一种湿式烟气脱硫方法及其装置 技术领域：
本发明涉及一种适用于大中型燃煤工业锅炉的烟气脱硫技术领域，特别涉及大中型燃煤工业锅炉以废治废的湿式烟气脱硫方法及装置。
背景技术：
众所周知，脱除燃煤烟气中二氧化硫的方法有多种，包括石灰石/石灰—石膏法、双碱法、烟气循环硫化床法等烟气脱硫技术，在这些方法中均需要将石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)、烧碱(NaOH)等脱硫剂制备成脱硫液，注入脱硫反应器与烟气中的二氧化硫发生反应，生成亚硫酸盐和硫酸盐，并予以去除。为此，这些方法均需要在脱硫工艺系统中设置一套脱硫剂的制备、储存、输送和脱硫剂副产物的收集、去除装置，使全套脱硫系统庞大、配套设备众多，加之需购置脱硫剂，造成系统设备投资和运行费用增大。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种利用燃煤锅炉自身排放的碱性废物作为脱硫剂，以去除燃煤烟气中携带的二氧化硫的湿式烟气脱硫方法及其装置，该方法气液传质性强，脱硫液循环利用，用水量小，适用范围广、投资和运行费用低、在脱硫的同时还可以除去细微烟尘。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种湿式烟气脱硫方法：
1)溶出煤渣中的碱性物质，并形成冲渣水的循环：冲渣水从碱性物质溶出池的后部经冲渣泵引出，使锅炉内煤炭燃烧后生成的灰渣随冲渣水一起流入碱性物质溶出池，与湿式烟气脱硫除尘器排出的酸性灰水混合汇合，在酸性灰水和水力搅拌的双重作用下，将灰渣中的碱性物质逐渐溶出，同时，形成冲渣水的循环；
2)一次过滤：上述灰渣水与酸性灰水混合液经过滤后，流入集水池；
3)混合：上述溶液在集水池中与锅炉排出的碱性排污水汇合；
4)二次过滤：汇合后的溶液，经过滤进一步滤除细小颗粒后流入脱硫液池，形成脱硫液；
5)烟气脱硫：上述的脱硫液进入湿式烟气脱硫除尘器，与进入该装置内的燃煤锅炉排出的烟气发生化学反应，脱除二氧化硫污染物；
6)脱硫液循环：上述脱硫液使烟气脱硫后，产生地酸性灰水，流入碱性物质溶出池的前端，形成脱硫液循环；
7)烟气脱水除雾：脱硫后的烟气经脱水除雾器脱水除雾后，排入大气；
8)定时灰水分离：定时将集水池中溶液注入灰水分离器，分离后的水从灰水分离器顶部出水管排出，重新使用；浆液从泥浆斗流入碱性物质溶出池，同时系统补充适量清水，形成外排水的循环；
锅炉碱性排污水的碱度为8mmol/L-20mmol/L，pH值为10-12；
经灰水分离器分离后的水中的悬浮物浓度小于等于100mg/L；
定时灰水分离的时间为1-24小时。
一种实现湿式烟气脱硫方法的装置，该装置包括湿式烟气脱硫除尘器、脱水除雾器、灰水分离器，该装置还包括碱性物质溶出池、集水池和脱硫液池；燃煤锅炉排出的烟气进入湿式烟气脱硫除尘器的入口；湿式烟气脱硫除尘器的烟气出口连接脱水除雾器的入口；脱水除雾器的出口经引风机连接烟囱；碱性物质溶出池、集水池和脱硫液池分别为混凝土砌筑的水池；碱性物质溶出池连接烟气脱硫除尘器下部的排出口；碱性物质溶出池和集水池之间设置第一道过滤栅；集水池和脱硫液池之间设置第二道过滤栅；集水池连接锅炉排出的碱性排污水口；集水池由灰浆液泵连接灰水分离器的入口；灰水分离器底部设置泥浆斗，泥浆斗连接碱性物质溶出池；在灰水分离器顶部设置出水管，连接碱性物质溶出池；脱硫液池由脱硫液循环泵连接湿式烟气脱硫除尘器的布水系统。
