專利名稱：一種雜合稀土硅酸鹽-醋酸鹽組合增強(qiáng)的石灰或石灰石濕法煙氣脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種增強(qiáng)的石灰或石灰石濕法煙氣脫硫方法，該方法使用的脫硫增強(qiáng) 助劑由雜合稀土金屬硅酸鹽和醋酸鹽組成，用于熱電廠鍋爐燃燒煙氣的石灰石法(FGD)脫 硫系統(tǒng)，屬于大氣污染防治、環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤炭的燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有大量SO2，對(duì)人類健康和自然界的生態(tài)平衡造成極 大的危害。我國(guó)火電廠排放SO2超過(guò)1100萬(wàn)噸，占到了全國(guó)SO2排放總量的60%以上?；?電廠排放的SO2等大氣污染物若得不到有效控制，將直接影響到大氣環(huán)境質(zhì)量的改善和電 力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，采取必要措施，控制燃煤電廠的SO2排放，對(duì)改善我國(guó)大氣環(huán) 境質(zhì)量有著十分重要的意義。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有和引進(jìn)的煙氣脫硫技術(shù)主要包括石灰(石)濕法、旋 轉(zhuǎn)噴霧法、LIFAC以及循環(huán)流化床技術(shù)。石灰(石)濕法脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最廣泛、 技術(shù)最為成熟的煙氣SO2脫除技術(shù)，約占全部安裝煙氣脫硫裝置容量的70%。石灰(石)濕 法脫硫工藝的技術(shù)設(shè)備、材料國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%左右，部分煙氣脫硫工程國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)了 95%。濕法石灰/石灰石煙氣脫硫技術(shù)是利用成本低廉的石灰或石灰石作為吸收劑吸 收煙氣中的二氧化硫，生成半水亞硫酸鈣或者石膏。石灰石濕法脫硫工藝的主要缺點(diǎn)在于 吸收劑石灰(石)的溶解度低，二氧化硫和空氣中氧的溶解度小，利用率低，循環(huán)噴淋耗電量 大約占整個(gè)脫硫裝置的40% 60%。當(dāng)前，怎樣提高石灰(石)濕法煙氣脫硫技術(shù)效率的研究受到了十分重視，相關(guān)的 開(kāi)發(fā)工作迅猛發(fā)展。已報(bào)道的專利技術(shù)有中國(guó)專利CN100469418C的特征為采用有機(jī)酸如 己二酸、檸檬酸、腐植酸、苯甲酸中一種與無(wú)機(jī)添加劑如氧化鎂、硫酸鈉、硝酸鈉的一種配合 添加到漿液中輸入煙氣吸收塔內(nèi)，提高脫硫效率和吸收劑利用率。中國(guó)專利CN 1202903C 的特征為將含有機(jī)酸鹽或者有機(jī)酸的工業(yè)廢水、廢渣加入到石灰(石)濕式脫硫系統(tǒng)中，提 高煙氣脫硫率和石灰(石)利用率。中國(guó)專利CN 100364646C的特征為在石灰石漿液中加入 己二酸和氯鹽，用于脫硫反應(yīng)中的氣體溶解和固體產(chǎn)物的生成，使二氧化硫的吸收反應(yīng)的 活性增加50%以上，脫硫效率提高10%以上。中國(guó)專利CN101244360A的特征為在漿液中加 入可溶性亞鐵鹽、錳鹽作為催化劑，提高漿液的氧化率，穩(wěn)定系統(tǒng)的PH值，從而提高二氧化 硫的吸收率。中國(guó)專利CN101574615A的特征為在石灰石漿液中加入烷基磺基琥珀酸酯和 其它潤(rùn)濕劑組成的增效劑，提高石灰石的脫硫效率。本發(fā)明提供一種增強(qiáng)的石灰石濕法煙氣脫硫方法，該方法使用的脫硫增強(qiáng)助劑由 雜合稀土硅酸鹽和醋酸鹽組成。該方法能提高脫硫效率，降低脫硫耗電成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種由雜合稀土硅酸鹽和醋酸鹽組成脫硫增強(qiáng)助劑，用于提 高石灰(石)濕法煙氣脫硫工藝效率，提高脫硫效率、降低脫硫成本，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定 性。本發(fā)明的技術(shù)方案一種增強(qiáng)石灰或石灰石濕法煙氣脫硫的方法，步驟為
