CN100503009C - 增强型石灰法烟气脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气脱硫工艺，特别是一种增强型石灰法烟气脱硫工艺，主要应用于大气污染治理、防治技术领域，包括：将石灰和添加剂分别输入消化反应器，在消化反应器内石灰和添加剂混合并与水反应生成吸收浆液；将吸收浆液输入吸收塔，含硫烟气进入吸收塔，与吸收浆液反应后，净化烟气排出吸收塔；吸收了二氧化硫的吸收浆液从吸收塔底部排出后循环使用或去后处理。本发明与传统石灰法相比，在相同的液气比条件下可提高脱硫效率约5-10%，吸收剂利用率提高1-10%。

Description

增强型石灰法烟气脱硫工艺
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫工艺，特别是一种增强型石灰法烟气脱硫工艺，主要应用于大气污染治理、防治技术领域。
背景技术
烟气脱硫的历史悠久，早在一百多年前就有人进行了这方面的研究。目前，脱硫技术归纳起来可分为三大类：(1)燃烧前脱硫，如洗煤、微生物脱硫；(2)燃烧中脱硫，如工业型煤固硫、炉内喷钙；(3)燃烧后脱硫，即烟气脱硫(FGD)。FGD法是世界上唯一大规模商业化的脱硫技术。FGD技术，主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的SO2，并使其转化为较稳定的硫的化合物。FGD技术种类繁多，但是在当今技术中占主导地位的是湿式石灰石/石灰法。
湿法石灰石/石灰烟气脱硫技术是利用成本低廉的石灰和石灰石作为吸收剂吸收烟气中的SO2，生成半水亚酸钙或石膏。这种技术曾在70年代因其投资大、运行费用高和腐蚀、结垢、堵塞等问题而影响了其在火电厂中的应用。经过多年的实践和改进，工作性能和可靠性大为提高，投资与运行费用显著减少，是目前我国引进的装置中烟气脱硫主要方法。该法主要优点是：a.脱硫效率高(有的装置Ca/S＝1时，脱硫效率大于95％)；b.吸收剂利用率高，可大于95％；c.设备运转率高(可达95％以上)。“七五”期间重庆珞璜电厂引进日本三菱重工的与2×360MW机组配套2套湿式石灰石/石膏法烟气脱硫技术与设备，率先建成了大型电厂锅炉烟气脱硫示范工程，并于1992和1993年正式投入商业运转，***脱硫率达95％以上，副产品石膏纯度高于90％。
但现有湿法石灰石/石灰烟气脱硫技术主要缺点是投资大、另外还需要对脱硫过程中反应生成的亚硫酸盐进行氧化控制(强制氧化或抑制氧化)保证***的可靠运行，导致运行费用偏高。
发明内容
本发明提供了一种提高脱硫剂利用率、降低脱硫成本，同时无需进行氧化控制即可避免***结垢的增强型石灰法烟气脱硫工艺。
一种增强型石灰法烟气脱硫工艺，将石灰和添加剂分别输入消化反应器，在消化反应器内石灰和添加剂混合并与水反应生成吸收浆液；将吸收浆液输入吸收塔，含硫烟气进入吸收塔与吸收浆液反应后，净化烟气排出吸收塔；吸收了二氧化硫的吸收浆液从吸收塔底部排出后循环使用或去后处理。
后处理过程包括：将吸收了二氧化硫的吸收浆液从吸收塔底部排出后进入到水力旋流器进行固液分离，旋流器的顶流回到吸收塔内，或去消化反应器套用，旋流器的底流进入到真空带式过滤机进一步脱水，制成含水率低的脱硫渣外排，滤液排放或去消化反应器套用。
添加剂是有机酸和/或无机添加剂，有机酸为：己二酸、柠檬酸、腐殖酸、苯甲酸、乙酸中的至少一种；无机添加剂为：氧化镁、硫酸钠、硝酸钠中的至少一种。
吸收塔为填料塔、筛板塔、旋流板塔或文丘里。在吸收塔的底部设有侧向搅拌装置，防止吸收浆液的沉淀。
脱硫工艺条件：进塔吸收浆液pH值为5.0-9.0，液气比为2.0-20.0L/m3，无机添加剂浓度0-100000mg/L，有机酸类0—3000mg/L，无机添加剂和有机酸的浓度不同时为0mg/L。钙离子浓度600—2000mg/L，吸收浆液质量百分比浓度1-35％，可实现脱硫效率大于95％。
本发明工艺过程为：
吸收剂石灰和添加剂通过各自的进料装置和计量装置进入消化反应器。在消化反应器内氧化钙和添加剂与水反应生成吸收浆液(添加剂以氧化镁为例)。
