本發(fā)明涉及煙氣脫硫領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種煙氣脫二氧化硫方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，我國大型燃煤電廠煙氣脫硫工藝超過90％采用石灰石-石膏濕法。石灰石-石膏濕法也是世界范圍技術(shù)最為成熟、應(yīng)用業(yè)績最廣的脫硫工藝。但由于各種原因，該工藝在我國大型燃煤電廠的應(yīng)用出現(xiàn)大量腐蝕、磨損、結(jié)垢嚴(yán)重、堵塞、高能耗等問題。特別是我國新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(gb13223-2011)執(zhí)行以來，要求火電廠達(dá)到世界最嚴(yán)的排放限值?！俺瑑襞欧拧蹦繕?biāo)更進(jìn)一步增加了煙氣脫硫、煙塵排放的治理難度。這些新標(biāo)準(zhǔn)、目標(biāo)為采用石灰石-石膏濕法脫硫帶來前所未有的挑戰(zhàn)，使火電廠新一輪改造不斷增加新的措施、諸如串聯(lián)雙塔、濕式靜電除塵等等，電廠以“不計代價、不惜成本”的方式加以應(yīng)對。

目前，國內(nèi)外的煙氣脫硫技術(shù)比較多，目前石灰石-石膏法是主流工藝，但存在諸多問題，工程應(yīng)用中的脫硫塔大多為空塔噴淋，還有一小部分填料塔，然而空塔噴淋效率偏低；而填料塔存在易于結(jié)垢堵塞等問題出現(xiàn)。在越來越高的環(huán)保形勢下，石灰石-石膏濕法脫硫原有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢已不復(fù)存在。迫切需要研究探討更具優(yōu)勢的新工藝。雙堿法目前基本上用于小機(jī)組脫硫，由于吸收液再生時分離效果不佳，易于形成caso3容易結(jié)垢，使得使用填料塔等高效塔容易堵塞。海水脫硫通過控制ph值基本沒有積垢情況發(fā)生，而且經(jīng)濟(jì)上運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理，但目前該技術(shù)對內(nèi)陸地區(qū)的大型燃煤電廠尚不適用。

焦?fàn)t氣體脫硫有兩段法相關(guān)工藝報道，焦?fàn)t氣主要成分為h2，ch4，co，h2s，nh3等，其整體是還原性氛圍，氧含量0.3％～0.8％，其脫硫指的是脫除其中的h2s。除了少量要脫除的污染物外基本都是目標(biāo)產(chǎn)品，屬于有明顯經(jīng)濟(jì)效益的較為潔凈的氣體處理方法，基本不需要考慮結(jié)垢等問題，其負(fù)荷控制及結(jié)構(gòu)設(shè)計也相對較寬松，采用傳統(tǒng)的塔型或進(jìn)行較簡單的分段可以實現(xiàn)。對于燃煤電廠高含塵量高結(jié)垢傾向的工況并不適用。針對目前常規(guī)的電廠煙氣脫硫工藝結(jié)垢嚴(yán)重的問題，如何在避免結(jié)垢的同時維持整體較高的負(fù)荷，有效去除大流量廢氣中的二氧化硫，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種煙氣脫二氧化硫方法；該方法使用鈉基脫二氧化硫吸收液進(jìn)行煙氣脫二氧化硫；

