一种石灰窑炉烟气碱法脱硫方法及其装置与流程

本发明涉及工业废气净化处理技术，特别涉及一种石灰窑炉烟气碱法脱硫方法及其装置。

背景技术：

目前，我国大气污染物排放限制愈发严格，多数排污工业的污染物排放指标越来越严格，比如铝行业窑炉所排放的烟气中粉尘的排放指标正逐步向电力行业排放标准靠拢，2010年发布的《铝工业污染物排放标准》(gb25465-2010)修订单及其修改单中规定颗粒物排放限值为10mg/m³，so2排放限值为100mg/m³，至2020年最新修订的《重污染天气重点行业应急减排措施制度技术指南(2020年修订版)》中规定a/b类企业氧化铝颗粒物排放限值为10mg/m³，so2排放限值为50mg/m³。

铝工业石灰窑炉烟气脱硫治理因其烟气条件复杂、待脱除目标物质浓度波动大，烟气量波动大等原因，目前没有可以有效脱除其烟气中二氧化硫的技术和装备，但在铝行业愈加严苛的颗粒物和二氧化硫排放标准限值情况下，以及国家越来越严苛的企业排放要求，需要开发针对铝工业石灰窑炉烟气净化，尤其是脱除其中二氧化硫的技术和装置。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种石灰窑炉烟气碱法脱硫方法及其装置，该方法及装置能够利用氧化铝生产工艺中产生的废碱液将石灰窑炉烟气中的二氧化硫脱除至满足排放标准，其产生的尾液还可以用于降温洗涤塔的用水，脱除二氧化硫后的烟气还可以再次用于石灰窑炉的进气使用，大幅减少氧化铝生产中的废液、废气排放量。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种石灰窑炉烟气碱法脱硫方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)输送烟气：将除尘后的石灰窑烟气经增压后从脱硫装置的下部通入；

步骤2)吸收二氧化硫：进入脱硫装置的石灰窑烟气自下而上经过吸收区，碱液从吸收区上部向下喷洒，自上而下经过吸收区，石灰窑烟气与碱液在吸收区充分接触，石灰窑烟气中的二氧化硫与碱液反应，生成含亚硫酸钠的碱液，得到脱除二氧化硫的石灰窑烟气；

步骤3)脱除雾滴：脱除二氧化硫的石灰窑烟气经除雾器去除夹带的碱液雾滴，得到净化后的石灰窑烟气。

优选地，所述方法还包括氧化反应步骤，将含氧气体通入所述步骤2)得到的含亚硫酸钠的碱液中，使其中的部分亚硫酸钠氧化，得到尾液，所述尾液为含亚硫酸钠和硫酸钠的溶液。

优选地，所述步骤2)的碱液在吸收区多次循环，将流到脱硫装置底部的碱液泵送到吸收区上部，再次用于二氧化硫的吸收。

优选地，所述净化后的石灰窑炉烟气可用于氧化铝成品车间使用。

优选地，所述碱液包括氧化铝生产工艺中产生的废碱液。

优选地，所述尾液用作石灰窑降温洗涤塔的降温用水。

第二方面，本发明提供一种石灰窑炉烟气碱法脱硫装置，所述装置包括石灰窑炉烟气输送单元、脱硫单元、碱液循环单元、碱液输送单元、工艺水输送单元、氧化风输送单元和尾液排放单元；

所述脱硫单元包括氧化反应区、吸收区、喷淋层、雾滴捕集区、外排烟囱；

所述烟气输送单元与脱硫单元的吸收区下部连接，所述碱液循环单元的液体进口与脱硫单元的氧化反应区连接，所述碱液循环单元的液体出口与脱硫单元的喷淋层连接，所述碱液输送单元与脱硫单元的吸收区连接，所述工艺水输送单元与脱硫单元的雾滴捕集区连接，所述氧化风输送单元与脱硫单元的氧化反应区连接，所述尾液排放单元与脱硫单元的氧化反应区下部连接。