Figure C200610053077D00051
Figure C200610053077D00052
消化反应完后的吸收浆液通过吸收浆液输送泵进入吸收塔，含硫烟气进入吸收塔，与吸收浆液在吸收塔内部进行脱硫反应：
Figure C200610053077D00053
Figure C200610053077D00055
Figure C200610053077D00056
若添加剂为有机酸类则反应如下：
二氧化硫+水＝酸(H+)+亚硫酸根
有机缓冲阴离子+酸(H+)＝有机酸
在脱硫塔内，有机酸与石灰反应获得再生：
有机酸+亚硫酸根+氢氧化钙＝有机缓冲阴离子+亚硫酸钙+水
净化烟气从吸收塔上方排出，吸收了二氧化硫的吸收浆液到达吸收塔底部后，通过主循环泵循环使用，或者去后处理。
当吸收浆液达到一定浓度不能再循环使用时就需要后处理。
吸收塔底部排出一部分浆液通过脱硫渣输送泵，进入经水力旋流器，在旋流器中进行分离后，旋流器的顶流回到吸收塔内，或去消化反应器作为补充水套用，底流经过真空带式过滤机进一步除水得到脱硫渣。
本发明增强型石灰法烟气脱硫工艺采用石灰和一定比例的添加剂一起脱硫，提高脱硫吸收浆液的pH缓冲能力和其中的亚硫酸根离子浓度，有效降低钙离子浓度，避免亚硫酸钙和硫酸钙的结垢，同时提高石灰的利用率，降低脱硫成本。与传统石灰法相比，在相同的液气比条件下可提高脱硫效率约5-10％，吸收剂利用率提高1—10％。
附图说明
图1为增强型石灰法工艺流程图，其中：
1、吸收塔         2、含硫烟气         3、工艺冲洗水
4、净化烟气       5、石灰仓           6、添加剂仓
7、螺旋输送机     8、消化反应器       9、吸收浆液输送泵
10、旋流器        11、真空带式过滤机  12、滤液泵
13、滤液槽        14、脱硫渣输送泵    15、主循环泵
16、工艺补充水    17、外排部分滤液    18、滚筒式化灰器
具体实施方式
实施例1
参见图1，吸收剂石灰和添加剂分别储存在石灰仓5、添加剂仓6中，通过各自的螺旋输送机7和计量装置进入消化反应器8。如果是液体添加剂则可以直接通过液体输送管线将添加剂输送到消化反应器8中。如果是块状石灰块则通过滚筒式化灰器18先将块状石灰粉碎。
在消化反应器8内石灰和添加剂与水(可以是工艺补充水16或来自滤液槽13的滤液或是旋流器10的顶流)反应生成吸收浆液。
消化反应完后的吸收浆液通过吸收浆液输送泵9输送到主循环泵15的输出管路上，或者直接进入吸收塔1。
含硫烟气2进入吸收塔1，与吸收浆液在吸收塔1内部进行反应，净化烟气4从吸收塔1上方排出，吸收了二氧化硫的吸收浆液到达吸收塔1底部后，通过输出管线进入主循环泵15循环使用，或者去后处理。在吸收塔的底部设有侧向搅拌装置，防止吸收浆液沉淀。
吸收后的浆液在达到一定的浓度以后需要后处理时，通过脱硫渣输送泵14进入到水力旋流器10进行固液分离，旋流器10的底流进入到真空带式过滤机11进一步脱水，制成含水率低的脱硫渣外排。旋流器10的顶流回到吸收塔1内，也可去消化反应器8作为补充水套用。真空带式过滤机11的滤液，通过滤液泵12输送到消化反应器8内套用，吸收浆液中的离子浓度累计到一定程度以后则通过滤液泵12外排部分滤液17。
工艺冲洗水3在需要时可以对设备进行清洗。
按照上述工艺过程进行410t/h锅炉配套烟气脱硫工艺，锅炉烟气进口SO2浓度为2037mg/m3，烟气温度为155℃，进塔pH为7.0，液气比为3.0L/m3，镁离子浓度为100000mg/L，钙离子浓度为668mg/L，吸收浆液浓度质量比为18.0％，脱硫效率达95.0％。
实施例2
按照实施例1所述的工艺过程进行220t/h锅炉配套烟气脱硫。锅炉烟气进口SO2浓度为9690mg/m3，温度为160℃，进塔pH为5.0，液气比为20.0L/m3，硫酸钠离子浓度为28520mg/L，钙离子浓度为620mg/L，吸收浆液浓度质量比为11.7％，脱硫效率达97.0％。
