一种半干法脱硫灰用于湿法脱硫的浆液处理系统及方法与流程

本发明涉及一种半干法脱硫灰用于湿法脱硫的浆液处理系统及方法，属于资源与环境保护领域。

背景技术：

烟气脱硫主要采用湿法、干法和半干法工艺。其中半干法相比湿法脱硫工艺投资少、占地面积小、节水节能，没有废水废酸污染，因此深受中小电厂、冶金烧结、供暖供热、化工建材等行业欢迎。半干法脱硫装置运行过程中，携带大量粉尘颗粒物的高温原烟气与雾化后的脱硫剂浆液细小雾滴接触，烟气中的sox、hcl、hf等酸性气体与碱性浆液雾滴快速反应换热，完成酸性气体脱除，同时脱硫剂浆液雾滴被烟气蒸干后随烟气中粉尘颗粒被除尘器捕集形成半干法脱硫副产物—脱硫灰。半干法烟气脱硫灰是一种浅灰色粉末，外观像水泥，含水量1％～5％(平均值3％)，容积密度0.55～1.0t/m3，真密度2.25～2.69t/m³。脱硫灰颗粒粒径较小，绝大多数粒径集中在20um以下。半干法脱硫灰由亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、少量氯化钙、氟化钙以及飞灰组成，其中cao和so3含量较高。另外，脱硫灰中还含有大量铝氧化物和硅氧化物及多种重金属元素，如zn、cu、cd、mo、cr、mn和ni等。

将半干法脱硫灰用于湿法脱硫，作为湿法脱硫装置的脱硫剂，不仅可以利用脱硫塔氧化系统完全氧化脱硫灰中的亚硫酸钙(caso3)，还能在氧化过程中释放被亚硫酸钙(caso3)包裹的氧化钙(cao)，并利用氧化钙(cao)的碱性作为湿法脱硫剂进行脱硫，可在较低成本下实现半干法脱硫灰的资源化利用。但是，将半干法脱硫灰直接用于湿法脱硫系统存在以下难题：(1)半干法脱硫灰中含有大量的铝氧化物和硅氧化物等两性氧化物；当浆液呈中性或碱性时，两性氧化物以氢氧化物悬浮胶体形态存在，当浆液呈现酸性时，两性氧化物以离子态形态存在；湿法脱硫过程中，浆液呈现酸碱变换导致两性氧化物形态改变，严重影响脱硫剂溶出速率并增加脱硫副产物脱硫石膏的脱水难度，造成脱硫石膏无法利用，形成二次污染；(2)半干法脱硫灰中含有大量的重金属氧化物，在湿法脱硫过程中可溶性金属氧化物溶解后形成重金属离子在浆液中，并进入脱硫石膏，导致副产物脱硫石膏无法实现资源化利用；(3)半干法脱硫灰中含有大量粉尘细颗粒物，将半干法脱硫灰用于湿法脱硫，大量粉尘颗粒在脱硫浆液中累积，导致浆液中可用于湿法脱硫的活性组分含量降低，影响湿法脱硫系统脱硫效率。因此，如何解决浆液系统中两性氧化物、重金属和粉尘颗粒物的累积，如何提高湿法脱硫副产物石膏的脱水性能和纯度是将半干法脱硫灰用于湿法脱硫实现半干法脱硫灰资源化利用必须解决的难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种半干法脱硫灰用于湿法脱硫的浆液处理系统及方法，在制取高纯度石膏的同时，提高了石膏透水性能，降低了石膏脱水机的运行能耗，并且高效分离脱硫灰脱硫浆液中的杂质组分，提高湿法脱硫系统的运行稳定性，同时降低湿法脱硫系统耗水量和用水成本。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种半干法脱硫灰用于湿法脱硫的浆液处理系统，其特征在于，包括一级提浓箱(1)、二级提浓箱(3)、三联处理箱(5)、石膏脱水机(6)和沉淀池(7)，所述一级提浓箱(1)的中部与脱硫浆液进口管(1-1)连通，顶部与酸液供给管(11)连通，下端通过管路与一级提浓泵(2)的进口连通，所述一级提浓泵(2)的出口通过管路与二级提浓箱(3)的中部连通，所述二级提浓箱(3)的顶部与酸液供给管(11)和清液供给管(10)连通，下端通过二级提浓泵(4)与石膏脱水机(6)上方设有的进料口(6-2)连通，所述石膏脱水机(6)上方设有滤饼冲洗装置(6-1)，所述滤饼冲洗装置(6-1)与清液供给管(10)连通，所述三联处理箱(5)包括调节箱(5-1)、混凝箱(5-2)和絮凝箱(5-3)，所述调节箱(5-1)与混凝箱(5-2)以及混凝箱(5-2)与絮凝箱(5-3)之间通过溢流管路连通，且所述絮凝箱(5-3)通过管路与沉淀池(7)的顶部连通，所述沉淀池(7)的上端设有溢流口，所述溢流口通过管路与清液池(8)的顶部连通，底部设有污泥排放口(7-1)。