本发明提供的湿式烟气脱硫方法及其装置的工作原理：煤炭在锅炉中燃烧后生成的灰渣中，氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)等碱性金属氧化物的含量范围很宽，在一定条件下(主要是控制浸取液的pH值及与灰渣的接触时间)可把上述碱性物质溶出，并具有中和酸性物质的作用；灰渣中三氧化二铁(Fe2O3)和三氧化二铝(Al2O3)是两性化合物，在酸性条件下，可以把它们溶出，以中和酸性物质。此外，锅炉给水中含有大量的碳酸盐硬度，为了防止给水中这些盐类在锅炉运行中造成锅炉受热面内部结垢，影响锅炉安全经济运行，需将锅炉给水事先经过钠离子交换处理，将给水中的硬度(主要是钙盐和镁盐)，即将易生成水垢钙、镁化合物中的Ca2+、Mg2+被交换剂中的Na+离子所替代转变为不形成水垢的碳酸氢钠(NaHCO3)，它在锅炉炉水中受热分解成碳酸钠(Na2CO3)也就是纯碱，是一种理想的脱硫剂。其反应如下：
在钠离子交换中：
在炉内受热后：
为了使炉水中钙镁的生成物，不以水垢的形式粘结在锅炉内部的受热面上，迫使其在锅炉炉水中结晶出来，形成分散状水渣沉淀，必须保持炉水中的碱度为8mmol/L-20mmol/L，pH值为10-12，为保持此值，按锅炉运行的工艺必须按周期排出。所以锅炉排污水也是一种廉价的脱硫剂。
本发明提供的湿式烟气脱硫方法的工艺流程是：煤炭在锅炉中燃烧后生成的灰渣在冲渣水的冲击下和冲渣水一起流入碱性物质溶出池，与湿式烟气脱硫除尘器排出的酸性灰水混合，在流经碱性物质溶出池的时间内大部分灰渣逐渐沉积在碱性物质溶出池中，并在酸性灰水和水力搅拌的双重作用下，灰渣中的碱性物质逐渐被溶出，然后，混合灰水从碱性物质溶出池尾部流经第一道过滤栅进入集水池过程中，在除去混合灰水中细小颗粒的同时，灰渣中的碱性物质被进一步溶出；在集水池中混合灰水与锅炉排放的碱性排污水汇集，在流经第二道过滤栅时，进一步除去微小颗粒物后，制备成脱硫液流入水循环系统的脱硫液池。脱硫液经脱硫液循环泵打入湿式烟气脱硫除尘器，在该装置内脱硫液经过三级布水系统和塔板组，与由锅炉流入的烟气充分混合、接触，经脱硫后的洁净烟气经脱水除雾后，由引风机和烟囱排入大气；脱除烟气中的二氧化硫之后产生的酸性灰水，又流入碱性物质溶出池前端，形成脱硫液的循环；灰水分离器，1-24小时一次通过灰浆泵引入集水池中的混合灰水，在该装置内混合灰水经凝聚区、沉淀区和过滤区后，重新使用，并补入适量清水；小部分浓缩灰浆再流经碱性物质溶出池前部形成外排水循环。
从上述工作原理可以看出，本发明与现有的湿式烟气脱硫方法和装置相比，具有如下的有益效果：
1)脱硫效果好，同时可除去细微的灰尘：
由于本发明采用的湿式烟气脱硫除尘器具有三级布水系统和塔板组，使烟气和脱硫液充分接触，从而达到气液传质性能好的效果，脱硫效率高，同时除去细微的灰尘。
2)减少环境污染：
本发明设置有多个池子组成了其内部的多个水循环系统，减小了废弃物的排放，也就是减小了对环境的污染。
3)费用低：
本发明将锅炉燃烧时排出的废物--灰渣中的碱性物质溶出，并和锅炉排出的废水汇合后作为脱硫液，这种以废治废的方法减小了设备的投资和其运行费用，另外，由于水的循环利用，在节省资源的同时，也降低了费用。
附图说明：
图1：以废治废湿式烟气脱硫装置示意图。
具体实施方式：
本发明采用燃煤锅炉自身排放碱性物质的湿式烟气脱硫方法及装置，以配用蒸发量35t/h锅炉，处理烟气量为100000m3/h的锅炉烟气。
如图：脱硫方法为：
1)溶出煤渣中的碱性物质，并形成冲渣水的循环：冲渣水从碱性物质溶出池14的后部经冲渣泵13引出，使锅炉内煤炭燃烧后生成的灰渣随冲渣水一起流入碱性物质溶出池14，与湿式烟气脱硫除尘器2排出的酸性灰水混合汇合，在酸性灰水和水力搅拌的双重作用下，将灰渣中的碱性物质逐渐溶出，同时，形成冲渣水的循环；
2)一次过滤：上述灰渣水与酸性灰水混合液经过滤后，流入集水池16；
3)混合：上述溶液在集水池16中与锅炉排出的碱性排污水汇合；
4)二次过滤：汇合后的溶液，经过滤进一步滤除细小颗粒后流入脱硫液池19，形成脱硫液；
5)烟气脱硫：上述的脱硫液进入湿式烟气脱硫除尘器2，与进入该装置内的燃煤锅炉排出的烟气1发生化学反应，脱除二氧化硫污染物；