本發(fā)明的另一目的在于提供一種煙氣脫二氧化硫裝置。

為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種煙氣脫二氧化硫方法，其中，所述方法包括使用吸收塔對煙氣進(jìn)行吸收脫二氧化硫，所述吸收塔自上而下分為第一吸收段和第二吸收段，所述煙氣從吸收塔中自下而上流通，并順序經(jīng)過第二吸收段和第一吸收段；使用氫氧化鈉水溶液作為第一吸收段的吸收液并在第一吸收段對煙氣進(jìn)行吸收后得到第一段吸收液，第一段吸收液進(jìn)入第二吸收段繼續(xù)對煙氣進(jìn)行吸收得到第二段吸收液，第二段吸收液由吸收塔底部引出吸收塔，并經(jīng)過再生處理分離出清液部分和固體部分，清液部分由第二吸收段處送回吸收塔中作為第二段吸收的吸收液，并與進(jìn)入第二吸收段的第一段吸收液混合后吸收煙氣，然后由吸收塔底部引出再進(jìn)行再生處理以循環(huán)利用；所述固體部分經(jīng)過氧化脫水制備石膏。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述氫氧化鈉的質(zhì)量濃度大于15％；優(yōu)選為20-30％。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，第一段吸收液流量可控的進(jìn)入第二吸收段繼續(xù)對煙氣進(jìn)行吸收得到第二段吸收液。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述再生處理所使用的再生劑為鈣離子再生劑；優(yōu)選所述再生劑選自氫氧化鈣、氧化鈣中的一種或多種的組合；優(yōu)選第二段吸收液由吸收塔底部引出吸收塔后，是先在再生劑的存在下進(jìn)行再生處理，然后經(jīng)過再生處理的吸收液經(jīng)過分離器分離得到清液部分和固體部分。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述固體部分是在高湍流氧化器中進(jìn)行氧化。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種煙氣脫二氧化硫裝置，其中，所述裝置包括順序串聯(lián)的吸收塔(1)、吸收液再生系統(tǒng)2、氧化裝置3和脫水裝置4。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述吸收塔1為兩段式吸收塔，自上而下分為相互連通的第一吸收段13和第二吸收段14，所述吸收塔包括設(shè)置在第二吸收段底部的煙氣進(jìn)氣口11、設(shè)置在吸收塔頂部的排氣口12和設(shè)置在吸收塔底部的排液口15，并在每一吸收段的頂部分別設(shè)置噴淋裝置131、141；優(yōu)選在第一吸收段頂部還設(shè)置除霧裝置132；優(yōu)選在第一吸收段底部或第二吸收段頂部或第一吸收段和第二吸收段交界處設(shè)置液體收集再分布裝置133。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述吸收液再生系統(tǒng)2包括串聯(lián)的混合裝置21和分離裝置22，所述混合裝置21與吸收塔的排液口15連接，所述分離裝置22與氧化裝置3連接。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述混合裝置21和分離裝置22為一體式設(shè)計。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述分離裝置為一臺分離器或者至少兩臺分離器組成的分離器組，所述分離器包括進(jìn)料口221、再生液出口222和固體出口223，所述進(jìn)料口與混合裝置連接，所述再生液出口與吸收塔連接，所述固體出口與氧化裝置連接。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述分離裝置為2-8臺分離器組成的分離器組。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述分離器組為2-8臺分離器串聯(lián)組成的分離器組，其中第一臺的進(jìn)料口與混合裝置連接，最后一臺的再生液出口與吸收塔連接，中間按照前一臺的再生液出口與后一臺的進(jìn)料口連接的方式進(jìn)行連接，第一臺的固體出口與氧化裝置連接，其余的固體出口匯聚后與第一臺的進(jìn)料口連接。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述分離器組為2臺分離器。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述分離器組為2-8臺分離器串聯(lián)組成的分離器組，其中第一臺的進(jìn)料口與混合裝置連接、再生液出口與吸收塔連接，其余的照前一臺的固體出口與后一臺的進(jìn)料口連接的方式進(jìn)行連接，最后一臺的固體出口與氧化裝置連接，其余的再生液出口匯聚后與第一臺的進(jìn)料口連接。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述分離器組為2臺分離器。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述分離器組為2-8臺分離器并聯(lián)組成的分離器組，其中每臺的進(jìn)料口分別與混合裝置連接，每臺的固體出口分別與氧化裝置連接，每臺的再生液出口與吸收塔連接。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述分離器組分為順序連接的兩組，每組包括1-4個分離器，其中第一組的各分離器的進(jìn)料口與混合裝置連接，再生液出口匯集后與第二組的各分離器的進(jìn)料口連接，第二組的各分離器的再生液出口匯集后與吸收塔連接；第一組和第二組的各分離器的固體出口匯集后與氧化裝置連接。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，第一組包括1個或4個分離器，第二組包括4個分離器。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述脫二氧化硫裝置還包括泵5，所述泵5分別連接吸收塔1和再生系統(tǒng)2。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述泵分別連接吸收塔1的排液口15和再生系統(tǒng)2的混合器。

本發(fā)明的裝置，充分利用和發(fā)揮了雙堿法脫二氧化硫“干凈”的吸收塔及煙氣系統(tǒng)的優(yōu)點和海水法脫二氧化硫填料塔成功應(yīng)用的優(yōu)點，改進(jìn)了“混合再生”、“分離”、“氧化”、系統(tǒng)與裝置，在合理投資和運(yùn)行費用前提下，實現(xiàn)so2、煙塵超凈排放目標(biāo)。傳統(tǒng)工藝中吸收液再生-氧化是一體的，caso3氧化為石膏時，na2so3被大量氧化，影響石膏品質(zhì)。

