干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔及其运行处理方法技术

本发明专利技术涉及干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔及其运行处理方法，主要解决目前干法、半干法脱硫灰无法大规模综合利用的问题，同时实现废硫酸的资源化回收，达到以废治废的目标，创造显著的经济和环境效益。其特征在于：整个装置主要由射流曝气塔、SO2吸收塔、第一射流曝气器、第二射流曝气器、第一渣浆泵、第二渣浆泵、第一鼓风机、第二鼓风机、酸液泵等组成；将常规一步氧化过程分解为多步，精确控制每一步的浆液pH，同时结合SO2再吸收措施，不仅避免了CaSO3大量分解和SO2二次污染，而且保证了足量的CaSO3处于液相反应体系中，最终克服了干法、半干法脱硫灰的高碱性带来的氧化速率缓慢问题，创造性地实现了其清洁高效改性。创造性地实现了其清洁高效改性。创造性地实现了其清洁高效改性。

【技术实现步骤摘要】
干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔及其运行处理方法


[0001]本专利技术属于资源与环境
，涉及对干法、半干法脱硫灰的稳定化改性及资源化利用，具体地说是涉及一种干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，同时还提供了此装置的运行处理方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于我国对生态环境保护的高度重视，以及对SO2排放要求的日趋严格，在燃煤电厂、钢铁烧结、工业锅炉、石化等行业，烟气脱硫工艺得到了广泛的推广应用，其中以CFB、LIFAC、NID、SDA、CDSI 为代表的干法、半干法脱硫工艺因具有占地面积小、投资少、运行费用低、能量消耗少、无污水废酸排放等优点，已经成为了烟气脱硫技术未来发展的趋势。
[0003]干法、半干法脱硫工艺的特征是应用粉状或粒状钙基吸收剂来脱除烟气中的SO2，脱硫产物为干粉状，主要组成为CaSO3·
1/2H2O、CaCO3、CaSO4·
2H2O和少量未反应的Ca(OH)2等。与湿法脱硫工艺相比较，干法、半干法脱硫工艺所产生的脱硫灰的成分复杂得多，具有高硫、高钙、高碱性的特点，尤其是CaSO3的比例很高，这种化学稳定性较差的组分使干法、半干法脱硫灰表现出不同寻常的物化特性。由于对此类固体废物的性质、反应特点及作用机理的研究还不够系统和深入，目前人们对其综合利用多持审慎态度，尚未形成有效的利用途径，导致干法、半干法脱硫灰大量堆积或简单填埋，不仅占用了大量宝贵的土地资源，而且增加了企业负担，制约了干法、半干法脱硫工艺的进一步推广和应用。此外，由于CaSO3的不稳定性，长期堆放极易引起SO2的释放而对环境造成潜在威胁；同时，由于干法、半干法脱硫灰的粒径较小，质量较轻，一经风吹，便会产生扬尘污染。
[0004]对于干法、半干法脱硫灰的综合利用，目前国内外的相关工作尚未构成完整的体系，所取得的成果均属于研究性质，还没有形成任何一种大规模工业化应用的技术，究其原因，主要有以下四个方面：(1) 脱硫灰的化学成分十分复杂。一般干法、半干法脱硫灰的物相组成均包括CaSO4、CaSO3、CaCO3、Ca(OH)2、CaO、MgCO3等众多组分，这就使其总体呈现出复杂多样的化学性质，因此在综合利用时所受到的限制更多，利用难度更大。
