一种含硫高温烟气处理系统和烟气处理方法与流程

本发明涉及化工领域，具体为一种含硫高温烟气处理系统和烟气处理方法。

背景技术：

1、现有技术使用提炼炉在对矿物金属进行提炼富集过程中需要对原矿进行高温燃烧及还原反应从而得到所需的富集金属，但矿物中除了各种金属元素外还夹杂大量杂质如何硝、硫等。在高温的条件反应下除了生成大量烟尘外还会产生大量的氮氧化物及二氧化硫等有害物质。外排会严重影响环境。

2、cn206772100u公开了一种锅炉烟气除硫余热利用系统，包括进余热利用系统，所述余热利用系统通过管道依次连接进水口、板式换热器、热管换热器和出水口；还包括除硫系统，所述烟气管道依次连通进烟口、超导热管节能器、多级螺旋冷凝换热装置和烟气出口；所述超导热管节能器与热管换热器有管道连接；所述多级螺旋冷凝换热装置的循环水出口通过管道连接板式换热器；所述板式换热器通过另一管道连接多级螺旋冷凝换热装置上的循环水进口。

3、该方案仅仅公开了余热的利用，没有公开如何高效脱硫。

4、cn102489132b公开了一种脱除烟气中二氧化硫并副产单质硫的双碱脱硫方法，该方法主要是使用工业硫化钠和氢氧化钠作为脱硫剂，氢氧化钠可以显著抑制硫化钠在水中的水解，避免产生剧毒气体硫化氢；同时，氢氧化钠本身是强碱，也是一种良好的脱硫剂，氢氧化钠与二氧化硫反应最终产物为硫酸钠，也就是最终脱硫剂硫化钠再生的原料。

5、该方案公开了采用氢氧化钠进行脱硫，制得的硫酸钠通过如下方法进行处理：

6、分离出单质硫后的滤液主要是饱和硫酸钠溶液，通过蒸发、结晶得到粗制芒硝，将芒硝在还原炉内与煤粉混合煅烧即可生成硫化钠。也就是说，其需要蒸发结晶。

7、在生产过程中，本项目研究发现，采用冷却结晶相比蒸发结晶更有优势，冷却结晶在反应釜内即可完成，无需复杂的设备。

8、采用冷却结晶的方法后，有大量的富naoh溶液的结晶后液体无法处理。

9、同时，还有一个问题在于：塔内容易超温，导致环境污染和反应效率降低；二氧化硫先与水反应生成亚硫酸，然后再与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，方程式如下：2naoh+so2＝＝＝na2so3+h2o，到此烟气中的硫被分离出来生成亚硫酸钠；随着亚硫酸钠的生成新的问题也从而产生，烟气中的余温会持续对碱液加热，温度过高会生蒸气，一是当亚硫酸钠(三类致癌物)的含量过高时也会随着蒸汽飘出造成环境污染。二是亚流酸钠含量过高必然会影响到碱液与二氧化硫的反应大大降低除硫处理的效率。

10、所以，本案所要解决的技术问题在于：1.如何实现喷淋塔塔内温度控制；2.如何实现冷却结晶后的剩余的溶液的回收利用；3.如何节能高效的实现结晶物的剥离；4.如何实现烟气能源的综合化利用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种含硫高温烟气处理系统，该系统通过采用结晶釜的结晶后溶液回流塔釜，实现塔釜的温度稳定控制、降低碱液浪费；通过还原炉的余热利用，实现盘管和釜壁结晶物的脱水，形成粉末积聚在结晶釜底，可实现硫酸钠的资源化利用；将烟气作为还原炉的热源，提高了烟气的余热利用率。

2、同时，本发明还提供了一种烟气处理方法。

3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种含硫高温烟气处理系统，包括依次连接的烟道、降温除尘单元、喷淋塔，还包括还原炉、结晶釜、蒸发浓缩器；喷淋塔的塔釜的出口、蒸发浓缩器、结晶釜的入口依次连通；所述结晶釜的出口和喷淋塔的塔釜的入口连通；所述还原炉的冷却夹套通过第一管道与烟道并联；所述结晶釜内设有盘管；所述盘管连接热源和冷源；所述热源来源于还原炉的冷却夹套所产生的热量；

5、所述喷淋塔用于吸收烟道的烟气中的二氧化硫并生成亚硫酸钠；

6、所述结晶釜内置氧化剂供应单元，所述氧化剂供应单元用于将亚硫酸钠氧化为硫酸钠；

7、当所述盘管内通入冷源时，所述结晶釜用于将硫酸钠以水合硫酸钠的形式结晶；

8、当所述盘管内通入热源时，所述结晶釜用于将结晶脱水形成硫酸钠粉末并集中在结晶釜的底部；

9、所述硫酸钠粉末以粉末或浆液的形式作为还原炉的原料，经过还原得到还原产物。

10、在上述的含硫高温烟气处理系统中，所述还原炉的冷却夹套设有第一进水管和蒸气输出管；所述蒸气输出管连接至一蒸气收集罐；所述蒸气收集罐用于提供蒸气给盘管，作为盘管的热源。