本發(fā)明一方面基于吸收液高效混合再生技術(shù)，使得吸收液與置換漿液高效充分混合反應(yīng)后，將caso3通過高效分離器富集并在高湍流反應(yīng)器中進(jìn)行強(qiáng)制氧化，提高石膏品質(zhì)的同時減少系統(tǒng)結(jié)垢。

本發(fā)明另一方面采用分區(qū)式填料塔，塔內(nèi)最大限度的采用較便宜的防腐材料和輕質(zhì)填料。吸收液在非結(jié)垢區(qū)域以高濃度運(yùn)行，高ph區(qū)域采用新吸收液，避免結(jié)垢；易結(jié)垢區(qū)域采低負(fù)荷低ph運(yùn)行，大量使用再生吸收液，降低成本；脫二氧化硫的最后階段，通過較高濃度新鮮堿液來實現(xiàn)末端吸收，獲得99％以上的去除率。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，在第一吸收段頂部還設(shè)置除霧裝置132。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，在第一吸收段底部設(shè)置液體收集再分布裝置133。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述吸收液再生系統(tǒng)2包括串聯(lián)的混合裝置21和分離裝置22，所述混合裝置21與吸收塔的排液口15連接，所述分離裝置22與氧化裝置3連接。

基于多相流高效靜態(tài)混合技術(shù)，使得吸收液與置換漿液高效充分混合反應(yīng)再生。混合器采用光滑的內(nèi)壁面，在混合器內(nèi)部設(shè)置多個導(dǎo)流板，并選取流速范圍15-25m/s，來實現(xiàn)其內(nèi)部流體雷諾數(shù)不低于10⁵量級的要求，從而實現(xiàn)高效的混合，并通過顆粒的劇烈沖刷來抵消設(shè)備結(jié)垢傾向。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述脫二氧化硫裝置還包括泵5，所述泵5分別連接吸收塔1和再生系統(tǒng)2；優(yōu)選所述泵分別連接吸收塔1的排液口15和再生系統(tǒng)2的混合器。

本發(fā)明所述氧化裝置3可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的氧化裝置，而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述氧化裝置3為高湍流氧化器，其特征是內(nèi)部流體雷諾數(shù)不低于10⁵，并通過強(qiáng)烈攪拌或設(shè)置多個導(dǎo)流板來實現(xiàn)。

亞硫酸鈣氧化過程在高湍流氧化器中單獨進(jìn)行，通過在脫二氧化硫前段設(shè)置全封閉的管路系統(tǒng)，減少空氣的進(jìn)入，使得鈉基脫二氧化硫更易于在抑制氧化狀態(tài)下進(jìn)行(非石膏結(jié)晶段)，藥劑補(bǔ)充成本降低。

結(jié)合本發(fā)明所述的設(shè)備，本發(fā)明的方法可以更具體為：

鈉基吸收液在吸收塔內(nèi)與原煙氣接觸，吸收脫除煙氣中的so2，生成以naso3為主的吸收液。吸收液自塔內(nèi)排出，進(jìn)入混合器，與加入的ca(oh)2置換再生，漿液經(jīng)高效分離器將caso3濃縮分離，置換后的naso3漿液返回吸收塔重復(fù)吸收利用，caso3漿液進(jìn)入氧化裝置，充分氧化為caso4，進(jìn)一步脫水處理。

吸收過程第一階段采用較高濃度堿液進(jìn)行高負(fù)荷快速吸收，吸收液進(jìn)第二段，新補(bǔ)充naoh全部進(jìn)第一段，可以在接近飽和濃度下運(yùn)行而不結(jié)垢；第二階段采用較強(qiáng)緩沖能力的吸收液從一段填料塔過來的吸收液已經(jīng)過緩沖，通過系統(tǒng)內(nèi)維持一定的hco^3-濃度，易于實現(xiàn)平穩(wěn)控制。第一階段高負(fù)荷(負(fù)荷提高1.5-5倍)；naoh溶液補(bǔ)充量(補(bǔ)充被氧化的na2so3)通過將第一段底部ph控制在9-10之間確定，從而與第二階段再生液損耗量形成平衡；第二階段控制在海水脫二氧化硫負(fù)荷的200％以內(nèi)。

