一种以电石渣或白泥作脱硫剂的烟气湿法脱硫工艺及装置

摘要

本发明公开了一种以电石渣或白泥作脱硫剂的烟气湿法脱硫工艺及装置，属于大气污染技术控制领域，湿法脱硫装置包括吸收塔、化浆池和石膏脱水设备，吸收塔内自上而下依次设有除雾层、喷淋层、烟气吸收区和浆液池，烟气吸收区设有烟气入口，还包括内设搅拌器的分离罐，分离罐与吸收塔之间通过引流管连通，引流管位于烟气入口下方，入口端向上倾斜伸入烟气吸收区，引流管伸入烟气吸收区的部分设有与轴线平行的切口，形成开口朝上的的凹槽，分离罐下部与石膏脱水设备连通，上部与化浆池连通。利用该装置进行烟气湿法脱硫，石膏浆液脱水前进行预处理，使石膏层与溶液层和胶体物质层分开，提高石膏的纯度，降低石膏的含水量，提高石膏的质量。

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染技术控制领域，具体涉及一种以电石渣或白泥作 脱硫剂的烟气湿法脱硫工艺及装置。

背景技术

目前，国内外已经开发应用的脱硫技术上达数百种，这些脱硫方法大 体可以分为干法、半干法和湿法三大类，其中湿法脱硫工艺中的石灰石- 石膏法脱硫工艺具有较高的脱硫效率、较好的稳定性，而且脱硫副产物为 石膏，能实现脱硫产物资源化利用，因而得到广泛的推广。

石灰石-石膏法脱硫工艺约占全世界在建和已建脱硫装置总量的 90％。石灰石-石膏法工艺采用天然的石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经被 碾磨到一定的细度后制成吸收剂浆液，在吸收塔内吸收剂浆液与烟气逆向 接触混合从而实现将烟气中二氧化硫脱除的目的，石灰石-石膏法脱硫工 艺的最终反应物为石膏和二氧化碳，石膏能工作工业建材作为石膏板和水 泥的添加料，二氧化碳则随处理后的净烟气排入大气中。

石灰石-石膏法使用的脱硫吸收剂为天然的石灰石，主要成分为 CaCO₃，石灰石是一种有限的天然资源，具有多种工业应用价值，如果国 内脱硫装置全部采用石灰石-石膏法脱硫工艺，每年将有上百万吨天然石 灰石被消耗，并排放大量的温室气体二氧化碳加剧气候的变化。

因此开发出适应国内经济形势的新型、高效脱硫工艺变得尤为重要， 目前已经开发成功并广泛应用的有电石渣-石膏法脱硫工艺和白泥-石膏法 脱硫工艺。电石渣和白泥都是工业物体废物，都具有强碱性，将电石渣和 白泥用于烟气脱硫制石膏能起到以废治废变废为宝的作用，且大大节省了 天然石灰石资源的过度利用。

电石渣是电石水解获得乙炔气后产生的废渣，颗粒较细且粒径分布不 均匀，因含微量碳及硫杂质而成灰白色，有臭味，渣液pH在12以上，因 此常给环境造成严重污染，我国每年堆放的电石渣有数百万吨，如处理不 当会严重制约企业的发展。电石渣中的主要成分为Ca(OH)₂，其次是Al₂O₃、 SiO₂及一定量的Fe₂O₃和MgO等，同时还含有硫化物、磷化物等有毒有害 物质，如果直接将电石渣用于湿法烟气脱硫工艺中，电石渣中的较大颗粒 物容易堵塞或磨损脱硫设备及管道；电石渣中的微量硫化物、磷化物具有 较强的还原性，这些还原性物质会阻碍亚硫酸钙的氧化，导致整个脱硫系 统的崩溃。

