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焦炉烟气脱硫工艺及系统

阅读：580发布：2021-02-07

IPRDB可以提供焦炉烟气脱硫工艺及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种焦炉烟气脱硫工艺及系统。主要为了减小脱硫过程中烟气的温降从而满足烟囱热备要求而提出。本发明焦炉烟气脱硫工艺及系统以钠碱溶液作为脱硫剂，经过雾化的钠碱溶液与烟气中的SO2反应生成亚硫酸盐并被烟气干燥后通过除尘装置回收；回收的脱硫粉尘通过Ca(OH)2溶液再生后获得脱硫石膏和钠碱再生液，其中钠碱再生液回到脱硫系统进行循环脱硫。本发明焦炉烟气脱硫工艺及系统可显著降低焦炉烟道气脱硫的投资和运行成本，并提高脱硫设备出口烟气温度，无需再热即可满足烟囱热备要求，同时避免了湿式双碱法的结垢和钠碱再生困难等问题。，下面是焦炉烟气脱硫工艺及系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种焦炉烟气脱硫工艺，其特征在于：所述工艺包括下述步骤：

步骤1：烟气进入喷雾干燥装置后与喷入喷雾干燥装置内的钠碱溶液雾滴充分混合，烟气中的SO2与所述钠碱溶液反应生成的亚硫酸盐溶液颗粒，所述亚硫酸盐溶液颗粒随烟气一同进入除尘装置同时被烟气干燥成亚硫酸盐粉末；

步骤2：所述除尘装置回收亚硫酸盐粉末，回收的所述亚硫酸盐粉末与钙碱溶液反应后生成石膏和再生钠碱的混合物；

步骤3：将石膏和再生钠碱的混合物进行分离获得石膏和钠碱再生液。

步骤4：所述钠碱再生液加入新鲜钠碱调整钠碱溶液的浓度后作为烟气脱硫钠碱溶液喷入所述喷雾干燥装置内。

2.根据权利要求1所述的焦炉烟气脱硫工艺，其特征在于：所述亚硫酸盐粉末与钙碱溶液在钠碱再生装置中反应，其中，所述钙碱溶液是钙碱浆液加入到钠碱再生装置中与水混合而成，所述亚硫酸盐粉末以干态粉末或溶解为亚硫酸盐溶液后添加到钠碱再生装置中。

3.根据权利要求2所述的焦炉烟气脱硫工艺，其特征在于：所述钙碱浆液的质量分数范围为5～30％，所述钠碱再生装置溶液中钙碱含量始终大于反应所需要的钙碱量。

4.根据权利要求1所述的焦炉烟气脱硫工艺，其特征在于：所述钠碱溶液的钠碱质量分数小于30％，钠碱溶液雾滴的粒径＜200μm，Na/S摩尔比的范围为1.8～3.0，烟气在所述喷雾干燥装置的运动速度为0.2～0.4m/s，烟气在喷雾干燥器内的运行时间为5～8s。

5.根据权利要求1所述的焦炉烟气脱硫工艺，其特征在于：所述钠碱溶液的钠碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种，所述钙碱溶液中的钙碱为氧化钙和/或氢氧化钙。

6.一种焦炉烟气脱硫系统，其特征在于：所述系统包括按烟道流程依次设置的喷雾干燥装置、除尘装置，所述喷雾干燥装置的出料端和除尘装置的出尘端通过输灰管道依次连接有脱硫粉尘缓存仓、钠碱再生池，所述钠碱再生池的出料端通过输浆管道与石膏脱水装置连接，所述石膏脱水装置的集液槽通过输液管路依次连接有钠碱配浆池、浆液缓存罐，所述浆液缓存罐通过输液管与所述喷雾干燥装置连接。

7.根据权利要求6所述的焦炉烟气脱硫系统，其特征在于：所述喷雾干燥装置包括喷雾干燥塔体，所述的塔体上设置有雾化器，所述塔体的下端设置有料斗，所述除尘装置包括上下连接的烟气除尘部件和收集除尘部件除掉的灰尘的灰仓；

