CN107126830A - 基于sda法的焦炉烟气钠‑钙基联合脱硫除尘sdg***及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于SDA法的焦炉烟气钠‑钙基联合脱硫除尘SDG***及其方法,脱硫灰仓和熟石灰仓分别与脱硫剂再生罐连接,脱硫剂再生罐再与旋流器连接,旋流器的第二出口底流与石膏回收装置连接,旋流器的第一出口上流与脱硫剂供液罐连接,脱硫剂供液罐还分别与苏打粉仓和旋转喷雾脱硫塔连接,旋转喷雾脱硫塔还分别与输灰仓泵和烟囱连接,输灰仓泵还与所述的脱硫灰仓连接,输灰仓泵将脱硫灰送回至脱硫剂再生罐与熟石灰反应,以回收石膏和再生脱硫剂,同时通过苏打粉仓实时加入苏打,调节脱硫剂浆液的pH和补充钠基。本发明尽可能提高了烟气温度,用熟石灰再生脱硫剂,实现钠基的循环,减少了苏打使用量,降低脱硫剂使用成本,且脱硫灰实现资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于焦炉烟气净化技术领域,特别涉及一种基于SDA(Spray DryingAbsorption,喷雾干燥吸收脱硫)法的焦炉烟气新型钠-钙基联合脱硫除尘SDG***(SprayDrying Gypsum,旋转喷雾干燥脱硫转制石膏)及其脱硫除尘的方法。
背景技术
炼焦行业是大气SO2和NOx污染物主要排放行业之一,其对环境的影响逐渐受到高度重视,为此,国家于2012年颁布并要求在2012年10月1日开始实施《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012),对SO2实现严控,并对现有企业、新建企业以及“需要采取特别保护措施的地区”的企业分别规定了排放限值,但就目前焦炉工艺及采用焦炉煤气加热的技术而言,都无法满足此新排放标准要求,因此,焦炉烟气脱硫成为了焦化行业的必配。
焦炉烟气脱硫刚起步,主要借鉴电力、烧结行业烟气脱硫工艺。目前,脱硫工艺路线有干法、半干法和湿法等几大类型。焦炉行业已有多个烟气脱硫脱硝装置投产,其中脱硫工艺采用SDA的有多个业绩。这些装置给后续焦炉烟气脱除NOx提供较好的烟气温度等条件,尽可能减少脱硫导致的烟气温度下降幅度,提高脱硫后的烟气温度,已投产的SDA装置采用苏打作为脱硫剂,在实际应用业绩中目前效果良好,可达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012)表6的要求,但是脱硫后的脱硫灰主要成分为Na2SO3、Na2SO4及Na2CO3等的混合物;一方面,苏打作为脱硫剂,单价约1700-2000元/吨,脱硫剂使用成本较高,占总运行成本的10%-20%;另一方面,脱硫后的脱硫灰由于成分复杂,不稳定,脱硫灰实际综合利用有局限性。因此,为了进一步完善SDA脱硫工艺,需对该工艺进行优化、提标,降低运行成本,同时使脱硫的副产物能实现资源化综合利用。
发明内容
本发明的一目的是提供一种基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***。
本发明的另一目的是提供一种利用上述基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***进行脱硫除尘的方法。
本发明的技术方案如下:
一种基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,包括脱硫灰仓、熟石灰仓、脱硫剂再生罐、旋流器、苏打粉仓、脱硫剂供液罐、旋转喷雾脱硫塔、输灰仓泵和烟囱;
所述的脱硫灰仓和所述的熟石灰仓分别与所述的脱硫剂再生罐连接,所述的脱硫剂再生罐再与所述的旋流器连接,其中,所述的旋流器的第二出口底流与石膏回收装置连接,所述的旋流器的第一出口上流与所述的脱硫剂供液罐连接,所述的脱硫剂供液罐还分别与所述的苏打粉仓和所述的旋转喷雾脱硫塔连接,所述的旋转喷雾脱硫塔还分别与所述的输灰仓泵和所述的烟囱连接,所述的输灰仓泵还与所述的脱硫灰仓连接;
所述的输灰仓泵将脱硫灰送回至所述的脱硫剂再生罐与熟石灰反应,以回收石膏和再生脱硫剂,同时通过所述的苏打粉仓实时加入苏打,调节脱硫剂浆液的pH和补充钠基。
优选为,所述的旋转喷雾脱硫塔的顶部设有雾化器和顶罐,所述的顶罐与所述的脱硫剂供液罐连接,烟气经焦炉翻板阀门前段烟道进入所述的旋转喷雾脱硫塔在所述的雾化器与脱硫剂浆液反应脱硫。
