專利名稱：一種低能耗煙氣濕法脫硫工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣脫硫技術(shù)，尤其涉及
效降低運(yùn)行能耗的煙氣濕法脫硫工藝。
種可應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)且有效降低投資、有
背景技術(shù)：
我國(guó)是以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)國(guó)家，大量化石燃料被利用來(lái)進(jìn)行生活供采暖和工 業(yè)生產(chǎn)，隨著煤炭消費(fèi)的不斷增長(zhǎng)，排放了大量的二氧化碳和二氧化硫，大氣中的二氧化碳 造成溫室效應(yīng)，使氣侯變暖，構(gòu)成長(zhǎng)期危害；二氧化硫累積則形成酸雨，危害地表動(dòng)植物的 正常生存和生活。尋求一種低投資低運(yùn)行能耗的煙氣脫硫技術(shù)是人們長(zhǎng)期追求的目標(biāo)，符 合人們追求低碳生活的目標(biāo)。 鈣系脫硫，即石灰石/石灰-石膏濕法是當(dāng)今世界最成熟、使用最為廣泛的煙氣脫 硫技術(shù)，其采用石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌制成 吸收劑漿(當(dāng)采用石灰為吸收劑時(shí)，石灰粉經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥晌談{)。在脫 硫塔內(nèi)，吸收劑漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的S02與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。循環(huán)漿液中達(dá)到一定濃度(15%以上)時(shí)用石膏漿 液泵抽出到水力旋流器濃縮到50%以上，再到真空皮帶機(jī)或壓濾機(jī)繼續(xù)脫水至含水量低于 10%回收。在日本、德國(guó)脫硫石膏年產(chǎn)量分別為250萬(wàn)噸和350萬(wàn)噸左右，基本上都能綜合 利用，主要用途是用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品和水泥緩凝劑，我國(guó)天然石膏礦產(chǎn)豐富，脫硫石膏大多 廢棄，同時(shí)伴隨著脫水回水過(guò)程中大量機(jī)械能量的浪費(fèi)。 氨法脫硫，采用氨氣、氨水或是碳銨作為二氧化硫吸收劑，經(jīng)對(duì)脫硫循環(huán)液的曝氣 氧化，產(chǎn)生的硫酸銨隨濃度的升高脫硫效率在下降，需不斷抽出循環(huán)液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，以維 持循環(huán)液的硫銨濃度低于30% 。常用的工藝方法是將抽出的循環(huán)液引入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)結(jié) 晶從而得到固態(tài)的脫硫產(chǎn)物，現(xiàn)有蒸發(fā)器采用蒸汽作為熱源，蒸發(fā)過(guò)程中蒸汽耗量較大。
以上兩種常用的煙氣脫硫方法，均采用將經(jīng)除塵后煙氣通入脫硫塔底部，煙氣在 脫硫塔內(nèi)通過(guò)大量的含堿性吸收劑的洗滌液逆向洗滌，將煙氣中的二氧化硫洗滌吸收，從 而降低煙氣中二氧化硫的濃度。濕法脫硫工藝中循環(huán)溶液的溫度需控制在50攝氏度左右， 以保持二氧化硫的溶解度從而維持較高的脫硫效率，在脫硫過(guò)程中煙氣由脫硫塔入口的攝 氏150度以上降至出口的50攝氏度左右，溫度的降低要靠大量的水的蒸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)脫 硫產(chǎn)物的脫水又需新的設(shè)備投入、脫水過(guò)程中又會(huì)再次增加水的消耗量，同時(shí)伴隨著大量 機(jī)械能或熱能的消耗，整個(gè)過(guò)程中能耗大，水的使用量大，致使現(xiàn)有的工藝不易大面積的推 廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種低投資低能耗煙氣濕法脫硫工藝，用煙 