钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用系统及工艺。SO2与钙/镁基脱硫浆液反应生成亚硫酸钙/镁，并在脱硫浆液中加入氧化抑制剂，抑制亚硫酸钙/镁氧化成硫酸钙/镁。对于亚硫酸钙/镁焙烧产生的高浓度SO2烟气，在高温下发生还原反应直接还原为单质硫蒸汽，然后依次经过除尘、降温、精除尘工艺后由硫磺回收装置回收得到硫磺，氧化钙/镁作为脱硫剂返回脱硫塔循环利用。

Calcium/Magnesium-based Wet Desulfurization and Calcium Sulfite/Magnesium Resource Utilization System and Technology

The invention discloses a calcium/magnesium based wet desulfurization and calcium sulfite/magnesium resource utilization system and process. SO2 reacts with Ca/Mg-based desulfurization slurry to form CaSO2/Mg, and oxidation inhibitors are added to the desulfurization slurry to inhibit the oxidation of CaSO2/Mg to CaSO4/Mg. For the high concentration SO2 flue gas produced by calcination of calcium sulfite/magnesium, the reduction reaction takes place at high temperature and directly reduces it to elemental sulfur vapor. Then the sulfur is recovered by sulfur recovery unit after dust removal, cooling and dust removal. Calcium oxide/magnesium is used as desulfurization agent to return to the desulfurization tower for recycling.

【技术实现步骤摘要】
钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用系统及工艺
本专利技术属于脱硫固废资源化利用领域，特别是涉及一种钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用系统及工艺。
技术介绍
随着我国环保要求的不断提高，燃煤电厂、钢铁厂等排放的含硫烟气需要设置烟气脱硫装置，其中以石灰石-石膏法为主的湿法脱硫机组占总装机容量的85％左右。石灰石-石膏法脱硫技术虽然具有脱硫效率高，运行稳定等优点，但该脱硫方法与中国节能减排、循环经济、可持续发展政策相悖的问题日益突出，一方面石灰石矿山开发过程带来生态的破坏，其次，副产品石膏由于纯度不够或国内利用渠道不畅等原因导致利用率低，产生了新的脱硫石膏污染。脱硫石膏的主要成分是CaSO4·2H2O，同时也含有少量的其他金属离子硫酸盐，目前我国脱硫石膏年产量约为一亿吨，产量巨大，脱硫石膏难以处理对环境造成了巨大的危害。脱硫石膏煅烧虽然可以将硫酸钙分解为氧化钙和高浓度SO2，氧化钙返回脱硫塔，实现脱硫剂的循环利用，高浓度SO2制备硫酸。但是硫酸钙热稳定性较好，其热解温度为1350℃-1400℃，虽然添加碳材料等催化剂后，硫酸钙的分解温度可降低至1000℃-1100℃，但是其分解温度仍然较高，耗能巨大，经济性较差。氧化镁再生法脱硫在国外已有40余年的历史，最早由美国用于硫酸生产工艺，在吸收塔内MgOH与SO2反应生成亚硫酸镁的过程中抑制亚硫酸镁氧化，不使其氧化生成硫酸镁，当亚硫酸镁达到一定浓度后，经提纯、干燥，然后在850℃、碳存在的情况下煅烧生成MgO和SO2。