循環吸收法廢氣脫硫系統、方法及用途的製作方法

2023-06-10 20:17:11 1

專利名稱：循環吸收法廢氣脫硫系統、方法及用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢氣脫硫系統、方法及用途，具體地說，本發明涉及一種採用循環
吸收法的廢氣脫硫系統、方法及用途。
背景技術：
S(^及酸雨對農作物、森林和人體健康等方面危害巨大，是當今全球三大環境問題之一。控制S(^汙染的途徑有三種燃料燃燒前脫硫、燃料燃燒中脫硫和燃燒後廢氣脫硫，而廢氣脫硫是目前最主要的和最有效的控制S02排放的廢氣治理方法。
迄今為止，研究開發的廢氣脫硫工藝技術達200種以上，其中大規模商業應用的有鈣法、鈉法、鎂法、氨法、海水法和循環吸收法等十幾種，海水法只能在靠海的地方才能採用；鈉法的脫硫劑價格昂貴、運行費用高，產出廢液需要進一步處理；鎂法受到鎂資源稀缺的限制；鈣法用得最多，但有難以處理的二次汙染物_脫硫石膏產生；氨法需要有氨水資源，得到的脫硫副產品硫酸銨品質難以達到農用化肥的質量標準，並且硫酸銨肥料屬於市場淘汰品種，需求越來越小。 以有機胺及其類似的有機鹼類物質為脫硫劑的循環吸收法廢氣脫硫工藝技術由於具有脫硫效率高、佔地面積小、工藝流程簡單、系統操作維護簡單可靠、無二次汙染等優點而日益成為一種清潔高效的廢氣脫硫工藝技術。但是，該工藝技術存在兩個重要缺陷1)脫硫液循環再生所需的蒸汽耗量較大，造成脫硫成本較高，影響了該工藝技術的市場競爭力；2)脫硫後的淨化氣溫度低於露點溫度，需要重新加熱到露點溫度以上才能經由煙囪排放，這又要增加大量的能耗。第CN101362047號中國發明專利申請公開了可再生脫硫的工藝方法及其用途，該方法包括待脫硫煙氣的水洗冷卻、S02的吸收和解吸以及對解吸過程的熱能供應等步驟，該方法的解吸過程所需的熱量至少部分由待脫硫煙氣自身攜帶的物理顯熱提供，以解決脫硫過程中消耗大量蒸汽的問題。同時，該方法在處理後的煙氣排放之前，向處理後的煙氣中混入部分具有較高溫度的廢氣，以提高進入煙囪的煙氣溫度，從而防止煙氣結露並提高煙囪的抽力。 然而，該方法在運行過程中，由於在該方法中的用於提高煙氣溫度的具有較高溫度的廢氣未經過脫硫處理，因此會造成從煙閨排放的廢氣中的汙染物(尤其是S0》的濃度升高的問題，會嚴重影響脫硫效果。 此外，該方法的煙氣從吸收塔排出後直接進入煙閨進行排空，造成一部分吸收液隨煙氣排放到煙囪中，一方面造成了吸收液的浪費，另一方面也容易造成煙囪腐蝕的問題。

發明內容
為了解決現有技術中存在的上述和/或其它問題，本發明的一個目的在於提供一種循環吸收法廢氣脫硫系統，所述系統包括冷卻洗滌器、吸收塔、貧富液熱交換器、解吸塔和再沸器，其中，所述系統還包括淨化氣再熱器和除霧器。其中，冷卻洗滌器、吸收塔、除霧器順次連接，淨化氣再熱器連接到除霧器、再沸器和冷卻洗滌器，從而形成廢氣通路。吸收塔與解吸塔通過貧富液熱交換器彼此連接，從而形成脫硫液迴路。再沸器與解吸塔之間彼此連接形成再沸液-蒸汽迴路。溫度較高的未脫硫廢氣的至少一部分引入再沸器加熱脫硫貧液，然後將未脫硫廢氣引入淨化氣再熱器與低溫淨化氣進行氣_氣間接換熱，除霧器用於除去從吸收塔出來的淨化氣中的液滴。