CN220633702U - 一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，包括串联逆序接触反应器、催化氧化塔、储液槽和纯化池；所述串联逆序接触反应器通过第一管路与催化氧化塔连接，通过第二管路与纯化池连接，所述催化氧化塔的出料液端通过管路与储液槽连接，所述储液槽通过管路与纯化池连接；所述串联逆序接触反应器上连接有第一循环管路和第二循环管路；本实用新型采用分段吸收相结合的方式，实现了烟气的无害化、资源化处理。采用本申请，不产生二次污染物、副产物，显著提升处理效率，降低处理成本，具有较高的应用价值和广泛的应用前景。

Description

一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统

技术领域

本实用新型属于工业烟气资源化利用领域，特别涉及一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统。

背景技术

大气环境质量持续改善是我国环境污染防治攻坚战的重中之重，电力行业烟气超低排放改造已基本完成，大气污染治理重点正转向非电行业，中央已提出在钢铁等非电行业烟气治理方面推进超低排放。采用常规的电力行业相关烟气治理工艺处理钢铁、有色、化工等行业煅烧炉/熔化炉/熔炼炉等产生的高浓度SO2烟气一方面难以达到日益严格的排放标准要求，另一方面高浓度SO2无法回收利用造成资源浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述不足之处提供一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，解决了化工、冶炼等行业产生的高浓度二氧化硫烟气以及尾矿资源化利用低的问题。

本实用新型是通过下述方案来实现的：

一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，包括串联逆序接触反应器、催化氧化塔、储液槽和纯化池；所述串联逆序接触反应器通过第一管路与催化氧化塔连接，通过第二管路与纯化池连接，所述催化氧化塔的出料液端通过管路与储液槽连接，所述储液槽通过管路与纯化池连接；所述串联逆序接触反应器上连接有第一循环管路和第二循环管路。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，所述串联逆序接触反应器包括第一喷淋区、第二喷淋区、除雾器、导流筒和承接斗；所述导流筒设置在串联逆序接触反应器中部位置，所述第一喷淋区设置在导流筒上部位置，所述第二喷淋区设置在导流筒下部位置，所述承接斗设置在导流筒下部位置，所述承接斗能够将导流筒中下落的药剂进行承接，所述承接斗与第一循环管路连接，串联逆序接触反应器上还设置有烟气进入口和烟气出口；所述除雾器设置在第一喷淋区上部位置；所述烟气进入口设置在第二喷淋区上，烟气出口设置在串联逆序接触反应器顶部位置。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，所述第一循环管路包括一次循环池、配药管路、第一循环泵、第二循环泵和第一连接管；所述第一连接管分别与承接斗和一次循环池连接，一次循环池与配药管路连接，所述一次循环池通过第一循环泵与第一喷淋区连接；同时第一循环池通过第二循环泵与串联逆序接触反应器连接。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，所述第二循环管路包括第三循环泵和第二连接管，串联逆序接触反应器的底部腔体作为第二循环管路的二次循环池，所述第三循环泵进口端与第二循环次连接，同时第三循环泵通过第二连接管与第二喷淋区连接。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，所述配药管路包括配浆槽和配浆泵；所述配浆泵与一次循环池连接。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，所述第二管路包括排出泵和固液分离器，所述排出泵与串联逆序接触反应器底部位置连接，所述固液分离器通过管路与纯化池连接；所述排出泵的输出功率与第二循环泵的功率相同，使串联逆序接触反应器中二次循环池的进入流量和排出流量保持相同。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，所述第一管路包括主管路和分管路，所述分管路分别与主管路连接，所述分管路与催化氧化塔连接。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，所述催化氧化塔包括多个吸收腔，每个吸收腔通过隔板进行间隔，所述吸收腔包括整流层和催化氧化层；所述整流层间隔吸收腔底部预定距离设置，所述整流层与催化氧化层间隔设置，所述催化氧化层距离吸收腔顶部预定距离设置，所述催化氧化层中填充多孔炭基材料，所述分管路与吸收腔的连接处位置整流层和吸收腔底部之间的壁面上；还包括进水管路，所述进水管路分别与吸收腔连接，所述进水管路与吸收腔的连接处位于催化氧化层与吸收腔顶部之间侧壁上。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，还包括排烟管路，排烟管路包括风机和烟囱；所述风机与吸收腔的出气端连接，风机的出气端与烟囱。

