專利名稱：一種利用燒堿蒸氣脫除煙氣中二氧化硫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣中二氧化硫的處理，尤其是一種利用燒堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蒸氣
脫除煙氣中二氧化硫的方法。
背景技術(shù)：
鍋式法生產(chǎn)固堿采用鑄鐵鍋，用火直接加熱、在常壓下蒸發(fā)液體堿。液體氫氧化鈉
被加熱到沸騰，堿液中的水分不斷蒸發(fā)，堿液濃度和沸點(diǎn)不斷升高，當(dāng)濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，堿
液中大部分水分已被蒸發(fā)，變成熔融狀態(tài)的濃堿，經(jīng)冷卻后即成固體狀氫氧化鈉。
由于熬制溫度較高，產(chǎn)生的水蒸氣含有微量的堿。目前對(duì)于含微量堿的蒸氣，主要
有以下處理途徑 (1)蒸氣進(jìn)入預(yù)熱器用水噴淋，捕集堿液打入配堿槽； (2)蒸氣經(jīng)排氣筒直接排出室外，排氣筒中的含堿冷凝液經(jīng)泵送至化鹽工序。
以上利用途徑雖然回收利用了部分蒸氣(冷凝液)，但是還存在一些不足。第(1) 種途徑一是消耗大量的水，二是在預(yù)冷器中容易結(jié)垢，影響預(yù)冷器的性能，設(shè)備運(yùn)行過程 中必須經(jīng)常除垢或更換設(shè)備、管件，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；第(2)種途徑中微量的堿隨蒸氣排出， 既浪費(fèi)資源，也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，對(duì)生物體有所傷害。 目前固堿生產(chǎn)企業(yè)一般使用煤作為燃料。煙氣中二氧化硫脫除技術(shù)按工藝特點(diǎn)可 分為干法、濕法、半干法三種。以上三種脫硫方法基本原理是采用堿性物質(zhì)(如Ca(0H)2、 Ca0)吸收二氧化硫。各方法均存在一些缺點(diǎn)
(1)干法脫硫存在的缺點(diǎn) ①干法脫硫需要使用脫硫劑(如消石灰Ca(0H)2，需要用石灰石經(jīng)焙燒并加水后才 能獲得)，既消耗能源，又增加企業(yè)投資； ②干法脫硫主要是通過向含有粉塵和二氧化硫的煙氣中噴射熟石灰干粉來反應(yīng)， 由于反應(yīng)活性小， 一般如在單選用吸收劑的情況下，脫硫效率只有50%左右，加入經(jīng)特殊制 備的反應(yīng)助劑也只能提高效率到90%，當(dāng)燃料含硫量比較高時(shí)，脫硫效率有時(shí)達(dá)不到脫硫 要求。 (2)濕法煙氣脫硫缺點(diǎn) ①需要補(bǔ)充新鮮水，并存在廢水的二次污染問題；
②由于水份蒸發(fā)或石膏晶體析出等造成設(shè)備結(jié)垢； ③煙氣溫度低，不利于擴(kuò)散，需要二次加熱，導(dǎo)致能源耗費(fèi)和投資增加； ④自動(dòng)化要求比較高、工藝較復(fù)雜、吸收劑的用量難以控制、占地面積和投資較
大； (3)半干法脫硫工藝缺點(diǎn) ①吸收塔內(nèi)固體沉積，容器和管道易堵塞； ②噴霧器磨損； ③煙道和除塵器的腐蝕；
④除塵器壓降增加。 綜觀各方法，其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，污染物有時(shí)不能達(dá)標(biāo)排放，造成二次 污染等，與我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧發(fā)展的大政方針不相適應(yīng)。在國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)約能源和減 少環(huán)境有害物排放的今天，要實(shí)現(xiàn)"十一五"期間單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%、主要污 染物排放總量減少10%的總體目標(biāo)，解決生產(chǎn)固堿過程中脫除煙氣中二氧化硫是企業(yè)生存 發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有固堿生產(chǎn)企業(yè)蒸氣回收利用及脫硫中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提 供一種利用燒堿蒸氣脫除煙氣中二氧化硫的方法。該方法吸取現(xiàn)有各種脫硫方法的優(yōu)點(diǎn)， 利用固堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蒸氣脫除煙氣中二氧化硫，一方面減少蒸氣排放，降低了微量 堿對(duì)周圍環(huán)境的影響，另一方面可對(duì)煙氣脫硫。實(shí)施該方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、脫硫效果好、 節(jié)約能源，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。該方法對(duì)顆粒物亦有一定的去除效果。
