以电石渣为原料的双pH控制的单塔双区双循环供浆系统的制作方法

以电石渣为原料的双ph控制的单塔双区双循环供浆系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种以电石渣为原料的双ph控制的单塔双区双循环供浆系统，适用于双塔配置的石灰石-石膏湿法脱硫系统。


背景技术：

2.目前，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因其技术成熟、运行稳定及脱硫效率高等优势，成为国内大型燃煤机组的主流脱硫工艺，但脱硫剂石灰石粉的耗量较大，占脱硫运行成本的35%以上，随着近年来受到环保要求日趋严格，石灰石采购难度加大等因素制约，进一步推高了石灰石粉的采购价格，提高了脱硫运行成本。电石渣为石化企业电石制乙炔气体水化后的残渣，来源广泛，价格低廉，仅为石灰石粉的1/3，电石渣的主要成分为ca(oh)2，其含量为60%~85%，中位粒径约为75μm，是良好的so2吸收剂，其脱硫效率可达95%~98%，采用电石渣代替石灰石或作为原材料制备碳酸钙进行烟气脱硫，可以大幅度降低脱硫运行成本，但电石渣浆呈强碱性，ph值约为12.55，在实际运行中，存在容易结垢、浆液ph难以控制、石膏品质差、结晶和氧化控制困难、ca(oh)2浪费严重等现象，所以，目前大部分采用电石渣做脱硫剂的发电企业是将其代替生石灰应用到石灰基单（双）碱法脱硫工艺中，采用电石渣为原材料生产高纯度碳酸钙可以有效地解决这类运行弊端。
3.湿法石灰石-石膏脱硫技术是利用石灰石（caco3）浆液与进入吸收塔的so2烟气反应来脱除so2气体。具体来说，主要分为4个部分：so2被吸收后生成亚硫酸（h2so3），亚硫酸（h2so3）发生水解反应，生成h
+
和hso
3-离子，hso
3-进一步水解为so
32-离子；石灰石（caco3）溶解生成ca
2+
离子和co
32-离子；so
32-离子与ca
2+
离子反应生成亚硫酸钙（caso3）；亚硫酸钙（caso3）被o2氧化为caso4，并进一步结晶生成石膏（caso4·
2h2o）；该反应主要分为以下几部分进行：
4.（1）so2的吸收
5.so2(g)
→
so
2(aq)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-1)
6.so
2(aq)
+h2o
↔ꢀh+
+hso
3-ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-2)
7.hso
3-↔ꢀh+
+ so
32-ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-3)
8.caco3+ so
32-→
caso3+ co
32
‑ꢀ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-4)
9.（2）co2的吸收
10.co
32-+ca
2+
→
caco3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-5)
11.oh-+ h
+
↔
h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-6)
12.（3）caco3的溶解
13.caco3+h
+
→
ca
2+
+co2+h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-7)
14.hco
3-↔ꢀh+
+co
32-ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-8)
15.h
+
+hco
3-↔
co
2(aq)
+h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-9)
16.co
2(aq)
→
co
2(g)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-10)
17.（4）so
32-的氧化
18.so
32-+0.5o2→
so