其中，除霧器包括除霧器體及板式填料，氣體中的液滴在通過所述板式填料時被截留，並返回到吸收塔中。 本發明的另一目的在於提供一種循環吸收法廢氣脫硫的方法，所述方法包括以下步驟將經過除塵的溫度較高的未脫硫廢氣的至少一部分引入解吸塔的再沸器加熱脫硫貧液，然後將未脫硫廢氣引入淨化氣再熱器與低溫淨化氣進行氣-氣間接換熱；對經過初次氣-氣熱交換降溫的未脫硫廢氣進行水洗冷卻並除去其中的微細粉塵，變成低溫未脫硫廢氣；用鹼性溶液吸收廢氣中的S(^，從而對低溫未脫硫廢氣進行脫硫，所述鹼性溶液吸收S02後成為脫硫富液；對脫除S(^後的低溫淨化氣，首先除去其中的液滴，然後再引入淨化氣再熱器與溫度較高的未脫硫廢氣進行氣_氣間接換熱；利用蒸汽對吸收了 S02的脫硫富液進行汽提，使其中的S02解吸出來，脫硫富液解吸後成為脫硫貧液，所述蒸汽通過使用溫度較高未脫硫廢氣加熱脫硫貧液產生。其中，所述鹼性類溶液包括有機胺類鹼性物質，包括醇胺、羥胺、有機胺中的至少一種；無機類鹼性物質，包括亞硫酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫鉀中的至少一種。 此外，在淨化氣再熱器中可將低溫淨化氣的溫度升高至75t:以上後排空，並可將
未脫硫廢氣的溫度降至85°C以下。在水洗冷卻步驟中，可將未脫硫廢氣的溫度降至60°C以下。 根據本發明的另一方面，本發明的系統和/或方法還可用於廢氣治理時需要脫除C02、H2S等酸性氣體的場合。 根據本發明的循環吸收法廢氣脫硫系統和方法可以在不引入額外熱源的情況下實現對煙氣進行脫硫並循環利用吸收液，同時，根據本發明的循環吸法脫硫系統和方法不需要將未處理的高溫廢氣混入到經過處理的淨化空氣，能夠避免帶入新的汙染。
因此，本發明的先進之處在於 1)淨化氣的再加熱過程是通過利用進入脫硫系統的溫度較高未脫硫廢氣來實現的，而現有同類工藝技術則是另外尋找熱源來實現的； 2)將部分溫度較高未脫硫廢氣引出用於脫硫溶液的加熱解吸，而現有同類工藝技術則是通過另外接入高壓蒸汽來實現的； 3)將未處理的高溫廢氣採用淨化器再熱器對淨化氣升溫，而現有同類工藝技術則是將部分未脫硫高溫煙氣與淨化氣混合升溫。 與現行的同類工藝技術相比，本發明的優點與積極效果有 1.通過利用進入脫硫系統的溫度較高未脫硫廢氣來實現對淨化氣的再加熱，其優
越之處在於一方面可以不用再另外引入熱源，節省了再熱的能耗；第二方面，溫度較高未脫
硫廢氣先與淨化氣換熱，溫度降低一定水平後再送到冷卻洗滌器進一步洗滌降溫，與直接
將溫度較高未脫硫廢氣用水進行洗滌降溫相比，必將大大節省冷卻水的消耗；第三方面優
點在於，能充分回收二氧化硫資源，避免未脫硫煙氣對淨化氣升溫帶來的環境汙染。 2.用一部分溫度較高的未脫硫廢氣替代高壓蒸汽對脫硫溶液進行加熱解析，可以
省去高壓蒸汽的消耗，大大降低脫硫運行成本。


