CN111760457A - 一种烟气脱硫废盐再生方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气脱硫废盐再生方法及设备，属于焦炉烟气处理技术领域，涉及烟气脱硫废盐处理。一种烟气脱硫废盐再生方法，步骤为：（1）将烟气脱硫废盐溶解、絮凝除杂，与碳酸氢铵溶液及硫酸钠固体制成硫酸钠饱和液，保持36‑42℃，经离心后获得碳酸氢钠和母液Ⅰ；（2）母液Ⅰ经酸氢铵塔分解碳酸氢铵，分解获得的氨气与二氧化碳和硫酸钠，其中氨气与二氧化碳送入碳酸氢铵回收装置用于生成碳酸氢铵溶液，离心获得硫酸钠固体和母液Ⅱ；（3）母液Ⅱ硫酸铵生成***，生产硫酸铵化肥。本发明不但能大幅度降低烟气干法脱硫的运行成本，提高脱硫效率，增大碳酸氢钠的利用率，同时对优化环境条件起到重要的、积极的现实意义。
Description
技术领域
本发明属于焦炉烟气处理技术领域，涉及烟气脱硫废盐处理，具体涉及一种烟气脱硫废盐再生方法及设备。
背景技术
工业炉窑中，如焦炉烟道废气、燃煤、燃气锅炉废气、电弧炉、焚烧炉等燃烧废气脱硫多采用湿法、干法及半干法脱硫工艺。湿法脱硫和半干法脱硫后的烟气由于水蒸汽含量高、扩散条件差，烟气离开烟囱时会形成冷凝水滴，形成所谓的“烟囱雨”和白色烟羽，污染环境，目前环保政策不推荐使用。烟气干法脱硫由于工艺设备投资低、操作简单、设备无腐蚀、无废水产生，无白色烟羽、技术成熟，操作温度范围广等优点，越来越受到行业的认可。
但是以碳酸氢钠干法脱硫产生的固体脱硫废盐，其主要成分是硫酸钠和碳酸钠的混合物，该固体脱硫废盐目前没有有效的处理办法，而固体废盐大量堆积会造成环境的严重污染，运行成本高。以碳酸氢钠为脱硫剂的干法脱硫为例，烟气脱硫的钠硫比为3:1（其中包含脱硫废盐中未反应的碳酸钠部分），目前市场上国产碳酸氢钠价格为1750元/吨，通过磨机将碳酸氢钠研磨至800目左右，需要100元成本，即烟气中脱除1吨二氧化硫，仅脱硫剂成本为（1750元+100元）*3=5550元。因此，由于干法脱硫废盐再生技术的空白，不仅造成行业运行成本高，而且存在严重的环境污染缺陷。
为了解决现有烟气脱硫废盐无法处理造成的上述技术问题，本发明研发了一种烟气脱硫废盐再生方法及设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟气脱硫废盐再生方法。
本发明的另一个目的是提供一种烟气脱硫废盐再生设备。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种烟气脱硫废盐再生方法，步骤为：
（1）将烟气脱硫废盐溶解、絮凝除杂，与碳酸氢铵溶液及硫酸钠固体制成硫酸钠饱和液，保持36-42℃，经离心后获得碳酸氢钠和母液Ⅰ；
（2）母液Ⅰ经酸氢铵塔分解碳酸氢铵，分解获得的氨气与二氧化碳和硫酸钠，其中氨气与二氧化碳送入碳酸氢铵回收装置用于生成碳酸氢铵溶液，离心获得硫酸钠固体和母液Ⅱ；
（3）母液Ⅱ硫酸铵生成***，生产硫酸铵化肥。
进一步地，所述步骤2）生成的碳酸氢铵溶液及硫酸钠固体用于步骤1）制备硫酸钠的饱和液，形成烟气脱硫废盐的循环回收利用。
所述步骤1）制得的硫酸钠饱和液中加入pH调节剂，使溶液pH控制在8-9之间，添加絮凝剂降低溶液中COD，可有效去除溶液中烟尘、煤焦油及不溶物等杂质。
本发明还提供了一种用于完成上述方法的设备，包括碳酸氢钠生成装置、硫酸铵生成装置，碳酸氢铵回收装置；
所述的碳酸氢钠生成装置包括通过管路依次连接的脱硫废盐储罐、脱硫废盐预处理釜、板框压滤机、碳酸氢钠反应釜、碳酸氢钠离心机、母液储罐Ⅰ；