42-ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-11)
19.2hso
3-+1/2o2→
so
42-+ so2+h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-12)
20.（5）石膏的结晶
21.caso4+2h2o
→
caso4·
2h2o
(s)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-13)
22.caso4·
2h2o
(s)
→
结晶成长，生成石膏
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-14)
23.当氧化不及时或浆液ph值过高，导致浆液中的caso4·
0.5h2o含量超过了浆液的吸收极限时，浆液中过量的caso3·
0.5h2o会过饱和析出，附着在caso4·
2h2o或caco3表面产生共沉淀，在吸收塔壁表面及除雾器上产生沉积。因此，也需要考虑设计吸收塔除雾器防堵塞方案。


技术实现要素：

24.本实用新型针对石灰石-石膏湿法脱硫石灰石耗量高及二氧化碳固定等问题，提供了一种以电石渣为原料的基于浆液ph控制的石灰石-石膏湿法脱硫供浆系统，对现有脱硫二级塔进行改造，采用双区控制，下区采用石灰石浆液作为脱硫剂吸收烟气中的大部分so2，并释放co2，上区采用电石渣浆液作为循环浆液，吸收烟气中的co2，生成碳酸钙，良好的利用了电石渣为原材料生产碳酸钙浆液，同时还可以实现co2固定，减少温室气体排放。
25.本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种以电石渣为原料的双ph控制的单塔双区双循环供浆系统，包括一级吸收塔和二级吸收塔，所述一级吸收塔和二级吸收塔连通，所述一级吸收塔的底部设置有一级塔浆液池，所述二级吸收塔的底部设置有二级塔浆液池，其特征是，还包括塔外循环浆液池，所述二级吸收塔内设置有上循环区喷淋层和下循环区喷淋层，所述上循环区喷淋层布置在下循环区喷淋层的上方，所述上循环区喷淋层与下循环区喷淋层之间设置有接液盘，所述接液盘通过下降管连接至塔外循环浆液池，所述上循环区喷淋层经上循环区浆液循环泵与塔外循环浆液池连接，所述下循环区喷淋层经下循环区浆液循环泵与二级塔浆液池连接，所述二级塔浆液池通过管路经塔外循环浆液连通阀与塔外循环浆液池连接，所述塔外循环浆液池连接有电石渣浆液供浆管道和石灰石浆液供浆管道，所述电石渣浆液供浆管道和石灰石浆液供浆管道上分别安装有电石渣浆液供浆泵和石灰石浆液供浆泵。
26.进一步的，所述上循环区喷淋层与下循环区喷淋层之间安装有cems在线烟气分析仪。
27.进一步的，所述塔外循环浆液池的出口安装有浆液池供浆泵，所述浆液池供浆泵的出口通过一级塔补浆管道与一级塔浆液池的补浆口连接。
28.进一步的，所述塔外循环浆液池连接有吸收塔氧化风管，所述吸收塔氧化风管上安装有氧化风管连通阀。
29.进一步的，所述浆液池供浆泵的出口经管路连接至石灰石浆液箱。
30.进一步的，所述接液盘为2205材质的多孔状漏斗形结构。
31.工作原理：二级吸收塔采用电石渣、石灰石两种循环浆液，形成两套封闭循环，二级吸收塔采用分区控制，进行分区供浆，下区循环浆液为石灰石浆液，由二级塔浆液池供浆，下区的主要功能为吸收烟气中大部分的so2，实现烟气脱硫；上区循环浆液为电石渣浆液，上区的主要功能为吸收烟气中的co2，生成石灰石浆液，实现固定co2的目的。
32.在二级吸收塔上、下区之间塔体设置cems在线烟气分析仪，so2浓度作为反馈信号控制电石渣浆液供浆泵及浆液池连通阀的启停，防止除雾器结垢堵塞，当下循环区喷淋层无法满足脱硫效率（so2浓度≥80mg/m3）时，为防止生成的亚硫酸钙被烟气携带至除雾器发生堵塞，cems在线烟气分析仪反馈信号控制电石渣浆液供浆泵停止供浆、石灰石浆液供浆泵启动供浆，上区切换为石灰石作为脱硫介质。
33.设置的塔外循环浆液池与二级塔浆液池连通，其标高与二级塔浆液池的安装标高及高度一致，适时对二级塔浆液池进行扩容，此外，塔外循环浆液池可以为一级塔浆液池及二级塔浆液池供应石灰石浆液。塔外循环浆液池与二级塔浆液池之间设置电动阀，当烟气中so2浓度≥100mg/m3时，电动阀收到cems在线烟气分析仪反馈信号打开，适时对二级塔浆液池进行扩容或备用。