白泥是纸浆造纸企业在回收纯碱过程中的固体废渣，每生产一吨纸或 一吨浆，平均要产生0.8-1吨白泥，全国每年产生白泥300多万吨。白泥 的主要成分是CaCO₃，含量高达80-90％，还含有磷化物、硫负离子、硫酸 根离子、亚硫酸根离子、钠离子、氢氧根离子等，同时也含有二氧化硅等 杂质，白泥呈碱性，pH在9-12之间，有较强的腐蚀性。因为白泥中含有 钠、镁等离子，大大增加了白泥中CaCO₃的溶解度和溶出速率，因此将白 泥用于湿法烟气脱硫中，与石灰石相比更能适应含较高二氧化硫浓度的烟 气脱硫。但是白泥中也含有磷化物、硫负离子等还原性物质，容易阻止亚 硫酸钙的氧化，同时由于钠离子的存在使得浆液pH值反弹较快，容易导致 浆液在喷嘴和设备内部结垢，堵塞设备。

由于电石渣和白泥含有多种复杂组分，导致电石渣和白泥不能简单的 直接应用于石灰石-石膏法脱硫工艺的装置中。电石渣和白泥中含有的 Al₂O₃、SiO₂等物质在脱硫过程中会生成硅酸钙、氢氧化铝等胶状悬浮物充 满整个浆液体系中，这些胶状悬浮物随石膏进入带滤机后，会在石膏表面 形成一层致密的膜，降低了石膏饼的透气性，导致带滤机脱水困难，使得 脱水后石膏的含水率较高，浆液中的水分含有的重金属也随之附着在内 部，影响了脱硫石膏的使用价值。

发明内容

本发明提供了一种以电石渣或白泥作脱硫剂的烟气湿法脱硫工艺及 装置，提高电石渣/白泥作为脱硫剂的副产物脱硫石膏的纯度，降低脱硫石 膏的含水率，使电石渣/白泥作为脱硫剂用于湿法烟气脱硫得到更广泛的应 用。

一种以电石渣或白泥作脱硫剂的烟气湿法脱硫装置，包括吸收塔、化 浆池和石膏脱水设备，所述的吸收塔内自上而下依次设有除雾层、喷淋层、 烟气吸收区和浆液池，所述烟气吸收区设有烟气入口，还包括内设搅拌器 的分离罐，所述的分离罐与吸收塔之间通过引流管连通，所述的引流管位 于烟气入口下方，入口端向上倾斜伸入烟气吸收区，所述的引流管伸入烟 气吸收区的部分设有与轴线平行的切口，形成开口朝上的凹槽，所述的分 离罐下部与石膏脱水设备连通，上部与化浆池连通。

所述的凹槽的开口面积为吸收塔横截面积的1-3％。开口截面积过大 会使石膏浆液在引流管内的流量过大，从而导致在吸收塔内停留时间太 短，亚硫酸钙得不到充分氧化。

所述的引流管向上倾斜的角度为与吸收塔中心轴线成45-60°夹角。 使石膏浆液尽快流入分离罐而不在引流管中沉积堵塞。

所述的凹槽贯穿烟气吸收区。使凹槽能更好的接收石膏浆液。

本发明还提供了一种利用所述的烟气湿法脱硫装置以电石渣或白泥 作脱硫剂进行烟气湿法脱硫的工艺，包括：将电石渣或白泥送入化浆池中， 化浆制得脱硫浆液，并将脱硫浆液送入吸收塔的浆液池中，将烟气经烟气 入口通入吸收塔中进行湿法脱硫，在吸收塔内，所述的脱硫浆液与烟气发 生反应，最终氧化形成石膏浆液，将所述的石膏浆液通过引流管引出至分 离罐中，控制分离罐中搅拌器的体积搅拌功率使石膏浆液呈现动态分层， 将底层浆液除去杂质后脱水制成石膏，将上层清夜除污处理后送入化浆 池，用于化浆。

所述的体积搅拌功率为0.04-0.07KW/m³。在这个搅拌功率下，石膏 浆液会由于重力作用实现动态分层，从上到下依次为清液层、胶状物质层 和石膏层，上层清液层经过去重金属离子、硫负离子、氟离子后回流制浆 进行再利用，中间的胶状物质层进入污水处理站，底层石膏层浓度较高， 可以直接进入带滤机进行脱水处理。

