公布日：2022.02.11

申请日：2021.11.20

分类号：B01D53/78(2006.01)I;B01D53/50(2006.01)I;B01D50/40(2022.01)I

摘要

一种钙镁复合脱硫塔及其烟气超净排放的脱硫系统，属于大气污染治理技术领域。通过在脱硫塔内一级脱硫液汇集溜槽的设置，区划出两级脱硫区域，使二级脱硫更彻底，一级脱硫更干净，烟气上行分别经过二级脱硫、一级脱硫、折流除雾器及纯水喷淋器吸收达到超净排放目的；通过塔内镁法脱硫与塔外钙法转移分离的方式再生出氢氧化镁脱硫介质并将烟气中硫以高品质石膏方式带出系统；清水除蒸发损失外，全部用于洗气和系统配水，无废渣废水产生，且汇集石灰石‑石膏法与镁法脱硫优势于一身，在规避其各自劣势基础上形成工艺简单、安全易控和脱硫高效超净的工艺体系，适合各种脱硫系统嫁接改造。

权利要求书

1.一种钙镁复合脱硫塔，其特征在于：在钙镁复合脱硫塔(1)壳体下部设置有烟气进口(101)，在壳体顶部或者上部设有净烟气排放口(102)，在壳体中下部位置设置有二级循环喷淋器(103)，在壳体中上部位置设有一级循环喷淋器(104)，在壳体上部位置设置有清水喷淋器(105)，在二级循环喷淋器(103)与一级循环喷淋器(104)之间设置有一级脱硫液汇集溜槽(106)，在壳体底部位置设置有二级脱硫液储槽(107)，在二级脱硫液储槽(107)底部位置设置有搅拌器(108)，所述的二级脱硫液储槽(107)还包括一级脱硫液进料口(109)和脱硫完成液出料口(110)，在一级循环喷淋器(104)与清水喷淋器(105)之间还设置有折流除雾器(111)。

2.根据权利要求1所述的钙镁复合脱硫塔，其特征在于：所述的二级循环喷淋器(103)、一级循环喷淋器(104)、清水喷淋器(105)的层数均≥1。

3.根据权利要求1所述的钙镁复合脱硫塔，其特征在于：在钙镁复合脱硫塔(1)壳体下部设置有烟气进口(101)，在壳体顶部设有净烟气排放口(102)，在壳体中下部位置设置有2层二级循环喷淋器(103)，在壳体中上部位置设有2层一级循环喷淋器(104)，在壳体上部位置设置有1层纯水喷淋器(105)，在二级循环喷淋器(103)与一级循环喷淋器(104)之间设置有一级脱硫液汇集溜槽(106)，在壳体底部位置设置有二级脱硫液储槽(107)，在二级脱硫液储槽(107)底部位置设置有搅拌器(108)，所述的二级脱硫液储槽(107)还包括一级脱硫液进料口(109)和脱硫完成液出料口(110)，在一级循环喷淋器(104)与清水喷淋器(105)之间还设置有折流除雾器(111)。