基于上述一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统的结构，所述吸收腔的出液端与储液槽连接，所述储液槽通过硫酸泵与纯化池连接，所述纯化池中设置有加热管，所述纯化池上连接有输出泵。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用分段吸收相结合的方式，实现了烟气的无害化、资源化处理。采用本申请，不产生二次污染物、副产物，显著提升处理效率，降低处理成本，具有较高的应用价值和广泛的应用前景。

2、本方案通过第一循环管路将位于串联逆序接触反应器上端部腔体中的二氧化硫烟气与循环的锰矿浆液进行反应，增加初始锰矿浆液在串联逆序接触反应器上端部腔体中总停留时间，使反应顺畅进行，同时通过第二循环管路将锰矿浆液再次进行循环，使串联逆序接触反应器中部腔体中的二氧化硫烟气与锰矿浆液反应；通过双重循环，极大的增加了反应器对烟气中二氧化硫的捕集率；同时处理后的烟气在通过催化氧化塔和储液槽最后回流到纯化池，与直接由串联逆序接触反应器流向纯化池的介质进行共同反应，回收了烟气中的硫酸和硫酸锰，极大的增加了烟气，以及药剂中各成分的资源化利用率。

附图说明

图1为本实用新型整体的结构示意图；

附图说明：1、串联逆序接触反应器；2、催化氧化塔；3、储液槽；4、纯化池；5、第一管路；6、第二管路；7、第一循环管路；8、第二循环管路；101、第一喷淋区；102、第二喷淋区；103、除雾器；104、导流筒；105、承接斗；106、烟气进入口；107、烟气出口；201、吸收腔；202、隔板；203、整流层；204、催化氧化层；205、进水管路；206、风机；207、烟囱；401、加热管；402、输出泵；501、主管路；502、分管路；601、排出泵；602、固液分离器；603、直筒段；604、锥体段；701、一次循环池；702、配药管路；703、第一循环泵；704、第二循环泵；705、第一连接管；706、配浆槽；707、配浆泵；801、第三循环泵；802、第二连接管；803、二次循环池。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：

一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其至少包括但不限于串联逆序接触反应器1、催化氧化塔2、储液槽3和纯化池4；串联逆序接触反应器1通过第一管路5与催化氧化塔2连接，通过第二管路6与纯化池4连接，催化氧化塔2的出料液端通过管路与储液槽3连接，储液槽3通过管路与纯化池4连接；串联逆序接触反应器1上连接有第一循环管路7和第二循环管路8；

基于上述结构，通过第一循环管路7将位于串联逆序接触反应器1上端部腔体中的二氧化硫烟气与循环的锰矿浆液进行反应，增加初始锰矿浆液在串联逆序接触反应器1上端部腔体中总停留时间，使反应顺畅进行，同时通过第二循环管路8将锰矿浆液再次进行循环，使串联逆序接触反应器1中部腔体中的二氧化硫烟气与锰矿浆液反应；通过双重循环，极大的增加了反应器对烟气中二氧化硫的捕集率；同时处理后的烟气在通过催化氧化塔2和储液槽3最后回流到纯化池4，与直接由串联逆序接触反应器1流向纯化池4的介质进行共同反应，回收了烟气中的硫酸和硫酸锰，极大的增加了烟气，以及药剂中各成分的资源化利用率。

作为示例的，串联逆序接触反应器1可以包括第一喷淋区101、第二喷淋区102、除雾器103、导流筒104和承接斗105；导流筒104设置在串联逆序接触反应器1中部位置，第一喷淋区101设置在导流筒104上部位置，第二喷淋区102设置在导流筒104下部位置，承接斗105设置在导流筒104下部位置，承接斗105能够将导流筒104中下落的药剂进行承接，承接斗105与第一循环管路7连接，串联逆序接触反应器1上还设置有烟气进入口106和烟气出口107；除雾器103设置在第一喷淋区101上部位置；