优选地，所述的氧化反应区还设置氧化空气格栅，用于碱液的扰动氧化。

优选地，所述的喷淋层包括高覆盖率喷淋层，所述喷淋层覆盖率不小于250％。

优选地，所述的雾滴捕集区设置管式除尘除雾器和丝网捕膜器。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：(1)采用本发明的石灰窑炉烟气碱法脱硫方法及其装置，能够将石灰窑炉烟气中的二氧化硫脱除至满足排放标准，外排烟气中二氧化硫含量降至35mg/nm³以下，满足国家进一步对工业窑炉的环保排放指标需求；(2)能够利用氧化铝生产工艺中产生的废碱液进行烟气中二氧化硫的脱除，其产生的尾液还可以用于降温洗涤塔的用水，脱除二氧化硫后的烟气还可以用于氧化铝成品车间使用，大幅减少氧化铝生产中的废液、废气排放量；(3)石灰窑炉碱法脱硫装置在脱硫单元的脱硫塔吸收区设置有碱液收集槽，便于进一步控制吸收塔反应区浆液ph值，减少进入吸收塔反应区碱液量

附图说明

图1为本发明的石灰窑炉烟气碱法脱硫方法示意图；

图2为本发明的石灰窑炉烟气碱法脱硫方法一个实施例的示意图；

图3为本发明的石灰窑炉烟气碱法脱硫装置示意图；

图4为本发明的石灰窑炉烟气碱法脱硫装置的脱硫单元立面示意图；

其中：

1、石灰窑炉烟气输送单元，2、脱硫单元，3、碱液循环单元，4、碱液输送单元，5、工艺水输送单元，6、氧化风输送单元，7、尾液排放单元；

1-1、变频增压风机，1-2、烟气入口，2-1、氧化反应区，2-2、吸收区，2-3、喷淋层，2-4、雾滴捕集区，2-5、外排烟囱，3-1、碱液循环泵，4-1、碱液箱，4-2、碱液泵，4-3、厂区废碱液入口，5-1、工艺水箱，5-2、工艺水泵、5-3、工艺水入口，6-1、氧化风机，7-1、尾液收集坑，7-2、尾液外排泵，7-3、洗涤塔循环水池入口。

具体实施方式

本发明提供的一种石灰窑炉烟气碱法脱硫方法及其装置能够利用氧化铝生产工艺中产生的废碱液将石灰窑炉烟气中的二氧化硫脱除至满足排放标准，其产生的尾液还可以用于降温洗涤塔的用水，脱除二氧化硫后的烟气还可以用于氧化铝成品车间使用，大幅减少氧化铝生产中的废液、废气排放量。

本发明提供一种石灰窑炉烟气碱法脱硫方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤1)输送烟气：将除尘后的石灰窑烟气经增压后从脱硫装置的下部通入，脱硫装置包括脱硫吸收塔，脱硫装置的下部包括脱硫吸收塔的底部；

步骤2)吸收二氧化硫：进入脱硫装置的石灰窑烟气自下而上经过吸收区，碱液从吸收区上部向下喷洒，自上而下经过吸收区，石灰窑烟气与碱液在吸收区充分接触，石灰窑烟气中的二氧化硫与碱液反应，生成含亚硫酸钠的碱液，得到脱除二氧化硫的石灰窑烟气；