4.一种烟气超净排放的脱硫系统，包括钙镁复合脱硫塔(1)、二级循环泵(2)、一级循环泵(3)、一级脱硫液储槽(4)、压滤泵(5)、硫酸镁滤液泵(6)、硫酸镁液储槽(7)，皮带机(8)、过滤机(9)、氢氧化镁再生器(10)、再生液泵(11)、脱硫液储罐(12)和脱硫液供液泵(13)组成，其特征在于：P1：所述的钙镁复合脱硫塔(1)除脱硫塔壳体外，还包括：在钙镁复合脱硫塔(1)壳体下部设置有烟气进口(101)，在壳体顶部或者上部设有净烟气排放口(102)，在壳体中下部位置设置有二级循环喷淋器(103)，在壳体中上部位置设有一级循环喷淋器(104)，在壳体上部位置设置有清水喷淋器(105)，在二级循环喷淋器(103)与一级循环喷淋器(104)之间设置有一级脱硫液汇集溜槽(106)，在壳体底部位置设置有二级脱硫液储槽(107)，在二级脱硫液储槽(107)底部位置设置有搅拌器(108)，所述的二级脱硫液储槽(107)还包括一级脱硫液进料口(109)和脱硫完成液出料口(110)，在一级循环喷淋器(104)与清水喷淋器(105)之间还设置有折流除雾器(111)；P2：所述的二级循环喷淋器(103)进液口与二级循环泵(2)出口相适配，所述的一级循环喷淋器(104)进液口与一级循环泵(3)出口相适配，所述的一级循环泵(3)出口分别与一级循环喷淋器(104)进液口与二级脱硫液储槽(107)之一级脱硫液进料口(109)相匹配，所述的脱硫完成液出料口(110)与压滤泵(5)进口相匹配，其压滤泵(5)出口与压滤机(9)进料口相匹配，其压滤机(9)出料口与皮带机(8)进料口相匹配，其压滤机(9)滤液出口与硫酸镁滤液槽(7)进料口相匹配，其硫酸镁滤液槽(7)出口与硫酸镁滤液泵(6)进口相适配，其硫酸镁滤液泵(6)出口与氢氧化镁再生器(10)滤液进口相适配，所述的氢氧化镁再生器(10)还包括钙镁复合脱硫剂进料口和与再生液泵(11)进料口相适配的出料口，所述的再生液泵(11)出口与脱硫液储罐(12)进料口相适配，脱硫液储罐(12)出料口与脱硫液供液泵(13)进口相适配，脱硫液供液泵(13)出口与一级脱硫液储槽(4)脱硫液进料口相适配，所述的一级脱硫液储槽(4)还包括一级脱硫液汇集溜槽(106)进料口和一级脱硫液出料口，其一级脱硫液汇集溜槽(106)进料口与钙镁复合脱硫塔(1)一级脱硫液汇集溜槽(106)出料口相适配，其一级脱硫液出料口与一级循环泵(3)进料口相适配。

5.根据权利要求4所述的烟气超净排放的脱硫系统，其特征在于：P1：所述的钙镁复合脱硫塔(1)除脱硫塔壳体外，还包括：在钙镁复合脱硫塔(1)壳体下部设置有烟气进口(101)，在壳体顶部设有净烟气排放口(102)，在壳体中下部位置设置有2层二级循环喷淋器(103)，在壳体中上部位置设有3层一级循环喷淋器(104)，在壳体上部位置设置有2层清水喷淋器(105)，在二级循环喷淋器(103)与一级循环喷淋器(104)之间设置有一级脱硫液汇集溜槽(106)，在壳体底部位置设置有二级脱硫液储槽(107)，在二级脱硫液储槽(107)底部位置设置有螺旋桨搅拌器(108)，所述的二级脱硫液储槽(107)还包括一级脱硫液进料口(109)和脱硫完成液出料口(110)，在一级循环喷淋器(104)与清水喷淋器(105)之间还设置有折流除雾器(111)。P2：所述的二级循环喷淋器(103)进液口与二级循环泵(2)出口相适配，所述的一级循环喷淋器(104)进液口与一级循环泵(3)出口相适配，所述的一级循环泵(3)出口分别与一级循环喷淋器(104)进液口与二级脱硫液储槽(107)之一级脱硫液进料口(109)相匹配，所述的脱硫完成液出料口(110)与压滤泵(5)进口相匹配，其压滤泵(5)出口与压滤机(9)进料口相匹配，其压滤机(9)出料口与皮带机(8)进料口相匹配，其压滤机(9)滤液出口与硫酸镁滤液槽(7)进料口相匹配，其硫酸镁滤液槽(7)出口与硫酸镁滤液泵(6)进口相适配，其硫酸镁滤液泵(6)出口与氢氧化镁再生器(10)滤液进口相适配，所述的氢氧化镁再生器(10)还包括钙镁复合脱硫剂进料口和与再生液泵(11)进料口相适配的出料口，所述的再生液泵(11)出口与脱硫液储罐(12)进料口相适配，脱硫液储罐(12)出料口与脱硫液供液泵(13)进口相适配，脱硫液供液泵(13)出口与一级脱硫液储槽(4)脱硫液进料口相适配，一级脱硫液储槽(4)还包括一级脱硫液汇集溜槽(106)进料口和一级脱硫液出料口，其一级脱硫液汇集溜槽(106)进料口与钙镁复合脱硫塔(1)一级脱硫液汇集溜槽(106)出料口相适配，其一级脱硫液出料口与一级循环泵(3)进料口相适配。