但是，目前镁法脱硫过程中氧化镁再生阶段产生的高浓度SO2气体均是去制备硫酸。硫酸储存和运输困难，其有价值的利用半径较小，若附近没有合适的用酸企业，生产的硫酸长期储存，会造成二次污染。硫磺在所有含硫产品中分子量最低，单位价值高；储存运输成本较低；且硫磺可作为大多数含硫产品的生产原料，用途广泛。我国又是硫磺资源短缺的国家，每年硫磺进口量及消耗量位居世界前列，对外依存度高，硫磺作为重要的化工原料之一，其市场价值和应用价值远远大于硫酸。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用系统及工艺。SO2与钙/镁基脱硫浆液反应生成亚硫酸钙/镁，并在脱硫浆液中加入氧化抑制剂，抑制亚硫酸钙/镁氧化成硫酸钙/镁。对于亚硫酸钙/镁焙烧产生的高浓度SO2烟气，在高温下发生还原反应直接还原为单质硫蒸汽，然后依次经过除尘、降温、精除尘工艺后由硫磺回收装置回收得到硫磺，氧化钙/镁作为脱硫剂返回脱硫塔循环利用。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用系统，包括第一除尘器、脱硫塔、铁粉仓、碳材料仓、干燥装置、储仓、还原焙烧炉、第一分离器、炭热还原塔、第二分离器、再热器、精除尘装置、硫磺回收装置和硫磺储罐；其中，第一除尘器设置于脱硫塔的入口烟道上，脱硫塔的塔釜与铁粉仓、碳材料仓、干燥装置入口连接，脱硫塔内采用氢氧化钙浆液或氢氧化镁浆液进行喷淋脱硫；干燥装置出口与储仓入口，储仓出口与还原焙烧炉的进口连接，还原焙烧炉的出口与第一分离器的入口连接，第一分离器的出口与炭热还原塔入口连接，碳材料仓与炭热还原塔连接，炭热还原塔出口与第二分离器的入口连接，第二分离器的固体出口与炭热还原塔连接，第二分离器的气体出口与再热器连接，再热器依次与精除尘装置、硫磺回收装置、硫磺储罐连接。第一除尘器用于对烟气进行除尘，以减少脱硫塔塔釜中的灰尘杂质含量，以改善后续的工作环境。脱硫塔内采用氢氧化钙或氢氧化镁进行喷淋脱硫，在脱硫塔的塔釜得到亚硫酸钙或亚硫酸镁的浆液。碳材料仓和铁粉仓内分别储存还原碳材料和铁粉，通过泵将碳材料和铁粉输送至脱硫塔的塔釜，在脱硫浆液中加入一定比例的铁粉、碳材料等氧化抑制剂，抑制亚硫酸钙/镁向硫酸钙/镁的转化，在对脱硫浆液进行脱水以后，铁粉和碳材料便留存在亚硫酸钙/镁中，在亚硫酸钙/镁的高温煅烧过程中起到催化剂的作用。硫酸钙的热解温度为1350℃-1400℃之间，而亚硫酸钙/镁的热解温度仅为800℃-900℃之间，如果加入铁-碳材料等催化剂后，亚硫酸盐的分解温度会进一步降低；SO2与钙/镁基脱硫浆液接触后首先形成亚硫酸钙/镁，在此过程中加入氧化抑制剂会抑制亚硫酸钙/镁向硫酸钙/镁的转化；亚硫酸钙/镁焙烧，其主要成分为固体氧化钙/镁和高浓度SO2气体(气体中SO2浓度5％-30％)，高浓度的SO2气体可以直接进入炭热还原塔在700℃-1000℃条件下与碳材料或还原性气体进行反应回收得到硫磺，实现了硫的资源化利用。还原焙烧炉提供亚硫酸钙/镁高温焙烧分解的环境。由于烟气中含有较多的固体颗粒，仅经过除尘器的一次除尘难以保证烟气的良好净化，所以在脱硫塔的脱硫浆液中会存在大量的灰尘，在高温焙烧烟气中漂浮大量的固体颗粒。在还原焙烧炉的出口端设置第一分离器，可以将焙烧烟气中的灰尘、焙烧渣等固体颗粒分离出来，实现二氧化硫气体的净化，再进行还原时，有利于得到较为纯净的硫磺蒸气；而分离出来的固体颗粒中含有的焙烧产物-氧化钙或氧化镁被回收后用于脱硫塔的脱硫。碳材料仓向炭热还原塔中提供还原碳材料，实现二氧化硫气体的还原。优选的，所述脱硫塔的烟气出口端与烟囱之间连接有第二除尘器。第二除尘器可以对脱硫后的烟气进行除尘净化后排放，以满足环保要求。进一步优选的，所述第二除尘器为湿式电除尘器。优选的，所述还原焙烧炉的底部设置有燃烧器。进一步优选的，所述还原焙烧炉为气流床、鼓泡床、微流化床、喷动床、流化床或回转窑。优选的，所述第二分离器的固体出口端与炭热还原塔的中下部位连接。优选的，所述硫磺回收装置的气体出口端与脱硫塔的入口端连接。