CN202590613U

CN202590613U - 一种以电石渣为脱硫剂的塔外氧化脱硫装置

Info

Publication number: CN202590613U
Application number: CN 201220241703
Authority: CN
Inventors: 杨有余; 莫建松; 盛海强; 程常杰
Original assignee: HANGZHOU TIANLAN ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU TIANLAN ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-05-23

Abstract

本实用新型公开了一种以电石渣为脱硫剂的塔外氧化脱硫装置，包括吸收塔、氧化池和化浆池，氧化池内设有搅拌器和氧化风管；氧化池上方设有与之连通的竖直烟道；竖直烟道内下部设有烟气入口，上部设有洗涤喷淋层，洗涤喷淋层通过带泵的管路与化浆池连通；竖直烟道中部设有倾斜烟道与吸收塔连通；吸收塔的塔釜通过带泵的管路与化浆池连通。烟气在竖直烟道内与电石渣-亚硫酸钙浆液逆向接触，吸收烟气中的二氧化硫和热量使浆液的pH值降低，温度升高，浆液中的硫化物以H₂S的形式挥发进烟气中，随烟气流动至吸收塔，在吸收塔中一部分H₂S被吸收塔中的电石渣浆液吸收，一部分随烟气排出。本实用新型保证了亚硫酸钙浆液氧化速率，提高石膏品质。

Description

一种以电石渣为脱硫剂的塔外氧化脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硫领域，具体涉及一种以电石渣为脱硫剂的塔外氧化脱硫装置。

背景技术

电石渣为工业制乙炔后的废弃物，主要成分是Ca(OH)₂，同时还含有多种杂质，主要表现为少量硫化物、氰化物，铁镁铝钙的氧化物等，因电石渣中Ca(OH)₂溶出速率较CaCO₃大，且含量一般在65~85%左右，可用于脱硫，脱硫效率一般可以达到95~98%。

例如，公告号为CN 101642674B的中国发明专利公开了一种电石渣预处理的湿法烟气脱硫工艺，以电石渣浆液作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫处理，在电石渣浆液中加入催化剂，并鼓入空气进行氧化反应，氧化反应后的电石渣浆液再作为脱硫剂进行烟气湿法脱硫处理。申请公布号为CV101816891A的中国发明专利文献公开了一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺，以电石渣作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫，在电石渣化渣过程中通入臭氧和氧气的混合气，进行氧化反应，氧化后的电石渣浆液作为脱硫剂进行烟气脱硫。以上工艺均以电石渣为脱硫剂，其脱硫效率均达到95%以上。

但是电石渣中因为含有多种杂质，大量实验工作及工程实践已证明电石渣中硫化物，不影响电石渣浆液吸收烟气中SO₂，但对亚硫酸根氧化过程有重要影响，电石渣-石膏浆液中少量的硫化物即能够降低亚硫酸钙平均氧化速率，硫化物含量超过10mmol/L时，鼓入空气5h内亚硫酸根几乎不发生氧化反应。

当电石渣-石膏浆液pH值较低时，电石渣-石膏浆液中的硫化物会以H₂S的形式逃逸出去，从而可以有效的避免电石渣中硫化物在浆液中富集对亚硫酸钙氧化过程造成影响，但是一般电石渣脱硫工艺中，较低的浆液pH值将不利于烟气中SO₂的吸收。

公开号为CN101229473A的中国发明专利文献公开了一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺及装置，其工艺包括将初始烟气通入脱硫塔与石灰/电石渣浆液反应，烟气中的二氧化硫被石灰/电石渣浆液吸收后烟气净化排放，石灰/电石渣浆液在脱硫塔内吸收二氧化硫后成为脱硫浆液，脱硫浆液排出脱硫塔通入氧化罐，所述的初始烟气一部分通入脱硫塔内与石灰/电石渣浆液反应，另一部分通入氧化罐调整浆液pH值至3.0~5.5，再向氧化罐内通入氧气与脱硫浆液进行氧化反应生成脱硫石膏并回收。该塔外氧化工艺中，烟气采用鼓泡的形式，鼓入氧化池内，降低浆液pH值，因浆液不分散，且温度较低，产生的H₂S难以挥发，不能够有效地降低浆液中硫化物的含量，在硫化物富集较高的电石渣-石膏浆液中氧化速率依然会受到抑制，影响石膏品质。