优选为,所述的旋转喷雾脱硫塔的底部设有布袋除尘器,所述的布袋除尘器分别与所述的输灰仓泵和所述的烟囱连接,在所述的布袋除尘器与所述的烟囱之间设有烟气引灰机,所述的输灰仓泵设在所述的布袋除尘器的底部。
优选为,在所述的旋转喷雾脱硫塔与所述的布袋除尘器之间设有烟气冷风阀;所述的布袋除尘器与所述的输灰仓泵之间设有手动插板阀。
优选为,所述的石膏回收装置为石膏脱水机。
优选为,所述的脱硫剂再生罐上设有氧化风机。
本发明还公开一种利用上述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***进行脱硫除尘的方法,包括以下步骤:
(1)烟气经焦炉翻板阀门前段烟道进入所述的旋转喷雾脱硫塔在所述的雾化器中,与所述的脱硫剂供液罐提供的脱硫剂浆液进行脱硫反应,脱硫后,烟气经除尘后从烟囱排出,脱硫灰再经所述的输灰仓泵送至所述的脱硫灰仓;
(2)脱硫灰与熟石灰在所述的脱硫剂再生罐反应,体系pH=5~6,并鼓入空气,经所述的旋液器固液分离后,从第二出口底流流出,并进入所述的石膏回收装置脱水后收集石膏,和从所述的从第一出口上流流出,进入所述的脱硫剂供液罐;
(3)所述的脱硫剂供液罐还加入苏打粉,体系pH=9~12,再生脱硫剂,然后将脱硫剂浆液送至所述的雾化器进行脱硫反应,从而形成钠-钙基联合脱硫除尘SDG循环工艺。
其中,在所述的旋转喷雾脱硫塔中发生的脱硫反应过程为:
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2
2Na2SO3+O2→2Na2SO4
脱硫剂浆液由脱硫灰、熟石灰、少量稀硫酸及Na2CO3再生制备而成,其中,熟石灰用于去除SO4 2-,稀硫酸用于调整脱硫剂再生罐pH值,Na2CO3用于补充钠基和调整脱硫剂供应罐pH值,脱硫剂再生罐反应过程如下:
Na2SO4+Ca(OH)2+2H2O→CaSO4·2H2O↓+2NaOH
Na2SO3+Ca(OH)2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O↓+2NaOH
Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+2NaOH
脱硫剂再生罐与旋流器之间利用稀硫酸进行pH值调整,反应过程如下:
H2SO4+Na2CO3→Na2SO4+H2O+CO2↑
H2SO4+Ca(OH)2→CaSO4·2H2O↓
优选为,从第二出口底流流出的液体的浓度为40-55%。
优选为,从第一出口底流流出的液体的浓度为5-15%。
优选为,所述的脱硫剂再生罐的固液混合物的浓度为10~30%,密度为1.05-1.2kg/m3,并通过稀硫酸调节体系pH=5~6。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明的一种基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,通过利用熟石灰作为脱硫剂再生剂,苏打的添加仅作为循环过程中损耗的补充,可大大减少苏打的耗量,降低脱硫剂运行成本;同时再生得到脱硫剂实际为NaOH,NaOH的反应活性远强于苏打,因此,脱硫效果较原苏打直接作为脱硫剂的效果更佳;此外,脱硫灰通过脱硫剂再生过程,转化为石膏,石膏作为建材可以得到广泛应用,解决了原苏打SDA工艺脱硫灰资源化综合利用的问题。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明的一种基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应该理解,这些实施例仅用于说明本发明,而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
为了更好的说明本发明,下方结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示,本发明的一种基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,包括脱硫灰仓1、熟石灰仓2、脱硫剂再生罐3、旋流器5、苏打粉仓6、脱硫剂供液罐7、旋转喷雾脱硫塔12、输灰仓泵16和烟囱18;