进一步的，所述清液池(8)的底部通过清液泵(9)与清液供给管(10)连通，所述清液供给管(10)分别与二级提浓箱(3)和滤饼冲洗装置(6-1)连通。

作为改进，所述一级提浓箱(1)和二级提浓箱(3)的上端设有溢流口，所述石膏脱水机(6)的底部设有排液口，所述一级提浓箱(1)和二级提浓箱(3)的溢流口以及石膏脱水机(6)的排液口均通过管路与调节箱(5-1)的顶部连通。

进一步的，所述一级提浓箱(1)内设有搅拌器，搅拌器的搅拌功率为0.3～0.8kw/m³。

进一步的，所述二级提浓箱(3)内设有搅拌器，搅拌器的搅拌功率为0.2～0.6kw/m³。

进一步的，所述滤饼冲洗装置(6-1)由冲洗液管路和若干列与滤饼走向垂直的冲洗喷嘴组成，冲洗喷嘴的列数为2～5列，每列喷嘴间距为30～80cm，同列喷嘴间间距为10～20cm。

进一步的，所述调节箱(5-1)、混凝箱(5-2)和絮凝箱(5-3)的侧壁上均设有溢流口，且所述调节箱(5-1)与混凝箱(5-2)以及混凝箱(5-2)与絮凝箱(5-3)之间通过溢流管路连通，调节箱(5-1)上方设有碱液供给管路(14)，混凝箱(5-2)上方设有混凝剂供给管路(15)，絮凝箱(5-3)上方设有絮凝剂供给管路(16)，且所述调节箱(5-1)、混凝箱(5-2)和絮凝箱(5-3)内均设有搅拌器。

进一步的，所述沉淀池(7)的中部设有与进液管路连通的布液管。

进一步的，所述一级提浓泵(2)与二级提浓箱(3)的连接管路上、二级提浓泵(4)与石膏脱水机(6)的连接管路上、清液泵(9)与二级提浓箱(3)和滤饼冲洗装置(6-1)的连接管路上均设有流量控制阀(13)，用于流量开关和大小调节。

一种半干法脱硫灰用于湿法脱硫的浆液处理方法，其特征在于，采用如上所述的浆液处理系统，具体包括以下步骤：

a、将完成湿法脱硫的半干法脱硫灰浆液通过脱硫浆液进口管(1-1)送入一级提浓箱(1)，从酸液供给管(11)加入酸液并调节浆液的ph至5.0～6.5，促进浆液中的两性氧化物转化为离子态，所述脱硫灰浆液浓度为15％～20％，浆液上升速度为3～8mm/s，控制搅拌器的搅拌功率使浆液呈现悬浮状态，在悬浮搅拌过程中，浆液中密度较大的石膏颗粒沉降至一级提浓箱(1)底部，密度较小的离子态两性氧化物和粉尘颗粒物通过与一级提浓箱(1)上端溢流口连通的溢流管(12)排出，完成脱硫浆液中石膏的一次提浓；