(1)將脫硫增強(qiáng)助劑輸入到吸收塔側(cè)的溢流漿液槽中，助劑和溢流漿液攪拌混合均勻， 制得含助劑的增強(qiáng)吸收漿液；
所述的脫硫增強(qiáng)助劑由醋酸鹽和雜合稀土硅酸鹽組成，其濃度以吸收塔漿液池漿液體 積計(jì)算，醋酸鹽400-800 mg/L，雜合稀土硅酸鹽80_200 mg/L ；
(2)將步驟(1)制得的增強(qiáng)吸收漿液通過(guò)泵輸入吸收塔噴淋層，含硫煙氣進(jìn)入吸收塔與 增強(qiáng)吸收漿液反應(yīng)，進(jìn)塔增強(qiáng)吸收漿液的PH值為5. 0-6. 1，液氣比為6. 0-15. OL/Nm3,吸收 塔為柱狀空心塔，塔頂設(shè)有除霧器，除霧器下面為吸收漿液噴淋層，含硫煙氣從塔側(cè)下方引 入，并設(shè)有氧化風(fēng)入口，在吸收塔底部設(shè)有側(cè)向攪拌裝置，防止吸收漿液沉淀；
(3)凈化煙氣排出吸收塔，吸收了二氧化硫的吸收漿液從吸收塔底部排出后去后處理 工序；后處理工序包括將吸收了二氧化硫的吸收漿液從吸收塔底部排出后進(jìn)入水力旋流 器進(jìn)行固液分離，旋流器的底流進(jìn)入真空帶式過(guò)濾機(jī)進(jìn)一步脫水，制成含水率控制為10% 的脫硫渣-石膏外排。吸收塔噴淋層的數(shù)量選用三或四層，液氣比9.0-15.0 L/Nm3;或噴淋層的數(shù)量選 用兩層，吸收反應(yīng)的液氣比為6. 0-11.0 L/Nm3。制備的溢流漿液新鮮石灰石漿液的碳酸鈣濃度為160-200g/L。本發(fā)明增強(qiáng)石灰(石)濕法脫硫系統(tǒng)效率的原理可通過(guò)下面的化學(xué)反應(yīng)式說(shuō)明(當(dāng) 醋酸鹽的陽(yáng)離子為鈉或鉀時(shí)，反應(yīng)式中η = 1 ；當(dāng)醋酸鹽的陽(yáng)離子為鎂時(shí)，反應(yīng)式中的η = 2)
SO2(氣)WO2(M) SO2 (液)+ H2O^ HSO; + H +
HSO； -^H+ +SOl-CaCO3 +H+ — Ca2+ + HCO; (CHJCOO)KM O KCH3COG- + M+ 2CH3COO~ + Ca2* ^ (CH3COO)2Ca (CH3COO)2Ca + SO^ CaSO3 + 2CH3COQ-^ ,J~~s ^ 雜合稀土桂酸S .、a
O2 (氣)—O2 (M)-、20 ■
Ca2* +SCf- 一 CaSO, CaSO3 + O. — CaSO^從以上反應(yīng)原理可以看出，醋酸鹽的加入提供的醋酸根基團(tuán)，加速了 CaCO3的溶解速 率，減少了液相傳質(zhì)阻力。雜合稀土硅酸鹽的作用是將溶解氧催化轉(zhuǎn)化成活性氧原子，促進(jìn) 亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，促進(jìn)將亞硫酸根氧化硫酸根與鈣離子結(jié)合生成硫酸鈣，增強(qiáng)二氧 化硫的溶解速率，減少氣相傳質(zhì)阻力。提高系統(tǒng)的氧化率，減少系統(tǒng)結(jié)垢。圖1所示為雜合稀土硅酸鹽-醋酸鹽組合增強(qiáng)的石灰(石)濕法煙氣脫硫工藝。參 照?qǐng)D1，雜合稀土硅酸鹽和醋酸鹽添加劑儲(chǔ)存在增強(qiáng)助劑添加劑粉倉(cāng)6中，通過(guò)星形給料機(jī) 輸入循環(huán)漿液溢流槽7中，在循環(huán)漿液溢流槽7內(nèi)添加劑溶解于循環(huán)漿液或者水(可以是工 藝補(bǔ)水或者來(lái)自濾液槽的濾液或者旋流器的頂流)。溶解后的漿液通過(guò)溢流槽泵15輸送到 主循環(huán)泵16管道上，或者直接進(jìn)入吸收塔。