所述的脱硫灰仓1和所述的熟石灰仓2分别与所述的脱硫剂再生罐3连接,脱硫灰与熟石灰在脱硫剂再生罐3混合反应,生成硫酸钙和亚硫酸钙,同时为了实现将亚硫酸钙转化为硫酸钙,所述的脱硫剂再生罐3还设有氧化风机4以鼓入氧气,所述的脱硫剂再生罐3还再与所述的旋流器5连接,用于静置分离固液混合物,其中,所述的旋流器5的第二出口底流与石膏回收装置9连接,该层流出液的浓度较大,一般质量分数为40~55%,经石膏回收装置9脱水,制得含水率较低的石膏;所述的旋流器5的第一出口上流与所述的脱硫剂供液罐7连接,将含有氢氧化钠等物质的溶液通入脱硫剂供液罐7中;
所述的脱硫剂供液罐7分别与所述的苏打粉仓6和所述的旋转喷雾脱硫塔12连接,所述的苏打粉仓6用于补加钠基和调节脱硫剂浆液的pH,所述的旋转喷雾脱硫塔12用于发生脱硫反应,所述的旋转喷雾脱硫塔12还分别与所述的输灰仓泵16和所述的烟囱18连接,脱硫除尘后的烟气经烟囱18排出,所述的输灰仓泵还16与所述的脱硫灰仓1连接,将成分复杂的脱硫灰送至脱硫灰仓1中;
本发明将所述的输灰仓泵16将脱硫灰送回至所述的脱硫剂再生罐3与熟石灰反应,以回收石膏和再生脱硫剂,同时通过所述的苏打粉仓6实时加入苏打,调节脱硫剂浆液的pH和补充钠基,实现钠-钙基联合脱硫除尘SDG循环。
其中,所述的石膏回收装置9为石膏脱水机,可制得脱水率小于10%的石膏。
此外,所述的旋转喷雾脱硫塔12的顶部设有雾化器11和顶罐10,所述的顶罐10与所述的脱硫剂供液罐7连接,脱硫剂浆液经脱粒机供给泵8流进顶罐10,烟气经焦炉翻板阀门前段烟道(图中未标出)进入所述的旋转喷雾脱硫塔12在所述的雾化器11与脱硫剂浆液反应脱硫。
所述的旋转喷雾脱硫塔12的底部设有布袋除尘器14,烟气通过滤袋的速度为0.7-1.1m/s,粉尘附着在滤袋表面,除尘的同时进行二步脱硫反应,达到脱硫、除尘的效果,处理后的烟气经烟囱18排放;进一步的,本实施例所述的布袋除尘器14分别与所述的输灰仓泵16和所述的烟囱18连接,在所述的布袋除尘器14与所述的烟囱18之间设有烟气引灰机17,所述的输灰仓泵16设在所述的布袋除尘器14的底部。
在所述的旋转喷雾脱硫塔12与所述的布袋除尘器14之间设有烟气冷风阀13,用于调节原烟气温度波动,保护布袋除尘器;所述的布袋除尘器14与所述的输灰仓泵16之间设有手动插板阀15,用于隔绝,便于检修。
本发明还公开一种利用上述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***进行脱硫除尘的方法,包括以下步骤:
(1)烟气经焦炉翻板阀门前段烟道进入所述的旋转喷雾脱硫塔在所述的雾化器中,与所述的脱硫剂供液罐提供的脱硫剂浆液质量浓度10-30%NaOH的溶液进行脱硫反应,副产物同步干燥,烟气经除尘后从烟囱排出,脱硫灰再经所述的输灰仓泵送至所述的脱硫灰仓;
(2)脱硫灰与熟石灰在所述的脱硫剂再生罐反应,并鼓入空气,同时脱硫剂再生罐固液混合物的浓度控制在10~30%,密度为1.05-1.2kg/m3,并通过稀硫酸调节体系pH=5~6,经所述的旋液器固液分离后,从第二出口底流流出,液体的浓度为40-55%,并进入所述的石膏回收装置脱水后收集石膏,和从所述的从第一出口上流流出,液体的浓度为5-15%进入所述的脱硫剂供液罐;
(3)所述的脱硫剂供液罐还加入苏打粉,调节体系pH=9~12,再生脱硫剂,然后将脱硫剂浆液送至所述的雾化器进行脱硫反应,从而形成钠-钙基联合脱硫除尘SDG循环工艺。
为了确保SDG工艺的成熟可靠,本发明是一种基于SDA法与以钠-钙基联合的工艺,实现烟气高效脱硫的同时为后续脱除NOx提供了尽可能提高了烟气温度,用熟石灰再生脱硫剂,实现钠基的循环,减少苏打的直接使用量,降低脱硫剂使用成本,且脱硫灰实现资源化利用的综合工艺。
为了确保具有较高的脱硫效率,本发明所述旋转雾化干燥脱硫实际采用NaOH溶液进行脱硫,脱硫效率优于现有钠基SDA脱硫技术。
为了降低钠基脱硫剂的消耗和降低运行成本,本发明采用熟石灰作为脱硫剂再生剂,熟石灰的单价仅为300-500元/吨,将脱硫灰中的Na2SO3和Na2SO4置换为NaOH,实现了钠的循环利用。
为了实现脱硫灰的资源化综合利用,本发明利用熟石灰与脱硫灰反应,生产CaSO4和CaSO3,通过鼓入空气,实现强制氧化生成石膏,实现化废为宝,资源化利用。