本發(fā)明的目的通過以下措施來實(shí)現(xiàn) —種利用燒堿蒸氣脫除燃燒煙氣中二氧化硫的方法，其步驟是
(a)管道中的燃燒煙氣與管道中燒堿蒸氣在混合煙道內(nèi)混合； (b)燃燒煙氣中的煙塵顆粒表面覆蓋燒堿蒸氣，燒堿蒸氣發(fā)生相變。顆粒表面覆蓋 液膜，粒徑增大、質(zhì)量增加； (c)在混合煙道內(nèi)，燒堿蒸氣中的微量堿隨蒸氣附著到顆粒表面，形成堿性液膜，
燃燒煙氣中的二氧化硫與液膜接觸，發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)式如下
H2S03+2Na0H = Na2S03+2H20
2Na2S03+02 = 2Na2S04 (d)煙氣中的二氧化硫與顆粒表面的液膜接觸，燒堿反應(yīng)過程中生成的固體物質(zhì) 化2503、化2504，與煙氣中的顆粒物一起經(jīng)過沉降室和旋風(fēng)除塵器被去除，除塵后的煙氣經(jīng)引 風(fēng)機(jī)送往煙閨排放。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是 (1)本發(fā)明采用燒堿蒸氣與煙氣直接混合脫除二氧化硫，獨(dú)特地設(shè)計(jì)出以廢治廢 的技術(shù)路線，脫硫效率高，整套脫硫除塵系統(tǒng)簡(jiǎn)單，無復(fù)雜工序和設(shè)備，便于操作，系統(tǒng)阻力 小，脫硫除塵成本大幅度降低； (2)煙氣中的煙塵顆粒起到凝結(jié)核的作用，燒堿蒸氣以顆粒表面為依托，發(fā)生相 變，顆粒由于表面覆蓋液膜，粒徑增大、質(zhì)量增加，增大了慣性碰撞去除的幾率，混合后生成 的固體物質(zhì)和顆粒物經(jīng)過沉降室和旋風(fēng)除塵器去除。 (3)蒸氣與煙氣混合接觸，煙氣中的二氧化硫和顆粒物表面液膜接觸反應(yīng)，避免了 濕法耗水量大、干法脫硫效率低、半干法易結(jié)垢的缺點(diǎn)。蒸氣溫度較高，混合反應(yīng)后的煙氣 煙囪出口溫度高，避免煙氣溫度低而不利于擴(kuò)散；


圖l是本發(fā)明是裝置示意圖。圖中；l-煙氣管道；2_蒸氣進(jìn)氣管；3_混合煙道；4-沉降室；5-旋風(fēng)除塵器；6-引風(fēng)機(jī)；7-煙囪。圖2是圖1中混合管道A-A截面圖。圖中煙氣進(jìn)氣管管徑Dg;蒸氣進(jìn)氣管管徑Dis;混合煙道直徑Dm。
具體實(shí)施例方式
圖l是實(shí)施本發(fā)明的裝置。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明煙氣流速12.7m/s，選擇旋風(fēng) 除塵器5為XLP/A 4. 2、 Y型，廣州巨幫環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)，旋風(fēng)除塵器5外表面要 刷一層紅丹、內(nèi)表面要做好防腐和耐熱；整個(gè)系統(tǒng)壓力損失約為2000Pa ;選擇引風(fēng)機(jī)6為 C4-68 N2 3. 15C，青島風(fēng)機(jī)廠有限公司生產(chǎn)；沉降室4采用麻石材料制作，管徑1. 0m。
下面，結(jié)合附圖以工程實(shí)例對(duì)發(fā)明再作進(jìn)一步的說明 燒堿蒸氣脫除煙氣中二氧化硫的方法分四步進(jìn)行，具體工藝流程如圖1所示。