通過下面結合附圖進行的對實施例的描述，本發明的上述和/或其它目的和優點將會變得更加清楚，其中 圖1是根據本發明的循環吸收法廢氣脫硫系統示意圖。 主要附圖標記表示的部分為l-煙囪、2-淨化風機、3-廢氣增壓機、4-淨化氣再熱器、5-除霧器、6-冷卻洗滌器、7-吸收塔、8-富液泵、9-貧富液熱交換器、10-水冷器、ll-過濾除鹽器、12-貧液泵、13-解吸塔、14-冷凝器、15-氣液分離器、16-再沸器。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細描述根據本發明的循環吸收法廢氣脫硫系統及方法的示意圖。 圖1是根據本發明的循環吸收法廢氣脫硫系統示意圖。在圖1中，實線箭頭表示液相物質流，虛線箭頭表示氣相物質流。 參照圖l，根據本發明的循環吸收法廢氣脫硫系統主要包括淨化氣再熱器4，設置有相互獨立的溫度較高未脫硫廢氣管道和淨化氣管道(未在圖中具體示出)，用於使溫度較高的未脫硫廢氣與脫硫後的低溫淨化氣在相互隔離的情況下進行熱交換，所以能夠達到兩個目的使未脫硫廢氣降溫和使脫硫後的淨化氣升溫；除霧器5，用於除去從吸收塔出來的淨化氣中的液滴；冷卻洗滌器6，用於使未脫硫廢氣進一步降溫並除去其中的微細粉塵，以滿足後續脫硫工藝要求；吸收塔7，用於將廢氣中的S02吸收捕獲而從廢氣中分離出來；貧富液熱交換器9，用於使來自吸收塔7的低溫脫硫富液與返回吸收塔的溫度較高的貧液進行間接熱交換，以提高富液的溫度，有利於汽提解吸的進行；解吸塔13，用來使吸收在脫硫液中的S02解吸出來，得到S02副產品同時使脫硫液再生；再沸器16，用來對解吸塔底的脫硫溶液加熱保溫，使其保持沸騰狀態，以便產生足夠將脫硫溶液中的S(^汽提出來的蒸汽。其中，冷卻洗滌器6、吸收塔7、除霧器5順次連接，淨化氣再熱器4連接到除霧器5、再沸器16和冷卻洗滌器6，從而形成廢氣通路。吸收塔7與解吸塔13通過貧富液熱交換器9彼此連接，從而形成脫硫液迴路。再沸器16與解吸塔13之間彼此連接形成再沸液_蒸汽迴路。 具體地說，淨化氣再熱器4具有廢氣入口、廢氣出口、淨化氣入口和淨化氣出口(未示出)。淨化氣再熱器4的廢氣入口連接到廢氣增壓風機3以及設置在再沸器16中的出氣口 ，淨化氣再熱器4的廢氣出口連接到冷卻洗滌器6的進氣口 ，淨化氣再熱器4的淨化氣入口連接到除霧器5的出氣口，淨化氣再熱器4的淨化氣出口通過淨化氣風機2連接到煙囪l。除霧器5具有進氣口和出氣口 (未示出)，除霧器5的進氣口連接到吸收塔7的出氣口 ，除霧器5的出氣口連接到淨化氣再熱器4的淨化氣入口 。冷卻洗滌器6具有進氣口 、出氣口、進水口和出水口 (未示出)。冷卻洗滌器6的進氣口連接到淨化氣再熱器4的廢氣出口 ，冷卻洗滌器6的出氣口連接到吸收塔7的進氣口 ，冷卻洗滌器6的進水口連接到水源(未示出)，所述水源可以是自來水、循環水等任何本領域技術人員公知的用於冷卻洗滌的水源，冷卻洗滌器6的出水口連接到排水系統(未示出)。吸收塔7具有進氣口 、出氣口 、貧液入口和富液出口 (未示出)，吸收塔7的進氣口連接到冷卻洗滌器6的出氣口，吸收塔7的出氣口連接到除霧器5的進氣口，吸收塔7的貧液入口連接到貧富液熱交換器9的貧液 出口 ，吸收塔7的富液出口通過富液泵8連接到貧富液熱交換器9的富液入口 ，在吸收塔7 中，貧液吸收廢氣中的S02後完成脫硫過程，同時貧液轉變為富液。貧富液熱交換器9包括 貧液入口、貧液出口、富液入口和富液出口 (未示出)，貧富液熱交換器9的貧液入口通過 貧液泵12連接到解吸塔13的貧液出口，貧富液熱交換器9的貧液出口連接到吸收塔7的 貧液入口 ，貧富液熱交換器9的富液入口通過富液泵8連接到吸收塔7的富液出口 ，貧富液 熱交換器9的富液出口連接到解吸塔13的富液入口 。