发明内容

本发明的目的是提供一种钙镁复合脱硫塔及其烟气超净排放的脱硫系统，通过该脱硫塔的结构功能配合相应的化工单元使石灰石~石膏法与镁法脱硫的精髓有机无缝衔接起来，采用石灰石~石膏法含有氢氧化钙和镁法含有氢氧化镁为脱硫元素的脱硫剂为二者共存结合点，实行塔内“镁法脱硫”与塔外的“石膏沉淀”操作系统，最终将烟气中的硫转化成品质较佳的工业石膏，在形成闭环生产和超净排放的基础上，实现废渣、废水零排放。

为达到上述发明目的，本发明提供了一种钙镁复合脱硫塔，其特征在于：

在钙镁复合脱硫塔壳体下部设置有烟气进口，在壳体顶部或者上部设有净烟气排放口，在壳体中下部位置设置有二级循环喷淋器，在壳体中上部位置设有一级循环喷淋器，在壳体上部位置设置有清水或者纯水喷淋器，在二级循环喷淋器与一级循环喷淋器之间设置有一级脱硫液汇集溜槽，在壳体底部位置设置有二级脱硫液储槽，在二级脱硫液储槽底部位置设置有搅拌器，所述的二级脱硫液储槽还包括一级脱硫液进料口和脱硫完成液出料口，在一级循环喷淋器与清水喷淋器之间还设置有折流除雾器。

优化的，所述的二级循环喷淋器其层数≥1。

优化的，所述的一级循环喷淋器其层数≥1。

优化的，所述的清水喷淋器其层数≥1。

优化的，所述的二级循环喷淋器、一级循环喷淋器、清水喷淋器的层数均≥1。

本发明一种钙镁复合脱硫塔，所述的一级脱硫液汇集溜槽由溜槽汇集接盘本身和脱硫塔壳体内壁上的环形折流板组成，其接盘与折流板形成空间距离，使自上而下的一级脱硫循环液只能经一级脱硫液汇集溜槽流入一级脱硫液储槽，使自下而上的经二级脱硫的烟气穿过其接盘与折流板形成的空间进入一级脱硫。一级脱硫液汇集溜槽的设置使一级和二级脱硫形成明显的界限，使得二级脱硫更彻底和脱硫完成液硫酸镁的成分更纯，同时一级脱硫保持较高PH值也使得烟气更干净。

本发明一种钙镁复合脱硫塔，所述的在二级脱硫液储槽底部位置设置有搅拌器，其作用主要是防止浆料固态物料沉淀，可采用便于简单、易控和维护的各类搅拌器。水平式的搅拌方式更利于应用，比如螺旋桨式搅拌器。

实施脱硫操作时，烟气由位于脱硫塔壳体下部的烟气进口进入钙镁复合脱硫塔上行，首先与二级循环喷淋器下行的细小液滴接触，使烟气中部分SO2或者SO3转化成亚硫酸镁或者硫酸镁落入二级脱硫液储槽，经二级循环泵循环，在O2的作用下，又使亚硫酸镁转化成硫酸镁落入二级脱硫液储槽；经二级脱硫后，烟气继续上行穿过一级脱硫液汇集溜槽与脱硫塔壳体内壁形成的空间进入一级脱硫，与一级循环喷淋器下行的细小液滴接触，进一步使烟气中部分SO2或者SO3转化成亚硫酸镁或者硫酸镁；经一级脱硫后，达到设定限值的烟气继续上行穿过折流除雾器与清水喷淋器下行的极细清水雾滴接触，将烟气夹带逃逸的可溶性盐脱硫液极细液滴(PM＜2.5的气溶胶)水洗回收下行被一级脱硫液汇集溜槽汇集落入(流入)一级脱硫液储槽；水洗后的烟气达到超净程度从净烟气出口排出。