最后,本发明具有同时脱硫、除尘功能,效率高,能稳定的、有效的去除焦炉烟气中的SO2和粉尘,由于碳酸钠活性高,同等脱硫效果前提下,所需要的脱硫剂碳酸钠浆液量少,因此可进一步在苏打脱硫工艺基础上降低脱硫工艺段的烟气温度降低幅度,为后续脱除NOx提供有利的烟气条件,减少了运行费用的优点。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,其特征在于,包括脱硫灰仓、熟石灰仓、脱硫剂再生罐、旋流器、苏打粉仓、脱硫剂供液罐、旋转喷雾脱硫塔、输灰仓泵和烟囱;
所述的脱硫灰仓和所述的熟石灰仓分别与所述的脱硫剂再生罐连接,所述的脱硫剂再生罐再与所述的旋流器连接,其中,所述的旋流器的第二出口底流与石膏回收装置连接,所述的旋流器的第一出口上流与所述的脱硫剂供液罐连接,所述的脱硫剂供液罐还分别与所述的苏打粉仓和所述的旋转喷雾脱硫塔连接,所述的旋转喷雾脱硫塔还分别与所述的输灰仓泵和所述的烟囱连接,所述的输灰仓泵还与所述的脱硫灰仓连接;
所述的输灰仓泵将脱硫灰送回至所述的脱硫剂再生罐与熟石灰反应,以回收石膏和再生脱硫剂,同时通过所述的苏打粉仓实时加入苏打,调节脱硫剂浆液的pH和补充钠基。
2.根据权利要求1所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,其特征在于,所述的旋转喷雾脱硫塔的顶部设有雾化器和顶罐,所述的顶罐与所述的脱硫剂供液罐连接,烟气经焦炉翻板阀门前段烟道进入所述的旋转喷雾脱硫塔在所述的雾化器与脱硫剂浆液反应脱硫。
3.根据权利要求1所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,其特征在于,所述的旋转喷雾脱硫塔的底部设有布袋除尘器,所述的布袋除尘器分别与所述的输灰仓泵和所述的烟囱连接,在所述的布袋除尘器与所述的烟囱之间设有烟气引灰机,所述的输灰仓泵设在所述的布袋除尘器的底部。
4.根据权利要求3所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,其特征在于,在所述的旋转喷雾脱硫塔与所述的布袋除尘器之间设有烟气冷风阀;所述的布袋除尘器与所述的输灰仓泵之间设有手动插板阀。
5.根据权利要求1所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,其特征在于,所述的石膏回收装置为石膏脱水机。
6.根据权利要求1所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***,其特征在于,所述的脱硫剂再生罐上设有氧化风机。
7.一种利用权利要求1~6所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***进行脱硫除尘的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)烟气经焦炉翻板阀门前段烟道进入所述的旋转喷雾脱硫塔在所述的雾化器中,与所述的脱硫剂供液罐提供的脱硫剂浆液进行脱硫反应,脱硫后,烟气经除尘后从烟囱排出,脱硫灰再经所述的输灰仓泵送至所述的脱硫灰仓;
(2)脱硫灰与熟石灰在所述的脱硫剂再生罐反应,体系pH=5~6,并鼓入空气,经所述的旋液器固液分离后,从第二出口底流流出,并进入所述的石膏回收装置脱水后收集石膏,和从所述的从第一出口上流流出,进入所述的脱硫剂供液罐;
(3)所述的脱硫剂供液罐还加入苏打粉,体系pH=9~12,再生脱硫剂,然后将脱硫剂浆液送至所述的雾化器进行脱硫反应,从而形成钠-钙基联合脱硫除尘SDG循环工艺。
8.根据权利要求7所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***进行脱硫除尘的方法,其特征在于,从第二出口底流流出的液体的浓度为40-55%。
9.根据权利要求7所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***进行脱硫除尘的方法,其特征在于,从第一出口底流流出的液体的浓度为5-15%。
10.根据权利要求7所述的基于SDA法的焦炉烟气钠-钙基联合脱硫除尘SDG***进行脱硫除尘的方法,其特征在于,所述的脱硫剂再生罐的固液混合物的浓度为10~30%,密度为1.05-1.2kg/m3,并通过稀硫酸调节体系pH=5~6。
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