解吸塔13包括富液入口 、貧液出口 、 再沸液出口、蒸汽入口和酸性氣體出口 (未示出)，解吸塔13的富液入口連接到貧富液熱交 換器9的富液出口 ，解吸塔13的貧液出口連接到貧富液熱交換器的貧液入口 ，解吸塔13的 再沸液出口連接到再沸器16的再沸液入口，解吸塔13的蒸汽入口連接到再沸器16的蒸汽 出口 ，解吸塔13的酸性氣體出口連接到S02回收系統(未示出)。解吸塔13還可包括冷凝 器14和氣液分離器15，通過解吸塔13的酸性氣體出口排出的帶有水蒸汽的酸性氣體經過 冷凝器14和氣液分離器15後，將其中帶有的水蒸汽冷凝回收，再通過設置在解吸塔13上 的冷凝水入口 (未示出)返回解吸塔。再沸器16包括再沸液入口、蒸汽出口、進氣口和出 氣口 (未示出)。再沸器16的再沸液入口連接到解吸塔13的再沸液出口 、再沸器16的蒸 汽出口連接到解吸塔13的蒸汽入口，再沸器16的進氣口連接到廢氣增壓風機3，再沸器16 的出氣口連接到淨化氣再熱器的4廢氣入口 。在這裡，將再沸器16描述為單獨的部件，然 而，也可以將再沸器16理解為屬於解吸塔13的一部分。可通過閥門等控制方式使得來自 廢氣增壓風機3的廢氣一部分直接進入淨化氣再熱器4的廢氣入口 ，另一部分經過再沸器 16之後進入淨化氣再熱器4的廢氣入口 。 根據本發明的循環吸收法廢氣脫硫系統還可包括設置在貧富液熱交換器9和吸 收塔7之間的水冷器10和過濾除鹽器ll，水冷器10主要用於對經過貧富液換熱後的貧液 進一步降溫，過濾除鹽器11主要用於對貧液中的雜質進行淨化處理，貧液中雜質主要有固 體懸浮物及熱穩定性鹽。 下面參照附圖詳細描述根據本發明的循環吸收法廢氣脫硫方法。
從主生產線經除塵後的燒結煙氣溫度在100-19(TC，通常在13(TC左右，未脫硫廢 氣經過增壓風機3增壓後一部分直接進入淨化氣再熱器4，另一部分作為熱源被引到解吸 塔的再沸器16，從再沸器出來的稍許降溫的未脫硫廢氣重新被引回到淨化氣再熱器入口， 與直接進入的廢氣混合後一起進入淨化氣再熱器，在此與小於50°C的淨化氣進行熱交換， 淨化氣溫度升高至75t:以上，未脫硫廢氣自身溫度從大於10(TC降到小於85t:。在這裡， 不將溫度較高的未脫硫廢氣全部引入到再沸器16的目的在於燒結煙氣提供的顯熱滿足解 吸需要熱量的要求，同時也有利於減小設備投資、減小管道布置與站地面積。此外，將廢氣 的溫度下降到小於85t:，有利於減小冷卻洗滌器中噴淋水的用量與冷卻洗滌器的高度。此 外，這裡描述了將未脫硫廢氣的一部分引入再沸器16，然而本發明不限於此，根據燒結煙氣 的顯熱以及解吸所需的熱量要求，可以將未脫硫廢氣的一部分或全部作為熱源引入到再沸 器16，或者也可以為再沸器16提供其它的熱源。 從淨化氣再熱器出來的經過初步降溫的未脫硫廢氣進入冷卻洗滌器6，在此用工 業循環冷卻水進行洗滌降溫，洗去部分微細粉塵，使廢氣含塵量達到30mg/Nm3以下，進一步 將廢氣溫度降到60°C以下。這裡，將溫度降低至60°C以下有利於提高吸收液對煙氣中二氧化硫的脫除率；更有利於貧富液換熱器對貧液的冷卻，減小水冷器10的循環用水量；低的
吸收溫度更有利於吸收二氧化硫的富液在解吸塔中解吸，降低了解吸能耗。 冷卻洗滌器產生的廢水可排入工廠的廢水小循環系統或排入企業的廢水中循環