34.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：
35.1、采用电石渣代替石灰石或作为原材料制备碳酸钙进行烟气脱硫，不仅可以大幅度降低脱硫运行成本，而且还可以在根本上解决电石渣的处理问题。
36.2、具有优良的co2固定效果。
附图说明
37.图1是本实用新型的整体结构示意图。
38.图中：一级吸收塔1、一级塔浆液池2、二级吸收塔3、二级塔浆液池4、上循环区喷淋层5、接液盘6、下循环区喷淋层7、cems在线烟气分析仪8、下降管9、下循环区浆液循环泵10、塔外循环浆液池11、塔外循环浆液连通阀12、浆液池供浆泵13、氧化风管连通阀14、一级塔补浆管道15、电石渣浆液供浆泵16、石灰石浆液供浆泵17、上循环区浆液循环泵18、石灰石浆液箱19。
具体实施方式
39.下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
40.实施例1。
41.参见图1，本实施例中，一种以电石渣为原料的双ph控制的单塔双区双循环供浆系统，包括一级吸收塔1和二级吸收塔3，一级吸收塔1和二级吸收塔3连通，一级吸收塔1的底部设置有一级塔浆液池2，二级吸收塔3的底部设置有二级塔浆液池4，还包括塔外循环浆液池11，二级吸收塔3内设置有上循环区喷淋层5和下循环区喷淋层7，上循环区喷淋层5布置在下循环区喷淋层7的上方，上循环区喷淋层5与下循环区喷淋层7之间设置有接液盘6，接液盘6通过下降管9连接至塔外循环浆液池11，上循环区喷淋层5经上循环区浆液循环泵18与塔外循环浆液池11连接，下循环区喷淋层7经下循环区浆液循环泵10与二级塔浆液池4连接，二级塔浆液池4通过管路经塔外循环浆液连通阀12与塔外循环浆液池11连接，塔外循环浆液池11连接有电石渣浆液供浆管道和石灰石浆液供浆管道，电石渣浆液供浆管道和石灰石浆液供浆管道上分别安装有电石渣浆液供浆泵16和石灰石浆液供浆泵17。
42.本实施例中，上循环区喷淋层5与下循环区喷淋层7之间安装有cems在线烟气分析仪8。
43.本实施例中，塔外循环浆液池11的出口安装有浆液池供浆泵13，浆液池供浆泵13的出口通过一级塔补浆管道15与一级塔浆液池2的补浆口连接。
44.本实施例中，塔外循环浆液池11连接有吸收塔氧化风管，吸收塔氧化风管上安装有氧化风管连通阀14。
45.本实施例中，浆液池供浆泵13的出口经管路连接至石灰石浆液箱19。
46.本实施例中，接液盘6为2205材质的多孔状漏斗形结构。
47.本实施例中，在双塔配置的石灰石-石膏湿法脱硫系统中增加塔外循环浆液池11，塔外循环浆液池11的安装标高及高度与二级塔浆液池4一致，塔外循环浆液池11的容积满足脱硫浆液停留时间≥3.5min的要求，对二级塔浆液池4的塔体加高，将第三、第四级及以上喷淋层上移，对第三、第四级及以上喷淋层对应的浆液循环泵进行改造，使其扬程满足喷嘴的喷射压力要求，在第二、第三级喷淋层之前加装漏斗状的多孔2205不锈钢材质的接液盘6，将大部分第三、第四级及以上喷淋层喷洒的浆液汇集后通过下降管9引入塔外循环浆液池11中，第一、第二级喷淋层以及二级塔浆液池4构成“下区浆液循环系统”， 脱硫浆液采用石灰石浆液，吸收烟气中的大部分so2，经过“下区浆液循环系统”的净烟气中so2含量极少，co2含量较多（烟气中的co2由两部分构成，燃煤燃烧后产生的co2约为50000-70000mg/m3，石灰石吸收so2释放出的co2约为2000-4000mg/m3），塔外循环浆液池11与第三、第四级及以上喷淋层、以及接液盘6构成“上区浆液循环系统”， 循环浆液为电石渣浆液（主要成分为氢氧化钙），湿式球磨机将电石渣磨成325目过筛率90%以上品质的电石渣，电石渣浆液通过电石渣浆液供浆泵16打入塔外循环浆液池11，电石渣浆液将烟气中的大部分co2及极少量的so2固定下来，形成碳酸钙浆液，电石渣浆液的ph约为12.55，形成的碳酸钙浆液ph为9.4~9.6，当“上区浆液循环系统”中循环浆液ph达到9.4时，将塔外循环浆液池11内的碳酸钙浆液通过浆液池供浆泵13打入一级吸收塔1、二级吸收塔3或者进入石灰石浆液箱18备用。第二、第三级喷淋层间设置有cems在线烟气分析仪8，cems在线烟气分析仪8采用现有产品，当原烟气中的so2浓度过高，导致二级吸收塔3的第一、第二级喷淋层出口so2≥80mg/m3时，此时，“上区浆液循环系统”的循环浆液中会形成大量的caso
