CN112915749A - 一种铝电解烟气半干法脱硫方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝电解烟气半干法脱硫方法和系统，该方法包括：使铝电解烟气进入反应塔，在反应塔中与脱硫剂、工艺水混合后进行烟气脱硫，得到脱硫烟气，使脱硫烟气进入布袋除尘器进行除尘，得到循环灰和净化烟气；使循环灰依次经空气斜槽和循环灰输送风机直接进入反应塔进行循环脱硫；该方法不包括对循环灰进行活化的步骤。本公开的方法和系统利用铝电解烟气中二氧化硫含量较低的特点，无需对进入反应塔中的循环灰进行活化，大幅简化了传统半干法脱硫工艺中的反应塔和循环灰输送设备；与传统半干法脱硫工艺相比，有效减少了设备数量和系统阻力，降低了铝电解烟气脱硫处理成本，从而降低能耗、减少系统故障点。本发明适用于烟气脱硫技术领域。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种铝电解烟气半干法脱硫方法和系统。
背景技术
随着国家经济持续稳步增长，环境污染越来越严重，对大气污染物排放标准也日趋严格，目前我国执行的超净排放标准中，SO2排放限值在35mg/Nm3以下，NOX排放限值50mg/Nm3以下，粉尘排放限值5mg/Nm3以下。在这种背景下，各家脱硫公司竞相开发新的脱硫工艺，但是目前已经商运的技术如湿法脱硫、干法脱硫、循环流化床脱硫、氨法脱硫等，都存在能耗高、投资大、运行费用高等问题。特别是在非电行业，如铝电解烟气，硫含量很低(通常在200mg/Nm3左右)的情况下，采用我们传统的烟气治理工艺明显会存在大量的能源浪费。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种铝电解烟气半干法脱硫方法和系统，该方法和系统能够解决铝电解烟气脱硫过程能耗高、投资大、运行费用高的问题，有效减少设备数量和系统阻力，降低铝电解烟气脱硫处理成本及系统能耗。
为实现上述目的，本发明第一方面提供一种铝电解烟气半干法脱硫方法，所述方法包括：
使铝电解烟气进入反应塔，在所述反应塔中与脱硫剂、工艺水混合后进行烟气脱硫，得到脱硫烟气，使所述脱硫烟气进入布袋除尘器进行除尘，得到循环灰和净化烟气；
使所述循环灰依次经空气斜槽和循环灰输送风机直接进入所述反应塔进行循环脱硫；将所述净化烟气分为两股，使第一股净化烟气分别经引风机和斜槽流化风机送至所述空气斜槽以流化所述空气斜槽中的循环灰，使第二股净化烟气经引风机送出系统；
所述方法不包括对所述循环灰进行活化的步骤。
作为本发明的一个实施例，所述铝电解烟气的温度为60-100℃，所述烟气脱硫的温度为60-100℃，所述脱硫剂、所述工艺水和所述铝电解烟气的重量比为1：(20-40)：(3400-5600)；
所述铝电解烟气中，O2浓度为18-20体积％，SO2浓度为300mg/Nm3以下；
所述送出系统的第二股净化烟气中，SO2浓度为35mg/Nm3以下，粉尘浓度为10mg/Nm3以下；
所述空气斜槽中，相对于100重量份的所述循环灰，所述第一股净化烟气的含量为75-78重量份；所述第一股净化烟气与所述第二股净化烟气的体积比为1：(100-130)。
本发明第二方面提供一种铝电解烟气半干法脱硫系统，所述系统由反应塔、布袋除尘器、空气斜槽、循环灰输送风机、引风机和斜槽流化风机组成；其中，
所述反应塔设有铝电解烟气入口、脱硫剂入口、工艺水入口和脱硫烟气出口，所述脱硫烟气出口与所述布袋除尘器的入口连通；
所述布袋除尘器设有循环灰出口和净化烟气出口，所述循环灰出口与所述空气斜槽的入口连通，所述净化烟气出口与所述引风机的入口连通；
所述空气斜槽设有第一循环灰出口和净化烟气入口，所述第一循环灰出口与所述循环灰输送风机入口连通，所述循环灰输送风机的出口与所述反应器的循环灰入口连通；
所述引风机的出口分别与外界及所述净化烟气入口连通；所述斜槽流化风机的入口与所述引风机的出口连通，所述斜槽流化风机的出口与所述净化烟气入口连通；
所述系统不包括循环灰活化装置。
作为本发明的一个实施例，所述系统还包括脱氟系统；铝电解烟气管线的出口与所述脱氟系统的入口连通，所述脱氟系统的出口与所述反应塔的铝电解烟气入口连通。
作为本发明的一个实施例，所述系统还包括SO2浓度检测装置和烟气测温装置，分别用于检测净化烟气中的SO2浓度和烟气温度；
所述SO2浓度检测装置和烟气测温装置设置于所述净化烟气出口与所述引风机的入口连通的管线上；