所述酸液优选为稀硫酸；

b、当一级提浓箱(1)底部的石膏浆液累积到一定浓度时，高浓度的石膏浆液经一级提浓泵(2)送至二级提浓箱(3)内，然后由与二级提浓箱(3)的顶部连通的清液供给管(10)和酸液供给管(11)通入清液和酸液，配置较低浓度的石膏浆液并调节二级提浓箱(3)内浆液的ph至4.5～6.0，进一步促进两性氧化物的溶出，调节浆液浓度为6％～10％，浆液上升速度为1～6mm/s，控制搅拌器的搅拌功率使溶液呈现悬浮状态，在悬浮搅拌过程中，浆液中密度较大的石膏颗粒沉降至二级提浓箱(3)底部，密度较小的离子态两性氧化物和粉尘颗粒物由二级提浓箱(3)上端的溢流管(12)排出，完成石膏的二次提浓；

所述酸液优选为稀硫酸；

c、完成二级浓缩的石膏浆液由二级提浓泵(4)送至石膏脱水机(6)内进行脱水干燥为石膏滤饼，并用滤饼冲洗装置(6-1)冲洗石膏滤饼，所述滤饼冲洗装置(6-1)中清液冲洗量为0.5～3l/kg，去除石膏滤饼中的重金属及酸性离子；

d、一级提浓箱(1)内的溢流浆液、二级提浓箱(3)内的溢流浆液及石膏脱水机(6)内的滤液经管路送至调节箱(5-1)，并从调节箱(5-1)顶部通入碱液，在搅拌器作用下搅拌调节浆液ph为8～11，离子态两性氧化物形成氢氧化物胶体，重金属离子形成氢氧化物颗粒；完成调节的浆液依次经过混凝箱(5-2)和絮凝箱(5-3)进行混凝、沉淀，浆液在调节箱(5-1)、混凝箱(5-2)和絮凝箱(5-3)内的停留时间为15～35min，实现三联处理，浆液中的胶体和颗粒物实现增大；

e、将完成三联处理后的浆液通入沉淀池(7)进行沉淀，沉淀时间为0.5～3h，上层清液溢流至清液池(8)内，下层污泥由沉淀池(7)底部的污泥排放口(7-1)排出，清液池(8)中的清液作为二级提浓化浆液、石膏滤饼冲洗液和脱硫系统化浆用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种半干法脱硫灰用于湿法脱硫制取高纯石膏的解决方案，采用两级悬浮搅拌分离浓缩工艺分离脱硫浆液中的杂质组分，并对石膏进行提浓，完成两级提供的高浓度石膏浆液经石膏脱水机脱水并利用滤饼冲洗装置进行冲洗，去除参与的离子态杂质，在制取高纯度石膏的同时，提高了石膏透水性能，降低了石膏脱水机的运行能耗；

(2)本发明提供了一种高效分离脱硫灰脱硫浆液中杂质组分的解决方案，通过对浆液进行酸碱性调节改变两性氧化物形态，实现酸性条件下分离、碱性条件下混凝、絮凝和沉淀，同时实现浆液中重金属离子和粉尘颗粒物的深度去除，有效的阻止脱硫灰中杂质在脱硫浆液中累积，大幅提高脱硫灰用于湿法脱硫系统的运行稳定性；

(3)本发明提供了一种实现半干法脱硫灰用于湿法脱硫系统低成本运行的解决方案；将处理后的清液用于二级提浓箱、滤饼冲洗装置和湿法脱硫化浆系统的补充用水，有效的降低了脱硫系统的耗水量和用水成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中所示：1是一级提浓箱，1-1是脱硫浆液进口管，2是一级提浓泵，3是二级提浓箱，4是二级提浓泵，5是三联处理箱，5-1是调节箱，5-2是混凝箱，5-3是絮凝箱，6是石膏脱水机，6-1是滤饼冲洗装置，6-2是进料口，7是沉淀池，7-1是污泥排放口，8是清液池，9是清液泵，10是清液供给管，11是酸液供给管，12是溢流管，13是流量控制阀，14是碱液供给管路，15是混凝剂供给管路，16是絮凝剂供给管路。