实用新型内容

本实用新型提供了一种以电石渣为脱硫剂的脱硫装置，克服了电石渣中硫化物对亚硫酸钙氧化的抑制作用，既能稳定电石渣的脱硫效率，又能保证亚硫酸钙浆液氧化速率，提高石膏品质。

一种以电石渣为脱硫剂的塔外氧化脱硫装置，包括吸收塔、氧化池和化浆池，所述氧化池内设有搅拌器和氧化风管；所述氧化池上方设有与之连通的竖直烟道；所述竖直烟道内下部设有烟气入口，上部设有洗涤喷淋层，所述洗涤喷淋层通过带泵的管路与所述化浆池连通；所述竖直烟道中部设有倾斜烟道与所述吸收塔连通，所述倾斜烟道与所述吸收塔连通的一端低于与所述竖直烟道连通的一端；所述吸收塔的塔釜通过带泵的管路与所述化浆池连通。

所述烟气由烟气入口进入竖直烟道内，由下向上运动，与洗涤喷淋层雾化的电石渣-亚硫酸钙浆液逆向接触，所述电石渣-亚硫酸钙浆液吸收部分的SO₂后形成脱硫浆液A，脱硫浆液A下落至氧化池中，向氧化池中鼓入氧化空气，将其氧化成石膏浆液。

由于吸收了烟气中的SO₂，脱硫浆液A的pH值降至3~5，同时由于烟气流动较快，烟气温度较高，电石渣-亚硫酸钙浆液吸收了烟气中的热量使脱硫浆液A的温度上升至50~75℃，在较低的pH值下浆液液滴中的S^2-与H⁺发生反应生成H₂S，在较高的温度（50~75℃）下H₂S较容易以气体的形式挥发进烟气中，由烟气带走，降低浆液中的硫化物含量，有利于亚硫酸钙的氧化，同时较低的pH值下有利于亚硫酸钙的氧化。

部分的液体发生汽化并随烟气流动，经竖直烟道的上顶面缓冲后下降一段距离经倾斜烟道进入吸收塔，烟气在下降过程中，部分被汽化的液体再次冷凝，由倾斜烟道回落至吸收塔塔釜中，剩余部分被汽化的液体随烟气在吸收塔内继续向上运动。

进入吸收塔的烟气，与雾化的电石渣浆液逆向接触并发生传质传热反应，烟气中大部分的SO₂被浆液吸收，并且生成亚硫酸钙，因H₂S水溶性远低于SO₂，烟气中部分H₂S在吸收塔中再次被浆液吸收，部分将随净化烟气排出，净化烟气中H₂S含量很少，并不会对环境造成影响，符合国家排放标准。电石渣浆液的pH值控制在5~8，较高的pH值有利于烟气中SO₂的吸收，提高脱硫效率。

在吸收塔内，电石渣浆液吸收烟气中的SO₂后下落至吸收塔的塔釜中，在吸收塔的塔釜中与新鲜的电石渣浆液混合得到脱硫浆液B，混合后的脱硫浆液B一部分继续循环喷淋，一部分则由带泵的管路送至化浆池中，经化浆后得到所述的电石渣-亚硫酸钙浆液，用于竖直烟道内的烟气喷淋洗涤，在吸收塔内净化后的烟气由吸收塔顶部的烟气出口排出。

在烟气脱硫过程中，根据烟气中二氧化硫的含量需要对烟气在竖直烟道内的停留时间进行控制，因此，一种优选的技术方案，所述竖直烟道截面为矩形，且上部的宽度大于下部，其宽度变化处与所述倾斜烟道连通，所述竖直烟道内与倾斜烟道连通处设有沿竖直向的隔板，所述隔板上沿高于所述洗涤喷淋层。烟气在竖直烟道内的停留时间通过调整隔板的高度进行控制。

更优选地，所述竖直烟道顶部为弧形，即设置为椭圆形或者半圆形。所述烟气在竖直烟道内向上运动与向下喷淋的浆液接触反应后，浆液下落至氧化池，烟气夹带部分水汽则继续向上由顶部的弧形圆顶缓冲后下落3~5m的距离后由倾斜烟道进入吸收塔。

由于由竖直烟道进入吸收塔的烟气中夹带有部分水汽，因此，所述竖直烟道与吸收塔之间的连通烟道设置为倾斜状，在吸收塔的入口向下倾斜，这样，烟气在进入吸收塔时，烟气中夹带的部分水汽冷凝后则由倾斜烟道滑落至吸收塔的塔釜中，一种优选的技术方案，所述倾斜烟道的中心线与所述吸收塔的中心线成15~75°夹角。