所述系统还包括脱硫剂仓、变频称重计量装置和低压连续输送装置；
所述变频称重计量装置分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置及所述脱硫剂仓出口处的阀门电控连接，用于根据所述净化烟气中的SO2浓度和烟气温度调整所述脱硫剂仓出口处的阀门开度；
所述脱硫剂仓的出口与所述低压连续输送装置的入口连通，所述低压连续输送装置的出口与所述反应器的脱硫剂入口连通。
作为本发明的一个实施例，所述系统还包括工艺水箱和变频工艺水泵；
所述工艺水箱的出口与所述变频工艺水泵的入口连通，所述变频工艺水泵的出口与所述反应塔的工艺水入口连通；
所述变频工艺水泵分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置及所述工艺水箱出口处的阀门电控连接，用于根据所述净化烟气中的SO2浓度和烟气温度调整所述工艺水箱出口处的阀门开度。
作为本发明的一个实施例，所述系统还包括喷枪用压缩空气储罐和雾化水喷枪；所述变频工艺水泵的出口与所述反应塔的工艺水入口之间的管线上设有所述雾化水喷枪的出口，所述雾化水喷枪的入口与所述喷枪用压缩空气储罐的出口连通；
所述雾化水喷枪出口处的阀门分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置电控连接，用于根据所述净化烟气中的SO2浓度和烟气温度调整所述雾化水喷枪出口处的阀门开度。
作为本发明的一个实施例，所述空气斜槽还设有第二循环灰出口和仓泵；
所述第二循环灰出口与所述仓泵的入口连通，所述仓泵的出口通过管线与外界连通。
作为本发明的一个实施例，所述循环灰出口与所述空气斜槽的入口之间连通的管线上设有流量控制装置；所述流量控制装置为截流阀或闸板阀。
作为本发明的一个实施例，所述系统还包括除尘器压缩空气储罐；所述除尘器压缩空气储罐的出口与所述布袋除尘器的压缩空气入口连通。
本发明提供的上述技术方案至少带来的有益效果：
上述方案中，本公开的方法和系统利用铝电解烟气中二氧化硫含量较低的特点，无需对进入反应塔中的循环灰进行活化，大幅简化了传统半干法脱硫工艺中的反应塔和循环灰输送设备；与传统半干法脱硫工艺相比，有效减少了设备数量和系统阻力，降低了铝电解烟气脱硫处理成本，从而降低能耗、减少系统故障点。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式中的铝电解烟气半干法脱硫系统示意图。
附图标记说明如下：
1、反应塔；2、布袋除尘器；3、空气斜槽；4、循环灰输送风机；5、循环灰入口；6、雾化水喷枪；7、变频工艺水泵；8、脱硫剂入口；9、变频称重计量装置；10、低压连续输送装置；11、仓泵；12、斜槽流化风机；13、引风机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
【实施例】
如图1所示，所述反应塔1可以为n台，n大于等于1，本实施例为1台；所述布袋除尘器2可以为n台，n大于等于1，本实施例为1台；所述空气斜槽3可以为n套，n大于等于1，本实施例为2套；所述循环灰输送风机4可以为n台，n大于等于1，本实施例为2台；所述循环灰入口5可以为n台，n大于等于1，本实施例为4台；所述雾化水喷枪6可以为n台，n大于等于1，本实施例为7台；所述变频工艺水泵7可以为n台，n大于等于1，本实施例为2台；所述脱硫剂入口8可以为n台，n大于等于1，本实施例为1台；所述变频称重计量装置9可以为n套，n大于等于1，本实施例为2套；所述低压连续输送装置10可以为n套，n大于等于1，本实施例为2台；所述仓泵11为n套，n大于等于1，本实施例为2台；所述斜槽流化风机12可以为n台，n大于等于1，本实施例为3台；所述引风机13可以为n台，n大于等于1，本实施例为3台；所述的铝电解烟气半干法脱硫系统，还包括用于原料储存、烟气流通等用途的脱硫剂仓、灰库装置、喷枪用压缩空气储罐、工艺水箱、除尘器压缩空气储罐和烟囱等设备。
铝电解烟气自底部进入反应塔1后，在反应塔1内与经循环灰入口5、脱硫剂入口8和雾化水喷枪6分别加入的循环灰、脱硫剂和工艺水充分混合均匀并进行二氧化硫的吸收脱除。然后混合组分随烟气携带进入布袋除尘器2，布袋除尘器2对烟气中的脱硫剂颗粒、含硫副产物颗粒和烟尘等固体颗粒物进行脱除处理，脱除下来的固体颗粒物汇集于除尘器灰斗内作为循环灰再由空气斜槽3向外输送，其中大部分循环灰经循环灰输送风机4采用低压气力输送方式输送至循环灰入口5从而进入反应塔1；小部分循环灰作为外排灰经过仓泵11输送至灰库，并最终通过灰库排出系统来保证系统内物料平衡。从布袋除尘器2出口出来的净化烟气通过引风机13进入烟囱后进行排放。
