[发明专利]序批式石灰石浆湿法脱硫工艺

说明书

所属技术领域

本发明涉及环保和化工领域，属于废气净化技术，尤其是序批式石灰石浆湿法脱硫工艺。

背景技术

工业革命以来，大量化石燃料被利用，排放了大量二氧化碳和二氧化硫。大气中的二氧化碳造成“温室效应”，使气候变暖，构成长期危害；二氧化硫累积则形成“酸雨”，危害地表动植物正常生存和生活。脱硫技术已经成为人类生存和发展的关键技术之一。

脱硫技术种类繁多，国内外工业应用较为广泛的只有十几种，湿法脱硫技术是目前国内外研究最多，应用最广的脱硫技术，此类工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的85％。主要湿法烟气脱硫技术如石灰石-石膏法、钠碱法、双碱法、氨法、金属氧化物吸收法等。中华人民共和国环境保护行业标准《工业锅炉/炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》和《火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法》均对石灰石/石灰-石膏湿法脱硫提出了规范和要求。

石灰石/石灰-石膏湿法是当今世界最成熟、使用最为广泛的烟气脱硫技术之一，已广泛应用于世界各地；其吸收剂石灰石的来源广泛，成本低，钙硫摩尔比较低，脱硫效率高，脱硫剂利用率高，烟气处理量大，特别适合大机组；煤种适应性强，低、中、高硫煤均可，对高硫煤优势突出，脱硫产物石膏可作为建筑等材料。石灰石/石灰-石膏湿法脱硫实际是以pH5-6的石灰石/石膏浆作吸收剂，因其密度大(1230kg/m³)，液气比高(8～25L/m³)，接触时间长(2～5s)，需低温吸收高温排放，所以投资费用高(占电厂总投资的10％～13％)，运行费用较高；占地面积大；电耗比较高(占总发电量的1.5％～2.0％)；塔内构件和塔底持液槽易结垢、堵塞及腐蚀；脱硫副产物脱硫石膏的制备储运和综合利用困难，脱硫成本相对较高；烟气除尘要求高，系统管理操作复杂，难以应用于中小型烟气和燃油烟气脱硫。

钠碱法用NaOH或Na₂CO₃作脱硫剂，是最简单易用的方法，由于消耗和成本高、存在二次污染，应用范围受到一定限制。

双碱法是采用Na₂CO₃或NaOH和石灰两种碱性物质做脱硫剂的脱硫方法，吸收过程中以钠碱在脱硫塔内吸收SO₂，吸收液回到沉淀池加石灰再生，再生的钠碱再泵回吸收塔脱硫，克服了传统石灰石-石膏法容易结垢堵塞和钠碱法成本高易污染的缺点。由于烟气中Cl^-、F^-、NO₃^-和SO₄^2-等离子的存在，强酸的钙盐无法再生，在一定程度上双碱法脱硫工艺实际是石灰水脱硫法。

目前，在某些地方和某些时候，一些小型脱硫装置运行时仅以水吸收，不加任何脱硫剂，没有脱硫效果；或者加有脱硫剂，但脱硫后吸收液pH没有变化，说明装置本身没有脱硫效果。这样没有效果的“脱硫”使环境管理和改善更加困难。

发明内容

为了克服石灰石-石膏湿法脱硫成本相对较高、烟气除尘要求高、系统管理操作复杂、中小型烟气和燃油烟气脱硫装置难以应用的问题，本发明提供一种序批式石灰石浆湿法脱硫工艺，以最廉价的石灰石粉/浆为吸收剂、以最高效的传质塔为吸收装置、以较低的pH、较低的液气比和经济的脱硫率、并抛弃脱硫副产物，把现有技术的烟气系统、吸收剂制备与供应系统、二氧化硫吸收系统、脱硫副产物处理系统的四大工艺系统简化，使脱硫系统投资省、操作管理简单、应用更为广泛。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种序批式石灰石浆湿法脱硫工艺，是以最廉价的石灰石浆为脱硫剂序批交替吸收反应、以高效脱硫塔为脱硫装置、以较低的pH、较低的液气比和经济的脱硫率、以脱硫废渣为副产物的高效石灰石脱硫工艺，工艺过程包括：

a.经简单除尘的燃煤烟气或未经除尘的燃油烟气从塔底进入高效脱硫装置；

b.以其中一组石灰石浆液为吸收剂循环脱硫，浆液pH逐步降低到预定的较低值后，临时退出停止吸收，吸收液与其中CaCO₃细颗粒继续反应使pH恢复，到下一周期再用；

c.同时投入另一组石灰石浆液脱硫，直到pH降到预定的较低值后更替；

d.一组一组浆液序批投入交替吸收，再与CaCO₃反应完全后，更换一组新石灰石浆液；

e.废浆液处理后排放，废渣脱水后处置，洁净烟气经烟囱达标排放。

本发明序批式石灰石浆湿法脱硫工艺过程的主要化学反应为：