一种双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统及方法与流程

1.本发明属于环保技术领域，涉及一种双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统及方法。


背景技术：

2.二氧化硫是化石能源燃烧后废气中常见的污染物，二氧化硫大量排放会对环境造成严重污染。因此，工业中通常会使用脱硫工艺进行二氧化硫脱除，常见的脱硫技术有干法、半干法、湿法脱硫工艺。其中应用最为广泛的是湿法脱硫工艺，目前全球范围内已经设计研发了很多湿法脱硫工艺，主要有双碱法、石灰石/石灰
‑
石膏法、海水脱硫法、氧化镁法等。
3.目前，在烟气脱硫工艺的实际运行过程中，通常情况都需要新建一个脱硫塔。随着二氧化硫排放标准的不断升级，脱硫设备的改造情况各异。目前工业废气脱除二氧化硫工艺普遍存在问题包括：
①
脱硫设备占地面积大，技改项目缺少改造所需的场地；
②
喷淋层安装位置过高，循环泵运行能耗大；
③
常见的石灰石/石灰
‑
石膏法湿法脱硫工艺脱硫反应物易结垢，堵塞设备；
④
脱硫吸收剂吸收二氧化硫速度慢，因此液气比较高，循环泵能耗大。
4.湿法脱硫工艺作为一个较为成熟的脱硫技术，广泛应用于工业生产中，湿法脱硫工艺的设计和运行对于相关生产企业的正常运作至关重要。因此，若能对工艺进行设计升级，使其具有高效的脱除能力、较低的运行能耗，提升脱硫系统设施的安全稳定性、提升运行经济性，将会为环境保护做出更大贡献，并为生产企业带来可观的经济效益。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统及方法，本发明能够利用原设备烟道进行脱硫系统改造，节约设备占用场地；因为采用双碱法进行循环，减少了运行中设备结垢和堵塞风险；因喷淋层布置较低，循环泵扬程降低，减少了投资和运行费用。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统，其特征在于，包括石灰石浆液池、第一浆液泵、再生池、第二浆液泵、沉淀池、上清液抽取泵、脱硫剂溶液池、浆液循环泵、烟道和设置于烟道内的喷淋层；
8.第一浆液泵的入口设置于石灰石浆液池中，第一浆液泵的出口设置于再生池，第二浆液泵的入口设置于再生池，第二浆液泵的出口设置于沉淀池，上清液抽取泵的入口设置于沉淀池的上清液所处位置，上清液抽取泵的出口设置于脱硫剂溶液池连接，浆液循环泵的入口设置于脱硫剂溶液池，浆液循环泵的出口与喷淋层的入口连接，喷淋层设置于烟道的顶部，烟道的底部在喷淋层的下游位置设有浆液收集结构，浆液收集结构与再生池连接。
9.优选的，所述浆液收集结构包括烟道底部设置的倾斜结构和在所述倾斜结构的最
低点设置的出液口。
10.优选的，倾斜结构沿着烟道中的烟气流向倾斜向下。
11.优选的，倾斜结构的最低点在出液口的一侧还设有用于防止浆液从出液口漫过的浆液挡板。
12.优选的，本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统还包括用于向再生池中鼓入氧化空气的氧化风机，所述氧化风机的出风口设置于再生池中。
13.优选的，本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统还包括用于检测脱硫剂溶液池中ph值的ph监控仪。
14.优选的，再生池和沉淀池均设有排渣口，脱硫剂溶液池设有排液口。
15.优选的，所述喷淋层包括管网和布置于所述管网上的喷嘴，所述管网的入口与浆液循环泵出口连接。
16.优选的，烟道内壁设有防腐层。
17.本发明还提供了一种双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的方法，该双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的方法采用本发明如上所述的双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统进行，包括如下步骤：
18.s1，通过浆液循环泵将脱硫剂溶液池中的脱硫剂溶液泵入喷淋层中，喷淋层将脱硫剂溶液雾化后喷入烟道；
19.s2，雾化后的脱硫剂溶液与烟道内的烟气接触并对烟气进行脱硫，之后落入烟道的底部并经浆液收集结构流入再生池；
20.s3，进行脱硫后的脱硫剂溶液在再生池中进行再生；
21.s4，第二浆液泵将再生池中的物料泵入沉淀池进行沉淀；
22.s5，上清液抽取泵将沉淀池中的上清液泵入脱硫剂溶液池；
23.s6，重复s1
‑
s5，对废气持续进行脱硫。
24.优选的，本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的方法还包括对脱硫剂溶液池中脱硫剂溶液调节ph值的过程，包括：
