[发明专利]一种二次混合镁法烟气脱硫工艺及装置

说明书

一种二次混合镁法烟气脱硫工艺，其脱硫剂与吸收液的中和反应过程是：从脱硫塔引出部分吸收液与氧化镁脱硫剂一次混合，一次混合液不经固液分离进入脱硫塔与塔内吸收液进行二次混合，使一次混合液中的氧化镁与塔内吸收液进行中和反应，或/和将一次混合液中的亚硫酸镁结晶物溶于塔内吸收液，将二次混合液用于吸收烟气中的二氧化硫。解决了现有技术的脱硫吸收液PH低或/和有效吸收介质浓度低的问题，提高了脱硫效率，降低了喷淋液气比，节约了喷淋能耗；提高了脱硫剂的利用率，降低了药剂成本；降低了吸收液的固含量，解决了脱硫系统的运行可靠性问题；同时解决了制约“亚硫酸镁清液法”脱硫技术广泛应用的脱硫产物氧化问题和再生系统规模问题。

技术领域

本发明涉及烟气脱硫，尤其涉及对现有镁法烟气脱硫工艺的改进。

背景技术

传统镁法烟气脱硫的脱硫塔包括吸收、中和、喷淋三个单元，吸收液在位于脱硫塔中部的吸收单元与烟气进行气液传质吸收烟气中二氧化硫，完成脱硫吸收的吸收液进入中和单元(塔底储液段)与(氢)氧化镁脱硫剂进行中和反应，并由循环单元的喷淋泵引入位于脱硫塔上部的喷淋层循环用于对烟气的脱硫吸收。基于将一次脱硫产物亚硫酸镁氧化为硫酸镁的目的，通常在塔底储液段设置氧化曝气单元来氧化一次脱硫产物。

传统镁法烟气脱硫工艺，其脱硫剂配置是采用外部工艺水与氧化镁粉料混合，并通入蒸气消化生成氢氧化镁浆液以提高其吸收反应活性。由于脱硫系统的烟气蒸发量小于外部工艺水的补充量，基于降低废水排放量、降低消化反应能耗的目的，脱硫剂浆液的配制浓度通常控制在10-20％(以氧化镁计)。上述脱硫剂浆液的投加方式是直接投加到脱硫塔底储液段(中和单元)与脱硫吸收液进行中和反应，虽然脱硫剂的投加当量大于二氧化硫吸收当量(镁硫比1.03)，但离开中和单元进入喷淋单元的吸收液中仍含有大量未反应的脱硫剂，吸收液的PH仍只有5.5-5.8，造成吸收单元的气液传质效率低，需要通过提高气液传质面积来满足脱硫效率的需要，为此，其喷淋液气比(喷淋量与烟气量的比)较大，通常在7-10升(吸收液)/标立方米(烟气)，脱硫系统的喷淋能耗高。同时，为维持脱硫系统的物料平衡，脱硫系统需要通过排放塔内吸收液来排出脱硫产物，由于塔内吸收液中含有大量的未反应脱硫剂，为此，排出液量越大，脱硫剂损耗越大。为了最大限度地降低脱硫剂的损失，传统镁法采用的是将塔内吸收液的固形物积累到5％-10％后外排，实现废水及废渣的同时外排，此举虽然最大限度地降低了脱硫系统的排液量，降低了脱硫剂的损耗，但其不利后果是塔内吸收液的固含量高，设备的磨损、堵塞严重，影响脱硫系统的运行可靠性。

我们研究认为：传统镁法并未有效利用亚硫酸镁的微溶性及弱碱性优势，表现在塔底中和反应未完成前即将吸收液用于喷淋吸收，吸收过程实际进行的是气—液—固三相传质的(氢)氧化镁吸收反应，而非传质效率更高的亚硫酸镁吸收反应(气—液两相)。提高塔底中和反应的转化率可以有效提高吸收传质效率，而制约塔底中和反应转化率提高的根本原因在于：1)塔底吸收液与脱硫剂浆液在脱硫塔底储液段(中和单元)的混合比大；2)塔底中和反应停留时间短。常规烟气脱硫的烟气量通常在30-240万标立方米/小时的水平，其对应的脱硫塔径达6-18米，而对应的喷淋量为2000-16000吨/小时，其喷淋量是脱硫剂浆液投加量的1000倍左右，脱硫剂需在脱硫塔底储液段完成1000倍的稀释，才能实现中和反应的目的。但是，同样是由于其庞大的喷淋量，即使在脱硫塔底储液段达到7-8米的极限高度，脱硫剂浆液与塔内吸收液的混合以及中和反应的停留时间也只能达到5分钟左右，加之塔径巨大以及侧向搅拌所形成的层流均不利于脱硫剂浆液与塔内吸收液的混合，为此，大量的脱硫剂与吸收液未完全混合、中和即进入喷淋单元，其结果是：虽然吸收液中的脱硫剂当量远高于亚硫酸氢镁的当量，但吸收液PH低，需通过较大的喷淋量来满足脱硫效率的要求。