经硫磺回收后的烟气输送至脱硫塔中，经过再次脱硫后排放，以减轻对环境的污染。优选的，所述碳材料仓出口、亚硫酸钙仓出口、铁粉仓出口处均设置锁气给料机。精确控制输料量的同时保证系统的密封性。一种钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用工艺，包括如下步骤：烟气经过除尘后进入脱硫塔中脱硫，脱硫浆液为氢氧化钙浆液或氢氧化镁浆液；在脱硫浆液中加入碳材料和铁粉，抑制亚硫酸钙/镁转化为硫酸钙/镁；将脱硫浆液除水、干燥后得到的亚硫酸钙/镁与碳材料和铁粉的混合料输送至还原焙烧炉进行焙烧，焙烧温度为500℃-900℃，焙烧时间4s-200s；焙烧气体经除尘后输送至炭热还原塔，与碳材料进行还原反应，还原气经过气固分离、冷却、硫回收后，进入脱硫塔进行脱硫，脱硫后排放。由于将碳材料和铁粉加入到脱硫浆液中，碳材料和铁粉在循环脱硫过程中会均匀分散在脱硫浆液中，提供还原气氛，以抑制亚硫酸钙/镁转化为硫酸钙/镁。优选的，所述碳材料为煤粉、活性焦、活性半焦、活性炭、炭化料或石墨。进一步优选的，所述碳材料的粒径为60μm-3mm。优选的，所述铁粉的粒径为60μm-3mm。进一步优选的，所述亚硫酸钙/镁、碳材料和铁粉的质量比为：8-11:1-2:1-2。优选的，炭热还原塔中的反应温度为700℃-1000℃。本专利技术的有益效果为：针对钙(镁)基湿法脱硫过程中生成的亚硫酸钙(镁)，将其焙烧产生高浓度SO2烟气和氧化钙(镁)，利用还原焙烧炉、高温分离器、炭热还原塔、硫磺回收装置等，通过精确控制各反应条件，将湿法脱硫产生的亚硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用系统，其特征在于：包括第一除尘器、脱硫塔、铁粉仓、碳材料仓、干燥装置、储仓、还原焙烧炉、第一分离器、炭热还原塔、第二分离器、再热器、精除尘装置、硫磺回收装置和硫磺储罐；其中，第一除尘器设置于脱硫塔的入口烟道上，脱硫塔的塔釜与铁粉仓、碳材料仓、干燥装置入口连接，脱硫塔内采用氢氧化钙浆液或氢氧化镁浆液进行喷淋脱硫；干燥装置出口与储仓入口，储仓出口与还原焙烧炉的进口连接，还原焙烧炉的出口与第一分离器的入口连接，第一分离器的出口与炭热还原塔入口连接，碳材料仓与炭热还原塔连接，炭热还原塔出口与第二分离器的入口连接，第二分离器的固体出口与炭热还原塔连接，第二分离器的气体出口与再热器连接，再热器依次与精除尘装置、硫磺回收装置、硫磺储罐连接。

【技术特征摘要】
1.一种钙/镁基湿法脱硫及亚硫酸钙/镁资源化利用系统，其特征在于：包括第一除尘器、脱硫塔、铁粉仓、碳材料仓、干燥装置、储仓、还原焙烧炉、第一分离器、炭热还原塔、第二分离器、再热器、精除尘装置、硫磺回收装置和硫磺储罐；其中，第一除尘器设置于脱硫塔的入口烟道上，脱硫塔的塔釜与铁粉仓、碳材料仓、干燥装置入口连接，脱硫塔内采用氢氧化钙浆液或氢氧化镁浆液进行喷淋脱硫；干燥装置出口与储仓入口，储仓出口与还原焙烧炉的进口连接，还原焙烧炉的出口与第一分离器的入口连接，第一分离器的出口与炭热还原塔入口连接，碳材料仓与炭热还原塔连接，炭热还原塔出口与第二分离器的入口连接，第二分离器的固体出口与炭热还原塔连接，第二分离器的气体出口与再热器连接，再热器依次与精除尘装置、硫磺回收装置、硫磺储罐连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述脱硫塔的烟气出口端与烟囱之间连接有第二除尘器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述还原焙烧炉为气流床、鼓泡床、微流化床、喷动床、流化床或回转窑。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述硫磺回收装置的气体出口端与脱硫塔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，夏霄，崔琳，张立强，赵希强，李军，冯太，张世珍，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37