25.监测脱硫剂溶液池中脱硫剂溶液的ph值，当脱硫剂溶液池中脱硫剂溶液的ph值小于预设值时，脱硫剂溶液池中脱硫剂溶液的ph值达到预设值。
26.优选的，所述脱硫剂溶液为氢氧化钠溶液。
27.本发明具有以下有益效果：
28.本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统中，喷淋层设置于烟道中，因此喷淋层标高低，循环泵的扬程会大幅度降低，节约运行成本；再生池的液位较传统脱硫塔也低，因此再生池中鼓入氧化空气的压头也会相应降低，减少运行能耗。本发明中的脱硫剂采用的是脱硫剂溶液，因此循环过程中对循环泵、循环管道均无腐蚀和堵塞的现象，便于设备的正常运行和维护。再生池和沉淀池均是在烟道的外部设置，因此脱硫剂溶液的再生和沉淀都发生在烟道外，无封闭空间内的沉淀反应，提高了设备运行的稳定性，降低了操作和维护的费用。此外本发明是通过对原有烟道进行改造达到脱硫的目的，改造方便，设备占地面积小。
附图说明
29.图1为本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统的结构示意图。
30.图中，1
‑
喷淋层，2
‑
烟道，3
‑
浆液挡板，4
‑
浆液循环泵，5
‑
脱硫剂溶液池，6
‑
沉淀池，7
‑
再生池，8
‑
石灰石浆液池。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
32.参照图1，本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统，包括石灰石浆液池8、第一浆液泵、再生池7、第二浆液泵、沉淀池6、上清液抽取泵、脱硫剂溶液池5、浆液循环泵4、烟道2和设置于烟道2内的喷淋层1；第一浆液泵的入口设置于石灰石浆液池8中，第一浆液泵的出口设置于再生池7，第二浆液泵的入口设置于再生池7，第二浆液泵的出口设置于沉淀池6，上清液抽取泵的入口设置于沉淀池6的上清液所处位置，上清液抽取泵的出口设置于脱硫剂溶液池5连接，浆液循环泵4的入口设置于脱硫剂溶液池5，浆液循环泵4的出口与喷淋层1的入口连接，喷淋层1设置于烟道2的顶部，烟道2的底部在喷淋层1的下游位置设有浆液收集结构，浆液收集结构与再生池7连接。
33.作为本发明优选的实施方案，所述浆液收集结构包括烟道2底部设置的倾斜结构和在所述倾斜结构的最低点设置的出液口。
34.作为本发明优选的实施方案，倾斜结构沿着烟道2中的烟气流向倾斜向下。
35.作为本发明优选的实施方案，倾斜结构的最低点在出液口的一侧还设有用于防止浆液从出液口漫过的浆液挡板3。
36.作为本发明优选的实施方案，本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统还包括用于向再生池7中鼓入氧化空气的氧化风机，所述氧化风机的出风口设置于再生池7中。
37.作为本发明优选的实施方案，本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统还包括用于检测脱硫剂溶液池5中ph值的ph监控仪。
38.作为本发明优选的实施方案，再生池7和沉淀池6均设有排渣口，脱硫剂溶液池5设有排液口。
39.作为本发明优选的实施方案，所述喷淋层1包括管网和布置于所述管网上的喷嘴，所述管网的入口与浆液循环泵4出口连接。
40.作为本发明优选的实施方案，烟道2内壁设有防腐层。
41.本发明还提供了一种双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的方法，该双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的方法采用本发明如上所述的双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统进行，包括如下步骤：
42.s1，通过浆液循环泵4将脱硫剂溶液池5中的脱硫剂溶液泵入喷淋层1中，喷淋层1将脱硫剂溶液雾化后喷入烟道2；
43.s2，雾化后的脱硫剂溶液与烟道2内的烟气接触并对烟气进行脱硫，之后落入烟道2的底部并经浆液收集结构流入再生池7；
44.s3，进行脱硫后的脱硫剂溶液在再生池7中进行再生；
45.s4，第二浆液泵将再生池7中的物料泵入沉淀池6进行沉淀；
46.s5，上清液抽取泵将沉淀池6中的上清液泵入脱硫剂溶液池5；
47.s6，重复s1
‑
s5，实现对废气持续进行脱硫。
48.作为本发明优选的实施方案，本发明双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的方法还包括对脱硫剂溶液池5中脱硫剂溶液调节ph值的过程，包括：
