一种氧化镁湿法烟气脱硫及产物自浓集的回收工艺

摘要

一种氧化镁湿法烟气脱硫及产物自浓集的回收工艺，涉及一种对现有氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法回收工艺的改进，属于烟气脱硫及产物资源化技术领域。该工艺技术特征为：在循环吸收脱硫过程中分流出的浓浆液，喷淋冷却烟气后，蒸浓液氧化生成MgSO4，然后经过滤、结晶等生成mm级的MgSO4.7H2O或MgSO4.H2O晶粒。本发明不但投资更少，喷淋流量和功耗更低，而且有显著的节水效益。更为重要的从根本上避免了脱硫产物浓集的外部能耗，能显著提高回收运行的可靠性和经济性。自浓集方式环环相扣，既能将适用范围扩展至高硫煤，也为更经济有效地直接回收一水硫酸镁提供了技术支持。

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化镁湿法烟气脱硫及产物自浓集的回收工艺，属于烟气脱硫及产物资源化技术领域。

技术背景

现已提出的氧化镁烟气脱硫和产物回收工艺，尚未切实关注硫酸镁回收的经济有效性。尤其在如何利用烟气脱硫现场条件，改变脱硫干线工艺，使之与回收工艺组成一个有机的整体，以进一步提高脱硫和回收的技术经济性能，尚有潜力可挖。

现有的湿法烟气脱硫工艺，习惯上先经水喷淋冷却烟气，使入塔烟温降至塔体防腐材料能长期耐受的温度。相关的氧化镁湿法脱硫和回收工艺，都是在这一基础上提出的。或经循环脱硫累积并氧化脱硫产物，以形成浓度更高的液态MgSO₄，经与固态杂质分离后再作蒸发浓缩至工业结晶所需要的浓度，再通过结晶完成与液相杂质的分离，回收工业硫酸镁；或在正常循环脱硫的工况下，利用一次脱硫产物MgSO₃易晶析沉降的特性，从吸收液池下部提取浓浆进行氧化以达到工业结晶的浓度，同时需要调温以防硫酸镁晶析，在完成与固态杂质分离后再行结晶回收。这类回收工艺，尽管相对石灰石—石膏法均有明显的技术经济优势，却也都有各自的局限性。如采用蒸汽蒸浓，不但能耗大，还需增设蒸浓设备；强化循环脱硫和氧化提浓，势将大幅度增加脱硫循环泵的功耗并降低氧利用率和加大氧化风机功耗；作为本发明的对照工艺浓浆法调温氧化相对经济，然而调温总需耗能，并使吸收液池和氧化塔结构复杂。上述问题均是由相关发明的技术特征所决定的，须另辟蹊径才能解决。

发明内容

本发明的目的是利用一般脱硫系统自身存在的相关条件，提供一种氧化镁湿法烟气脱硫产物自浓集的回收新工艺，从根本上避免了现有脱硫回收工艺所存在的问题。

所述氧化镁湿法烟气脱硫及产物自浓集的回收工艺，包括吸收塔内浆液循环喷淋吸收SO₂、脱硫浆液蒸浓、烟气降温、镁基脱硫剂制浆液、除雾和烟气再热以及脱硫浆液的循环自浓集氧化和产物回收工艺。

所述工艺的具体技术方案为：

1)在循环喷淋吸收SO₂的过程中，利用烟气和氧化空气中的余氧将一次脱硫产物MgSO₃部分氧化，更多部分晶析下沉；

2)由循环泵12分流冲起沉淀物，在靠近沉析层的上方引出MgSO₃浓浆液进入氧化塔11的底部，由浓液泵13送入蒸发塔1喷淋冷却烟气，经气液宏观分离后，烟气进入吸收塔2脱硫，蒸浓液落入氧化塔11经曝气氧化或斜孔塔板接触氧化生成MgSO₄，而脱硫浆液经氧化蒸浓后引出作回收处理；

3)回收处理液经过滤去除固态杂质；滤清液通过结晶与液态杂质分离后，采用水冷却结晶生成mm级的MgSO₄.7H₂O晶粒，或采用蒸发结晶直接生成mm级的MgSO₄.H₂O晶粒；晶浆经离心脱水，分离后的母液大部分可由母液泵14返回氧化塔贮液池，小部分随锅炉废水外排以维持许可的液相杂质水平；

4)将脱水后产物烘干，得到MgSO₄.7H₂O或MgSO₄.H₂O。

所述烟气降温方式为脱硫吸收液蒸发降温。

所述镁基脱硫剂制浆液采用循环吸收液配制，从循环泵12出口分出一小股吸收液侧切向进入并冲刷配浆罐底部，氧化镁粉自顶部一侧投入随内循环流动，颗粒细小或细化的浆液从另一侧溢流进入循环泵进水管，与循环液混合进入吸收塔2脱硫。

所述固态杂质为粉煤灰和脱硫剂中包含的杂质；所述液态杂质为包含汞离子、铅离子、砷离子的重金属离子。

本发明与现有技术相比，保持了对照工艺的基本优势及突出性进步，与对照工艺相比，亦具有以下优点和进步：

本发明以吸收液蒸浓和氧化取代预洗涤和浓浆氧化，不但投资更少，而且提浓更为可靠，操作更为简便，喷淋流量和功耗也更低。从系统性上说，由于自浓集本身可使系统外排液显著降低，加上结晶母液的返回或蒸发结晶冷凝水的回用，而有显著的节水效益。更为重要的从根本上避免了脱硫产物浓集的外部能耗，从而显著提高回收运行的可靠性和经济性。自浓集方式环环相扣，既能将适用范围扩展至高硫煤，也为更经济有效地直接回收一水硫酸镁提供了技术支持。