氣蒸發(fā)結(jié)晶器代替脫硫產(chǎn)物脫水設(shè)備；利用煙氣余熱，代替了脫硫產(chǎn)物脫水的能量消耗，可 產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) —種低能耗煙氣濕法脫硫工藝，采用脫硫塔作為二氧化硫吸收裝置，經(jīng)一次除塵 處理的煙氣在脫硫塔中通過(guò)與含堿性吸收劑的循環(huán)洗滌液逆向洗滌反應(yīng)，脫除煙氣中的二 氧化硫，煙氣在進(jìn)入脫硫塔前經(jīng)過(guò)煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器，在所述煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)，自脫硫塔引 入的堿性吸收劑與二氧化硫反應(yīng)后的塔底溶液與煙氣進(jìn)行互逆的接觸，利用煙氣余熱對(duì)溶 液進(jìn)行蒸發(fā)形成固體回收。 進(jìn)一步的，所述含堿性吸收劑為粉狀石灰石或石灰。
進(jìn)一步的，所述含堿性吸收劑為氨氣、氨水或是碳銨。
整個(gè)運(yùn)行過(guò)程可通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脫硫劑的添加，循環(huán)液洗滌液ra值和濃
度的控制，蒸發(fā)的量的控制。 更進(jìn)一步的，根據(jù)鍋爐排煙溫度的不同，對(duì)循環(huán)液洗滌液在進(jìn)行蒸發(fā)之前經(jīng)過(guò)進(jìn)
一步的濃縮處理。 本發(fā)明所述的濕法脫硫工藝，利用鍋爐煙氣的余熱做為脫硫反應(yīng)產(chǎn)物石膏或是硫 銨的固液分離蒸發(fā)熱源，對(duì)于鈣系脫硫來(lái)說(shuō)，不必采用水力旋流器和壓濾機(jī)或真空皮帶機(jī) 對(duì)最終的含水石膏進(jìn)行固液分離處理，直接采用煙氣熱量進(jìn)行蒸發(fā)得到固態(tài)的產(chǎn)物，由于 蒸發(fā)過(guò)程中有亞硫酸鈣的產(chǎn)生，降低了石膏的純度，不回收脫硫產(chǎn)物的情況下可用此工藝； 對(duì)于氨法脫硫，通過(guò)利用煙氣余熱對(duì)脫硫除塵產(chǎn)物進(jìn)行蒸發(fā)得到固體，在蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生 的少量亞硫酸銨于60度以上分解，不影響硫酸銨的純度，硫銨可用作土壤肥料，起到肥田 的作用，節(jié)省了投資，節(jié)省了大量蒸汽，減少了整個(gè)過(guò)程中水的消耗量，節(jié)能效果顯著，可廣 泛應(yīng)用于各種鍋爐煙氣的脫硫除塵，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


下面根據(jù)實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明所述濕法脫硫工藝的工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明所述煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器原理結(jié)構(gòu)圖。 圖中1、脫硫塔；2、煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器；3、氧化器；4、 ffl檢測(cè)儀；5、循環(huán)水箱；6、螺 旋輸送機(jī)；7、攪拌器；8、羅茨風(fēng)機(jī)；9、脫硫產(chǎn)物輸出泵；10、脫硫循環(huán)泵；11、噴淋層；12、除霧器。
21、煙箱；22、煙氣入口 ；23、煙氣出口 ；24、結(jié)晶棒；25、進(jìn)液口 ；26、布灑裝置；27、
錐形底倉(cāng)。
具體實(shí)施例方式
下面以石灰石作為脫硫劑，說(shuō)明本發(fā)明所述工藝的實(shí)施過(guò)程，其具體工藝流程如 圖1所示，經(jīng)一次除塵處理的煙氣經(jīng)過(guò)煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器2進(jìn)入脫硫塔l，并自脫硫塔1的底