49.监测脱硫剂溶液池5中脱硫剂溶液的ph值，当脱硫剂溶液池5中脱硫剂溶液的ph值小于预设值时，脱硫剂溶液池5中脱硫剂溶液的ph值达到预设值。
50.作为本发明优选的实施方案，所述脱硫剂溶液为氢氧化钠溶液。
51.实施例
52.本实施例双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的系统，包括石灰石浆液池8、第一浆液泵、再生池7、第二浆液泵、沉淀池6、上清液抽取泵、脱硫剂溶液池5、浆液循环泵4、烟道2和设置于烟道2内的喷淋层1；第一浆液泵的入口设置于石灰石浆液池8中，第一浆液泵的出口设置于再生池7，第二浆液泵的入口设置于再生池7，第二浆液泵的出口设置于沉淀池6，上清液抽取泵的入口设置于沉淀池6的上清液所处位置，上清液抽取泵的出口设置于脱硫剂溶液池5连接，浆液循环泵4的入口设置于脱硫剂溶液池5，浆液循环泵4的出口与喷淋层1的入口连接，喷淋层1设置于烟道2的顶部，烟道2的底部在喷淋层1的下游位置设有浆液收集结构，浆液收集结构与再生池7连接。喷淋层1包括管网和布置于所述管网上的喷嘴，所述管网的入口与浆液循环泵4出口连接。浆液收集结构包括烟道2底部设置的倾斜结构和在所述倾斜结构的最低点设置的出液口。倾斜结构沿着烟道2中的烟气流向倾斜向下，利用烟道2底部的倾斜结构自身坡度能够使喷淋后的脱硫剂溶液流入出液口并经过收集管道进入再生池7，收集管道进入再生池7后设置水封，防止废气外泄。倾斜结构的最低点在出液口的一侧还设有用于防止浆液从出液口漫过的浆液挡板3。用于向再生池7中鼓入氧化空气的氧化风机的出风口设置于再生池7中，浆液进入再生池后，向再生池中加入氢氧化钙浆液并通过氧化风机鼓入氧化空气，反应后生成硫化钙沉淀并再生的氢氧化钠溶液。脱硫剂溶液池5处设有用于检测脱硫剂溶液池5中ph值的ph监控仪，根据ph监控仪监控的ph值，利用新加入脱硫剂溶液进行ph调节，调整后的脱硫剂溶液重新泵入烟道进行脱硫。再生池7和沉淀池6均设有排渣口，脱硫剂溶液池5设有排液口。本实施例将原废气烟道进行利旧，做好防腐、接口改造，将喷淋层布置在烟道中。
53.本实施例双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的过程，包括以下步骤：
54.1)通过浆液循环泵将脱硫剂溶液池中的氢氧化钠溶液泵入废气烟道中布置的喷淋层中，通过喷嘴将氢氧化钠溶液雾化后喷入烟道；
55.2)喷淋后的浆液通过烟道下部预留收集装置进入再生池；
56.3)利用石灰配置氢氧化钙浆液，通过石灰石浆池泵入再生池，利用氢氧化钙的钙基置换吸收了二氧化硫的钠基，重新生成氢氧化钠溶液；
57.4)再生后的氢氧化钠进入二级沉淀池进行沉淀，上清液进入脱硫剂溶液池，通过浆液泵泵入烟道，形成浆液循环。
58.本实施例双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫的过程具体包括以下步骤：
59.1)在脱硫剂溶液池中利用氢氧化钠制备氢氧化钠溶液，通过循环泵将氢氧化钠溶液泵入废气烟道中布置的喷淋层，通过喷嘴将氢氧化钠溶液雾化后喷入烟道。烟气中的二氧化硫喷嘴喷出的氢氧化钠溶液接触，首先是二氧化硫溶于水中和水反应生成亚硫酸，亚
硫酸和氢氧化钠电离出来的氢氧根例子中和促使反应的不断正向运行，这样既能促使反应的正向运行，为接下来的反应奠定基础。
60.2)喷淋后的浆液通过烟道下部预留收集装置进入再生池，利用石灰配置氢氧化钙浆液，通过石灰石浆池泵入再生池，再通过氧化风机向再生池中输入氧化空气。再生池的作用就是把亚硫酸氢根离子和亚硫酸根离子转化为亚硫酸钙的难溶物，并通过氧化空气中的氧气将其氧化为硫酸钙沉淀从浆液中析出，同时生成氢氧化钠重新参与反应，节约氢氧化钠的消耗，节约运行成本。
61.3)再生池中硫酸钙沉积后排出脱硫系统，溶液进入沉淀池进行二次沉淀，进一步将硫酸钙沉积后排出脱硫系统。经过再生池和沉淀池的上清液进入脱硫剂溶液池，溶液池中的脱硫剂是循环使用的，由于其成分的变化势必会引起浆液ph的变化。为了提高脱硫塔的脱硫效率，在脱硫剂溶液池中通过氢氧化钠和外排水对浆液ph值进行有效的控制。合格的脱硫剂溶液再通过浆液泵泵入烟道，形成浆液循环。
62.本实施例双碱法烟道喷淋脱除废气中二氧化硫过程的具体原理如下：
63.上述步骤1)中，氢氧化钠溶液在烟道内反应的化学方程式为：
[0064][0065][0066][0067][0068][0069]
上述步骤2)中，氢氧化钠脱硫浆液和二氧化硫反应后浆液的主要离子成分是氢氧根离子、亚硫酸氢根离子、亚硫酸根离子，其中氢氧根离子和亚硫酸根离子是有脱硫作用的。再生池中主要的化学反应方程式为：
[0070][0071]
na2so3 ca(oh)2＝naoh caso3[0072]
2caso3 2o2＝caso4。