实施例3
按照实施例1所述的工艺过程进行130t/h锅炉配套烟气脱硫工艺，锅炉烟气进口SO2浓度为2050mg/m3，温度为155℃，进塔pH为6.5，液气比为5.0L/m3，硝酸钠浓度为50960mg/L，钙离子浓度为600mg/L，吸收浆液浓度质量比为13.0％，脱硫效率为96.1％。
实施例4
按照实施例1所述的工艺过程进行170t/h锅炉配套烟气脱硫。锅炉烟气进口SO2浓度为1800mg/m3，温度为152℃，进塔pH为6.0，液气比为4.0L/m3，己二酸浓度为3000mg/L，钙离子浓度为600mg/L，吸收浆液浓度质量比为11.0％，脱硫效率为95.8％。
实施例5
按照实施例1所述的工艺过程进行75t/h锅炉配套烟气脱硫。锅炉烟气进口SO2浓度为2060mg/m3，温度为155℃，进塔pH为6.0，液气比为5.0L/m3，柠檬酸浓度为1960mg/L，钙离子浓度为940mg/L，吸收浆液浓度质量比为12.0％，脱硫效率为96.0％。
实施例6
按照实施例1所述的工艺过程进行170t/h锅炉配套烟气脱硫。锅炉烟气进口SO2浓度为1050mg/m3，温度为160℃，进塔pH为6.5，液气比为2.0L/m3，腐殖酸浓度为100mg/L，钙离子浓度为2000mg/L，吸收浆液浓度质量比为15.0％，脱硫效率为95.1％。
实施例7
按照实施例1所述的工艺过程进行220t/h锅炉配套烟气脱硫。锅炉烟气进口SO2浓度为2590mg/m3，温度为165℃，进塔pH为7.0，液气比为5.0L/m3，镁离子浓度为4203mg/L，己二酸浓度为500mg/L，钙离子浓度为600mg/L，吸收浆液浓度质量比为13.0％，脱硫效率为97.0％。
实施例8
按照实施例1所述的工艺过程进行170t/h锅炉配套烟气脱硫。锅炉烟气进口SO2浓度为1700mg/m3，温度为165℃，进塔pH为5.8，液气比为5.0L/m3，镁离子浓度为4416mg/L，柠檬酸浓度为300mg/L，钙离子浓度为560mg/L，吸收浆液浓度质量比为12.6％，脱硫效率为98.4％。
实施例9
按照实施例1所述的工艺过程进行130t/h锅炉配套烟气脱硫。锅炉烟气进口SO2浓度为9900mg/m3，温度为168℃，进塔pH为9.0，液气比为20.0L/m3，镁离子浓度为7332mg/L，腐殖酸浓度为1000mg/L，钙离子浓度为600mg/L，吸收浆液浓度质量比为17.0％，脱硫效率为98.8％。
实施例10
按照实施例1所述的工艺过程进行410t/h锅炉配套烟气脱硫。锅炉烟气进口SO2浓度为1900mg/m3，温度为156℃，进塔pH为7.0，液气比为4.0L/m3，硫酸钠浓度为23680mg/L，己二酸浓度为100mg/L，钙离子浓度为1120mg/L，吸收浆液浓度质量比为13.0％，脱硫效率为96.0％。

Claims (4)

1、一种增强型石灰法烟气脱硫工艺，包括：将石灰和添加剂分别输入消化反应器，在消化反应器内石灰和添加剂混合并与水反应生成吸收浆液；将吸收浆液输入吸收塔，含硫烟气进入吸收塔与吸收浆液反应后，净化烟气排出吸收塔；吸收了二氧化硫的吸收浆液从吸收塔底部排出后循环使用或去后处理；
所述的添加剂为浓度1000mg/L的腐殖酸和7332mg/L的镁离子；
所述的吸收浆液进入吸收塔时的pH值为9.0。
2、根据权利要求1所述的增强型石灰法烟气脱硫工艺，其特征在于：所述的后处理包括：将吸收了二氧化硫的吸收浆液从吸收塔底部排出后进入到水力旋流器进行固液分离，旋流器的顶流回到吸收塔内，或去消化反应器套用，旋流器的底流进入到真空带式过滤机进一步脱水，制成含水率低的脱硫渣外排，滤液排放或去消化反应器套用。
3、根据权利要求1所述的增强型石灰法烟气脱硫工艺，其特征在于：吸收塔内进行吸收反应时液气比为20.0L/m3。
4、根据权利要求1所述的增强型石灰法烟气脱硫工艺，其特征在于：吸收塔内进行吸收反应时钙离子浓度为600mg/L。
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