步骤3)脱除雾滴：脱除二氧化硫的石灰窑烟气经除雾器去除夹带的碱液雾滴，得到净化后的石灰窑烟气。

碱液喷洒采用高覆盖率喷淋方式，利用高覆盖率喷淋层实现，喷淋层覆盖率大于等于250％，以满足出口超低排放指标的需求。

步骤2)的碱液喷洒过程中，碱液与烟气的比例为4:1至2:1，即液气比为4:1至2:1。

除雾器包括高效管式除尘除雾装置和丝网捕膜器，可以最大程度降低烟气中雾滴夹带量。

烟气自下而上与自上而下喷淋的吸收液逆流接触，烟气中so2进入吸收液，与吸收液中naoh反应，生成na2so3，从而达到净化so2的目的。

如图2所示，该方法还包括氧化反应步骤，将含氧气体通入上述步骤2)得到的含亚硫酸钠的碱液中，使其中的部分亚硫酸钠氧化，得到尾液，尾液为含亚硫酸钠和硫酸钠的溶液。氧化反应过程中采用氧化空气格栅做为碱液扰动氧化，避免了单独设置脱硫吸收塔扰动装置。

步骤2)的碱液在吸收区多次循环，将流到脱硫装置底部的碱液泵送到吸收区上部，再次用于二氧化硫的吸收。泵送碱液的设备包括循环泵。

净化后的石灰窑炉烟气可以从塔顶的烟囱排入大气；也可以用于氧化铝成品车间使用。

碱液包括氧化铝生产工艺中产生的废碱液。

尾液用作石灰窑降温洗涤塔的降温用水。

净化后的烟气塔内的亚硫酸钠被氧化风机氧化为硫酸钠反应完的废水含有硫酸钠、氢氧化钠等物质，经尾液输送泵送至降温洗涤塔洗涤循环水池。

本发明提供一种石灰窑炉烟气碱法脱硫装置，如图3所示，该装置包括石灰窑炉烟气输送单元1、脱硫单元2、碱液循环单元3、碱液输送单元4、工艺水输送单元5、氧化风输送单元6和尾液排放单元7。

脱硫单元包括氧化反应区2-1、吸收区2-2、喷淋层2-3、雾滴捕集区2-4、外排烟囱2-5。

烟气输送单元1与脱硫单元2的吸收区2-2下部连接，碱液循环单元3的液体进口与脱硫单元2的氧化反应区2-1连接，碱液循环单元3的液体出口与脱硫单元2的喷淋层2-3连接，碱液输送单元4与脱硫单元的吸收区2-2连接，工艺水输送单元5与脱硫单元的雾滴捕集区2-4连接，氧化风输送单元6与脱硫单元的氧化反应区2-1连接，尾液排放单元7与脱硫单元2的氧化反应区2-1下部连接。

氧化反应区2-1还设置氧化空气格栅，用于碱液的扰动氧化。

脱硫单元2包括脱硫吸收塔，如图4所示。

脱硫吸收塔内部还设置有碱液收集外排槽。

喷淋层2-3包括高覆盖率喷淋层，所述喷淋层覆盖率不小于250％。

雾滴捕集区2-4设置管式除尘除雾器和丝网捕膜器。

作为本发明的石灰窑炉烟气碱法脱硫装置的一个具体实施方式，该装置包括石灰窑炉烟气输送单元1、脱硫单元2、碱液循环单元3、碱液输送单元4、工艺水输送单元5、氧化风输送单元6和尾液排放单元7。石灰窑炉烟气输送单元1从原石灰窑水洗降温系统前烟道接入，石灰窑炉烟气输送单元1包括增压风机1-1、进出口烟道。烟气由增压风机1-1吸入，增压风机1-1接入脱硫吸收塔入口。脱硫吸收塔侧部设置有进风口，脱硫吸收塔塔体自下而上分为氧化反应区2-1、吸收区2-2、喷淋层2-3、雾滴捕集区2-4、外排烟囱2-5。碱液循环单元3包括碱液循环泵3-1、循环管道。碱液循环单元3从脱硫吸收塔氧化反应区2-1接入至碱液循环泵3-1进口，碱液循环泵3-1出口接至喷淋层2-3。碱液输送单元4包括碱液箱4-1、碱液泵4-2、厂区废碱液入口4-3。碱液输送单元4从氧化铝其它车间碱液母管接入，碱液由碱液泵4-2输送至脱硫吸收塔吸收区2-2。工艺水输送单元5包括工艺水箱5-1、工艺水泵5-2、工艺水入口5-3、工艺水输送管道，从厂区工艺水系统接入。工艺水由工艺水泵5-2输送至脱硫吸收塔雾滴捕集区。氧化风输送单元6包括氧化风机6-1、氧化空气管网。氧化风输送单元6设置两路供应，一路由氧化风机6-1输送至脱硫吸收塔反应区2-2，一路由氧化风机6-1输送至尾液收集坑7-1作为液体扰动使用。尾液排放单元7包括尾液收集坑7-1、尾液外排泵7-2、洗涤塔循环水池入口7-3、尾液外排管网。尾液排放单元7由脱硫吸收塔反应区2-2底部排放自流至尾液收集坑7-1，尾液排放单元7设置有两路，一路由尾液外排泵7-2输送至厂区洗涤塔浆液循环水系统，一路由尾液外排泵7-2返回脱硫吸收塔吸收区做为紧急事故排放返回吸收塔使用。