系統，處理回收其中的有用物質，除去其中的有害物質，將水溫降下來，然後再回用到需要
的地方，包括回用到本發明例中作為洗滌冷卻水。 從冷卻洗滌器出來的溫度及粉塵濃度均滿足要求的廢氣進入吸收塔7，在此用鹼 性類溶液吸收廢氣中的S(^，例如，鹼性類溶液包括有機胺類鹼性物質，包括醇胺、羥胺、有 機胺中的至少一種；無機類鹼性物質，包括亞硫酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫鉀中的至少一種。 然而，本發明不限於在此舉出的示例，本發明的鹼性類溶液中還可包括本領域技術人員公 知的其它能夠吸收S02並能夠在一定條件下(例如在加熱條件下)使S(^解吸的鹼性物質。 使S02從廢氣中分離出來進入吸收溶液中，廢氣則變成S02含量達到國家排放標準的淨化 氣。 從吸收塔7出來的淨化氣進入除霧器5，其中除霧器5主要包括除霧器體和板式填 料，所述板式填料具有波紋狀多孔結構或蜂窩狀結構，使得當淨化氣通過板式填料時，淨化 氣中的含溼水分會冷凝與粘附在填料上，最終形成液滴返回吸收塔，經過裝有填料的除霧 器5的淨化氣中的含溼量小於80mg/Nm3，除霧器5的主要目的在於降低淨化氣中的含溼量， 同時也將含溼成分中的吸收溶液返回吸收塔，減小吸收溶液夾帶在淨化氣中含溼成分中引 起的損失。經過除霧器5的淨化氣進入再熱器4，在此與溫度較高的未脫硫廢氣間接進行熱 交換，自身的溫度從5(TC以下升高到75t:以上，然後由抽風機2經過煙囪排入大氣中。這 裡，將溫度升高到75t:以上可以使淨化氣中的含溼成分不飽和(即淨化煙氣外排溫度一般 高於煙氣露點溫度)。利用未脫硫廢氣的物理顯熱使淨化氣升溫至露點溫度以上的目的有 兩個一是避免淨化氣在煙閨中結露腐蝕煙閨內部構件；二是提高煙閨抽力，使淨化氣能 夠抬升到足夠高度排入大氣。 從吸收塔7出來的吸收了 S02的低溫富液進入貧富液熱交換器9中先與返回吸收 塔7的溫度較高的貧液進行間接熱交換，溫度升高到70-9(TC後進入解吸塔13，在塔內進行 汽提解吸，吸收液中的S02被解吸出來，隨水蒸汽上升到塔頂後經過冷凝分離得到純淨的產 品氣S(^，冷凝水則返回到解吸塔中。 解吸塔底部的已經解吸出S02後的貧液被引到再沸器16，在此貧液通過與溫度較 高未脫硫廢氣進行間接換熱，從而使貧液保持沸騰狀態，不斷產生足夠蒸汽，在沿解吸塔內 部的上升過程中將吸收液中的S02解吸出來。 此外，由於本發明主要利用了鹼性類溶液對酸性氣體的吸收與解吸特性，因此，除 了應用到脫硫工藝之外，根據本發明的系統和方法還可用於廢氣治理時需要脫除其它酸性 氣體(例如C02、H2S等)的場合。 雖然已經結合特定示例性實施例描述了本發明，但是應該理解的是，本發明不限 於公開的實施例，而是相反，本發明意圖覆蓋包括在權利要求及其等同物中的各種修改和 等同布置。
權利要求
一種循環吸收法廢氣脫硫系統，所述系統包括冷卻洗滌器(6)、吸收塔(7)、貧富液熱交換器(9)、解吸塔(13)和再沸器(16)，其特徵在於所述系統還包括淨化氣再熱器(4)和除霧器(5)，冷卻洗滌器(6)、吸收塔(7)、除霧器(5)順次連接，淨化氣再熱器(4)連接到除霧器(5)、再沸器(16)和冷卻洗滌器(6)，從而形成廢氣通路；吸收塔(7)與解吸塔(13)通過貧富液熱交換器(9)彼此連接，從而形成脫硫液迴路；再沸器(16)與解吸塔(13)之間彼此連接形成再沸液-蒸汽迴路，其中，未脫硫廢氣的至少一部分引入再沸器(16)以加熱脫硫貧液，然後將所述未脫硫廢氣引入淨化氣再熱器(4)與低溫淨化氣進行氣-氣間接換熱，除霧器(5)用於除去從吸收塔出來的淨化氣中的液滴。