混合再生裝置。基于多相流高效分離技術(shù)，使得吸收液再生時，在分離器中進(jìn)行，隨著液相的流動，caso3逐步形成，在管道混合器中基本完成化學(xué)反應(yīng)；隨后進(jìn)入分離器，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，沉淀物絮體隨著水流逐漸長大，并在分離器出口獲得最大顆粒和最大濃度，并最終在出渣口排出，顆粒沉淀的過程與分離過程一體化耦合進(jìn)行。溢流液返回補(bǔ)充吸收液，底流液(或經(jīng)二次濃縮后)進(jìn)氧化器。

亞硫酸鈣氧化過程在高湍流氧化器中單獨進(jìn)行，大大減少了亞硫酸鈉的氧化，有助于獲得較高的石膏品質(zhì)，同時降低了吸收液損耗。通過在該靜態(tài)混合氧化裝置通入氧化空氣，強(qiáng)制caso3成為caso4。同時該系統(tǒng)具有抑制氧化作用，利于降低藥耗，小鍋爐煙氣中氧含量一般>10％，so3^2-在工藝前一階段被氧化較多，補(bǔ)充naoh較多，但大型鍋爐的氧含量較低，約在5-10％，從抑制氧化的角度而言，傳統(tǒng)鈉法脫二氧化硫往往存在藥劑消耗過多的問題。該發(fā)明通過在脫二氧化硫前段設(shè)置全封閉的管路系統(tǒng)，使得鈉基脫二氧化硫更易于在抑制氧化狀態(tài)下進(jìn)行(非石膏結(jié)晶段)，藥劑補(bǔ)充成本降低。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種煙氣脫二氧化硫方法及裝置。本發(fā)明的方案具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明的方法結(jié)垢量小，設(shè)備易于維護(hù)。

本發(fā)明以反應(yīng)-分離一體化技術(shù)為核心的吸收液再生技術(shù)，使得該脫二氧化硫方法可以使用填料塔等高效塔，而不是像石灰石-石膏法使用空塔，通過大大增加接觸面積，使吸收過程在低負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，并在較大機(jī)組上具備經(jīng)濟(jì)可行性。

本發(fā)明基于多相流高效混合及分離技術(shù)的混合再生裝置及高湍流氧化器的設(shè)置，使得顆粒沉淀的過程與分離過程一體化耦合進(jìn)行，而亞硫酸鈣氧化過程通過強(qiáng)化氧化實現(xiàn)，從而解決傳統(tǒng)鈉法脫二氧化硫往往存在藥劑消耗過多的問題。

附圖說明

圖1～6分別為本發(fā)明實施例1～6的裝置的示意圖。

具體實施方式

以下通過具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施過程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。

實施例1

如圖1所示的煙氣脫二氧化硫裝置，其中，所述裝置包括順序串聯(lián)的兩段式吸收塔1、吸收液再生系統(tǒng)2、氧化裝置3、脫水裝置4和泵5。所述吸收塔包括第一吸收段13和第二吸收段14，在第二吸收段底部設(shè)置煙氣進(jìn)氣口11、在吸收塔頂部設(shè)置排氣口12和在吸收塔底部設(shè)置排液口15，并在每一吸收段的頂部分別設(shè)置噴淋裝置131、141、以及除霧裝置132；在第一吸收段底部設(shè)置液體收集再分布裝置133。所述吸收液再生系統(tǒng)2包括串聯(lián)的混合裝置21和一臺分離裝置22，所述混合裝置21與吸收塔的排液口15連接，所述分離裝置22與氧化裝置3連接。所述分離器包括進(jìn)料口221、再生液出口222和固體出口223，所述進(jìn)料口與混合裝置連接，所述再生液出口與吸收塔連接，所述固體出口與氧化裝置連接。所述泵分別連接吸收塔1的排液口15和再生系統(tǒng)2的混合器。