(1)含堿蒸氣與燃燒煙氣混合 燃燒煙氣由煙氣管道1進(jìn)入，煙氣管道1內(nèi)徑Dg = 220mm，煙氣流速12. 7m/s，此時(shí) 煙氣流速較大，煙氣中的顆粒物不易在管道中沉降，保證了管道運(yùn)行的安全和耐用；燒堿蒸 氣由蒸氣進(jìn)氣管道2進(jìn)入，蒸氣進(jìn)氣管道2內(nèi)徑Dis = 40mm，蒸氣流速50m/s，蒸氣含堿量 為7. 1%。。煙氣和含堿蒸氣在圖2所示混合煙道3內(nèi)混合。蒸氣進(jìn)氣管道2中心偏離混合 管道3中心一定距離，由于蒸氣速度較高，當(dāng)蒸氣進(jìn)入混合煙道3后，對(duì)煙氣產(chǎn)生很大沖擊， 并能形成負(fù)壓，煙氣被蒸氣巻吸，能夠使煙氣在混合煙道3圍繞中心呈螺旋狀旋轉(zhuǎn)，在混合 管道3內(nèi)形成強(qiáng)烈的湍流；旋轉(zhuǎn)中燒堿蒸氣和煙氣混合均勻。 [OOM] (2)顆粒增濕、長(zhǎng)大 燒堿蒸氣與煙氣中的煙塵顆粒在混合煙道3接觸，煙氣濕度增大，在煙塵顆粒表 面形成堿性液膜。吸附水蒸氣的顆粒物速度降低、粒徑增大、質(zhì)量增加，增大了慣性碰撞幾 率的水蒸氣顆粒物速度降低。 (3)燃燒煙氣中的二氧化硫與顆粒表面液膜中的微量堿接觸反應(yīng) 混合后的混合煙道3內(nèi)徑為Dm = 550mm，混合后的煙氣流速2m/s 。在混合煙道3
內(nèi)。液膜中的氫氧化鈉(NaOH)與二氧化硫(S02)反應(yīng)，將大部分二氧化硫(S02)反應(yīng)，生成
的亞硫酸鈉(Na2S03)物質(zhì)部分經(jīng)煙氣中的富余氧氣氧化成硫酸鈉(Na2S04)。 (4)煙氣二氧化硫與燒堿反應(yīng)過程中生成的固體物質(zhì)Na2S03、 Na2S04，與煙氣中的顆
粒物一起經(jīng)過沉降室4和旋風(fēng)除塵器5被去除，除塵后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)6送往煙囪7排放。
按企業(yè)每噸片堿耗煤量為351. 65kg，煤質(zhì)含硫量為0. 68 % ，根據(jù)理論計(jì)算，可完 全去除煤中的硫(假設(shè)全部生成二氧化硫)，僅需要消耗氫氧化鈉5.98kg。燃煤產(chǎn)生的煙 塵和二氧化硫濃度分別為1833. 4mg/m3、597. 8mg/m3。采用本發(fā)明除塵效率為90%，脫硫效 率為80%，污染物的排放濃度為183. 3mg/m3和119. 5mg/m3。符合國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種利用燒堿蒸氣脫除煙氣中二氧化硫的方法，其步驟是(a)管道(1)中的煙氣與管道(2)中燒堿蒸氣在混合煙道(3)內(nèi)混合；(b)煙氣中的煙塵顆粒表面覆蓋燒堿蒸氣，燒堿蒸氣發(fā)生相變，顆粒表面覆蓋液膜，粒徑增大、質(zhì)量增加；(c)在混合煙道(3)內(nèi)，煙氣中的二氧化硫與顆粒表面的液膜接觸，發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)式如下H2SO3+2NaOH＝Na2SO3+2H2O2Na2SO3+O2＝2Na2SO4(d)煙氣中的二氧化硫與顆粒表面的液膜接觸，燒堿反應(yīng)過程中生成的固體物質(zhì)Na2SO3、Na2SO4，與煙氣中的顆粒物一起經(jīng)過沉降室(4)和旋風(fēng)除塵器(5)被去除，除塵后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)(6)送往煙囪(7)排放。F2009101177578C00011.tif
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用燒堿蒸氣脫除煙氣中二氧化硫的方法。其步驟是(a)管道中燒堿蒸氣與煙氣管道中煙氣在混合煙道內(nèi)混合；(b)煙氣中的煙塵顆粒表面覆蓋燒堿蒸氣，燒堿蒸氣發(fā)生相變，顆粒表面覆蓋液膜，粒徑增大、質(zhì)量增加；(c)在混合煙道內(nèi)，液膜中的微量堿和煙氣中的二氧化硫接觸反應(yīng)；(d)煙氣二氧化硫與燒堿反應(yīng)過程中生成的固體物質(zhì)Na2SO3、Na2SO4，與煙氣中的顆粒物一起經(jīng)過沉降室和旋風(fēng)除塵器被去除，除塵后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪排放。本發(fā)明克服了現(xiàn)有燒堿生產(chǎn)產(chǎn)生的蒸氣和煙氣處理技術(shù)的不足，獨(dú)特地設(shè)計(jì)出以廢治廢的技術(shù)路線，脫硫效率高，整套脫硫除塵系統(tǒng)簡(jiǎn)單，無復(fù)雜工序和設(shè)備，便于操作，系統(tǒng)阻力小，脫硫除塵成本大幅度降低。
文檔編號(hào)B01D53/76GK101708411SQ20091011775
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者劉威, 周煒, 張有賢 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)