降温并脱除了烟气中大部分烟尘及强酸性气体，同时循环液浓缩至浓度为35％的不饱和硫酸铵溶液，部分浓缩后循环液外排至浓缩结晶槽；降温后烟气进入吸收段，通过浓度为20％左右的吸收液循环喷淋，脱除烟气中SO2，部分吸收液氧化后作为补液输送至烟气降温段；烟气进入除雾段，经过稀溶液洗涤去除随烟气携带至除雾段的高浓度硫酸盐雾滴及气溶胶，通过高效除雾器除雾后达标外排。
装置投运并稳定运行后，测得脱硫塔出口烟气指标满足超低排放标准要求，测得脱硫塔外排溶液中氯离子浓度稳定在3000mg/L左右，浓缩结晶槽内硫铵浆液中氯离子浓度稳定在20000mg/L以下，浓缩结晶槽硫铵浆液内烟尘浓度小于200mg/L，铵盐产量约为0.52t/h，其中氯化铵及氟化铵占比约1％，不影响副产物做为商品硫酸铵外销。

Claims (10)

1.一种低浓度SO2烟气的脱硫装置，其特征在于：包括高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施、硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施和脱硫塔，所述脱硫塔与硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施连接，所述硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施与高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施连接，SO2烟气引出的两股旁路烟气管道分别与高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施、硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施连接。
2.根据权利要求1所述低浓度SO2烟气的脱硫装置，其特征在于：所述脱硫塔的硫酸盐溶液排出口与烟气除尘设施连接，所述烟气除设施与硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施连接。
3.根据权利要求1所述低浓度SO2烟气的脱硫装置，其特征在于：所述两个浓缩结晶离心干燥设施的浓缩结晶槽顶部设置除雾器。
4.一种低浓度SO2烟气的脱硫方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)除尘后的SO2原烟气在进脱硫塔前引出两股旁路烟气：第一烟气和第二烟气；
(2)通过利用第一烟气的烟气余热将硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施的外排硫酸盐滤液中的水份通过高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施蒸发并得到复混盐固体；
(3)余热利用后的第一烟气与第二烟气汇流一起形成第三烟气进入硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施；
(4)将脱硫塔外排的不饱和硫酸盐溶液与硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施返回的滤液混合使固体硫酸盐溶解，进入硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施循环喷淋，与第三烟气逆流接触直接换热，使循环液浓缩至含固10％～20％的过饱和浆液，过饱和浆液进入硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施得到硫酸盐固体，硫酸盐浓缩结晶离心干燥设施产生的滤液10％～20％外排至高氯复混盐浓缩结晶离心干燥设施；
(5)换热后的第三烟气与引出了两股旁路烟气的原烟气一起进入脱硫塔，通过硫酸盐溶液循环喷淋进行降温，降温后的烟气进入吸收段、除雾段后外排。
5.根据权利要求4所述低浓度SO2烟气的脱硫方法，其特征在于，步骤(2)具体包括如下步骤：第一烟气增压后进入复混盐浓缩结晶槽，硫酸盐离心干燥设施的外排硫酸盐滤液及复混盐滤液一起通过循环喷淋与第一高温烟气在复混盐浓缩结晶槽逆流接触，浓缩至含固10％～20％的过饱和浆液，所述过饱和浆液通过复混盐离心干燥设施得到含硫酸盐及氯化盐的干燥固体物料，离心干燥过程产生的滤液返回复混盐浓缩结晶槽。
6.根据权利要求5所述低浓度SO2烟气的脱硫方法，其特征在于：当原烟气中烟尘含量大于20mg/Nm3，复混盐离心干燥设施的滤液加水溶解除尘后返回复混盐浓缩结晶槽。
7.根据权利要求4所述低浓度SO2烟气的脱硫方法，其特征在于，步骤(2)具体包括如下步骤：加热第一烟气，使烟气的温度升高至200℃及以上；将硫酸盐离心干燥设施的外排硫酸盐滤液加压雾化；升温后的第一烟气与加压雾化后的硫酸盐滤液在喷雾干燥设施中逆流接触，得到含硫酸盐及氯化盐的干燥固体物料。
8.根据权利要求4所述低浓度SO2烟气的脱硫方法，其特征在于，步骤(2)具体包括如下步骤：加热第一烟气，使烟气的温度升高至200℃及以上；将硫酸盐离心干燥设施的外排硫酸盐滤液通过滤液浓缩结晶槽浓缩结晶，通过旋流离心干燥设施旋流离心干燥；将旋流离心干燥后的硫酸盐滤液通过循环喷淋与升温后的第一烟气逆流接触，浓缩至含固10％～20％的过饱和浆液后进入旋流离心干燥设施，得到夹带氯盐的硫酸盐固体，旋流离心干燥设施滤液80％～90％返回浓缩结晶槽，剩余部分输送至喷雾干燥设施干燥处理。
9.根据权利要求4所述低浓度SO2烟气的脱硫方法，其特征在于：当烟气中SO2浓度高于2500mg/Nm3或为钙法脱硫烟气时，只设置一股旁路烟气，所述一股旁路烟气为第一烟气。
10.根据权利要求4所述低浓度SO2烟气的脱硫方法，其特征在于：当脱硫吸收剂为液氨或氨水，且烟气SO2浓度小于2500mg/Nm3，脱硫塔入口烟气通过水喷雾降低至100℃以下。
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