烟气进入口106设置在第二喷淋区102上，烟气出口107设置在串联逆序接触反应器1顶部位置。

基于上述结构，高浓度二氧化硫烟气从烟气进入口106进入到串联逆序接触反应器1中，然后依次通过第一喷淋区101和第二喷淋区102后在通过烟气出口107向催化氧化塔2排放，高浓度二氧化硫烟气在通过2个喷淋区后与第一循环管路7和第二循环管路8中的药剂反应，极大的提升对于烟气中二氧化硫的吸收率。

作为示例的，第一循环管路7可以包括一次循环池701、配药管路702、第一循环泵703、第二循环泵704和第一连接管705；第一连接管705分别与承接斗105和一次循环池701连接，一次循环池701与配药管路702连接，一次循环池701通过第一循环泵703与第一喷淋区101连接；同时第一循环池通过第二循环泵704与串联逆序接触反应器1连接。

基于上述结构，配药管路702用于配置所需的反应药剂如用于反应的锰矿浆液，配置好的锰矿浆液流入到一次循环池701中进行储存，锰矿浆液在第一循环泵703的作用下，泵送至第一喷淋区101中与烟气发生反应，初步发生反应后的锰矿浆液通过导流筒104汇流到承接斗105，最后通过承接斗105回流到一次循环池701中；由于锰矿浆液在第一喷淋区101的较短，通常对烟气中的二氧化硫吸收率不足，因此设置第一循环管路7，将锰矿浆液多次循环，总体上增加单位流量内锰矿浆液与烟气的接触时间，提升反应吸收率；同时反应腔中底部二次循环管路中的药剂也是由第二循环泵704通过一次循环池701泵送而来。

作为示例的，第二循环管路8可以包括第三循环泵801和第二连接管802，串联逆序接触反应器1的底部腔体作为第二循环管路8的二次循环池803，第三循环泵801进口端与第二循环次连接，同时第三循环泵801通过第二连接管802与第二喷淋区102连接。

基于上述结构，第二循环池中的药剂是通过第二循环泵704泵送而来，通过第三循环泵801将锰矿浆液在第二喷淋区102中进行循环喷淋，整体上增加烟气在第二喷淋区102中的接触时间。

第一喷淋区101和第二喷淋区102中设置有喷淋管，该结构为现有技术，在此不在进行赘述。烟气中的二氧化硫在串联逆序接触反应器中与锰矿浆中的氧化锰反应生成硫酸锰，同时冲洗烟气中的粉尘。该装置通过锰矿浆的两次循环喷淋充分捕集烟气中的二氧化硫，提高锰矿浆中锰的利用率。经两级串联脱硫浸锰后烟气经除雾器103去除雾滴进入二氧化硫催化氧化塔。串联逆序接触反应器对烟气中二氧化硫的捕集率约为80％。

作为示例的，配药管路702可以包括配浆槽706和配浆泵707；配浆泵与一次循环池701连接。在配浆槽706中放入水和药剂进行锰矿浆液的配置，最后通过配浆泵707输送到一次循环池701中。

作为示例的，第二管路6可以包括排出泵601和固液分离器602，排出泵601与串联逆序接触反应器1底部位置连接，固液分离器602通过管路与纯化池4连接；排出泵601的输出功率与第二循环泵704的功率相同，使串联逆序接触反应器1中二次循环池803的进入流量和排出流量保持相同，二次循环塔中锰矿浆液保持动态平衡。

基于上述结构，通过排出泵601和第二循环泵704，使串联逆序接触反应器1中二次循环池803的进入流量和排出流量保持相同，二次循环塔中锰矿浆液保持动态平衡，使二次循环管路中始终有充足的液体进行循环；同时固液分离器602中的上清液排入到纯化池4中进行后续反应。

作为示例的，固液分离器602可以包括直筒段603与锥体段604，直筒段603设置在锥体段604上部位置，浆液进入固液分离器602，在固液分离器602中通过沉淀方式进行分离，固相由底部锥筒排出，上清液输送至硫酸锰纯化池4。

