本发明涉及湿式烟道气脱硫方法和系统，用以除去烟道气和类似废气中的SOx。 作为这类烟道气脱硫方法的实例，习惯上常采用一种利用镁从烟道气中脱硫的方法。
这种利用镁的烟道气脱硫方法将在下文中叙述。首先，将本文所用的一些技术术语清晰说明如下。
菱镁矿：主要由MgCO3组成的一种矿石。
轻质煅烧氧化镁：通过在约800-1，100℃较低温度下煅烧菱镁矿（MgCO3→MgO+CO2）而制得的MgO。
海水镁：由海水中的盐卤成分合成的Mg（OH）2
水合镁（hydromagnesium）：通过水合轻质煅烧氧化镁而制得的Mg（OH）2
现将按传统的利用镁的烟道气脱硫方法吸收SO2的过程讨论如下。传统的利用镁的烟道气脱硫方法是利用Mg（OH）2作吸收剂的湿式脱硫法，SO2吸收的基本反应如下：
所生成的脱硫废液按式（4）用空气充分氧化、过滤然后排放。
利用镁的烟道气脱硫方法不需要任何附加地后处理设备，因为脱硫废液在经过空气氧化和过滤后可以排放到河流或海里。这样，与利用钙的烟道气脱硫方法相比，该方法具有所需基建费用少的优点。此外，由于在系统或管道系统中基本上没有CaCO3、Ca-SO4或类似物质沉积，维护作业易于进行，且可达到高的脱硫效率。因此，这种脱硫系统广泛用于独立的中型和小型发电厂锅炉的烟道气处理。然而，利用海水镁作为脱硫利是昂贵的。因此，目前的状况是，将煅烧菱镁矿得到的轻质煅烧氧化镁研磨、分级和水合后制成水合镁，用以降低脱硫剂的费用（因而降低运转费）。
现参照流程示意图图3和图4，将习惯上具体实施的利用镁的烟道气脱硫法的一些实例说明如下。图3是将废气和液体吸收剂进行逆流接触的系统，而图4是将废气和液体吸收剂进行并流接触的系统。这些系统的基本结构如下：
（1）废气的冷却
在锅炉废气脱硫塔21中的烟道气进口22处，用吸收槽23中的一部分液体吸收剂24喷淋锅炉废气，使其冷却，直到其为水饱和为止。图中，锅炉废气的编号为25。
（2）液体吸收剂的供给
脱硫剂和水的混合物26在控制PH下供入安装在脱硫塔底部的吸收剂槽23中。
（3）SO2气的吸收
将吸收剂槽23中的液体吸收剂24喷淋进入脱硫塔的锅炉废气25。该喷淋液体吸收剂吸收废气中的SO2后，降落到吸收剂槽23中。
（4）脱硫废气的排放
在锅炉废气25流过脱硫塔21的同时，与液体吸收剂进行接触。于是，被冷却、脱硫，然后通过出口27排放。编号28表示填充床。
（5）空气鼓入脱硫塔的底部
为防止锅炉废气中的烟尘微粒沉降和淤积，并为控制位于脱硫塔底部的液体吸收剂24中的亚硫酸根离子（SO2-3）的浓度，用鼓风机29鼓入空气。
（6）脱硫废液的排放
在新配制的液体吸收剂供入安装在脱硫塔底部的吸收剂槽23之前，先将吸收剂槽23中的废液体吸收剂排放。排放的液体吸收剂在氧化塔30中进行空气氧化，以充分降低其化学需氧量（COD），经过滤后，作为废液31排放。
下面，参照流程示意图2说明传统的向脱硫塔供给液体吸收剂的系统。
（1）轻质煅烧氧化镁在水中的分散
将MgO贮槽1中的轻质煅烧氧化镁和供水管线2供给的水分别通过管道10和11引入MgO溶解槽3，并用搅拌器4搅拌。
（2）轻质煅烧氧化镁颗粒的磨细
将MgO溶解槽3中的轻质煅烧氧化镁分散体通过管道14输送到沉降槽6。在沉降槽6中，大粒度的轻质煅烧氧化镁经沉降而分离，通过管道15输送到湿式研磨机7，将其磨细。