部自上，循環(huán)水箱5采用螺旋輸送機(jī)6輸入石灰石粉并形成合適的漿液，其上裝有ra檢測(cè)
儀4，通過(guò)脫硫循環(huán)泵IO，含堿性吸收劑的洗滌液自噴淋層11進(jìn)行均勻?yàn)⒉迹瑑烧咴诿摿騾^(qū)
進(jìn)行混合，煙氣中的二氧化硫與堿性吸收劑反應(yīng)，脫除二氧化硫的煙氣經(jīng)脫硫塔1頂部的
除霧器12除去其中的液態(tài)水后，潔凈煙氣經(jīng)煙囪排入大氣；脫硫塔1的底部與氧化器3相 通，采用羅茨風(fēng)機(jī)8通入空氣進(jìn)行氧化，并輔以攪拌器7進(jìn)行混合，其主要化學(xué)反應(yīng)為<formula>formula see original document page 5</formula> 充分反應(yīng)后，采用脫硫產(chǎn)物輸出泵9抽取部分循環(huán)液(依據(jù)脫硫產(chǎn)物的多少?zèng)Q定) 進(jìn)入煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器2，其余部分進(jìn)入循環(huán)水箱5繼續(xù)參與脫硫塔內(nèi)循環(huán)。煙氣蒸發(fā)結(jié)晶 器2的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，包括一豎向安裝的煙箱21，下部和上部具有煙氣進(jìn)口 22和煙 氣出口23，底部設(shè)有錐形底艙27作為出料口，煙箱21內(nèi)水平安裝有多根鋼管制成的結(jié)晶棒 24，且沿豎向相互錯(cuò)開(kāi)排列，結(jié)晶棒24的上方安裝有與進(jìn)液口 25相連的布灑裝置26。煙氣 進(jìn)口 22與鍋爐煙氣出口相連，其煙氣出口 23與脫硫塔2的煙氣入口相連，煙氣流經(jīng)煙氣蒸 發(fā)結(jié)晶器2時(shí)，溫度可達(dá)150攝氏度，將其內(nèi)安裝的結(jié)晶棒24加熱，經(jīng)脫硫產(chǎn)物輸出泵10 過(guò)來(lái)的溶液布灑于結(jié)晶棒24表面，水份相應(yīng)被蒸發(fā)，隨煙氣一道進(jìn)入脫硫塔l，相應(yīng)留下的 石膏產(chǎn)物落于煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器2的錐形底艙27，可定期進(jìn)行收集處理。 一方面滿足了反應(yīng) 產(chǎn)物的固化，另一方面合理利用了煙氣的余熱，大量的節(jié)省了脫水環(huán)節(jié)電能的使用。
以下以10t/h鍋爐氨法脫硫工程為例，論證其可行性
燃煤含硫量以1 %計(jì)(北京0. 3 % )脫硫效率97 % ; 10t/h鍋爐煙氣量為30000mVh， S02濃度為2000mg/m3，則每小時(shí)產(chǎn)生的S02為 60kg ; S02分子量為64， (NH4)2S04分子量為132 ; 脫硫效率為97%時(shí)脫硫塔每小時(shí)需要吸收58. 2kg S02 ;相應(yīng)產(chǎn)生硫銨120Kg ; 硫酸銨的溶解度為850g/l (5(TC時(shí)) 硫銨濃度為25%時(shí)，1Kg水含硫銨0. 333Kg ; 空氣的比熱容為1. 4kJ/kg ; 水的比熱容為4. 2kJ/kg ; 1kg水由IO(TC變?yōu)樗魵庑枰臒崃繛?264kJ ; 10t/h鍋爐煙氣量為30000m3/h ; 1kg水由5(TC上升到IO(TC所需熱量為210kJ ; —小時(shí)內(nèi)鍋爐煙氣由15(TC降為5(TC時(shí)放出的熱量為 煙氣比熱容X下降溫度X煙氣質(zhì)量二 1.4kJ/
kgX (150°C _50°C ) X30000m3X 1. 293kg/m3 = 5430600k； 能使5430600kJ/(210kJ+2264kJ) = 2195kg的水從50。C變?yōu)樗魵狻?由以上數(shù)據(jù)可以看出 —小時(shí)蒸發(fā)掉2195Kg的水時(shí)能使?jié)舛?5%的硫銨溶液析出730. 9Kg硫銨晶體； 而一小時(shí)內(nèi)僅有120Kg的硫銨產(chǎn)生，冗余量很大，即使中間過(guò)程中由于補(bǔ)充溫度低于50攝 氏度的水以及其他少量的熱量損耗，水的蒸發(fā)量要小于計(jì)算值，但維持系統(tǒng)的運(yùn)行完全沒(méi) 有問(wèn)題。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脫硫劑的添加，循環(huán)液洗滌液PH值和濃度 的控制，蒸發(fā)量的控制。還可根據(jù)鍋爐排煙溫度的不同，對(duì)循環(huán)液洗滌液在進(jìn)行蒸發(fā)之前經(jīng) 過(guò)進(jìn)一步的濃縮處理，減少水的蒸發(fā)量。