向氧化池中通入氧化空气，搅拌器搅拌浆液，使浆液与氧化空气充分混合，为了使氧化空气能与浆液最大限度的接触，一种优选的技术方案，所述搅拌器的搅拌轴与水平面呈15~45°夹角，桨叶向下；所述氧化风管出风口位于所述桨叶前方45~50cm、侧面20~25cm区域内。氧化风管的鼓泡口即出风口设置在搅拌桨叶前面，出来的气泡才会在搅拌桨叶的作用下分散，保证气液更好的接触，接触面积尽可能大。

在此区域内通入氧化空气，氧化空气能与浆液达到最大限度的接触，使浆液中的亚硫酸钙能够充分氧化。

所述氧化风管可以水平插入，也可以竖直插入，只要氧化风管的出风口在上述区域内即可。

所述洗涤喷淋层的层数为3层，由管路及管路上的若干喷嘴组成。

所述吸收塔可选自喷淋塔、旋流塔、筛板塔等，优选的，选择喷淋塔，塔内由上至下为除雾器、雾化喷淋管、烟气吸收区和塔釜，在吸收塔顶部设置烟气出口，在塔釜与喷淋层之间通过循环泵连通，吸收塔的塔釜通过带泵的管路与化浆池连通。

本实用新型的有益效果：

（1）在吸收塔前增设喷淋竖直烟道，可以有效的降低电石渣-亚硫酸钙浆液pH值，降低浆液中硫化物的含量，提高亚硫酸钙氧化速率及石膏品质。

（2）竖直烟道内喷淋浆液同时可起到降低烟气温度的作用，在不使用烟气换热器（GGH）的脱硫系统中，可省去脱硫工艺中原烟气降温装置；氧化池与竖直烟道连通，可省去烟气混风装置。

（3）烟气经两次喷淋吸收，脱硫效率更高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中附图标记如下：

1—除雾器 2—雾化喷淋管 3—吸收塔

4—循环泵一 5—氧化风管 6—搅拌器

7—氧化池 8—化浆池 9—烟气入口

10—竖直烟道 11—隔板 12—洗涤喷淋层

13—圆顶 14—倾斜烟道 15—烟气出口

16—烟气吸收区 17—塔釜 18—循环泵二

19—循环泵三 C—原始烟气 D—石膏浆液

E—电石渣浆液 F—净化后的烟气 G—旋流器顶流浆液。

具体实施方式

如图1所示，一种塔外氧化脱硫装置，包括吸收塔3、氧化池7、竖直烟道10、倾斜烟道14和化浆池8。

吸收塔3选用喷淋塔，吸收塔3内部自上而下依次为除雾器1、雾化喷淋管2、烟气吸收区16和塔釜17，在吸收塔3顶部设置烟气出口15，雾化喷淋管2设置三层，每一层均通过循环泵一4与塔釜17连通，循环泵一4设置为三台，对应三层雾化喷淋管2，吸收塔3与脱硫剂添加装置（图中未示出）连通。

在吸收塔3附近设置氧化池7，氧化池7内设置3~5个侧搅拌器6，搅拌器6的桨叶向下，搅拌轴与水平面呈30°夹角，在搅拌器6附近设置氧化风管5，氧化风管5的出风口位于搅拌器6的桨叶前方50cm、侧面20cm区域内，氧化风管5水平插入，也可以竖直插入，只要保证氧化风管5的出风口在上述区域内即可。

在氧化池7的上方设置竖直烟道10，竖直烟道10的底部与氧化池7连通，竖直烟道7截面为矩形，且上部的宽度大于下部，在其中部宽度变化处设置倾斜烟道14与吸收塔3的烟气吸收区16连通，倾斜烟道14与吸收塔3连通的一端低于与竖直烟道10连通的一端，且倾斜烟道14的中心线与吸收塔3的中心线之间呈45°夹角，倾斜烟道14与竖直烟道10的连通处距离竖直烟道10的顶部4~5m。

竖直烟道10的顶部设置为椭圆形的圆顶13，在竖直烟道10内与倾斜烟道14连通处设置沿竖直向即与竖直烟道10侧壁相平行的隔板11，竖直烟道10内位于隔板11的一侧与倾斜烟道14连通，另一侧上部设置洗涤喷淋层12、下部设置烟气入口9，隔板11的上沿高于洗涤喷淋层12，且隔板11的高度可调，但其上沿始终保持高出洗涤喷淋层12。