二级循环脱硫、一级循环脱硫以及清水喷淋水洗回收后烟气的脱硫率或者洁净度可通过其各自喷淋器的层数以及二级循环喷淋以及一级循环喷淋的循环量进行调控。

本发明一种钙镁复合脱硫塔，其使用的脱硫剂是钙镁复合脱硫剂，其脱硫剂的主要成分是氢氧化镁与氢氧化钙的混合物，在脱硫时，为了保证脱硫终极产物石膏的纯度，首先是将其在塔外用硫酸镁溶液发生复分解反应将氢氧化钙全部转化为硫酸钙(石膏)沉淀，而硫酸镁中的镁再生出氢氧化镁沉淀，形成具有强脱硫性能的氢氧化镁和稳定性强的硫酸钙混合脱硫料浆，将混合料浆送入脱硫塔实施一级以及二级循环脱硫；其次，在塔内的脱硫过程中，脱硫料浆中氢氧化镁在脱硫塔内与SO2或者SO3反应生成亚硫酸镁晶体和硫酸镁液体(水溶液)，在烟气中氧气作用下，亚硫酸镁也被进一步氧化成硫酸镁液体(水溶液)，将烟气中的硫转移到硫酸镁溶液中，而在此过程中，脱硫料浆中的硫酸钙不与烟气中的硫发生反应，最终随脱硫完成液硫酸镁一道落入脱硫塔底部的二级脱硫液储槽中；其三，将脱硫完成液所形成的硫酸镁溶液与硫酸钙料浆送过滤分离，获得品质良好的石膏湿料将烟气中的硫带出脱硫塔，而滤液硫酸镁则返回与钙镁复合脱硫剂反应再生氢氧化镁形成闭环循环工艺体系，完成本发明一种钙镁复合脱硫塔的任务。

本发明所述的一种钙镁复合脱硫塔，进入系统的水只有从清水喷淋器进入的洗气水，除部分经脱硫塔随烟气蒸发带出损失之外，还要满足钙镁复合脱硫剂消解、配制脱硫料浆的用途，无多余水的产出，固本发明一种钙镁复合脱硫塔可实现废水零排放。

本发明所述的一种钙镁复合脱硫塔，所使用原料为钙镁复合脱硫剂，产出只有硫酸钙(石膏)一种不溶性固态产品，其品质远远优于传统石灰石~石膏法所获得的脱硫石膏，具有广泛的工业利用价值，所以也不会产生固废。

本发明所述的一种钙镁复合脱硫塔，与烟气在塔内实施的是高效的镁法二级脱硫，又经清水洗气回收随烟气逃逸的脱硫液气溶胶，烟气治理程度不仅满足现行超低排放标准，也适应今后超净排放标准。

为达到上述发明目的，本发明还提供了一种烟气超净排放的脱硫系统，包括钙镁复合脱硫塔、二级循环泵、一级循环泵、一级脱硫液储槽、压滤泵、硫酸镁滤液泵、硫酸镁液储槽，皮带机、过滤机、氢氧化镁再生器、再生液泵、脱硫液储罐和脱硫液供液泵组成，其特征在于：

P1：所述的钙镁复合脱硫塔除脱硫塔壳体外，还包括：

在钙镁复合脱硫塔壳体下部设置有烟气进口，在壳体顶部或者上部设有净烟气排放口，在壳体中下部位置设置有二级循环喷淋器，在壳体中上部位置设有一级循环喷淋器，在壳体上部位置设置有清水或者纯水喷淋器，在二级循环喷淋器与一级循环喷淋器之间设置有一级脱硫液汇集溜槽，在壳体底部位置设置有二级脱硫液储槽，在二级脱硫液储槽底部位置设置有搅拌器，所述的二级脱硫液储槽还包括一级脱硫液进料口和脱硫完成液出料口，在一级循环喷淋器与清水喷淋器之间还设置有折流除雾器。