含硫煙氣進(jìn)入吸收塔，與吸收漿液在吸收塔內(nèi) 部進(jìn)行反應(yīng)，凈化煙氣從吸收塔上方排出，吸收了二氧化硫的吸收漿液到達(dá)吸收塔底部后， 部分漿液經(jīng)主循環(huán)泵16循環(huán)使用，部分漿液經(jīng)脫硫渣輸送泵輸出去后處理。在吸收塔的底 部設(shè)有側(cè)向攪拌裝置，防止吸收漿液沉淀。進(jìn)入后處理工序的漿液進(jìn)入水力旋流器9進(jìn)行 固液分離，旋流器的底流進(jìn)入到真空帶式過(guò)濾機(jī)10進(jìn)一步脫水，制成含水率10%的脫硫渣 石膏外排。工業(yè)沖洗水4在需要時(shí)可對(duì)吸收塔除霧器進(jìn)行清洗。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具有的優(yōu)點(diǎn)是將發(fā)明的組合 添加劑加入到石灰石漿液中，催化碳酸鈣吸收生成硫酸鈣的反應(yīng)，提高碳酸鈣溶解速率和 氧化速率，增強(qiáng)二氧化硫在漿液中的溶解度，從而提高石灰(石)濕法脫硫工藝的脫硫效率， 降低脫硫液氣比，減少石灰石消耗，提高系統(tǒng)的操作安全性。


圖1.石灰(石)濕法脫硫增強(qiáng)工藝。1、吸收塔，2、含硫煙氣，3、氧化風(fēng)，4、工業(yè)沖洗水，5、凈化后煙氣，6、增強(qiáng)助劑粉 倉(cāng)，7、循環(huán)漿液溢流槽，8、新鮮漿液槽，9、旋流器，10、真空帶式過(guò)濾機(jī)，11、濾液槽，12、石膏 槽，13、吸收漿液輸送泵，14、脫硫渣輸送泵，15、溢流槽泵，16、主循環(huán)泵。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
按照?qǐng)D1所示工藝過(guò)程在南京工程學(xué)院脫硫系統(tǒng)上進(jìn)行煙氣增強(qiáng)脫硫。模擬煙氣通 過(guò)鼓風(fēng)機(jī)引入。脫硫塔為圓筒形的不銹鋼結(jié)構(gòu)，塔內(nèi)在高度5. 3m、6. 5m,7. 7m的位置分別設(shè) 置3層螺旋式噴嘴。在高度8. 6m、10. 2m的位置分別設(shè)置2級(jí)除霧器，凈煙氣由塔頂部排 出。石灰粉與一定比例的水充分混合，制成石灰石質(zhì)量含量為200g/L左右的漿液，通過(guò)石 灰石漿液泵間斷性補(bǔ)充到吸收塔內(nèi)。副產(chǎn)品石膏通過(guò)石膏漿液排出泵從吸收塔漿液池抽 出，輸送至石膏旋流器，經(jīng)初級(jí)脫水后的石膏漿液的含水率約為50% 60%。吸收塔漿液溫 度39 士 1°C，吸收塔進(jìn)口煙氣量1850 士40Nm3/h，氧化風(fēng)機(jī)流量11. 5 士 1. 0Nm3/h，煙氣進(jìn)口溫 度為98 士 2°C，進(jìn)口 SO2濃度2800 士 300mg/Nm3，漿液pH為5. 2-5. 6左右情況下添加脫硫劑。 在未添加脫硫助劑時(shí)，當(dāng)漿液循環(huán)泵開(kāi)啟2臺(tái)、3臺(tái)，液氣比分別為9. 5 L/Nm3和6.8 L/Nm3, 系統(tǒng)脫硫效率分別約為84. 5%,90. 5%。添加脫硫增強(qiáng)助劑，使吸收塔漿液池吸收漿液中醋酸 鈉(購(gòu)自吳江市旭晨化工有限公司)的含量為500mg/L、吸收漿液中雜合稀土硅酸鹽(購(gòu)自常 州仲納化工有限公司)的含量為125mg/L，在漿液pH為5. 0-5.4左右，開(kāi)啟2臺(tái)漿液循環(huán)泵
5時(shí)的脫硫效率為94. 3%，開(kāi)啟3臺(tái)漿液循環(huán)泵時(shí)的脫硫效率為97%。實(shí)施例2