所述系统还包括SO2浓度检测装置和烟气测温装置，用于检测净化烟气中的SO2浓度和烟气温度；所述变频称重计量装置9分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置及所述脱硫剂仓出口处的阀门电控连接，所述变频工艺水泵7分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置及所述工艺水箱出口处的阀门电控连接，所述雾化水喷枪6出口处的阀门分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置电控连接；
当检测到净化烟气中的SO2浓度大于预设浓度，且净化烟气温度高于预设温度时，将雾化水喷枪6出口处的阀门开大，以提高雾化水的喷入量；当检测到净化烟气中的SO2浓度大于预设浓度，但净化烟气温度等于或低于预设温度时，将脱硫剂仓出口处的阀门开大，以提高脱硫剂的加入量；当检测到净化烟气中的SO2浓度小于预设浓度，则将雾化水喷枪出口处的阀门及脱硫剂仓出口处的阀门关小，以降低反应塔1内雾化水的喷入量和脱硫剂的加入量。
流程中脱硫剂由脱硫剂仓经变频称重计量装置9和低压连续输送装置10输送至脱硫剂入口8从而进入反应塔1。
流程中工艺水自工艺水箱经变频工艺水泵7输送至雾化水喷枪6，通过雾化水喷枪6和来自喷枪用压缩空气储罐的压缩空气雾化后喷入反应塔1。
流程中循环灰输送系统由空气斜槽输送系统和低压气力输送系统组成：
(1)空气斜槽输送系统主要设备包括空气斜槽3、斜槽流化风机12及辅助设备。空气斜槽3与斜槽流化风机12之间设有截流装置，通常为闸板阀。空气斜槽3中的流化风引自引风机13中的净化烟气，经过斜槽流化风机12增压后进入空气斜槽3作为流化风用。
(2)低压气力输送系统主要设备包括循环灰输送风机4及循环灰给料机等辅助设备。
下面对本发明的运行原理进行详细介绍：
(1)烟气混合：铝电解烟气在反应塔1内与脱硫剂、循环灰和工艺水充分混合反应；
(2)脱硫原理：工艺水经雾化水喷枪6喷入反应塔1中进行雾化，并与铝电解烟气充分接触，使铝电解烟气发生冷却并增湿，脱硫剂粉粒同H2O、SO2、H2SO3反应生成粉状产物，整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：
①SO2被液滴吸收
SO2(气)+H2O→H2SO3(液)
②吸收的SO2同溶液的脱硫剂反应生成亚硫酸钙
Ca(OH)2+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O
③液滴中CaSO3达到饱和后，即开始结晶析出
CaSO3(液)→CaSO3(固)
④部分溶液中的CaSO3与溶于液滴中的氧反应，氧化成硫酸钙
CaSO3(液)+1/2O2(气)→CaSO4(液)
⑤CaSO4(液)溶解度低，从而结晶析出
CaSO4(液)→CaSO4(固)
⑥除尘器脱除的含硫副产物中的未参与反应的脱硫剂将作为循环灰中一部分继续至反应塔内继续反应。
上述方案中，利用铝电解烟气中二氧化硫含量较低的特点，大幅简化了传统半干法脱硫工艺中的反应塔和循环灰输送设备；与传统半干法脱硫工艺相比，有效减少了设备数量和系统阻力，降低了铝电解烟气脱硫处理成本，从而降低能耗、减少系统故障点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铝电解烟气半干法脱硫方法，其特征在于，所述方法包括：
使铝电解烟气进入反应塔，在所述反应塔中与脱硫剂、工艺水混合后进行烟气脱硫，得到脱硫烟气，使所述脱硫烟气进入布袋除尘器进行除尘，得到循环灰和净化烟气；
使所述循环灰依次经空气斜槽和循环灰输送风机直接进入所述反应塔进行循环脱硫；将所述净化烟气分为两股，使第一股净化烟气分别经引风机和斜槽流化风机送至所述空气斜槽以流化所述空气斜槽中的循环灰，使第二股净化烟气经引风机送出系统；
所述方法不包括对所述循环灰进行活化的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝电解烟气的温度为60-100℃，所述烟气脱硫的温度为60-100℃，所述脱硫剂、所述工艺水和所述铝电解烟气的重量比为1：(20-40)：(3400-5600)；