對(duì)于鈣法脫硫的計(jì)算與以上相同，維持系統(tǒng)的運(yùn)行也完全沒(méi)有問(wèn)題。 采用本藝所述方法進(jìn)行鍋爐煙氣脫硫，可節(jié)省大量蒸汽，減少了整個(gè)過(guò)程中水的
消耗量，節(jié)能效果顯著，可廣泛應(yīng)用于各種鍋爐煙氣的脫硫除塵，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效
.權(quán)利要求
一種低能耗煙氣濕法脫硫工藝，采用脫硫塔作為二氧化硫吸收裝置，經(jīng)一次除塵處理的煙氣在脫硫塔中通過(guò)與含堿性吸收劑的循環(huán)洗滌液逆向洗滌反應(yīng)，脫除煙氣中的二氧化硫，其特征在于煙氣在進(jìn)入脫硫塔前經(jīng)過(guò)煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器，在所述煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)，自脫硫塔引入的堿性吸收劑與二氧化硫反應(yīng)后的塔底溶液與煙氣進(jìn)行互逆的接觸，利用煙氣余熱對(duì)溶液進(jìn)行蒸發(fā)形成固體回收。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗煙氣濕法脫硫工藝，其特征在于所述含堿性吸收劑 為粉狀石灰石或石灰。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗煙氣濕法脫硫工藝，其特征在于所述含堿性吸收劑 為氨氣、氨水或是碳銨。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任一種低能耗煙氣濕法脫硫工藝，其特征在于在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脫硫劑的添加，循環(huán)液洗滌液ra值和濃度的控制，蒸發(fā)量的控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任一種低能耗煙氣濕法脫硫工藝，其特征在于對(duì)循環(huán) 液洗滌液在進(jìn)行蒸發(fā)之前經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的濃縮處理。
全文摘要
本發(fā)明給出了一種低能耗煙氣濕法脫硫工藝，采用脫硫塔作為二氧化硫吸收裝置，經(jīng)一次除塵處理的煙氣在脫硫塔中通過(guò)與含堿性吸收劑的洗滌液逆向洗滌循環(huán)反應(yīng)，脫除煙氣中的二氧化硫，同時(shí)抽取部分循環(huán)液(依據(jù)脫硫產(chǎn)物的多少?zèng)Q定)進(jìn)入脫硫塔前的煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器蒸發(fā)，降低煙氣溫度的同時(shí)隨帶著脫硫產(chǎn)物結(jié)晶析出。本發(fā)明所述工藝過(guò)程用煙氣蒸發(fā)結(jié)晶器蒸發(fā)脫硫產(chǎn)物代替了脫硫產(chǎn)物脫水設(shè)備；有效的利用了煙氣余熱，代替了脫硫產(chǎn)物脫水的能量消耗，減少了脫水過(guò)程中水量的消耗，適合采用鈣系或是氨系(液氨、氨水、碳銨)脫硫劑進(jìn)行煙氣的二氧化硫脫除，動(dòng)行能耗低，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)F27D17/00GK101780368SQ201010133230
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者張蕊 申請(qǐng)人:張蕊