6)脱硫液循环：上述脱硫液使烟气脱硫后，产生的酸性灰水，流入碱性物质溶出池14的前端，形成脱硫液循环；
7)烟气脱水除雾：脱硫后的烟气经脱水除雾器9脱水除雾后，排入大气；
8)定时灰水分离：每8小时，将集水池16中溶液注入灰水分离器22，分离后的水，其中的悬浮物浓度小于等于100mg/L，从灰水分离器顶部出水管12排出，重新使用，并适量补充清水；浆液从泥浆斗7流入碱性物质溶出池14，形成外排水的循环。
锅炉碱性排污水17的碱度为10mmol/L，pH值为10.5。
实现湿式烟气脱硫方法的装置，包括湿式烟气脱硫除尘器2、脱水除雾器9、灰水分离器22，碱性物质溶出池14、集水池16和脱硫液池19；燃煤锅炉排出的烟气1进入湿式烟气脱硫除尘器2的入口；湿式烟气脱硫除尘器2的烟气出口通过管道连接脱水除雾器9的入口；脱水除雾器9的出口经引风机10连接烟囱11；碱性物质溶出池14、集水池16和脱硫液池19为混凝土砌筑的水池，整合在一起，由三道水墙和两道过滤栅分割成三个彼此独立又相互连接的容水空间；碱性物质溶出池14连接烟气脱硫除尘器下部的排出口8；碱性物质溶出池14和集水池16之间设置第一道过滤栅15；集水池16和脱硫液池19之间设置第二道过滤栅18；集水池16通过管道连接锅炉排出的碱性排污水口17；集水池16由灰浆液泵21及管道连接灰水分离器22的入口；在灰水分离器22顶部设置出水管12，连接碱性物质溶出池14；脱硫液池19由脱硫液循环泵20连接湿式烟气脱硫除尘器2的布水系统3、4、5。
其中：湿式烟气脱硫除尘器2采用本所申请的专利(申请号为2004200481440.6)，直径为2.5米、总高为13.6米；脱水除雾器9采用本所申请的专利(申请号为03245346.9)，为波形折板组型；灰水分离器22采用本所申请的专利(申请号为200420047915.x)；碱性物质溶出池14为10米*5米*5米；集水池16和脱硫液池19分别为5米*5米*5米。
燃煤锅炉排出的烟气1，通过烟道进入直径为2.5米、总高为13.6米的湿式复合式烟气脱硫除尘器2，在该装置内设置有第一级布水系统3、第二级布水系统4、第三级布水系统5以及塔板组6，烟气在流经上述区域时与由锅炉碱性物质溶出并汇集的脱硫液充分混合、接触，烟气中的二氧化硫与脱硫液中钙、镁等离子发生化学反应，生成的硫酸盐和亚硫酸盐等脱硫副产物随水流从烟气脱硫除尘器下部的排出口8排出，进入水循环系统。当锅炉燃用中低硫煤时，脱硫后烟气中的二氧化硫浓度可达到GB13271“锅炉大气污染物排放标准”规定的限值以下。经脱硫后的烟气再通入阻力仅为100Pa左右、除水雾效率为97-99％的脱水除雾器9，脱除水雾后的烟气再经引风机10排入烟囱11。
当锅炉内煤炭燃烧后生成的灰渣流入碱性物质溶出池14并与脱硫除尘器排出的酸性灰水汇合，在酸性灰水和水力搅拌的双重作用下，灰渣中的碱性物质逐渐被溶出，大颗粒灰渣沉积在碱性物质溶出池14中，然后经第一道过滤栅15去除细小的灰渣颗粒后流入集水池16，与锅炉排出的碱性排污水17汇合后，再流经第二道过滤栅18，在进一步滤除细小颗粒后流入脱硫液池19。
脱硫液循环泵20从脱硫液池一侧汲取脱硫液后，打入湿式复合式烟气脱硫除尘器，从而实现烟气脱硫工艺的流程。
本发明中为防止水循环系统中因脱硫副产物浓缩而产生的结垢现象，设置了灰水分离器22、灰浆液泵21，每8小时从集水池一侧汲水后打入，经分离后，水中的悬浮物浓度可低于100mg/L，并从灰水分离器顶部出水管12排出系统外，以降低水中脱硫副产物的浓度，防止结垢。浓缩后的浆液从泥浆斗7排出器外，流入碱性物质溶出池14。
从上述工作原理可以看出，本发明与现有的湿式烟气脱硫方法和装置相比，具有气液传质性强、脱硫液循环利用、用水量小、适用范围广、投资和运行费用低、在脱硫的同时还可以除去细微烟尘等优点。