所述铝电解烟气中，O2浓度为18-20体积％，SO2浓度为300mg/Nm3以下；
所述送出系统的第二股净化烟气中，SO2浓度为35mg/Nm3以下，粉尘浓度为10mg/Nm3以下；
所述空气斜槽中，相对于100重量份的所述循环灰，所述第一股净化烟气的含量为75-78重量份；所述第一股净化烟气与所述第二股净化烟气的体积比为1：(100-130)。
3.一种采用权利要求1或2所述的方法进行铝电解烟气半干法脱硫的系统，其特征在于，所述系统由反应塔、布袋除尘器、空气斜槽、循环灰输送风机、引风机和斜槽流化风机组成；其中，
所述反应塔设有铝电解烟气入口、脱硫剂入口、工艺水入口和脱硫烟气出口，所述脱硫烟气出口与所述布袋除尘器的入口连通；
所述布袋除尘器设有循环灰出口和净化烟气出口，所述循环灰出口与所述空气斜槽的入口连通，所述净化烟气出口与所述引风机的入口连通；
所述空气斜槽设有第一循环灰出口和净化烟气入口，所述第一循环灰出口与所述循环灰输送风机入口连通，所述循环灰输送风机的出口与所述反应器的循环灰入口连通；
所述引风机的出口分别与外界及所述净化烟气入口连通；所述斜槽流化风机的入口与所述引风机的出口连通，所述斜槽流化风机的出口与所述净化烟气入口连通；
所述系统不包括循环灰活化装置。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括脱氟系统；铝电解烟气管线的出口与所述脱氟系统的入口连通，所述脱氟系统的出口与所述反应塔的铝电解烟气入口连通。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括SO2浓度检测装置和烟气测温装置，分别用于检测净化烟气中的SO2浓度和烟气温度；
所述SO2浓度检测装置和烟气测温装置设置于所述净化烟气出口与所述引风机的入口连通的管线上；
所述系统还包括脱硫剂仓、变频称重计量装置和低压连续输送装置；
所述变频称重计量装置分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置及所述脱硫剂仓出口处的阀门电控连接，用于根据所述净化烟气中的SO2浓度和烟气温度调整所述脱硫剂仓出口处的阀门开度；
所述脱硫剂仓的出口与所述低压连续输送装置的入口连通，所述低压连续输送装置的出口与所述反应器的脱硫剂入口连通。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括工艺水箱和变频工艺水泵；
所述工艺水箱的出口与所述变频工艺水泵的入口连通，所述变频工艺水泵的出口与所述反应塔的工艺水入口连通；
所述变频工艺水泵分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置及所述工艺水箱出口处的阀门电控连接，用于根据所述净化烟气中的SO2浓度和烟气温度调整所述工艺水箱出口处的阀门开度。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括喷枪用压缩空气储罐和雾化水喷枪；所述变频工艺水泵的出口与所述反应塔的工艺水入口之间的管线上设有所述雾化水喷枪的出口，所述雾化水喷枪的入口与所述喷枪用压缩空气储罐的出口连通；
所述雾化水喷枪出口处的阀门分别与所述SO2浓度检测装置、所述烟气测温装置电控连接，用于根据所述净化烟气中的SO2浓度和烟气温度调整所述雾化水喷枪出口处的阀门开度。
8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述空气斜槽还设有第二循环灰出口和仓泵；
所述第二循环灰出口与所述仓泵的入口连通，所述仓泵的出口通过管线与外界连通。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述循环灰出口与所述空气斜槽的入口之间连通的管线上设有流量控制装置；所述流量控制装置为截流阀或闸板阀。
10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括所述系统还包括除尘器压缩空气储罐；所述除尘器压缩空气储罐的出口与所述布袋除尘器的压缩空气入口连通。
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