11、在上述的含硫高温烟气处理系统中，所述第一管道为多根且并排布置；所述第一管道上设有第一阀门；

12、所述降温除尘单元包括表面冷却器、除尘器；所述烟道、表面冷却器、除尘器依次连接。

13、在上述的含硫高温烟气处理系统中，所述喷淋塔的塔釜设有温度传感器，所述喷淋塔的塔釜的出口、蒸发浓缩器、结晶釜的入口通过第二管道连通；所述结晶釜的出口和喷淋塔的塔釜的入口通过第三管道连通；所述第二管道上设有第二阀门；所述第三管道上设有第一泵和第三阀门。

14、在上述的含硫高温烟气处理系统中，所述结晶釜为2个且并联；所述盘管的冷源为冷却水；所述盘管连接有一第二进水管。

15、在上述的含硫高温烟气处理系统中，所述烟道的入口设有鼓风机，所述烟道靠近降温除尘单元的入口的位置设有风阀；所述还原炉内的烟气通过一烟气排放管连接至降温除尘单元的入口；

16、所述氧化剂供应单元为臭氧发生器。

17、在上述的含硫高温烟气处理系统中，所述结晶釜的出口通过第四管道连接至还原炉；所述第四管道用于将物料注入到还原炉内的坩埚内；所述第四管道上设有第二泵。

18、优选地，所述蒸发浓缩器内设有热源管道，所述热源管道的入口和烟道连接，所述热源管道的出口连接至降温除尘单元的入口。

19、同时，本发明还公开了一种基于如上任一所述的系统的烟气处理方法，所述烟气经过烟道进入降温除尘单元进行降温和除尘，然后进入喷淋塔内被碱液吸收，得到亚硫酸钠并进入喷淋塔的塔釜，喷淋塔的塔釜的亚硫酸钠和碱液的混合溶液导入到蒸发浓缩器进行浓缩，浓缩后的液体进入结晶釜内进行氧化生成硫酸钠和碱液的混合溶液，并对硫酸钠和碱液的混合溶液进行冷却结晶得到结晶产物，冷却结晶操作结束后，结晶釜内的液体排入喷淋塔的塔釜；然后盘管通入热源，将结晶产物脱水得到硫酸钠；将硫酸钠加入到还原炉中进行还原；在还原过程中，将烟道中的部分或全部烟气导入到还原炉中作为还原反应的热量来源；通过还原炉的冷却夹套对还原炉内的温度进行控制，冷却夹套产生的蒸气作为盘管的热源。

20、在上述的烟气处理方法中，所述蒸发浓缩器排入结晶釜内的溶液中亚硫酸钠的浓度为20～50wt％，塔釜内的亚硫酸钠和碱液的混合溶液中碱液的浓度为10～50g/100ml；

21、冷却结晶操作时，冷却的终点温度为0～20℃；

22、将结晶产物脱水操作时，结晶釜内的温度不低于100℃；

23、还原炉内的还原温度为900～1100℃；硫酸钠的还原反应所需时间为2～6h；

24、对亚硫酸钠和碱液的混合溶液进行氧化操作时所采用的氧化剂为臭氧。

25、在上述的烟气处理方法中，所述还原炉内的烟气导入到降温除尘单元；

26、所述结晶釜为两个且并联；

27、当一个结晶釜在进行冷却结晶操作时；另外一个结晶釜空置或进行结晶产物脱水操作；

28、若硫酸钠粉末以粉末作为还原炉的原料，则将硫酸钠粉末收集后，加入到还原炉的坩埚中；

29、若硫酸钠粉末以浆液的形式作为还原炉的原料，则结晶釜在进行结晶产物脱水操作时，结晶釜内预留部分溶液或额外向结晶釜的釜底注入去离子水，以使硫酸钠粉末和溶液或去离子水形成浆料，并通过泵泵入还原炉的坩埚中。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、本发明的系统通过采用结晶釜的结晶后溶液回流塔釜，实现塔釜的温度稳定控制、降低碱液浪费；通过还原炉的余热利用，实现盘管和釜壁结晶物的脱水，形成粉末积聚在结晶釜底，可实现硫酸钠的资源化利用；将烟气作为还原炉的热源，提高了烟气的余热利用率。

32、综上所述，本发明的系统具有节能、原料利用率高、尾气吸收过程平稳、烟气余热利用率高的综合优势。

33、本发明的方法基于该系统，同样具有以上优势。