洗涤喷淋层12设置为3层，均由管路及管路上的若干喷嘴组成。

在氧化池7附近设置化浆池8、化浆池8与洗涤喷淋层12之间通过带有循环泵二18的管路连通，带有循环泵二18的管路设置为三条，与洗涤喷淋层12的层数对应。

化浆池8与塔釜17之间通过带循环泵三19的管路连通，化浆池8内设置顶搅拌器。

氧化池7通过带泵的管路与水力旋流分离器连通，水力旋流器底部与石膏脱水设备连通，顶部通过带泵的管路与化浆池8连通（此部分图中均未示出）。

竖直烟道10内壁面、隔板11、洗涤喷淋层12，圆顶13，倾斜烟道14均为防腐材料或涂有防腐层。

本实用新型的工艺流程如下：

原始烟气C由烟气入口9进入竖直烟道10内，由下向上运动，与由洗涤喷淋层12喷淋下来的电石渣-亚硫酸钙浆液逆向接触，电石渣-亚硫酸钙浆液吸收部分的SO₂后形成脱硫浆液A，脱硫浆液A下落至氧化池7中，通过氧化风管5向氧化池7中鼓入氧化空气，将其氧化成石膏浆液D。

石膏浆液D送去水力旋流分离器，经旋流分离后底流浆液送去石膏脱水设备，旋流器顶流浆液G送去化浆池8中，与来自塔釜17的脱硫浆液B混合制得固体浓度小于7%的电石渣-亚硫酸钙浆液，用于竖直烟道10内的烟气洗涤喷淋。

由于吸收了烟气中的SO₂，脱硫浆液A的pH值降至3~5，同时由于吸收了烟气中的热量，脱硫浆液A的温度上升至50~75℃，由于H₂S水溶性随浆液的pH值变化较大，在较低的pH值下浆液中的S^2-与H⁺发生反应生成H₂S，在较高的温度50~75℃下H₂S以气体的形式挥发进烟气中，由烟气带走，降低脱硫浆液A中的硫化物含量，有利于亚硫酸钙的氧化，同时较低的pH值下有利于亚硫酸钙的氧化。

在竖直烟道10内经喷淋洗涤后的烟气继续上升经竖直烟道10的圆顶面缓冲后夹带一些水汽下降4~5m由倾斜烟道14进入吸收塔3内，烟气中的水汽经倾斜烟道14滑落至塔釜17中，烟气在吸收塔3内继续向上运动，与向下喷淋的电石渣浆液逆向接触，进行传质和传热反应，烟气中大部分的SO₂被浆液吸收，并生成亚硫酸钙，烟气中H₂S浓度很低，不高于10mg/Nm³，但少部分H₂S与浆液接触仍有再次被浆液吸收的可能，大部分随烟气一起经除雾器1除雾后由烟气出口15排出，因排出烟气中H₂S含量很少，不会对环境造成影响，符合国家排放标准。吸收塔3中电石渣浆液的pH值控制在5~8，较高的pH值有利于烟气中二氧化硫的吸收，提高脱硫效率。

在吸收塔3内，电石渣浆液吸收烟气中的SO₂后下落至塔釜17中，在塔釜17中与新鲜的电石渣浆液混合得到脱硫浆液B，混合后的脱硫浆液B一部分继续循环喷淋，一部分则由带循环泵一4的管路送至化浆池8中，与旋流器顶流浆液G混合配制成固体浓度小于7%的电石渣-亚硫酸钙浆液，用于竖直烟道10内的烟气喷淋洗涤，旋流器顶流浆液G与来自塔釜的脱硫浆液B的混合体积比为7~10:1。

电石渣浆液E通过脱硫剂添加设备向吸收塔3中输入。

在烟气脱硫过程中，根据烟气中SO₂的含量需要对烟气在竖直烟道10内的停留时间进行控制，该停留时间通过调整隔板11的高度进行控制。

以下实施例均采用上述装置及工艺完成。

实施例1

来自锅炉的原始烟气，烟气量150000m³/h，烟气进口二氧化硫浓度2000mg/Nm³，竖直管道内设计液气比0.5L/m³，吸收塔内设计液气比3L/m³，吸收塔内pH值6.5，温度50℃，化浆池内浆液中硫化物含量(以S^2-计)200mg/L，氧化池内pH值3.0，温度65℃，硫化物含量(以S^2-计)35mg/L，化浆池内旋流器顶流浆液与吸收塔底浆液混合比例为9:1，固含量为4%，脱硫效率95%，脱硫石膏含水率小于10％，纯度91%，粒径60~100μm，残余亚硫酸钙量0.002%。