[0005](2) 脱硫灰的各组分含量波动较大。由于不同企业设备操作、运行、管理水平的差异，不同原料种类和配料方案的差异，不同脱硫工艺脱硫效率的差异，以及不同批次燃煤成分的差异，致使不同脱硫设备以及同一设备的不同时间段所产生的脱硫灰的各组分含量会发生较大的波动。这种波动带来了总体化学性质的频繁变化，给其综合利用造成了很大的困难。
[0006](3) 脱硫灰中多种组分的化学性质不稳定。脱硫灰中的CaSO3、Ca(OH)2和CaO的化学性质不稳定，会随着环境、时间的变化而变化。CaSO3在酸性环境中，或在中性或还原气氛的高温条件下易发生分解，使SO2再度释放出来，导致环境的二次污染，同时CaSO3会在空气中氧化为CaSO4，从而导致了脱硫灰材料性能在长期使用过程中的不稳定性。CaO极易吸收
水分生成Ca(OH)2，引起体积不均匀膨胀，Ca(OH)2再吸收空气中的CO2而生成CaCO3。这些不稳定性给脱硫灰的综合利用造成了较大障碍。
[0007](4) 脱硫灰中CaSO3的含量很高，且CaSO3的作用效果和机制尚不明确。干法、半干法脱硫灰中CaSO3的含量可高达50%以上，而CaSO3对材料整体力学性能和稳定性的影响还有待进一步研究确认。例如，当脱硫灰作为水泥缓凝剂使用时，CaSO3的缓凝效果以及对水泥力学性能的影响尚存在较大争议。
[0008]综上所述，在我国大力推进“无废城市”和“双碳”目标建设的新背景下，大规模科学处理及利用干法、半干法脱硫灰，实现其无害化和深度资源化，不仅是我国燃煤电厂、钢铁烧结、工业锅炉、石化等行业亟待解决的技术问题，更是我国推进生态文明建设，推动高质量发展，实现资源全面节约和循环利用的必然要求。
[0009]基于酸碱中和与氧化还原的基本化学原理，将干法、半干法脱硫灰在硫酸环境下进行强制氧化改性，可以一举解决上述限制该种固体废物大规模综合利用的四方面问题：在酸碱中和反应的作用下，脱硫灰中的CaCO3、Ca(OH)2、CaO等碱性组分将全部迅速转化为CaSO4；而在氧化反应作用下，稳定性差的CaSO3也将转化为CaSO4。这样，就使原来组分复杂多样，且多种组分的含量及化学性质均不稳定的干法、半干法脱硫灰，转变为一种以稳定的CaSO4为主要成分，化学性质类似于湿法脱硫石膏的固体废物。由于湿法脱硫石膏综合利用中各个环节的技术问题均已基本解决，因此改性后的干法、半干法脱硫灰就能够按照湿法脱硫石膏的各种技术路线进行大规模综合利用，从而彻底解决这种大宗固废日益迫切的治理问题。同时，也实现了废硫酸的资源化利用。
[0010]然而，由于SO
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‑
会与过量的H
+
结合而生成污染物SO2，因此反应溶液的pH值不能过低；同时由于脱硫灰的强碱性，其溶解过程将使溶液的pH值迅速升高，而CaSO3的溶解度很低且随pH值的升高而进一步降低，从而使氧化速率大幅下降，因此溶解过程的固液比即溶液的pH值也不能过高。综上所述，以一步法和常规浆液的方式实现干法、半干法脱硫灰的高效氧化，同时做到无SO2释放是十分困难的，而需要开发出适应脱硫灰特性的创新性氧化改性装置及方法。