國(guó)電某燃煤發(fā)電有限公司2X600MW機(jī)組煙氣脫硫工程采用石灰石_石膏濕法煙氣脫 硫系統(tǒng)。采用一爐一塔單元匹配；每臺(tái)爐脫硫煙氣系統(tǒng)采用二臺(tái)靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)(增壓 風(fēng)機(jī))，設(shè)旁路煙道。公用系統(tǒng)包括石膏脫水系統(tǒng)(二套真空皮帶機(jī)脫水系統(tǒng))、廢水處理系 統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)(石膏和石灰石粉輸送)及工藝水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等。石灰石漿液的碳酸鈣 濃度為180-200g/L，通過(guò)石灰石漿液泵間斷性補(bǔ)充到吸收塔內(nèi)。副產(chǎn)品石膏通過(guò)石膏漿液 排出泵從吸收塔漿液池抽出，經(jīng)旋流器和膠帶脫水，石膏含水率約為10%。1#、2#機(jī)組脫硫 系統(tǒng)塔內(nèi)設(shè)置3層螺旋式噴嘴和2級(jí)除霧器，采用4臺(tái)漿液循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行。按照?qǐng)D1所 示工藝過(guò)程進(jìn)行煙氣增強(qiáng)脫硫。在煙氣進(jìn)口含硫2100 2400 mg/Nm3范圍，增壓風(fēng)機(jī)電流 170 240A，負(fù)荷區(qū)間200 250麗，漿液pH為5. 2-5. 4左右情況下添加脫硫劑。未加脫 硫增強(qiáng)助劑前，4臺(tái)漿液循環(huán)泵全開(kāi)，液氣比約為15.0 L/Nm3，脫硫效率在95%-96%左右；停 運(yùn)任意一臺(tái)漿液循環(huán)泵，液氣比約為11.0 L/Nm3，脫硫效率為89-90%。添加脫硫增強(qiáng)助劑， 使吸收塔漿液池中醋酸鉀(購(gòu)自無(wú)錫陽(yáng)山生化有限責(zé)任公司)的含量為400 mg/L、漿液池中 雜合稀土硅酸鹽(購(gòu)自常州仲納化工有限公司)的含量為80 mg/L，在漿液pH為5. 4-5. 6左 右，1#機(jī)組停運(yùn)任意一臺(tái)漿液循環(huán)泵，效率升至96%-97. 9% ；2#機(jī)組停運(yùn)任意一臺(tái)漿液循環(huán) 泵，脫硫系統(tǒng)平均脫硫效率為96%-98%。實(shí)施例3
華能某燃煤發(fā)電公司4X300MW機(jī)組煙氣脫硫工程采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系 統(tǒng)。采用四爐三塔匹配；每臺(tái)爐脫硫煙氣系統(tǒng)采用二臺(tái)靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)(增壓風(fēng)機(jī))，設(shè)旁 路煙道。公用系統(tǒng)包括石膏脫水系統(tǒng)(二套真空皮帶機(jī)脫水系統(tǒng))、廢水處理系統(tǒng)、物料輸送 系統(tǒng)(石膏和石灰石粉輸送)及工藝水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等。石灰石漿液的碳酸鈣濃度為180g/ L，通過(guò)石灰石漿液泵間斷性補(bǔ)充到吸收塔內(nèi)。副產(chǎn)品石膏通過(guò)石膏漿液排出泵從吸收塔漿 液池抽出，經(jīng)旋流器和膠帶脫水，石膏含水率約為10%。機(jī)組脫硫系統(tǒng)塔內(nèi)設(shè)置3層螺旋式 噴嘴和2級(jí)除霧器，采用3臺(tái)漿液循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行。按照?qǐng)D1所示工藝過(guò)程進(jìn)行煙氣增強(qiáng) 脫硫。在煙氣進(jìn)口含硫在3000 3600mg/Nm3范圍，增壓風(fēng)機(jī)電流170 240A，負(fù)荷區(qū)間 300 320麗，漿液pH為5. 6-5. 8左右情況下添加脫硫劑。未加脫硫增強(qiáng)助劑，1#脫硫塔 采用3臺(tái)漿液循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行，液氣比14. 