附图说明

图1为对照工艺烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺流程图；

图2为本发明提供的氧化镁湿法烟气脱硫及产物自浓集的回收工艺流程图；

图3为本发明提供的氧化镁湿法烟气脱硫及回收硫酸镁工艺实施例的系统设备结构示意图；

图中：1—蒸发塔；2—吸收塔；3—除雾装置；4—烟气再热装置；5—氧化镁配浆罐；6—过滤器；7—冷却结晶器；8—离心脱水机；9—热风干燥器；10—集液槽；11—氧化塔；12—循环泵；13—浓液泵；14—母液泵；15—离心风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体说明。

实施例1

如图2、图3所示，来自电除尘或布袋除尘后的锅炉含硫烟气，经烟气再热装置4降温后进入蒸发氧化系统中的蒸发塔1作蒸发降温。降温后的烟气连同氧化后的空气一起进入SO₂吸收塔2进行脱硫，再经除雾装置3和烟气再热装置4，引至烟囱排空。作脱硫剂的氧化镁粉，先在氧化镁配浆罐5中用循环吸收液配浆，从循环泵12出口侧引出一小股高压流体从配浆罐底侧切向进入，形成与搅拌浆叶同向上旋转的上升旋流，不使桨叶下方产生沉积；并由搅拌桨在罐内形成内循环，投入的氧化镁粉随内循环流动，相对粗大的颗粒保持在与其粒径分布和流速相应的高度区间，较为细小及由酸性吸收液溶解而变得细小的微粒随上部溢流进入循环泵进水管，参与主循环脱硫；循环吸收SO₂，其液气比4～6，可调裕量50％，在煤种和SO₂浓度变化时，保证脱硫率≥95％；吸收液脱硫动态pH<6.5，脱硫运行中的pH值调节可由分流量和搅拌转速来调控。在循环吸收SO₂过程中，利用烟气和氧化气流中的余氧将一次脱硫产物MgSO₃部分氧化，大部分晶析沉淀。由循环泵12分流冲起沉淀物，在靠近沉析层的上方引出浓浆液进入氧化塔的底部，由浓液泵13送入蒸发塔上部喷淋和蒸发冷却烟气，经气液宏观分离后，烟气进入吸收塔2脱硫，蒸浓液落入氧化塔11，在分层设置的塔板上与离心风机15送入的空气充分接触氧化生成MgSO₄并进入塔底贮液池由其上部引出，脱硫浆液经氧化蒸浓后引出作回收处理。氧化生成的高浓度MgSO₄混合液经过滤器6去除固态杂质；滤清液进入冷却结晶器7。按工业硫酸镁生产通用的水冷却结晶方式冷却至25℃，结晶形成七水硫酸镁的mm级粗晶粒，完成与母液及液相杂质的初步分离；结晶后的晶浆在离心脱水机8中脱水(包括表面洗涤2次脱水)完成液相杂质的深度分离。最后经热风干燥器9低温烘干，制得工业硫酸镁。由离心脱水机分离的母液引入集液槽10，大部分可由母液泵14返回氧化塔贮液池，小部分随锅炉废水外排以维持许可的液相杂质水平，也可视环境温度的季节性变化作出灵活处理。

本发明将原先工艺的烟气预洗涤降温(如图1所示)改造为脱硫吸收液蒸发降温(如图2所示)，充分利用烟气废热将脱硫吸收液蒸浓，亦兼有一级脱硫增浓和进一步提高镁基脱硫剂利用率的功效；将蒸发塔1和氧化塔11紧凑衔接(如图3所示)，消除了MgSO₃晶析和挂壁的可能性，提高了吸收液蒸发降温替代水喷淋冷却的可靠性；吸收液自吸收塔2底部浓浆区引入氧化塔11作循环氧化和蒸浓而后引出作回收处理。相关的热平衡计算表明，只需将烟气温度由130℃降至100℃，就可以使入口烟气SO₂浓度2400mg/Nm³和95％脱硫率下生成的硫酸镁浓度由常规运行的15％蒸浓至工业结晶所需浓度33％。若按吸收液引出脱硫系统再蒸发浓缩的初始浓度20％计，对应的入口烟气SO₂浓度可扩展至4500mg/Nm³，覆盖了除高硫煤烟气外的整个中低硫煤燃烧烟气脱硫范围。入塔烟气由吸收液冷却的方式及其功能结构，既能将正常脱硫工况下的吸收液浓度提高至工业结晶所需要的浓度，又无需额外的功耗和热能；脱硫吸收液在蒸浓后再氧化既保留了浓浆法氧化的特点和优势(如利于提取浓浆，降低氧化气压和提高氧利用率)，采用多层塔板氧化比现在通用的吸收液池底部曝气氧化气压可降低一个量级(如采用8层塔板氧化，气压不超过4kPa，而深层曝气至少也在40kPa以上)，又无需做调温处理，且氧化空气的冷却作用是吸收液循环蒸发和冷却入塔烟气所必需的，从根本上避免了现有脱硫回收工艺所存在的问题。