作为示例的，第一管路5可以包括主管路501和分管路502，分管路502分别与主管路501连接，分管路502与催化氧化塔2连接。

基于上述结构，通过分管路502可以将初步净化后烟气进行分离，分别通入到催化氧化塔2的不同层级中进行吸收作业。

作为示例的，催化氧化塔2可以包括多个吸收腔201，每个吸收腔201通过隔板202进行间隔，吸收腔201包括整流层203和催化氧化层204；整流层203间隔吸收腔201底部预定距离设置，整流层203与催化氧化层204间隔设置，催化氧化层204距离吸收腔201顶部预定距离设置，催化氧化层204中填充多孔炭基材料，分管路502与吸收腔201的连接处位置整流层203和吸收腔201底部之间的壁面上；

还包括进水管路205，进水管路205分别与吸收腔201连接，进水管路205与吸收腔201的连接处位于催化氧化层204与吸收腔201顶部之间侧壁上，进水管路205通过水泵向吸收腔201内喷入工艺水。

基于上述结构，经反应器脱硫后的烟气输送催化氧化塔2，每层催化氧化层204底部与烟气入口之间设置的整流层203，用于烟气在催化氧化层204的均匀分布。而后烟气均匀进入催化氧化层204中，烟气中的二氧化硫被多孔炭基材料吸附富集同时在催化剂的作用下将二氧化硫转化为三氧化硫。烟气经催化氧化塔2处理后可达到超低排放标准排放。多孔炭基材料吸附饱和后，在催化氧化层204中喷入工艺水，多孔炭基材料中的二氧化硫与水反应生成硫酸，并输送至储液槽3中。

作为示例的，还包括排烟管路，排烟管路包括风机206和烟囱207；风机206与吸收腔201的出气端连接，风机206的出气端与烟囱207。通过排烟管路将达到排放标准的烟气进行排放。

作为示例的，吸收腔201的出液端与储液槽3连接，储液槽3通过硫酸泵与纯化池4连接，纯化池4中可以设置有加热管401，纯化池4上可以连接有输出泵402。

基于上述结构，通过储液槽3将催化氧化塔2产生的硫酸进行储存，并通过硫酸泵输送到纯化池4中，与纯化池4中的药剂发生反应，实现对于硫酸的回收利用。同时因反应器中二氧化硫与锰矿浆反应产生副产物为连二硫酸锰，且连二硫酸锰在高温及低pH值的条件下，连二硫酸锰发生歧化反应分解成硫酸锰及。因此在硫酸锰纯化池4中设置加热管401道，并在硫酸锰纯化池4中加入硫酸以维持池中低pH状态以提高连二硫酸锰的分解效率。

本方案中，本申请以化工、冶炼、矿场开采等行业产生的含高浓度二氧化硫烟气为对象，采用分段吸收相结合的方式，实现了烟气的无害化、资源化处理，同时通过催化氧化塔2和纯化次对次级产物中的有用成分也进行回收利用，不产生二次污染物、副产物，显著提升处理效率，降低处理成本，具有较高的应用价值和广泛的应用前景。

实施例2

本实施给出了应用实施例1中系统进行的具体化作业。

某冶炼企业产生的冶炼废气：烟气量150000Nm/h，SO2浓度35000mg/m，含高浓度SO2的高温烟气(约200℃)进入锰矿脱硫制锰工段，制备成硫酸锰，实现SO2的第一阶段资源化利用，经本段处理后烟气中的SO2浓度≤800mg/m。本段脱硫制硫酸锰反应器直径6米，底部浆池直径7.5m，反应器高度30m，上部及底部浆液喷淋循环量分别为5600m/h。之后再进入深度脱硫阶段，通过炭基脱硫催化剂催化反应，实现SO2的第二阶段资源化利用，将脱硫过程变为硫酸生产过程，实现硫资源的深度资源化。经两段资源化脱硫后，烟气中SO2浓度≤30mg/m。催化剂总装填量为60m，三段并联，每段催化剂装填量为20m，催化氧化塔直径为3.5m。硫酸锰浸出率＞96％。