所述料斗的下端和所述灰仓的下端通过气力输灰管道与所述脱硫粉尘缓存仓连接，所述浆液缓存罐通过输液管与所述雾化器连接。

8.根据权利要求6所述的焦炉烟气脱硫系统，其特征在于：所述钠碱再生池中设置有搅拌装置。

9.根据权利要求7所述的焦炉烟气脱硫系统，其特征在于：所述雾化器的喷嘴为气流式喷嘴、压力式喷嘴；

所述除尘装置为旋风除尘器、电除尘器、布袋除尘器或电袋除尘器。

10.根据权利要求6所述的焦炉烟气脱硫系统，其特征在于：所述石膏脱水装置为旋流脱水器、真空皮带脱水机或旋流脱水器和真空皮带脱水机的组合。

说明书全文

焦炉烟气脱硫工艺及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焦炉烟气脱硫工艺及系统。

背景技术

[0002] 二氧化硫作为主要大气污染物之一一直是我国减排工作的重点。随着环保立法的不断完善，环保标准的日益严格，二氧化硫的减排工作已经取得了一定的进展，尤其是电力行业的大气污染物控制工作因启动较早，有电价补贴，减排的效果已经显现。但是在减排工作启动较晚的焦炉冶炼、钢铁冶金、建材水泥等非电行业，大气污染物的减排形势依然很严峻。尤其是针对焦炉冶炼的烟道气排放，绝大多数企业尚未采取任何减排措施。根据《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的要求，焦化烟道气中二氧化硫的排放浓度要达到50mg/Nm3才能符合要求，特别限值地区要求达到30mg/Nm3。高要求的排放标准与严峻的污染现状之间的矛盾体现的是针对焦炉烟道气的成熟脱硫技术的缺乏。

[0003] 焦炉烟道气有许多自身的特点，使得常规的钙法脱硫难以满足脱硫要求。一方面标准要求高，需要脱硫工艺具有较高的脱硫效率；另一方面焦炉烟囱入口烟气温度要求高(＞130℃)，要求脱硫系统具有很小的烟气温降。焦炉正常生产所需的动力来自焦炉烟囱产生的热压吸力，烟气温度是产生热压吸力的根本因素。焦炉烟道气余热回收系统出口烟气温度为150-180℃，其出口烟气直接排入烟囱可以满足烟囱产生热压吸力的要求。但是增加了脱硫系统后会影响烟气的吸力与负压平衡，且脱硫设备出口烟气温度一般不超过100℃，无法满足焦炉烟囱的设备要求，无法实现烟气在系统故障条件下的紧急切换。这就要求脱硫工艺具有很低的烟气温降，使得烟囱入口处的烟气温度达到130℃以上。

[0004] 针对这些问题，CN103877856A提出利用焦化企业自产的焦炭对烟气中的SO2进行吸附脱除，该法可以保证在较低的烟气温降条件下实现焦炉烟道气的净化，但是由于焦化厂自产的焦炭比表面积较小吸附能力有限，需要不断补充大量新鲜焦炭才能满足SO2排放要求，且失效的焦炭在下游利用过程中其吸附的SO2仍将释放出来，只是实现了SO2排放的转移，并没有真正实现SO2的减排。CN101874975公布了一种双碱式半干法脱硫工艺，但该法只是在常规石灰干法脱硫工艺的吸收剂中混入一定比例的氢氧化钠，可以一定程度上提高脱硫效率，但是由于钠碱不能再生，也显著提高了运行成本。同时该法仍主要以钙碱做吸收剂，在满足脱硫效率的同时难以实现较低的烟气温降。同时现有成熟的双碱法脱硫工艺均为湿法工艺，烟气出口温度低，且浆液循环过程中容易出现硫酸钙的沉积和阻塞，同样无法满足焦炉烟道气的脱硫要求。

发明内容

[0005] 针对上述问题，本发明提供一种较低烟气温降、满足烟囱热备要求的焦炉烟气脱硫工艺及系统。

[0006] 为达到上述目的，本发明一种焦炉烟气脱硫工艺，所述工艺包括下述步骤：

[0007] 步骤1：烟气进入喷雾干燥装置后与喷入喷雾干燥装置内的钠碱溶液雾滴充分混合，烟气中的SO2与所述钠碱溶液反应生成的亚硫酸盐溶液颗粒，所述亚硫酸盐溶液颗粒随烟气一同进入除尘装置同时被烟气干燥成亚硫酸盐粉末；