所述脱硫浆液的pH为5.0-5.4。电石渣的溶解度远大于石灰石在相同 pH值下的溶解速率，白泥中由于含有钠离子和镁离子，也大大的促进了 CaCO₃的溶解速率，控制pH值在5.0-5.4能较好的满足脱硫效率，防止系 统因为pH值设置过高而导致结垢现象的发生。

本发明的有益效果：

(1)将吸收塔内的石膏浆液进行分层预处理，使石膏层与胶状物质 及清夜分开，清夜部分经过处理后可回收利用，减少了污水排放并节约了 用水成本；

(2)经过分层处理后，石膏层的石膏浓度较高，制得的石膏纯度高， 大于95％，由于已与胶体物质及清夜分开，石膏的透气性好，含水率低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1所示引流管的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种以电石渣或白泥作脱硫剂的烟气湿法脱硫装置

1-烟气入口 2-吸收塔 3-循环泵 4-烟气出口 5-引流管 6-分离罐 7-浆液泵 8-搅拌器 9-石膏泵 10-污水泵 11-清液泵 12-石膏旋流器 13-旋流器底流 14-旋流器顶流 15-清液沉淀池 16-加药管 17-清液管 道。

吸收塔2选用喷淋塔，内部由上而下依次设有两层除雾层、三层喷淋 层、烟气吸收区和浆液池，烟气吸收区设有烟气入口1，吸收塔2上设置 3台循环泵3，每台循环泵3的入口端与浆液池连通、出口端与分别各层 喷淋层连通，烟气吸收区的烟气入口1连通入口烟道(图中未示出)，烟 气吸收区还连通有浆液泵7的出口，浆液泵7入口连通化浆池(图中未示 出)，吸收塔2顶部设有烟气出口4，连通出口烟道(图中未示出)。

除雾层是由一系列厚度在0.5厘米左右PP材质的塑料板组成，每个 塑料板成折叠状，下层除雾层的折叠板间距偏大，间距在4厘米左右，上 层除雾层的折叠板间距较小，在2厘米左右，除雾层设有折叠烟道；每层 喷淋层都由若干个喷嘴组成。

引流管5位于烟气入口下方，一端伸入烟气吸收区内，另一端与分离 罐6连通，引流管5的结构如图2所示，伸入吸收塔2内的部分设有与轴 线平行的切口，形成开口朝上的的凹槽，位于吸收塔2外与分离罐6连通 的为圆管，凹槽的开口面积为吸收塔横截面积的1-3％，向上倾斜，与吸 收塔2的中心轴线成45-60°夹角，凹槽贯穿整个烟气吸收区，两端连接 吸收塔2的内壁，圆管的出口连通分离罐6的上部，分离罐6内设置一顶 搅拌器8，分离罐6上从上到下依次与清夜泵11、污水泵10和石膏泵9 的入口端连通，每个泵入口的连通位置根据石膏浆液分层后各层所在位置 设计，清夜泵11的出口端与清夜沉淀池15连通，清夜沉淀池15的出口 与化浆池连通，将除污处理后的清液送入化浆池中化浆，循环利用，污水 泵10的出口端连接污水处理站，石膏泵9的出口端连通石膏脱水设备， 石膏脱水设备包括石膏旋流器12和真空带滤机(图中未示出)，石膏旋流 器12的入口连通石膏泵9的出口，石膏旋流器12的底流出口连通真空带 滤机的入口。

本发明的工艺流程如下：

将电石渣或白泥与水送入化浆池中化浆，得脱硫浆液，脱硫浆液由浆 液泵7通过变频控制送入吸收塔2的浆液池中，锅炉烟气经烟气入口1切 向进入吸收塔2后向上运动，吸收塔2内脱硫浆液经循环泵3打入喷淋层 与烟气在吸收塔2内接触反应实现烟气净化，净化后的烟气从吸收塔2顶 部的烟气出口4经出口烟道排入大气。

喷淋层喷下的浆液在烟气吸收区内由引流管5盛接，引流管5盛接的 浆液氧化后形成石膏浆液，引流管5将石膏浆液引入分离罐6中，在搅拌 器8的搅拌(搅拌器的体积搅拌功率为0.04-0.07KW/m³)下浆液实现动态 分层，从下到上依次分为石膏层、胶体物质层和清液层。