试验装置：SO2浓度4000mg/m，烟气量4000m/h，烟气温度约为180℃。经两级串联逆序接触喷淋处理后，烟气中SO2浓度≤500mg/m，经SO2催化氧化塔处理后烟气中SO2浓度≤15m/h。硫酸锰浸出率＞96％。

两级串联逆序接触喷淋塔：直径3m，高度18m，上部及底部浆液喷淋循环量分别为1000m/h。

SO2催化氧化塔：两段并联，每段催化剂装填量1.2m，催化氧化塔直径0.9m。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于，包括串联逆序接触反应器、催化氧化塔、储液槽和纯化池；所述串联逆序接触反应器通过第一管路与催化氧化塔连接，通过第二管路与纯化池连接，所述催化氧化塔的出料液端通过管路与储液槽连接，所述储液槽通过管路与纯化池连接；所述串联逆序接触反应器上连接有第一循环管路和第二循环管路。

2.如权利要求1所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：所述串联逆序接触反应器包括第一喷淋区、第二喷淋区、除雾器、导流筒和承接斗；所述导流筒设置在串联逆序接触反应器中部位置，所述第一喷淋区设置在导流筒上部位置，所述第二喷淋区设置在导流筒下部位置，所述承接斗设置在导流筒下部位置，所述承接斗能够将导流筒中下落的药剂进行承接，所述承接斗与第一循环管路连接，串联逆序接触反应器上还设置有烟气进入口和烟气出口；所述除雾器设置在第一喷淋区上部位置；所述烟气进入口设置在第二喷淋区上，烟气出口设置在串联逆序接触反应器顶部位置。

3.如权利要求2所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：所述第一循环管路包括一次循环池、配药管路、第一循环泵、第二循环泵和第一连接管；所述第一连接管分别与承接斗和一次循环池连接，一次循环池与配药管路连接，所述一次循环池通过第一循环泵与第一喷淋区连接；同时第一循环池通过第二循环泵与串联逆序接触反应器连接。

4.如权利要求3所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：所述第二循环管路包括第三循环泵和第二连接管，串联逆序接触反应器的底部腔体作为第二循环管路的二次循环池，所述第三循环泵进口端与第二循环次连接，同时第三循环泵通过第二连接管与第二喷淋区连接。

5.如权利要求4所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：所述配药管路包括配浆槽和配浆泵；所述配浆泵与一次循环池连接。

6.如权利要求5所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：所述第二管路包括排出泵和固液分离器，所述排出泵与串联逆序接触反应器底部位置连接，所述固液分离器通过管路与纯化池连接；所述排出泵的输出功率与第二循环泵的功率相同，使串联逆序接触反应器中二次循环池的进入流量和排出流量保持相同。

7.如权利要求6所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：所述第一管路包括主管路和分管路，所述分管路分别与主管路连接，所述分管路与催化氧化塔连接。

8.如权利要求7所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：所述催化氧化塔包括多个吸收腔，每个吸收腔通过隔板进行间隔，所述吸收腔包括整流层和催化氧化层；所述整流层间隔吸收腔底部预定距离设置，所述整流层与催化氧化层间隔设置，所述催化氧化层距离吸收腔顶部预定距离设置，所述催化氧化层中填充多孔炭基材料，所述分管路与吸收腔的连接处位置整流层和吸收腔底部之间的壁面上；还包括进水管路，所述进水管路分别与吸收腔连接，所述进水管路与吸收腔的连接处位于催化氧化层与吸收腔顶部之间侧壁上。

9.如权利要求8所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：还包括排烟管路，排烟管路包括风机和烟囱；所述风机与吸收腔的出气端连接，风机的出气端与烟囱。

10.如权利要求9所述的一种串联式烟气中高浓度二氧化硫深度回收系统，其特征在于：所述吸收腔的出液端与储液槽连接，所述储液槽通过硫酸泵与纯化池连接，所述纯化池中设置有加热管，所述纯化池上连接有输出泵。