技术实现思路

[0011]为了解决
技术介绍
中所提出的技术问题，本专利技术提供了一种成本低廉，运行稳定，施工便利，作业灵活的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔及其运行处理方法。
[0012]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其技术要点是：整个装置由射流曝气塔、SO2吸收塔、第一射流曝气器（数量为2）、第二射流曝气器（数量为2）、第一渣浆泵、第二渣浆泵、第一鼓风机、第二鼓风机、酸液泵、第一脱硫灰进料管、第二脱硫灰进料管、第一柔性接头、第二柔性接头、第一氧化风管（数量为2）、第二氧化风管（数量为2）、第一排气管、第二排气管、第一液位计法兰、第二液位计法兰、第一压力计法兰、第二压力计法兰、第一高位浆液排出管、第二高位浆液排出管、第一pH探头法兰、第二pH探头法兰、第一温度计法兰、第二温度计法兰、第一密度计法兰、第二密度计法兰、再吸收浆液归并管、第一低位浆液排出管（数量为2）、第二低位浆液排出管（数量为2）、酸液进料管、第一人孔、第二人孔组成。
[0013]所述的第一、第二射流曝气器的数量均为2个，分别设置于射流曝气塔和SO2吸收塔的内部低位，并以底面圆心为对称点，呈中心对称布置；第一脱硫灰进料管、第一柔性接头、第一氧化风管（数量为2）、第一排气管、第一液位计法兰、第一压力计法兰设置于射流曝气塔的顶部；第二脱硫灰进料管、第二柔性接头、第二氧化风管（数量为2）、第二排气管、第二液位计法兰、第二压力计法兰设置于SO2吸收塔的顶部；第一、第二高位浆液排出管分别设置于射流曝气塔和SO2吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其特征在于：整个装置由射流曝气塔、SO2吸收塔、第一射流曝气器、第二射流曝气器、第一渣浆泵、第二渣浆泵、第一鼓风机、第二鼓风机、酸液泵、第一脱硫灰进料管、第二脱硫灰进料管、第一柔性接头、第二柔性接头、第一氧化风管、第二氧化风管、第一排气管、第二排气管、第一液位计法兰、第二液位计法兰、第一压力计法兰、第二压力计法兰、第一高位浆液排出管、第二高位浆液排出管、第一pH探头法兰、第二pH探头法兰、第一温度计法兰、第二温度计法兰、第一密度计法兰、第二密度计法兰、再吸收浆液归并管、第一低位浆液排出管、第二低位浆液排出管、酸液进料管、第一人孔、第二人孔组成；所述的第一、第二射流曝气器的数量均为2个，分别设置于射流曝气塔和SO2吸收塔的内部低位，并以底面圆心为对称点，呈中心对称布置；第一脱硫灰进料管、第一柔性接头、第一氧化风管、第一排气管、第一液位计法兰、第一压力计法兰设置于射流曝气塔的顶部；第二脱硫灰进料管、第二柔性接头、第二氧化风管、第二排气管、第二液位计法兰、第二压力计法兰设置于SO2吸收塔的顶部；第一、第二高位浆液排出管分别设置于射流曝气塔和SO2吸收塔的上部侧壁；第一、第二pH探头法兰分别自上而下等间距设置于射流曝气塔和SO2吸收塔的侧壁；第一、第二温度计法兰分别设置于射流曝气塔和SO2吸收塔的中部侧壁；第一、第二密度计法兰分别设置于射流曝气塔和SO2吸收塔的中下部侧壁；再吸收浆液归并管设置于射流曝气塔的下部侧壁；第一、第二低位浆液排出管分别设置于射流曝气塔和SO2吸收塔的底部；酸液进料管设置于射流曝气塔的底部；第一、第二人孔分别设置于射流曝气塔和SO2吸收塔的下部侧壁；所述的第一渣浆泵的进口通过四通管道与第一高、低位浆液排出管、清水管连接，出口通过三通管道与第一射流曝气器浆液进口和石膏脱水单元连接；第二渣浆泵的进口通过四通管道与第二高、低位浆液排出管、清水管连接，出口通过三通管道与第二射流曝气器浆液进口和再吸收浆液归并管连接；第一、第二鼓风机的出口分别通过第一、第二氧化风管与第一、第二射流曝气器的空气进口连接；第二鼓风机的进口与第一排气管连接；酸液泵的出口与酸液进料管连接；第一、第二柔性接头分别与第一、第二脱硫灰进料管连接。2.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其特征在于：所述的射流曝气塔和SO2吸收塔均为立式圆筒形，高径比均在2~10之间，均在正对第一、第二射流曝气器喷嘴的内壁区域设置有导流板。3.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其特征在于：所述的第一、第二射流曝气器的数量均为2个，均采用单喷嘴和中心对称布置型式。4.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其特征在于：所述的第一、第二鼓风机均采用罗茨风机或离心风机。5.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其特征在于：所述的第一、第二柔性接头均以橡胶波纹管为主体。6.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其特征在于：所述的第一、第二pH探头法兰的数量均为3~10个，分别沿射流曝气塔和SO2吸收塔的高度方向，自上而下等间距布置。7.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其特征在于：所述的第二排气管设有SO2在线监测装置。
8.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔，其特征在于：所述的酸液泵采用计量泵。9.一种权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰中心对称射流氧化塔的运行处理方法，其特征在于：分为以下十一个步骤：步骤一：原料分析测试，对干法、半干法脱硫灰的成分进行分析测试，明确其中CaSO3及各种强碱性化合物的含量；步骤二：碱液配置，仅打开所述的第二渣浆泵的进口清水管路和出口曝气器管路，利用第二渣浆泵向SO2吸收塔内注入清水，当液位高于第二高位浆液排出管后，打开第二渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵岩，邵春岩，王坚，陈刚，陈明，曾乐，张广鑫，裴江涛，赵阳，
申请(专利权)人：沈阳环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：