所述的硫酸铵生成装置包括通过管路依次连接的碳酸氢铵分解塔、再沸器、硫酸钠反应釜、硫酸钠离心机、母液储罐Ⅱ、硫酸铵反应釜、硫酸铵离心机、母液储罐Ⅲ；
所述的碳酸氢铵回收装置包括通过管路连接的氨喷射吸收罐、空压机、气体缓冲罐、一级碳酸氢钠回收塔、母液储罐Ⅳ、二级碳酸氢钠回收塔、母液储罐Ⅴ，其中所述一级碳酸氢钠回收塔和二级碳酸氢钠回收塔通过管路分别连接氨喷射吸收罐和碳酸氢钠反应釜；
所述的碳酸氢铵分解塔通过管路分别连接母液储罐Ⅰ和氨喷射吸收罐。
更进一步地，所述的脱硫废盐预处理釜设置有第一混凝剂添加装置、第二絮凝剂添加装置、pH调节剂添加装置。
所述的碳酸氢钠反应釜设置有碳酸氢铵添加装置。
所述的硫酸铵反应釜设置有晶种添加装置，用于添加硫酸铵晶种。
所述再沸器与碳酸氢铵分解塔通过设有循环泵的管路连接形成循环
1、本发明可广泛应用于烟气干法脱硫废盐再生，脱硫废盐再生的产品为碳酸氢钠和硫酸铵，碳酸氢钠经磨机研磨后作为烟气干法脱硫***的脱硫剂使用，硫酸铵作为化肥使用。具体实施时，首先对脱硫废盐预处理，是将脱硫废盐溶解过程于脱硫废盐预处理釜中，脱硫废盐充分溶解后，向其中加入pH调节剂，使溶液pH控制在8-9之间，然后添加混凝剂降低溶液中COD，有效去除溶液中的杂质及煤焦油等；然后送入碳酸氢钠反应釜，将除杂后的硫酸钠母液、碳酸氢铵回收单元生成的碳酸氢铵溶液、硫酸钠反应釜返回的硫酸钠固体制成硫酸钠饱和液，在36-42℃条件下，生成碳酸氢钠，将碳酸氢钠反应釜后的母液通过母液输送泵泵入碳酸氢铵分解塔，与160℃的高温蒸汽换热，碳酸氢铵分解生成的氨气与二氧化碳气体在氨喷射吸收罐产生的负压条件下进入碳酸氢铵回收***，碳酸氢铵分解塔塔底的母液通过母液循环泵进入再沸器，与160℃的高温蒸汽间接换热，将母液中的碳酸氢铵充分分解成氨与二氧化碳回收，母液在硫酸钠反应釜加热蒸发，控制溶液的沸点，并于65-75℃之间离心机分离，得到硫酸钠固体，生成的硫酸钠返回碳酸氢钠生成***，继续生成碳酸氢钠，母液进入硫酸铵生成***，生产硫酸铵化肥；碳酸氢铵回收装置由氨喷射吸收罐将碳酸氢铵分解塔生成的氨吸收制备成浓氨水，生成的浓氨水用于吸收加压后的二氧化碳，氨喷射吸收罐未被吸收的二氧化碳通过空压机加压至0.8MPa，储存到气体缓冲罐中，浓氨水与气体缓冲罐通入的二氧化碳在一级碳酸氢钠回收塔内生成碳酸氢铵溶液，储存于母液储罐内，通过母液输送泵送至脱硫废盐预处理釜及碳酸氢钠反应釜，二级碳酸氢钠回收塔内是清水，用于清洗一级碳酸氢钠回收塔随气体带出的氨及未反应的二氧化碳。
本发明再生的碳酸氢钠成本为800元/吨，脱除1吨二氧化硫仅脱硫剂成本为2400元，就脱硫剂成本而言，可以使目前脱硫成本降低57%左右，而且由于现场制得的碳酸氢铵活性较好，比市场上购买的碳酸氢钠脱硫效率高，且利用率也高，脱硫废盐中碳酸钠的含量仅为3-4%。
本发明可解决了脱硫废盐（固废）堆积及环境污染问题，制成可再次使用的脱硫剂和化肥，变废为宝，实现资源的综合利用，降低了烟气脱硫运行成本。