使用圖1的吸收塔對煙氣進(jìn)行吸收脫二氧化硫，煙氣從吸收塔中自下而上經(jīng)過第二吸收段和第一吸收段，煙氣流速控制為≤5m/s；使用質(zhì)量濃度為20％的氫氧化鈉水溶液作為第一吸收段的吸收液，在第一吸收段對煙氣進(jìn)行吸收后得到第一段吸收液，第一段吸收液進(jìn)入第二吸收段繼續(xù)對煙氣進(jìn)行吸收得到第二段吸收液，第二段吸收液由吸收塔底部引出吸收塔，并經(jīng)過再生處理分離出清液部分和固體部分，清液部分由第二吸收段處送回吸收塔中作為第二段吸收的吸收液，并與進(jìn)入第二吸收段的第一段吸收液混合后吸收煙氣，然后由吸收塔底部引出再用氫氧化鈣進(jìn)行再生處理以循環(huán)利用；所述固體部分經(jīng)過高湍流氧化器的氧化脫水制備石膏。設(shè)備運(yùn)行6個月，未見明顯結(jié)垢。

實施例2

如圖2所示，本實施例的煙氣脫二氧化硫裝置結(jié)構(gòu)與實施例1基本一致，區(qū)別在于本實施例的再生系統(tǒng)2由混合裝置21和兩臺分離裝置22(一級分離器22’和二級分離器22”)串聯(lián)組成，其中混合裝置21與第一臺分離裝置22’的進(jìn)料口連接，第一臺分離裝置22’的再生液出口與第二臺分離裝置22”的進(jìn)料口連接，第一臺分離裝置22’的固體出口與氧化裝置連接，第二臺分離裝置22”的再生液出口與吸收塔連接，第二臺分離裝置22”的固體出口與混合裝置和第一臺分離裝置22’的進(jìn)料口之間的管路連接。設(shè)備運(yùn)行6個月，未見明顯結(jié)垢。

實施例3

如圖3所示，本實施例的煙氣脫二氧化硫裝置結(jié)構(gòu)與實施例1基本一致，區(qū)別在于本實施例的再生系統(tǒng)2由混合裝置21和兩臺分離裝置22(一級分離器22’和二級分離器22”)串聯(lián)組成，其中混合裝置21與第一臺分離裝置22’的進(jìn)料口連接，第一臺分離裝置22’的再生液出口與吸收塔連接，第一臺分離裝置22’的固體出口與第二臺分離裝置22”的進(jìn)料口連接，第二臺分離裝置22”的固體出口與氧化裝置連接，第二臺分離裝置22”的再生液出口與混合裝置和第一臺分離裝置22’的進(jìn)料口之間的管路連接。設(shè)備運(yùn)行6個月，未見明顯結(jié)垢。

實施例4

如圖4所示，本實施例的煙氣脫二氧化硫裝置結(jié)構(gòu)與實施例1基本一致，區(qū)別在于本實施例的再生系統(tǒng)2由混合裝置21和四臺并聯(lián)的分離裝置22組成，其中混合裝置21分別與四臺分離裝置的進(jìn)料口連接，四臺分離裝置的再生液出口分別匯集后與吸收塔連接，四臺分離裝置的固體出口分別匯集后與氧化裝置連接。設(shè)備運(yùn)行6個月，未見明顯結(jié)垢。

實施例5

如圖5所示，本實施例的煙氣脫二氧化硫裝置結(jié)構(gòu)與實施例1基本一致，區(qū)別在于本實施例的再生系統(tǒng)2由混合裝置21和串聯(lián)的兩組分離裝置22(一級分離器22’和二級分離器22”)組成，其中第一組22’為一臺分離裝置，第二組22”為4臺并聯(lián)的分離裝置?；旌涎b置21與第一組的分離裝置進(jìn)料口連接，第一組分離裝置的再生液出口分別與第二組的四臺分離裝置的進(jìn)料口連接，第二組的四臺分離裝置的再生液出口分別匯集后與吸收塔連接，四臺分離裝置的固體出口分別匯集后與氧化裝置連接。設(shè)備運(yùn)行6個月，未見明顯結(jié)垢。

實施例6

如圖6所示，本實施例的煙氣脫二氧化硫裝置結(jié)構(gòu)與實施例1基本一致，區(qū)別在于本實施例的再生系統(tǒng)2由混合裝置21和串聯(lián)的兩組分離裝置(一級分離器組22’和二級分離器組22”)組成，其中每組分別為4臺并聯(lián)的分離裝置。第一組22’的四臺分離裝置的進(jìn)料口分別匯集后與混合裝置21連接，再生液出口匯集后與第二組22”的四臺分離裝置的進(jìn)料口分別連接，第二組22”的四臺分離裝置的再生液出口分別匯集后與吸收塔連接，八臺分離裝置的固體出口分別匯集后與氧化裝置連接。設(shè)備運(yùn)行6個月，未見明顯結(jié)垢。