2. 如權利要求l所述的脫硫系統，其中，除霧器(5)包括除霧器體及板式填料，氣體中的液滴在通過所述板式填料時被截留，並返回到吸收塔(7)中。
3. —種循環吸收法廢氣脫硫的方法，所述方法包括以下步驟將經過除塵的溫度較高的未脫硫廢氣的至少一部分引入解吸塔(13)的再沸器(16)以加熱脫硫貧液，然後將所述未脫硫廢氣引入淨化氣再熱器(4)與低溫淨化氣進行氣-氣間接換熱；對經過初次氣_氣熱交換降溫的未脫硫廢氣進行水洗冷卻並除去其中的微細粉塵，變成低溫未脫硫廢氣；用鹼性類溶液吸收廢氣中的S02，從而對低溫未脫硫廢氣進行脫硫，所述鹼性溶液吸收S02後成為脫硫富液；對脫除S(^後的低溫淨化氣，首先除去其中的液滴，然後再引入淨化氣再熱器(4)與溫度較高的未脫硫廢氣進行氣_氣間接換熱；利用蒸汽對吸收了 S02的脫硫富液進行汽提，使其中的S02解吸出來，脫硫富液解吸後成為脫硫貧液，所述蒸汽通過使用溫度較高未脫硫廢氣加熱脫硫貧液產生。
4. 如權利要求3所述的方法，其中，利用除霧器(5)來去除低溫淨化氣中的液滴，所述除霧器(5)包括除霧器體和板式填料，並將截留的液滴返回到吸收S(^的步驟。
5. 如權利要求3所述的方法，其中，所述鹼性類溶液包括有機胺類鹼性物質，包括醇胺、羥胺、有機胺中的至少一種；無機類鹼性物質，包括亞硫酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫鉀中的至少一種。
6. 如權利要求3所述的方法，其中，在淨化氣再熱器(4)中將低溫淨化氣的溫度升高至75t:以上後排空。
7. 如權利要求3所述的方法，其中，在淨化氣再熱器(4)中將未脫硫廢氣的溫度降至85"C以下。
8. 如權利要求3所述的方法，其中，在水洗冷卻步驟中，將未脫硫廢氣的溫度降至60°C以下。
9. 一種如權利要求1所述的系統的用途，其特徵在於，該系統還用於脫除C02、H2S等酸性氣體。
10. —種如權利要求3所述的方法的用途，其特徵在於，該方法還用於脫除C02、 H2S等酸性氣體。
全文摘要
本發明公開了一種循環吸收法廢氣脫硫系統、方法及用途，所述循環吸收法廢氣脫硫系統包括冷卻洗滌器、吸收塔、貧富液熱交換器、解吸塔和再沸器，其中，所述系統還包括淨化氣再熱器和除霧器。冷卻洗滌器、吸收塔、除霧器順次連接，淨化氣再熱器連接到除霧器、再沸器和冷卻洗滌器，從而形成廢氣通路。吸收塔與解吸塔通過貧富液熱交換器彼此連接，從而形成脫硫液迴路。再沸器與解吸塔之間彼此連接形成再沸液-蒸汽迴路。
文檔編號B01D53/78GK101708414SQ20091021578
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者張金陽, 彭良虎, 段蓉斌, 王建山, 邱正秋, 黎建明 申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司