P2：所述的二级循环喷淋器进液口与二级循环泵出口相适配，所述的一级循环喷淋器进液口与一级循环泵出口相适配，所述的一级循环泵出口分别与一级循环喷淋器进液口与二级脱硫液储槽之一级脱硫液进料口相匹配，所述的脱硫完成液出料口与压滤泵进口相匹配，其压滤泵出口与压滤机进料口相匹配，其压滤机出料口与皮带机进料口相匹配，其压滤机滤液出口与硫酸镁滤液槽进料口相匹配，其硫酸镁滤液槽出口与硫酸镁滤液泵进口相适配，其硫酸镁滤液泵出口与氢氧化镁再生器滤液进口相适配，所述的氢氧化镁再生器还包括钙镁复合脱硫剂进料口和与再生液泵进料口相适配的出料口，所述的再生液泵出口与脱硫液储罐进料口相适配，脱硫液储罐出料口与脱硫液供液泵进口相适配，脱硫液供液泵出口与一级脱硫液储槽脱硫液进料口相适配，所述的一级脱硫液储槽还包括一级脱硫液汇集溜槽进料口和一级脱硫液出料口，其一级脱硫液汇集溜槽进料口与钙镁复合脱硫塔一级脱硫液汇集溜槽出料口相适配，其一级脱硫液出料口与一级循环泵进料口相适配。

优化的，所述的二级循环喷淋器其层数≥1。

优化的，所述的一级循环喷淋器其层数≥1。

优化的，所述的清水喷淋器其层数≥1。

优化的，所述的二级循环喷淋器、一级循环喷淋器、清水喷淋器的层数均≥1。

实施脱硫操作时，烟气由位于脱硫塔壳体下部的烟气进口进入钙镁复合脱硫塔上行，首先与二级循环喷淋器下行的细小液滴接触，使烟气中部分SO2或者SO3转化成亚硫酸镁或者硫酸镁；经二级脱硫后，烟气继续上行与一级循环喷淋器下行的细小液滴接触，进一步使烟气中部分SO2或者SO3转化成亚硫酸镁或者硫酸镁；经一级脱硫后，达到设定限值的烟气继续上行穿过折流除雾器与清水喷淋器下行的极细清水雾滴接触，将烟气夹带逃逸的可溶性盐脱硫液极细液滴(PM＜2.5的气溶胶)水洗回收下行落入二级脱硫液储槽；水洗后的烟气得到超净程度从净烟气出口排出。

二级循环脱硫、一级循环脱硫以及清水喷淋水洗回收后烟气的脱硫率或者洁净度可通过其各自喷淋器的层数以及二级循环喷淋以及一级循环喷淋的循环量进行调控。

本发明一种烟气超净排放的脱硫系统，其使用的脱硫剂是钙镁复合脱硫剂，其脱硫剂的主要成分是氢氧化镁与氢氧化钙的混合物，在脱硫时，为了保证脱硫终极产物石膏的纯度，首先是将其在塔外的氢氧化镁再生器中用硫酸镁溶液发生复分解反应将氢氧化钙全部转化为硫酸钙(石膏)沉淀，而硫酸镁中的镁再生出氢氧化镁沉淀，形成具有强脱硫性能的氢氧化镁和稳定性强的硫酸钙混合脱硫料浆，将再生好的混合脱硫料浆用再生液泵送入脱硫液储罐后，通过脱硫液供液泵供应给一级脱硫液储槽，再通过一级循环泵将脱硫液料浆分配给脱硫塔底部的二级脱硫液储槽和中上部的一级循环喷淋器实施一级以及二级循环脱硫；其次，在塔内的脱硫过程中，脱硫料浆中氢氧化镁在脱硫塔内与SO2或者SO3反应生成亚硫酸镁晶体和硫酸镁液体，在烟气中氧气作用下，亚硫酸镁也被进一步氧化成硫酸镁液体，将烟气中的硫转移到硫酸镁溶液中，而在此过程中，脱硫料浆中的硫酸钙不与烟气中的硫发生反应，最终随脱硫完成液硫酸镁一道落入脱硫塔底部的二级脱硫液储槽中；其三，用压滤泵将脱硫完成液所形成的硫酸镁溶液与硫酸钙料浆送过滤机分离，获得品质良好的石膏湿料将烟气中的硫带出脱硫塔，而滤液硫酸镁则通过硫酸镁滤液泵送回氢氧化镁再生器与钙镁复合脱硫剂反应再生氢氧化镁形成闭环循环工艺体系，完成本发明一种烟气超净排放的脱硫系统的任务。