[0008] 步骤2：所述除尘装置回收亚硫酸盐粉末，回收的所述亚硫酸盐粉末与钙碱溶液反应后生成石膏和再生钠碱的混合物；

[0009] 步骤3：将石膏和再生钠碱的混合物进行分离获得石膏和钠碱再生液。

[0010] 步骤4：所述钠碱再生液加入新鲜钠碱调整钠碱溶液的浓度后作为烟气脱硫钠碱溶液喷入所述喷雾干燥装置内。

[0011] 进一步地，所述亚硫酸盐粉末与钙碱溶液在钠碱再生装置中反应，其中，所述钙碱溶液是钙碱浆液加入到钠碱再生装置中与水混合而成，所述亚硫酸盐粉末以干态粉末或溶解为亚硫酸盐溶液后添加到钠碱再生装置中。

[0012] 进一步地，所述钙碱浆液的质量分数范围为5～30％，所述钠碱再生装置溶液中钙碱含量始终大于反应所需要的钙碱量。

[0013] 进一步地，所述钠碱溶液的钠碱质量分数小于30％，钠碱溶液雾滴的粒径＜200μm，Na/S摩尔比的范围为1.8～3.0，烟气在所述喷雾干燥装置的运动速度为0.2～0.4m/s，烟气在喷雾干燥器内的运行时间为5～8s。

[0014] 进一步地，所述钠碱溶液的钠碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种，所述钙碱溶液中的钙碱为氧化钙和/或氢氧化钙。

[0015] 为达到上述目的，本发明一种焦炉烟气脱硫系统，所述系统包括按烟道流程依次设置的喷雾干燥装置、除尘装置，所述喷雾干燥装置的出料端和除尘装置的出尘端通过输灰管道依次连接有脱硫粉尘缓存仓、钠碱再生池，所述钠碱再生池的出料端通过输浆管道与石膏脱水装置连接，所述石膏脱水装置的集液槽通过输液管路依次连接有钠碱配浆池、浆液缓存罐，所述浆液缓存罐通过输液管与所述喷雾干燥装置连接。

[0016] 进一步地，所述喷雾干燥装置包括喷雾干燥塔体，所述的塔体上设置有雾化器，所述塔体的下端设置有料斗，所述除尘装置包括上下连接的烟气除尘部件和收集除尘部件除掉的灰尘的灰仓；

[0017] 所述料斗的下端和所述灰仓的下端通过气力输灰管道与所述脱硫粉尘缓存仓连接，所述浆液缓存罐通过输液管与所述雾化器连接。

[0018] 进一步地，所述钠碱再生池中设置有搅拌装置。

[0019] 进一步地，所述雾化器的喷嘴为气流式喷嘴、压力式喷嘴；

[0020] 所述除尘装置为旋风除尘器、电除尘器、布袋除尘器或电袋除尘器。

[0021] 进一步地，所述石膏脱水装置为旋流脱水器、真空皮带脱水机或旋流脱水器和真空皮带脱水机的组合。

[0022] 本发明焦炉烟气脱硫工艺及系统采用双碱半干式对烟气进行脱硫：对来自钠碱配浆池的钠碱溶液通过喷雾干燥装置雾化后与烟气充分混合，同时钠碱与烟气中的SO2发生反应生成亚硫酸盐使烟气得到净化；反应过程中钠碱雾滴所含水分不断被蒸发，使得生成的亚硫酸盐最终以干态粉末的形式随烟气进入除尘装置；在除尘装置内烟气中所含的脱硫粉尘被捕获，同时粉尘中未完全反应的钠碱也可以与烟气中的SO2进一步反应，提高系统的脱硫效果；从除尘装置出来的烟气达到排放标准，且温度＞130℃，经过焦炉烟囱直接排放。

[0023] 除尘装置捕获的脱硫粉尘经过输灰系统进入脱硫粉尘缓存仓，以备再生；脱硫粉尘缓存仓中的脱硫粉尘在钠碱再生池中与钙碱溶液进行充分混合后可获得含有钠碱和脱硫石膏的混合浆液；将混合浆液送往石膏脱水装置，在石膏脱水装置中石膏与钠碱分离，石膏作为脱硫的最终产品外运处理，再生得到的钠碱溶液进入钠碱配浆池并补充新鲜的钠碱后继续循环脱硫。