3 L/Nm3，脫硫效率在85. 5%_87. 5%左右；停運(yùn)一 臺(tái)漿液循環(huán)泵，液氣比9.5 L/Nm3，脫硫效率均在75.2%-80.2%。脫硫添加劑添加后，使吸收 塔漿液池中醋酸鎂(購(gòu)自萊玉化工有限公司)的含量為800 mg/L、漿液池中雜合稀土硅酸鹽 (購(gòu)自常州仲納化工有限公司)的含量為200 mg/L,在漿液pH為5. 4-6. 0左右，1#脫硫塔系 統(tǒng)3臺(tái)漿液循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行的脫硫效率升至92. 1%-95. 4%，停運(yùn)一臺(tái)漿液循環(huán)泵，脫硫系統(tǒng) 平均脫硫效率為85. 7%-89. 3%。
權(quán)利要求
一種增強(qiáng)石灰或石灰石濕法煙氣脫硫的方法，其特征在于步驟為(1)將脫硫增強(qiáng)助劑輸入到吸收塔側(cè)的溢流漿液槽中，助劑和溢流漿液攪拌混合均勻，制得含助劑的增強(qiáng)吸收漿液；所述的脫硫增強(qiáng)助劑由醋酸鹽和雜合稀土硅酸鹽組成，其濃度以吸收塔漿液池漿液體積計(jì)算，醋酸鹽400 800 mg/L，雜合稀土硅酸鹽80 200 mg/L； (2)將步驟(1)制得的增強(qiáng)吸收漿液通過(guò)泵輸入吸收塔噴淋層，含硫煙氣進(jìn)入吸收塔與增強(qiáng)吸收漿液反應(yīng)，進(jìn)塔增強(qiáng)吸收漿液的pH值為5.0 6.1，液氣比為6.0 15.0L/Nm3，吸收塔為柱狀空心塔，塔頂設(shè)有除霧器，除霧器下面為吸收漿液噴淋層，含硫煙氣從塔側(cè)下方引入，并設(shè)有氧化風(fēng)入口，在吸收塔底部設(shè)有側(cè)向攪拌裝置，防止吸收漿液沉淀；(3)凈化煙氣排出吸收塔，吸收了二氧化硫的吸收漿液從吸收塔底部排出后去后處理工序；后處理工序包括將吸收了二氧化硫的吸收漿液從吸收塔底部排出后進(jìn)入水力旋流器進(jìn)行固液分離，旋流器的底流進(jìn)入真空帶式過(guò)濾機(jī)進(jìn)一步脫水，制成含水率控制為10%的脫硫渣 石膏外排。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)石灰或石灰石濕法煙氣脫硫的方法，其特征在于吸收 塔噴淋層的數(shù)量選用三或四層，液氣比9.0-15.0 L/Nm3;或噴淋層的數(shù)量選用兩層，吸收 反應(yīng)的液氣比為6. 0-11. 0 L/Nm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)石灰或石灰石濕法煙氣脫硫的方法，其特征在于制備 的溢流漿液新鮮石灰石漿液的碳酸鈣濃度為160-200g/L。
全文摘要
一種雜合稀土硅酸鹽-醋酸鹽組合增強(qiáng)的石灰或石灰石濕法煙氣脫硫方法，屬于大氣污染防治、環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明用雜合稀土硅酸鹽與醋酸鹽組成脫硫增強(qiáng)助劑，將含助劑的增強(qiáng)吸收漿液泵入煙氣吸收塔與含硫煙氣反應(yīng)，凈化后煙氣排出吸收塔；吸收了二氧化硫的漿液從吸收塔底排出或者循環(huán)使用。本發(fā)明應(yīng)用于熱電廠燃燒煙氣的增強(qiáng)石灰(石)濕法煙氣脫硫，與傳統(tǒng)石灰石法相比，增強(qiáng)助劑催化碳酸鈣吸收生成硫酸鈣的反應(yīng)，提高碳酸鈣溶解速率和氧化速率，增強(qiáng)二氧化硫在漿液中的溶解度，從而提高石灰(石)濕法脫硫工藝的脫硫效率，降低脫硫液氣比，減少石灰石消耗，提高系統(tǒng)的操作安全性。相同液氣比條件下提高脫硫率6%-15%，相同脫硫率條件下液氣比下降20%-30%。
文檔編號(hào)B01D53/80GK101954240SQ20101050499
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者崔正剛, 王峰, 郭靜, 韓成斌 申請(qǐng)人:江南大學(xué);常州仲納化工有限公司