30·
5h2o，会在除雾器处形成软垢，导致除雾器压差上升，80mg/m3设置为连锁反馈值，此时cems在线烟气分析仪8将反馈信号给电石渣浆液供浆泵16、石灰石浆液供浆泵17，石灰石浆液供浆泵17开启连锁，电石渣浆液供浆泵16停止运行，同时，塔外循环浆液连通阀12及氧化风管连通阀14收到反馈信号连锁打开，二级塔浆液池4与塔外循环浆液池11连通，塔外循环浆液中的caso3·
0.5h2o被氧化成caso4·
2h2o，此时二级吸收塔3内上、下循环浆液区均采用石灰石浆液作为循环浆液，当二级吸收塔3你第一、第二级喷淋层出口so2＜80mg/m3时，系统切换回分区供浆状态。
48.实施例2。
49.本实施例中，某300mw机组脱硫系统采用了双塔配置，原烟气硫分设计为5250mg/m3，一级塔设置5台大功率浆液循环泵，二级塔设置4台浆液循环泵，该发电企业周围的化工企业主要化工产品为乙炔，生产过程中产生了大量的电石渣废弃物，造成较大浪费，该发电企业将电石渣成功应用于脱硫系统，将二级塔进行了加高，增设了塔外浆液池，容积为9000m3，浆液停留时间为3.6min，并在浆液池内增加了氧化风系统，同时对第三、第四级浆液循环泵的电机进行了改造，在第二、第三级浆液喷淋层之间加装了漏斗式接液盘，通过下降管连通至塔外浆液池，形成了上、下两个独立分区，电石渣通过渣仓进入湿式球磨机研磨
至250目，过筛率90%以上，经过旋流器分选后，进入脱硫浆液箱，通过电石渣浆液供给泵打入塔外浆液池，作为上循环的循环浆液，浆液ph初始值为11.6，当循环浆液ph降低至9.6时，对循环浆液进行测试分析，发现固溶物中的caco3含量为92%，caso3·
0.5h2o含量为5.5%，酸不溶物含量为2.4%，完全满足脱硫浆液的品质要求，脱硫系统运行正常，在改造前通机组工况，相同供浆量条件下，脱硫出口的so2浓度由25 mg/m3下降至4mg/m3，co2含量为2.5%，远低于空预器出口9%的含量，显示出了良好的固碳效果，具有良好的环保效益。
50.实施例3。
51.本实施例中，某600mw机组脱硫系统采用了双塔配置，原烟气硫分设计为4980mg/m3，一级塔设置4台大功率浆液循环泵，二级塔设置3台浆液循环泵，乙炔生产企业为该发电企业的用电大户，电厂帮助化工厂处理电石渣废弃物，该发电企业将电石渣成功应用于脱硫系统，将二级塔进行了加高，增设了塔外浆液池，容积为10500m3，浆液停留时间为4.2min，并在浆液池内增加了氧化风系统，同时对第三级浆液循环泵的电机进行了改造，第二、第三级浆液喷淋层之间加装了漏斗式接液盘，通过下降管连通至塔外浆液池，形成了上、下两个独立分区，电石渣通过渣仓进入湿式球磨机研磨至325目，过筛率90%以上（42μm），经过旋流器分选后，进入脱硫浆液箱，通过电石渣浆液供给泵打入塔外浆液池，作为上循环的循环浆液，浆液ph初始值为11.4，当循环浆液ph降低至9.4时，对循环浆液进行测试分析，发现固溶物中的caco3含量为92.8%，caso3·
0.5h2o含量为4.9%，酸不溶物含量为2.2%，完全满足脱硫浆液的品质要求，脱硫系统运行正常，在改造前通机组工况，相同供浆量条件下，脱硫出口的so2浓度由295 mg/m3下降至7mg/m3，co2含量为3.1%，远低于空预器出口8.6%的含量，显示出了良好的固碳效果，具有良好的环保效益。
52.本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
53.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化，均包括在本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改、补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。