[0024] 焦炉烟气脱硫工艺及系统与现有技术相比，有如下优势：

[0025] 1)相比于钙法脱硫，钠碱溶液作为脱硫剂与SO2反应速率快，喷浆量小，烟气停留时间要求短。这样一方面可以降低反应塔的体积，大大减少系统的投资成本，另一方面可以获得更小的烟气温降以及更高的脱硫效率。当浓度不超过500mg/Nm3，脱硫效率大于90％时，该工艺的烟气温降不超过20℃，脱硫系统出口烟气温度可以满足焦炉烟囱的热备要求。

[0026] 2)相比于湿式双碱法脱硫工艺，整个脱硫过程在半干态的条件下进行，不仅可提高烟气出口温度，还避免了湿式双碱法脱硫工艺经常出现的结垢阻塞的问题；且湿式双碱法钠碱再生过程中为了减小系统的结垢阻塞，尽量避免钙碱过量，结果导致钠碱再生不充分，增加了运行成本。本发明焦炉烟气脱硫工艺及系统，为了保证钠碱的充分再生，可始终保证再生池中有过量的钙碱，残留的少部分钙碱与烟气中的SO2反应后生成的CaSO3并不会在循环过程中形成硬垢，而是会在再生池产物脱水过程中被及时除去。

[0027] 综上，本发明焦炉烟气脱硫工艺及系统，不仅可以满足焦炉烟道气脱硫的环保要求以及焦炉正常生产的烟囱热备要求，同时具有投资、运行成本低，系统运行稳定等诸多优点。

附图说明

[0028] 图1是实施例2焦炉烟气脱硫工艺的流程图。

具体实施方式

[0029] 下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

[0030] 本发明吸收剂主要采用碳酸钠，碳酸钠用量和吸收二氧化硫的比例表示为Na2CO3/SO2，同时吸收剂也可以采用NaOH，但无论如何吸收一个二氧化硫都对应两个钠离子，所以为了方便理解吸收剂和二氧化硫的摩尔比，以Na2/S的摩尔比进行描述。其中Na/S摩尔比是Na2/S的摩尔比的两倍。

[0031] 实施例1

[0032] 本实施例焦炉烟气脱硫系统包括喷雾干燥塔1，布袋除尘器2，脱硫粉尘缓存仓3，钠碱再生池4，真空皮带脱水机5，钠碱配浆池6，浆液缓存罐7。

[0033] 喷雾干燥塔1和布袋除尘器2之间通过烟道连接，所述喷雾干燥塔1包括喷雾干燥塔体，所述塔体上设置旋转喷雾器8，所述塔体的下端设置有料斗，所述布袋除尘器2包括上下连接的烟气除尘部件和收集除尘部件除掉的灰尘的灰仓,布袋除尘器2的灰仓和喷雾干燥塔1的料斗分别通过气力输灰管道与脱硫粉尘缓存仓3连接。脱硫粉尘缓存仓3和钠碱再生池4之间通过气力输灰管道连接。钠碱再生池4内有搅拌装置并配有浆液输送泵，通过管道与真空皮带脱水机5相连接；真空皮带脱水机5的集液槽、钠碱配浆池6、浆液缓存罐7和旋转喷雾器8之间依次通过耐蚀水泵和管道连接。

[0034] 本实施例焦炉烟气脱硫系统，喷雾干燥塔上设置的旋转喷雾器的喷嘴可采用气流式喷嘴、压力式喷嘴；烟气进入喷雾干燥装置，可以与钠碱雾滴顺流接触、逆流接触或错流接触。

[0035] 本实施例焦炉烟气脱硫系统的布袋除尘器可以选用旋风除尘器、电除尘器、电袋除尘器等。

[0036] 本实施例焦炉烟气脱硫系统的真空皮带脱水机5还可以选用旋流脱水器或真空皮带脱水机和旋流脱水器的组合。

[0037] 本实施例焦炉烟气脱硫系统可显著降低焦炉烟道气脱硫的投资和运行成本，并提高脱硫设备出口烟气温度，无需再热即可满足烟囱热备要求，同时避免了湿式双碱法的结垢和钠碱再生困难等问题。