综上所述，本发明不但能大幅度降低烟气干法脱硫的运行成本，提高脱硫效率，增大碳酸氢钠的利用率，同时对优化环境条件起到重要的、积极的现实意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-脱硫废盐储罐； 2-脱硫废盐预处理釜； 3-板框压滤机； 4-废盐母液输送泵；5-碳酸氢钠反应釜； 6-碳酸氢钠离心机；7-母液储罐Ⅰ； 8-母液输送泵； 9-碳酸氢铵分解塔； 10-再沸器； 11-母液循环泵； 12-硫酸钠反应釜进料泵； 13-硫酸钠反应釜； 14-硫酸钠离心机； 15-母液储罐Ⅱ； 16-硫酸铵反应釜进料泵； 17-硫酸铵反应釜； 18-硫酸铵离心机； 19-母液储罐Ⅲ； 20-硫酸铵母液输送泵； 21-氨喷射吸收罐； 22-氨吸收循环泵；23-喷射器； 24-空压机； 25-气体缓冲罐； 26-一级碳酸氢钠回收塔； 27-母液储罐Ⅳ；28-碳酸氢铵溶液体输送泵； 29-二级碳酸氢钠回收塔； 30-母液储罐Ⅴ； 31-稀氨水输送泵； 32-浓氨水输送泵； 33-第一混凝剂添加装置； 34-第二絮凝剂添加装置； 35-pH调节剂添加装置； 36-碳酸氢铵添加装置； 37-晶种添加装置。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种烟气脱硫废盐再生设备，包括碳酸氢钠生成装置、硫酸铵生成装置，碳酸氢铵回收装置；
所述的碳酸氢钠生成装置包括通过管路依次连接的脱硫废盐储罐1、脱硫废盐预处理釜2、板框压滤机3、碳酸氢钠反应釜5、碳酸氢钠离心机6、母液储罐Ⅰ7；所述的硫酸铵生成装置包括通过管路依次连接的碳酸氢铵分解塔9、再沸器10、硫酸钠反应釜13、硫酸钠离心机14、母液储罐Ⅱ15、硫酸铵反应釜17、硫酸铵离心机18、母液储罐Ⅲ19；
所述的碳酸氢铵回收装置包括通过管路连接的氨喷射吸收罐21、空压机24、气体缓冲罐25、一级碳酸氢钠回收塔26、母液储罐Ⅳ27、二级碳酸氢钠回收塔29、母液储罐Ⅴ30，其中所述一级碳酸氢钠回收塔26和二级碳酸氢钠回收塔29通过管路分别连接氨喷射吸收罐21和碳酸氢钠反应釜5；所述的碳酸氢铵分解塔9通过管路分别连接母液储罐Ⅰ7和氨喷射吸收罐21。
运行时，如图1所示，将烟气脱硫废盐储罐1中固体脱硫废盐溶解于脱硫废盐预处理釜2中，待脱硫废盐充分溶解后，通过pH调节剂添加装置35加入pH调节剂，将溶液pH控制在8-9之间，通过第一絮凝剂添加装置33及第二混凝剂添加装置34分别将第一絮凝剂和第二混凝剂加入脱硫废盐预处理釜2中，充分搅拌絮凝后，用板框压滤机3过滤去除溶液中的焦油、烟尘等杂质，清液为硫酸钠母液，通过废盐母液输送泵4送入碳酸氢钠反应釜5；
将硫酸钠反应釜13生产硫酸钠固体投入碳酸氢钠反应釜5中制成硫酸钠饱和液，与通过碳酸氢铵添加装置36缓慢加入的碳酸氢铵，反应结束后，经过碳酸氢钠离心机6分离得到碳酸氢钠，其反应式如（1），
Na2SO4 + 2NH4HCO3 = 2NaHCO3 + (NH4)2SO4 （1）
离心后的母液存于母液储罐Ⅰ7，通过母液输送泵8进入碳酸氢铵分解塔9，与160℃的高温蒸汽逆向换热，碳酸氢铵分解生成氨气与二氧化碳，在氨喷射吸收罐21的喷射器23产生的负压条件下进入碳酸氢铵回收***，碳酸氢铵分解塔9塔底的母液通过母液循环泵11进入再沸器10，与160℃的高温蒸汽间接换热，将母液中的碳酸氢铵充分分解分解成氨与二氧化碳回收，提高碳酸氢铵的利用率，蒸碳酸氢铵后的母液通过硫酸钠反应釜进料泵12送至硫酸钠反应釜13，高温加热蒸发、结晶，用硫酸钠离心机14分离，得到硫酸钠固体，硫酸钠返回碳酸氢钠反应釜5，离心后母液储存于母液储槽Ⅱ15中，通过硫酸铵反应釜进料泵16送至硫酸铵反应釜17；母液在硫酸铵反应釜17内采用蒸汽加热蒸发，再通过晶体添加装置37，向反应釜内加入硫酸铵晶种，得到颗粒较大、纯度较高的硫酸铵固体，经硫酸铵离心机18分离得到的母液储存于母液储槽Ⅲ19内，最后经过硫酸钠母液输送泵20返回硫酸钠反应釜13，分离硫酸钠后继续生成纯度较高的硫酸铵；
