[發明專利]一種鎂法煙氣脫硫系統水膨脹控制和脫硫產物漿液提濃的方法

有效

• 申請號: 201310344998.2
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103394281A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陸泳凱;蔡建國;徐康明
• 申請（專利權）人: 常州聯慧資源環境科技有限公司
• 主分類號: B01D53/80
• 分類號: B01D53/80;B01D53/50;C01F5/40
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

技術領域

本發明涉及鎂法煙氣脫硫，尤其是涉及鎂法脫硫及脫硫產物綜合利用過程中水膨脹的控制和脫硫產物漿液提濃的方法。

背景技術

在鎂法煙氣脫硫過程中,脫硫系統內需采用外部補充水（工藝水）來進行塔前預冷卻噴淋、除霧器沖洗和脫硫劑漿液配置，此水量相當龐大，由于鍋爐或窯爐原煙氣含濕量已達5-12%(v/v)，煙氣對水的蒸發能力有限，其蒸發能力小于外部補充水的需要量,脫硫系統存在水膨脹現象。由于鎂法脫硫系統本身需要通過排水來排出脫硫產物,適度的水膨脹有利于脫硫產物的及時排出,降低脫硫循環液中的鎂含量,降低脫硫循環系統的能耗。為此，通常的鎂法脫硫系統，根據原煙氣含濕量和二氧化化硫濃度的不同，其排液中硫酸鎂含量在5-8%（鎂含量1-1.6%）。

對于回收硫酸鎂的鎂法脫硫系統，必須對脫硫系統排出的一次脫硫產物中的鎂含量進行控制，以降低后續結晶過程的能耗，理想的鎂含量應該是接近其硫酸鎂結晶前溶液溫度下的飽和濃度（6-6.5%）。一次脫硫產物中的鎂含量除受水膨脹程度影響外，還應滿足脫硫循環漿液比重和粘度的要求，因漿液的比重和粘度直接影響脫硫效率和脫硫系統能耗，為此脫硫漿液中鎂含量一般需在4%以下（相當于硫酸鎂含量20%）。目前，常用的降低水膨脹程度的方式是采用系統內的吸收漿液替代外部補充水配置氧化鎂脫硫劑，但由于其消耗的水量占外部補充水量比例極其低，為此，其起到的緩解作用極其有限。同時，由于采用的是漿液配料，其配料及熟化難度提高，計量的準確度下降，直接影響其脫硫效率和脫硫劑轉化率。由于外部補充水用量最大的環節是煙氣預冷卻，為此，控制煙氣預冷卻過程的外部補充水的用量，減少進入脫硫塔煙氣攜帶的汽化水和液態水滴，成為控制水膨脹的主要手段，目前采用的方法主要有以下三種：

1）將塔前預冷卻噴淋由常規單流體霧化噴淋改為雙流體霧化噴淋方式，降低噴淋霧滴的粒徑以提高氣液換熱傳質效率，降低噴淋液的過量度，減少煙氣帶入脫硫吸收塔的液態水滴；

2）采用常規單流體霧化噴淋，擴大塔前預冷卻段截面積使液滴充分汽化，并在預冷卻噴淋和脫硫塔間設置除霧器，基本做到無液態水滴帶入脫硫塔；這是目前使用的主流技術，其同時能達到對煙氣中氯的去除作用。

3）采用GGH（煙氣再熱器）替代塔前預冷卻噴淋來降低原煙氣溫度，省卻了塔前預冷卻噴淋水。通過簡單的熱平衡和水平衡計算可以得知，采用GGH雖然使其塔前預冷卻降溫后的煙氣含濕量有所降低，但煙氣的熱焓也隨之降低，出塔煙溫及該溫度下的飽和濕度也相應降低，相對于上述主流技術其對系統水膨脹的緩解作用極其有限。

但上述煙氣降溫方式的改進均只能起到緩減水膨脹程度的目的,只有在原煙氣同時滿足SO₂濃度大于2500mg/m³和含濕量小于8%(vol%)的條件下，才能使循環吸收液鎂含量達到4%的期望值。對于面廣量大的燃燒中低硫煤的鍋爐和含濕量高的窯爐脫硫系統，其漿液中的鎂含量仍然只能維持在較低的水平。為此，其后續蒸發濃縮結晶過程需消耗大量蒸汽，同時上述采用的預冷卻方式均存在的投資龐大，運行成本高的缺點，使硫酸鎂回收失去經濟價值。

國內，清華大學鎂法脫硫產物綜合利用項目組（國家863項目NO2007AA061703），對鎂法脫硫回收硫酸鎂技術進行了深入研究，并在此基礎上取得了三項相關發明專利，這些專利均是基于提濃脫硫產物使其鎂含量達到6%以上的目的，但由于其技術和經濟可行性問題，導致其未實現工程應用。

1）CN1207083C《一種氧化鎂濕法煙氣脫硫及產物回收新工藝》，采用GGH（煙氣再熱器）緩解水膨脹，試圖通過脫硫塔內煙氣蒸發作用對脫硫吸收液進行提濃使其接近于工業硫酸鎂生產的濃度水平，但由于其未考慮脫硫吸收對循環漿液比重和黏度要求以及脫硫系統中存在的水膨脹問題，塔內循環漿液硫酸鎂含量無法達到其所期望的30%（相當于鎂含量6%）以上的目的。