[0038] 实施例2

[0039] 本实施例焦炉烟气脱硫工艺是采用实施例1焦炉烟气脱硫系统实现的。

[0040] 温度为180℃，SO2浓度为300mg/Nm3的焦炉烟道气从烟气分布器9进入喷雾干燥塔1，与通过旋转喷雾器8喷入的烧碱溶液的雾滴顺流接触。喷入塔内的烧碱溶液浓度为
20wt％，Na2/S摩尔比的设计值为1.05，烟气在塔内停留时间的设计值为5s，塔内界面的平均流速为0.3m/s，烧碱溶液雾滴的平均粒径控制范围为60～80μm。大部分氢氧化钠在塔内与二氧化硫发生反应后生成亚硫酸钠并被干燥成固态的脱硫灰。该脱硫灰随同烟气一同进入布袋除尘器2并被捕获。在布袋除尘器2内，未反应完全的氢氧化钠进一步与烟气中的SO2反应，提高烟气净化效率。从布袋除尘器2出来的烟气SO2浓度小于30mg/Nm3，烟气温度大于
150℃，经过增压风机增压后直接经焦炉原烟囱排放。

[0041] 喷雾干燥塔1底部料斗沉积的脱硫灰以及布袋除尘器2捕集的除尘灰通过气力输送管道输送到脱硫粉尘缓存仓3。缓存仓3内的脱硫灰定期输送到含有20％熟石灰浆液的钠碱再生池4中，通过充分搅拌后的混合浆液输送到真空皮带脱水机5进行真空脱水。产生的脱硫石膏外运处理，获得的氢氧化钠再生液输送到钠碱配浆池6，并向其中补充新鲜氢氧化钠，使氢氧化钠的浓度达到20wt％。配好的浆液经过浆液缓存罐7的缓冲由旋转喷雾器8喷入喷雾干燥塔1，实现钠碱的再生和循环脱硫。

[0042] 本发明焦炉烟气脱硫工艺，Na2/S的摩尔比的设定范围可为0.9～1.5，也就是Na/S摩尔比的范围为1.8～3.0，进一步Na2/S的摩尔比的可以优选为1.0～1.2；钠碱配浆池中的钠碱质量分数的调整范围为＜30％。根据烟气温降要求调整喷入浆液的钠碱质量分数，当要求烟气温降较低时采用较高的钠碱质量分数，减少喷浆量，当烟气温降可以较高时，采用较低的钠碱质量分数，提高喷浆量。

[0043] 本发明焦炉烟气脱硫工艺，喷雾干燥装置的烟气入口温度不超过200℃，进一步的可以优选为160～180℃；烟气在喷雾干燥装置内的停留时间为3～12s，进一步的可以优选为5～8s；烟气在喷雾干燥装置主体横截面上的速度小于1m/s,进一步的优选为0.2～0.4m/s；喷雾干燥装置产生的钠碱雾滴的平均粒径范围为＜200μm，进一步的可以优选为50～100μm

[0044] 本发明焦炉烟气脱硫工艺，钠碱可以为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或者几种的混合物，钙碱可以氧化钙、氢氧化钙及其混合物。

[0045] 本发明焦炉烟气脱硫工艺中，再生池中的钙碱以浆液的形式添加，钙碱浆液的质量分数范围为5～30％，进一步的可以优选为20％；亚硫酸钠以干态粉末或溶液的形式添加，且始终保证再生池内的钙碱过量。

[0046] 本发明焦炉烟气脱硫工艺获得的脱硫石膏的含水量＜20％。

[0047] 本发明焦炉烟气脱硫工艺，适用于SO2含量低，脱硫系统出口烟气温度要求高的焦炉烟道气的净化。该工艺以钠碱溶液作为脱硫剂，经过雾化的钠碱溶液与烟气中的SO2反应生成亚硫酸盐并被烟气干燥后通过除尘装置回收。回收的脱硫粉尘通过Ca(OH)2溶液再生后获得脱硫石膏和钠碱再生液，其中钠碱再生液回到脱硫系统进行循环脱硫。

[0048] 以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

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