显而易见，本发明一种烟气超净排放的脱硫系统通过钙镁复合脱硫剂的使用为契机，巧妙地将石灰石~石膏法脱硫系统与镁法脱硫系统融合在一个共同的系统中，合理地将二者优势放大而将其劣势规避。脱硫系统遵循烟气进入系统~硫在塔内转入硫酸镁~硫在塔外转入石膏~镁在塔外再生氢氧化镁~石膏不断分离出系统循环路径完成了本发明一种烟气超净排放的脱硫系统的任务。

本发明一种钙镁复合脱硫塔及其烟气超净排放的脱硫系统以脱硫塔功能的设置为核心，采用塔内镁法高效脱硫特色同时，在烟气自下而上运动中先后经过二级循环脱硫、一级循环脱硫、折流除雾后的烟气水洗回收过程将烟气中的硫不断脱除并回收到脱硫完成液硫酸镁中，烟气排放不仅可以满足超低排放要求，还可进一步满足今后超净排放要求；脱硫塔内一级脱硫液汇集溜槽的设置，将两级脱硫赋予明显的区域分割，可以有效控制脱硫效果和提高脱硫效率，使得二级循环脱硫完成程度更高，也使得一级循环脱硫强度更大和脱硫更干净；本发明系统中氢氧化镁再生器的设置，使钙镁复合脱硫剂中氢氧化钙与脱硫完成液硫酸镁的反应更加彻底的同时，将烟气中的硫通过硫酸镁介质转移到石膏并再生出脱硫剂氢氧化镁；过滤机可有效实施固液分离将石膏以副产品的方式移出系统。

从镁法脱硫的原理以及石膏转化过程的理论上看，氢氧化镁仅仅是一个脱硫介质，理论上是不消耗的，烟气中的硫实际上是被钙镁复合脱硫剂中的氢氧化钙带出系统的，因此在理论上的氢氧化镁再生过程仅需要添加石灰(氢氧化钙)是可行的。之所以采用钙镁复合脱硫剂的原因无非是补充系统损失的氢氧化镁而已，这是一个用廉价石灰(或者含镁石灰)获得镁法脱硫效果的廉价办法。因此，钙镁复合脱硫剂主要应该由氢氧化钙占据主要成分。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明提供一种钙镁复合脱硫塔及其烟气超净排放的脱硫系统，融合石灰石~石膏法和镁法工艺系统，通过在脱硫塔内一级脱硫液汇集溜槽的设置，区划出两级脱硫区域，使二级脱硫更彻底，使一级脱硫更干净，烟气上行分别经过二级脱硫、一级脱硫、折流除雾及水洗回收达到超净排放目的；通过塔内镁法脱硫与塔外钙法转移分离的方式再生出氢氧化镁脱硫介质并最终将烟气中硫转化成石膏带出系统；通过清水洗气回收脱硫烟气将以脱硫液逃逸方式排出的气溶胶成分回收到系统，清水除被烟气蒸发损失外，其余全部用于系统配水使用。因此，本发明一种钙镁复合脱硫塔及其烟气超净排放的脱硫系统除获得唯一良好品质石膏外，其烟气超净排放优势也无废渣废水产生，且工艺操作安全易控，适合各种状况下的烟气脱硫，具有积极的社会意义。

（发明人：彭振超;韩默先;韩硕怀;王勇跃;王跃新;李增杰;赵泊然;宝鲁特;夏文启）