具体实施方式

下面详细说明本发明的优选实施方式。

实施例1：参照图1，为本发明实施例1的结构示意图，

一种半干法脱硫灰用于湿法脱硫的浆液处理系统，包括一级提浓箱1、二级提浓箱3、三联处理箱5、石膏脱水机6和沉淀池7，所述一级提浓箱1和二级提浓箱3为中空的箱体，所述一级提浓箱1的侧壁中部设有脱硫浆液入液口，所述脱硫浆液入液口与脱硫浆液进口管1-1连通，所述一级提浓箱1的顶部与酸液供给管11连通，侧壁下端设有石膏浆液出液口，所述石膏浆液出液口通过管路与一级提浓泵2的进口连通，所述一级提浓泵2的出口通过管路与设置在二级提浓箱3中部的石膏浆液入液口连通，所述二级提浓箱3的顶部与酸液供给管11和清液供给管10连通，底端设有石膏浆液出液口，所述石膏浆液出液口通过管路与二级提浓泵4的进口连通，所述二级提浓泵4的出口通过管路与设置在石膏脱水机6左侧上端的的进料口6-2连通，所述石膏脱水机6中部上方还设有滤饼冲洗装置6-1，所述滤饼冲洗装置6-1与清液供给管10连通，所述三联处理箱5包括调节箱5-1、混凝箱5-2和絮凝箱5-3，所述调节箱5-1、混凝箱5-2和絮凝箱5-3的侧壁上均设有溢流口，且所述调节箱5-1与混凝箱5-2以及混凝箱5-2与絮凝箱5-3之间通过溢流管路连通，且所述絮凝箱5-3侧壁的溢流口通过管路与沉淀池7的顶部连通，所述沉淀池7的上端设有溢流口，所述溢流口通过管路与清液池8的顶部连通，底部设有污泥排放口7-1；

所述一级提浓箱1和二级提浓箱3的上端设有溢流口，所述石膏脱水机6的底部设有排液口，所述一级提浓箱1和二级提浓箱3的溢流口以及石膏脱水机6的排液口均通过管路与调节箱5-1的顶部连通；所述调节箱5-1上方设有碱液供给管路14，所述混凝箱5-2上方设有混凝剂供给管路15，所述絮凝箱5-3上方设有絮凝剂供给管路16，且所述调节箱5-1、混凝箱5-2和絮凝箱5-3内均设有搅拌器。

所述一级提浓箱1内设有搅拌器，搅拌器的搅拌功率为0.3～0.8kw/m³。

所述二级提浓箱3内设有搅拌器，搅拌器的搅拌功率为0.2～0.6kw/m³。

所述的滤饼冲洗装置6-1由冲洗液管路和若干列与滤饼走向垂直的冲洗喷嘴组成，冲洗喷嘴的列数为2～5列，每列喷嘴间距为30～80cm，同列喷嘴间间距为10～20cm。

所述沉淀池7的中部设有与进液管路连通的布液管。

所述一级提浓泵2与二级提浓箱3的连接管路上、二级提浓泵4与石膏脱水机6的连接管路上、清液泵9与二级提浓箱3和滤饼冲洗装置6-1的连接管路上均设有流量控制阀13，用于流量开关和大小调节。

