[发明专利]一种镁法烟气脱硫系统水膨胀控制和脱硫产物清液提浓的方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁法烟气脱硫，尤其是涉及镁法脱硫及脱硫产物综合利用过程中水膨胀的控制和脱硫产物清液提浓的方法。

背景技术

在镁法烟气脱硫过程中，脱硫系统内需采用外部补充水(工艺水)来进行塔前预冷却喷淋、除雾器冲洗和脱硫剂浆液配置，此水量相当庞大，由于锅炉或窑炉原烟气含湿量已达5-12％(v/v)，烟气对水的蒸发能力有限，其蒸发能力小于外部补充水的需要量，脱硫系统存在水膨胀现象。由于镁法脱硫系统本身需要通过排水来排出脱硫产物，适度的水膨胀有利于脱硫产物的及时排出，降低脱硫循环液中的镁含量，降低脱硫循环系统的能耗。为此，通常的镁法脱硫系统，根据原烟气含湿量和二氧化硫浓度的不同，其排液中硫酸镁含量在5-8％。

对于回收硫酸镁的镁法脱硫系统，应尽量提高脱硫系统排出的一次脱硫产物中的镁含量，以降低后续结晶过程的能耗，理想的硫酸镁含量应该是接近其硫酸镁结晶前溶液温度下的饱和浓度(25-35％)。一次脱硫产物中的硫酸镁含量受水膨胀程度影响，而且它还应满足脱硫循环浆液比重和粘度的要求，因浆液的比重和粘度直接影响脱硫效率和脱硫系统能耗，为此脱硫循环液中硫酸镁含量必须控制在20％以下。目前，常用的降低水膨胀程度的方式是采用系统内的吸收浆液替代外部补充水配置氧化镁脱硫剂，但由于其消耗的水量占外部补充水量比例极其低，为此，其起到的缓解作用极其有限。同时，由于采用的是浆液配料，其配料及熟化难度提高，计量的准确度下降，直接影响其脱硫效率和脱硫剂转化率。由于外部补充水用量最大的环节是塔前预冷却喷淋，为此，控制烟气预冷却过程的外部补充水的用量，减少进入脱硫塔烟气携带的汽化水和液态水滴，成为控制水膨胀的主要手段，目前采用的方法主要有以下三种：

1)将塔前预冷却喷淋由常规单流体雾化喷淋改为双流体雾化喷淋方式，降低喷淋雾滴的粒径以提高气液换热传质效率，降低喷淋液的过量度，减少烟气带入脱硫吸收塔的液态水滴；

2)采用常规单流体雾化喷淋，扩大塔前预冷却段截面积使液滴充分汽化，并在预冷却喷淋和脱硫塔间设置除雾器，基本做到无液态水滴带入脱硫塔；这是目前使用的主流技术，其同时能达到对烟气中氯的去除作用。

3)采用GGH(烟气再热器)替代塔前预冷却喷淋来降低原烟气温度，省却了塔前预冷却喷淋水。通过简单的热平衡和水平衡计算可以得知，采用GGH虽然使其塔前预冷却降温后的烟气含湿量有所降低，但烟气的热焓也随之降低，出塔净烟气温度及该温度下的饱和湿度也相应降低，烟气蒸发能力降低，相对于上述主流技术，其对系统水膨胀的缓解作用极其有限。

但上述烟气降温方式的改进均只能起到缓减水膨胀程度的目的，只有在原烟气同时满足SO₂浓度大于2500mg/m³和含湿量小于8％(vol％)的条件下，才能使循环吸收液硫酸镁含量达到20％的期望值。对于面广量大的燃烧中低硫煤的锅炉和含湿量高的窑炉脱硫系统，其脱硫产物中的硫酸镁含量仍然只能维持在较低的水平。为此，其后续蒸发浓缩结晶过程需消耗大量蒸汽，同时上述采用的预冷却方式均存在的投资庞大，运行成本高的缺点，使硫酸镁回收失去经济价值。

国内，清华大学镁法脱硫产物综合利用项目组(国家863项目NO2007AA061703)，对镁法脱硫回收硫酸镁技术进行了深入研究，并在此基础上取得了CN1207083C《一种氧化镁湿法烟气脱硫及产物回收新工艺》专利授权。该专利通过采用GGH(烟气再热器)缓解水膨胀，试图通过脱硫塔内烟气蒸发作用对脱硫吸收液进行提浓使其接近于工业硫酸镁生产的浓度水平，但由于其未考虑脱硫吸收对循环浆液比重和黏度要求以及脱硫系统中存在的水膨胀问题，塔内循环浆液硫酸镁含量无法达到其所期望的30％以上的目的。清华大学在其后续申请的CN100335154C《一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺》专利中已关注到CN1207083C存在的“对含硫较低的煤种，其脱硫吸收液提浓的水平易受系统水平衡的制约”的技术应用的局限性。

综上所述，现有镁法脱硫系统使用的水膨胀控制和脱硫产物提浓方法，存在投资大、运行成本高、提浓水平低等缺点，同时其使用具有较大的局限性，难以在面广量大的燃烧中低硫煤的锅炉和含湿量高的窑炉烟气脱硫系统体现出经济性，部分新专利技术无经济和技术的可行性。

发明内容