氧化反应区2-1设置有氧化空气管道，氧化空气管道设置有布气口，用于气体的分散。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

采用附图1所示的石灰窑炉烟气碱法脱硫方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤1)输送烟气：将除尘后的石灰窑烟气经增压后从脱硫装置的下部通入，石灰窑烟气中初始二氧化硫浓度约为480mg/nm³，脱硫装置包括脱硫吸收塔，脱硫装置的下部包括脱硫吸收塔的底部；

步骤2)吸收二氧化硫：进入脱硫装置的石灰窑烟气自下而上经过吸收区，碱液从吸收区上部向下喷洒，自上而下经过吸收区，石灰窑烟气与碱液在吸收区充分接触，石灰窑烟气中的二氧化硫与碱液反应，生成含亚硫酸钠的碱液，得到脱除二氧化硫的石灰窑烟气，脱硫后二氧化硫浓度为35mg/nm³，脱硫出口烟雾滴浓度小于35mg/nm³，脱硫效率为93％，；

步骤3)脱除雾滴：脱除二氧化硫的石灰窑烟气经除雾器去除夹带的碱液雾滴，得到净化后的石灰窑烟气。

实施例2

采用附图2所示的石灰窑炉烟气碱法脱硫方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤1)输送烟气：将除尘后的石灰窑烟气经增压后从脱硫装置的下部通入，石灰窑烟气中初始二氧化硫浓度约为490mg/nm³，脱硫装置包括脱硫吸收塔，脱硫装置的下部包括脱硫吸收塔的底部；

步骤2)吸收二氧化硫：进入脱硫装置的石灰窑烟气自下而上经过吸收区，碱液从吸收区上部向下喷洒，碱液喷洒采用高覆盖率喷淋方式，利用高覆盖率喷淋层实现，喷淋层覆盖率约为260％，自上而下经过吸收区，石灰窑烟气与碱液在吸收区充分接触，碱液与烟气的比例为3:1，石灰窑烟气中的二氧化硫与碱液反应，生成含亚硫酸钠的碱液，得到脱除二氧化硫的石灰窑烟气，脱硫后二氧化硫浓度为30mg/nm³，脱硫出口烟雾滴浓度约32mg/nm³，脱硫效率为95％；

将空气通入上述得到的含亚硫酸钠的碱液中，使其中的部分亚硫酸钠氧化，得到尾液，尾液为含亚硫酸钠和硫酸钠的溶液。氧化反应过程中采用氧化空气格栅做为碱液扰动氧化，避免了单独设置脱硫吸收塔扰动装置；净化后的烟气塔内的亚硫酸钠被氧化风机氧化为硫酸钠反应完的废水含有硫酸钠、氢氧化钠等物质，经尾液输送泵送至降温洗涤塔洗涤循环水池，尾液用作石灰窑降温洗涤塔的降温用水。