实施例2

来自锅炉的原始烟气，烟气量200000m³/h，烟气进口二氧化硫浓度2500mg/Nm³，竖直管道内设计液气比0.6L/m³，吸收塔内设计液气比3L/m³，吸收塔内pH值7.0，温度55℃，化浆池内浆液中硫化物含量(以S^2-计)150mg/L，氧化池内pH值3.2，温度68℃，硫化物含量(以S^2-计)30mg/L化浆池内旋流器顶流浆液与吸收塔底浆液混合比例为9:1，固含量为5％，脱硫效率96%，脱硫石膏含水率小于10％，纯度90%，粒径54~95μm，残余亚硫酸钙量0.001%。

实施例3

来自锅炉的原始烟气，烟气量250000m³/h，烟气进口二氧化硫浓度5000mg/Nm³，竖直管道内设计液气比0.8L/m³，吸收塔内设计液气比5L/m³，吸收塔内pH值7.2，温度55℃，化浆池内浆液中硫化物含量(以S^2-计)186mg/L，氧化池内pH值4.1，温度68℃，硫化物含量35mg/L，化浆池内旋流器顶流浆液与吸收塔底浆液混合比例为8:1，固含量为7％，脱硫效率94.1%，脱硫石膏含水率小于9%，纯度91%，粒径50~100μm，残余亚硫酸钙量0.004%。

实施例4

来自锅炉的原始烟气，烟气量190000m³/h，烟气进口二氧化硫浓度3400mg/Nm³，竖直管道内设计液气比0.5L/m³，吸收塔内设计液气比4L/m³，吸收塔内pH值7.0，温度52℃，化浆池内浆液中硫化物含量(以S^2-计)200mg/L氧化池内pH值3.6，温度65℃，硫化物含量(以S^2-计)28mg/L，化浆池内旋流器顶流浆液与吸收塔底浆液混合比例为9:1，固含量为4.6％，脱硫效率96.5%，脱硫石膏含水率10%，纯度91％，粒径43~90μm，残余亚硫酸钙量0.015%。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种以电石渣为脱硫剂的塔外氧化脱硫装置，包括吸收塔（3）、氧化池（7）和化浆池（8），其特征在于，所述氧化池（7）内设有搅拌器（6）和氧化风管（5）；所述氧化池（7）上方设有与之连通的竖直烟道（10）；所述竖直烟道（10）内下部设有烟气入口（9），上部设有洗涤喷淋层（12），所述洗涤喷淋层（12）通过带泵的管路与所述化浆池（8）连通；所述竖直烟道（10）中部设有倾斜烟道（14）与所述吸收塔（3）连通，所述倾斜烟道（14）与所述吸收塔（3）连通的一端低于与所述竖直烟道（10）连通的一端；所述吸收塔（3）的塔釜通过带泵的管路与所述化浆池（8）连通。

2.根据权利要求1所述的塔外氧化脱硫装置，其特征在于，所述竖直烟道（10）截面为矩形，且上部的宽度大于下部，其宽度变化处与所述倾斜烟道（14）连通，所述竖直烟道（10）内与倾斜烟道（14）连通处设有沿竖直向的隔板（11），所述隔板（11）上沿高于所述洗涤喷淋层（12）。

3.根据权利要求2所述的塔外氧化脱硫装置，其特征在于，所述竖直烟道（10）顶部为弧形。

4.根据权利要求3所述的塔外氧化脱硫装置，其特征在于，所述倾斜烟道（14）的中心线与所述吸收塔（3）的中心线成15~75°夹角。

5.根据权利要求4所述的塔外氧化脱硫装置，其特征在于，所述搅拌器（6）的搅拌轴与水平面呈15~45°夹角，桨叶向下；所述氧化风管（5）出风口位于所述桨叶前方45~50cm、侧面20~25cm区域内。

6.根据权利要求5所述的塔外氧化脱硫装置，其特征在于，所述洗涤喷淋层（12）的层数为3层。