石膏层经过石膏泵9送入石膏旋流器12中，旋流器底流13进入真空 带滤机脱水出渣制得脱硫石膏，旋流器顶流14含有部分未反应的脱硫浆 液和亚硫酸钙送入吸收塔2继续反应，经过沉淀的石膏层石膏纯度高，没 有胶体物质，大大增加了石膏饼的透气性，降低了石膏的含水率，中间胶 体物质层经过浓缩后经污水泵10送入污水处理站，顶层的清液中主要含 有大量的重金属离子、硫负离子和磷酸根离子等，由清液泵11送入清液 沉淀池15中，加药管16加入石灰乳和强氧化剂双氧水去除硫负离子和重 金属离子，沉淀后的清液由清液管道17回流至化浆池中化浆，循环利用， 节约用水，降低了硫负离子和重金属离子在脱硫系统中的累积。

控制吸收塔2内脱硫浆液pH值在5.0-5.4，电石渣的溶解度远大于石 灰石在相同pH值下的溶解速率，白泥中由于含有钠离子和镁离子，也大大 的促进了CaCO₃的溶解速率，控制pH值在5.0-5.4能较好的满足脱硫效率， 防止系统因为pH值设置过高而导致结垢现象的发生。

以下实施例中进口烟气浓度、出口烟气浓度的检测采用GB/T 21508-2008；石膏纯度和石膏中重金属离子含量的检测采用 GBT5484-2000。

实施例1

某热电厂，2台240t/h锅炉采用本发明的装置及工艺，引流管的整体 安装角度与吸收塔的中心轴线成60°角，凹槽开口截面积为吸收塔横截面 积的2％，吸收塔内脱硫浆液的pH值控制在5.0-5.4之间，脱硫液气比为 8L/m³，分离罐中的体积搅拌功率为0.04KW/m³。进口烟气二氧化硫浓度 为4300mg/m³，出口烟气二氧化硫浓度为96mg/m³，石膏纯度为97.2％， 石膏含水率为9.5％，石膏中重金属离子含量为0.01％。

实施例2

某热电厂，2台130t/h锅炉采用本发明的脱硫装置及工艺，引流管的 整体安装角度与吸收塔的中心轴线成52.5°角，凹槽的开口截面积为吸收 塔横截面积的1.5％，吸收塔内脱硫浆液的pH值控制在5.0-5.4之间，脱硫 液气比为7L/m³，分离罐中的体积搅拌功率为0.05KW/m³。进口烟气二氧 化硫浓度为5160mg/m³，出口烟气二氧化硫浓度为108mg/m³，石膏纯度 为96.1％，石膏含水率为9.7％，石膏中重金属离子含量为0.01％。

实施例3

某企业自备热电厂，4台75t/h锅炉采用发明的脱硫装置及工艺，引流 管的整体安装角度与吸收塔的中心轴线成60°角，凹槽开口截面积为吸收 塔横截面积的2.1％，吸收塔内脱硫浆液的pH值控制在5.0-5.4之间，脱硫 液气比为9L/m³，分离罐中的体积搅拌功率为0.06KW/m³。进口烟气二氧 化硫浓度为2880mg/m³，出口烟气二氧化硫浓度为53mg/m³，石膏纯度为 95.4％，石膏含水率为10.2％，石膏中重金属离子含量为0.01％。

实施例4

某化工企业，1台240t/h锅炉采用发明的脱硫装置及工艺，引流管的整 体安装角度与吸收塔的中心轴线成45°角，凹槽开口截面积为吸收塔横截 面积的1.8％，吸收塔内脱硫浆液的pH值控制在5.0-5.4之间，脱硫液气比 为8L/m³，分离罐中的体积搅拌功率为0.07KW/m³。进口烟气二氧化硫浓 度为4950mg/m³，出口烟气二氧化硫浓度为112mg/m³，石膏纯度为98.2％， 石膏含水率为9.6％，石膏中重金属离子含量为0.01％。