实际使用时：完成湿法脱硫的脱硫灰浆液携带大量石膏晶粒、两性氧化物胶体及细颗粒物粉尘经脱硫浆液进口管1-1进入一级提浓箱1内，所述脱硫灰浆液浓度为15％～20％，控制一级提浓箱1内搅拌器的搅拌功率在0.3～0.8kw/m³；将酸液稀硫酸溶液由顶部的酸液供给管11送入一级提浓箱1，调整脱硫浆液的ph至5.0～6.5，将浆液中两性氧化物转化为离子态；通过控制进入一级提浓箱1内脱硫浆液的流量使得一级提浓箱1内浆液以3～8mm/s的速度缓慢向上流动；受颗粒物密度影响，密度较大的石膏晶粒在重力作用下落入一级提浓箱1底部，并在搅拌器作用下保持悬浮状态，密度较小的离子态两性氧化物、细颗粒物粉尘随浆液流动至溢流口排出一级提浓箱1，完成脱硫浆液中石膏的一次提浓。当一级提浓箱1底部石膏浓度较高时，开启一级提浓泵2，将高浓度石膏浆液输送至二级提浓箱3中，控制二级提浓箱3内搅拌器的搅拌功率在0.2～0.6kw/m³，通过清液供给管10向二级提浓箱3中补充清液调整石膏晶粒浓度至6％～10％，通过酸液供给管11向二级提浓箱3中补充酸液调整ph值至4.5-6.0；控制进入二级提浓箱3内石膏浆液的流量使得二级提浓箱3内浆液以1～6mm/s的速度缓慢向上流动；石膏晶粒继续在重力作用下落入二级提浓箱3底部，并在搅拌器作用下保持悬浮状态，石膏晶粒中残留的离子态两性氧化物、细颗粒物粉尘随浆液流动至溢流口排出二级提浓箱3，完成石膏的二次提浓，由于二级提浓箱3中浆液浓度、ph值、搅拌功率均低于一级提浓箱1，有效的保证了两性氧化物及粉尘颗粒物的有效分离。

当二级循环箱3底部完成两级提浓的石膏浆液达到一定浓度时，由二级提浓泵4送至石膏脱水机6的进料口6-2，在石膏脱水机6中脱水干燥。位于脱水机6上方的滤饼冲洗装置6-1向脱水后的石膏滤饼中均匀喷入0.5～3l/kg的冲洗清液，清洗石膏浆液中残留的重金属离子及酸性离子，完成冲洗后的滤饼继续脱水干燥制取高纯石膏。

从一级提浓箱1的溢流口排出的溢流浆液、二级提浓箱3的溢流口排出的溢流浆液以及从石膏脱水机6底部排液口排出的滤液经管路送至三联处理箱5中的调节箱5-1中，依次经过调节箱5-1、混凝箱5-2和絮凝箱5-3进行调节、混凝及絮凝处理，在调节箱5-1中，碱液由碱液供给管路14送入调节箱5-1，在搅拌器的搅拌下调节浆液ph至8～11，离子态两性氧化物形成氢氧化物胶体，重金属离子形成氢氧化物颗粒；完成ph调节的浆液由调节箱5-1的溢流口溢流至混凝箱5-2，混凝剂由顶部的混凝剂供给管路15送入，在混凝箱5-2内搅拌器的作用下对浆液进行快速混凝，胶体及颗粒物体积进一步增大；完成混凝的浆液由混凝箱5-2的溢流口溢流至絮凝箱5-3，絮凝剂由絮凝剂供给管路15从顶部送入，并在搅拌器作用下快速絮凝。完成调节、混凝、絮凝处理后，浆液中的两性氧化物、重金属离子及粉尘颗粒物均转化为体积大、沉降性能好的絮凝胶体。

完成三联处理箱5调节、混凝、絮凝处理后的浆液由絮凝箱5-3溢流口通过管路溢流至沉淀池7顶部，经沉淀池7内的布液管均在中部向周围均匀布液，絮凝胶体在重力作用下沉入沉淀池7底部，由污泥排放口7-1通过排泥管路排出，清液由沉淀池7上方的溢流口溢流至清液池8备用。

实施例2：与实施例1相比，本实施例的区别之处在于，所述清液池8的底部通过清液泵9与清液供给管10连通，所述清液供给管10分别与二级提浓箱3和滤饼冲洗装置6-1连通，清液池8中的清液可作为二级提浓池化浆液、石膏滤饼冲洗液和脱硫系统化浆用，降低了湿法脱硫系统的运行耗水量。