碳酸氢铵回收***利用氨喷射吸收罐21内的氨水通过氨吸收循环泵22进入喷射器23产生微负压条件，将碳酸氢铵分解塔9产生的氨气与二氧化碳引入碳酸氢铵回收***，氨被吸收液吸收生成浓氨水，并通过浓氨水输送泵32送至一级碳酸氢钠回收塔26，未被吸收的二氧化碳通过空压机24加压至0.8MPa储存于气体缓冲罐25中，加压后的气体与浓氨水在一级碳酸氢钠回收塔26内反应生成碳酸氢铵溶液，液体储槽于母液储罐Ⅳ27中，并通过碳酸氢铵溶液体输送泵28送至脱硫废盐预处理釜2和碳酸氢钠反应釜釜5，参与生成碳酸氢钠，一级碳酸氢钠回收塔26未反应的气体及尾气带出的氨气进入二级碳酸氢钠回收塔29进一步吸收，二级碳酸氢钠回收塔29生成的液体储存于母液储罐Ⅴ30内，并通过稀氨水输送泵31送至氨喷射吸收罐21，用于浓氨水的制备。
以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明专利的保护范围内。
Claims (8)
1.一种烟气脱硫废盐再生方法，其特征在于，步骤为：
（1）将烟气脱硫废盐溶解、絮凝除杂，与碳酸氢铵溶液及硫酸钠固体制成硫酸钠饱和液，保持36-42℃，经离心后获得碳酸氢钠和母液Ⅰ；
（2）母液Ⅰ经酸氢铵塔分解碳酸氢铵，分解获得的氨气与二氧化碳和硫酸钠，其中氨气与二氧化碳送入碳酸氢铵回收装置用于生成碳酸氢铵溶液，离心获得硫酸钠固体和母液Ⅱ；
（3）母液Ⅱ硫酸铵生成***，生产硫酸铵化肥。
2.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫废盐再生方法，其特征在于，所述步骤2）生成的碳酸氢铵溶液及硫酸钠固体用于步骤1）制备硫酸钠的饱和液，形成烟气脱硫废盐的循环回收利用。
3.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫废盐再生方法，其特征在于，所述步骤1）制得的硫酸钠饱和液中加入pH调节剂，使溶液pH控制在8-9之间，添加絮凝剂降低溶液中COD。
4.一种用于完成权利要求1-3任意一项所述方法的烟气脱硫废盐再生设备，其特征在于，包括碳酸氢钠生成装置、硫酸铵生成装置，碳酸氢铵回收装置；
所述的碳酸氢钠生成装置包括通过管路依次连接的脱硫废盐储罐、脱硫废盐预处理釜、板框压滤机、碳酸氢钠反应釜、碳酸氢钠离心机、母液储罐Ⅰ；
所述的硫酸铵生成装置包括通过管路依次连接的碳酸氢铵分解塔、再沸器、硫酸钠反应釜、硫酸钠离心机、母液储罐Ⅱ、硫酸铵反应釜、硫酸铵离心机、母液储罐Ⅲ；
所述的碳酸氢铵回收装置包括通过管路连接的氨喷射吸收罐、空压机、气体缓冲罐、一级碳酸氢钠回收塔、母液储罐Ⅳ、二级碳酸氢钠回收塔、母液储罐Ⅴ，其中所述一级碳酸氢钠回收塔和二级碳酸氢钠回收塔通过管路分别连接氨喷射吸收罐和碳酸氢钠反应釜；
所述的碳酸氢铵分解塔通过管路分别连接母液储罐Ⅰ和氨喷射吸收罐。
5.根据根据权利要求4所述的烟气脱硫废盐再生设备，其特征在于，所述的脱硫废盐预处理釜设置有第一混凝剂添加装置、第二絮凝剂添加装置、pH调节剂添加装置。
6.根据权利要求4所述的烟气脱硫废盐再生设备，其特征在于，所述的碳酸氢钠反应釜设置有碳酸氢铵添加装置。
7.根据权利要求4所述的烟气脱硫废盐再生设备，其特征在于，所述的硫酸铵反应釜设置有晶种添加装置。
8.根据权利要求4所述的烟气脱硫废盐再生设备，其特征在于，所述再沸器与碳酸氢铵分解塔通过设有循环泵的管路连接形成循环。
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