碱液在吸收区多次循环，将流到脱硫装置底部的碱液泵送到吸收区上部，再次用于二氧化硫的吸收。泵送碱液的设备包括循环泵；

步骤3)脱除雾滴：脱除二氧化硫的石灰窑烟气经除雾器去除夹带的碱液雾滴，除雾器包括高效管式除尘除雾装置和丝网捕膜器，得到净化后的石灰窑烟气，净化后的石灰窑炉烟气用于氧化铝成品车间使用，作为石灰窑炉的进气使用。

实施例3

本实施例公开了一种石灰窑炉烟气碱法脱硫装置，如图1所示，主要包括石灰窑炉烟气输送单元1、脱硫单元2、碱液循环单元3、碱液输送单元4、工艺水输送单元5、氧化风输送单元6和尾液排放单元7。石灰窑炉烟气输送单元1的入口与脱硫单元2的脱硫吸收塔进口连通，石灰窑炉烟气输送单元1位于脱硫单元2的脱硫吸收塔下方，脱硫吸收塔从下至上一次设有氧化反应区2-1、吸收区2-2、喷淋层2-3、雾滴捕集区2-4、外排烟囱2-5，碱液循环单元3循环泵进液管道接入脱硫吸收塔反应区，碱液循环单元3循环泵出液管道接入脱硫吸收塔吸收区内通过喷淋层连接。烟气通过雾滴捕集区2-4除雾后经外排烟囱2-5外排至大气中。

脱硫塔吸收区设置有碱液集液槽通过管道接至塔外尾液排放单元7尾液收集池，中间通过流量计和调节阀控制外排碱液量。所述尾液排放单元7尾液收集池尾液由两部分构成，一部分为系统正常运行时外排尾液，另一部分为紧急状态下吸收反应区碱液外排时事故应急。所述尾液排放单元7尾液外排泵设置有两路管道，一路由尾液外排泵输送至厂区干灰拌湿使用；一路由尾液外排泵返回脱硫吸收塔吸收区做为紧急事故排放返回吸收塔使用。

工艺水输送单元5将厂区工艺水母管来的工艺水引至工艺水箱缓存，通过工艺水泵输送至脱硫吸收塔雾滴捕集区做为除雾器冲洗水以及湿法脱硫系统补水。

碱液输送单元4由厂区废碱液母管接出，接口处设置手动关断阀，碱液管道管道全程需要电伴热保温。设置一座碱液槽，满足工程3～5天的用量，经碱液泵(变频)送至吸收塔内吸收烟气中的二氧化硫。

氧化风输送单元6为烟气脱硫系统氧化空气补充，设置有两路管网，一路由氧化风机输送至脱硫吸收塔反应区，做为氧化风量备用补充；一路由氧化风机输送至尾液外排单元7作为浆液扰动使用。

碱液循环单元3喷淋层设有3层喷淋层，喷淋层喷嘴采用空心锥喷嘴。

脱硫单元2除雾器为两级高效管式和一级丝网除雾器。

本实施例脱硫装置采用碱法湿法脱硫工艺，该工艺脱硫剂利用率高、反应速率快，从而可以适应环保超低排放需求。

本实施例可将石灰窑烟气由二氧化硫480mg/nm³，脱硫后二氧化硫小于35mg/nm³，脱硫出口烟雾滴浓度≤35mg/nm³，脱硫效率可达93％，钠硫比为2～4。

实施例4

本实施例公开了一种石灰窑炉烟气碱法脱硫装置，与实施例1基本相同，不同的是本实施例烟气排放出口，即石灰窑烟气脱除完二氧化硫后继续返回原成品气管路进入下一级流程，烟气不外排。

具体地，所述脱硫吸收塔外排烟囱接入原成品气系统，重新进入石灰窑炉内，作为其进气使用。

本实施例可将石灰窑烟气脱硫后二氧化硫小于35mg/nm³，脱硫效率可达90％以上，钠硫比为2～4。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种石灰窑炉烟气碱法脱硫方法及其装置，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。