实施例3：一种半干法脱硫灰用于湿法脱硫的浆液处理方法，具体包括以下步骤：

a、将完成湿法脱硫的半干法脱硫灰浆液通过脱硫浆液进口管1-1送入一级提浓箱1，从酸液供给管11加入稀硫酸并调节浆液的ph至5.0～6.5，促进浆液中的两性氧化物转化为离子态，所述脱硫灰浆液浓度为15％～20％，控制脱硫灰浆液的进入流量使得浆液上升速度为3～8mm/s，控制搅拌器的搅拌功率使浆液呈现悬浮状态，在悬浮搅拌过程中，浆液中密度较大的石膏颗粒沉降至一级提浓箱1底部，密度较小的离子态两性氧化物和粉尘颗粒物通过与一级提浓箱1上端溢流口连通的溢流管12排出，完成脱硫浆液中石膏的一次提浓；

b、当一级提浓箱1底部的石膏浆液累积到一定浓度时，高浓度的石膏浆液经一级提浓泵2送至二级提浓箱3内，然后由与二级提浓箱3的顶部连通的清液供给管10通入清液调节浆液浓度为6％～10％，通过酸液供给管11通入稀硫酸，调节二级提浓箱3内浆液的ph至4.5～6.0，进一步促进两性氧化物的溶出，并通过控制进入二级提浓箱3内石膏浆液的流量，使得浆液上升速度为1～6mm/s，控制搅拌器的搅拌功率使溶液呈现悬浮状态，在悬浮搅拌过程中，浆液中密度较大的石膏颗粒沉降至二级提浓箱3底部，密度较小的离子态两性氧化物和粉尘颗粒物由二级提浓箱3上端的溢流管12排出，完成石膏的二次提浓，由于二级提浓箱3中浆液浓度、ph值、搅拌功率均低于一级提浓箱1，有效的保证了两性氧化物及粉尘颗粒物的分离；

c、完成二级提浓的石膏浆液达到一定浓度时由二级提浓泵4送至石膏脱水机6内进行脱水干燥为石膏滤饼，并用滤饼冲洗装置6-1冲洗石膏滤饼，所述滤饼冲洗装置6-1中清液冲洗量为0.5～3l/kg，去除石膏滤饼中的重金属及酸性离子；完成冲洗后的滤饼继续脱水干燥制取高纯石膏；

d、从一级提浓箱1的溢流口排出的溢流浆液、二级提浓箱3的溢流口排出的溢流浆液以及从石膏脱水机6底部排液口排出的滤液经管路送至三联处理箱5中的调节箱5-1中，并从调节箱5-1顶部的碱液供给管路14通入碱液，在搅拌器的搅拌下调节浆液ph至8～11，离子态两性氧化物形成氢氧化物胶体，重金属离子形成氢氧化物颗粒；完成ph调节的浆液由调节箱5-1的溢流口溢流至混凝箱5-2，由顶部的混凝剂供给管路15送入混凝剂，在混凝箱5-2内搅拌器的作用下对浆液进行快速混凝，胶体及颗粒物体积进一步增大；完成混凝的浆液由混凝箱5-2的溢流口溢流至絮凝箱5-3，由絮凝剂供给管路15从顶部送入絮凝剂，并在搅拌器作用下快速絮凝，浆液在调节箱5-1、混凝箱5-2和絮凝箱5-3内的停留时间均为15～35min，完成调节、混凝、絮凝处理后，浆液中的两性氧化物、重金属离子及粉尘颗粒物均转化为体积大、沉降性能好的絮凝胶体。

e、将完成三联处理后的浆液由絮凝箱5-3的溢流口通过管路溢流至沉淀池7，经沉淀池7内的布液管均在中部向周围均匀布液，絮凝胶体在重力作用下沉入沉淀池7底部，由污泥排放口7-1通过排泥管路排出，上层清液溢流至清液池8内，沉淀时间为0.5～3h，清液池8中的清液可以作为二级提浓化浆液、石膏滤饼冲洗液和脱硫系统化浆用，降低了湿法脱硫系统的运行耗水量。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。