（3）通过水合生成水合镁
含有细粒轻质煅烧氧化镁、且在沉降槽中未分离的液体与含有已在湿式研磨机7中磨细的轻质煅烧氧化镁的液体，分别通过管道16和17送入MgO水合槽8。将送入MgO水合槽8、含有细轻质煅烧氧化镁的液体加热，并用搅拌器9搅拌几小时，以得到水合镁。
（4）含水合镁的液体供入脱硫塔
脱硫剂在MgO水合槽8中充分地脱水，这样生成的水合镁通过管道12送入安装在脱硫塔底部的吸收剂槽23中。
如上所述，从传统使用的海水镁转而使用价廉的轻质煅烧氧化镁是为了降低构成大部分运转费的脱硫剂的费用。然而，在使用轻质煅烧氧化镁作为脱硫剂时，在该脱硫剂供入安装在脱硫塔底部的吸收剂槽之前，必须满足以下两个先决条件。
（ⅰ）轻质煅烧氧化镁的粒度必须降低。
（ⅱ）轻质煅烧氧化镁必须转化为水合镁[Mg（OH）2]。
与采用海水镁作为脱硫剂不同的是，为了满足上述先决条件，沉降槽6、湿式研磨机7、MgO水合槽8（包括大容量贮槽、加热和储热设备以及搅拌器）和安装在这些设备之间的管道和泵都是需要的。这就不利地造成基建费和占地面积增加。为参考起见，将主要由Mg（OH）2组成的海水镁的粒度分布测定结果列于图10，并将主要由MgO组成的商品轻质煅烧氧化镁的粒度分布测定结果列于图11。
在传统的利用镁的烟道气脱硫系统中，利用氢氧化镁作为吸收剂的系统是众所周知的。该系统的结构示于图13。在该系统中，烟道气通过冷却管道40调湿和冷却，直到将近达到水的露点为止，然后，将其送入吸收塔49，在该塔中通过循环管线47和填充床48供给液体吸收剂进行喷淋，从而使SOx通过气-液反应有效地被吸收。
在废气含有SO3的情况下，传统的湿式脱硫系统在冷却过程中将SO3转化为细雾。因此，除非使液体和细雾之间进行接触，否则SO3不能被除去，结果导致SO3的去除效率低。基于上述原因，在烟道气脱硫系统中产生的SO3细雾可以排放而不除去。因此，在某些情况下，在烟道气脱硫系统的出口处安装了湿式电沉淀器43用以脱除SO3。
图13中编号41表示氢氧化镁补给槽。通过氢氧化镁补给泵42将氢氧化镁从槽41供入吸收塔49。编号50表示将循环液体供给循环液体喷淋管道47和冷却管道40的泵。编号51、44和53分别表示废水处理装置、烟囱和氧化鼓风机。
有一些用氧化镁作为吸收剂的实例，在这种情况下，仍然要将氧化镁转化为氢氧化镁，利用后者作吸收剂。
因此，在用氧化镁作吸收剂的情况下，传统的系统需要将氧化镁水合成水合镁的装置。这样，与利用氢氧化镁作吸收剂比较，虽然可以减少运转费，但是，水合设备费是必不可少的。
本发明旨在解决上述存在的问题，而其目的之一是提供一种较简易的利用轻质煅烧氧化镁（MgO）作为脱硫剂的烟道气脱硫的方法，其中，一些设备例如沉降槽、湿式研磨机和MgO水合槽均可省去。
为了实现上述目的，本发明提供了一种烟道气脱硫的方法，该方法包括利用轻质煅烧氧化镁作为脱硫剂，并采取直接以MgO而不经过任何水合处理引入脱硫剂的方式，向安装在脱硫塔底部的吸收剂槽供给脱硫剂。
如上所述，在传统的方法中，使用轻质煅烧氧化镁必须满足以下两个先决条件：
（ⅰ）轻质煅烧氧化镁的粒度必须降低。
（ⅱ）轻质煅烧氧化镁必须转化为水合镁[Mg（OH）2]。
上述先决条件的基础取决于在与海水镁（迄今已广泛采用）相同的条件下向安装在脱硫塔底部的吸收剂槽供给脱硫剂的意图。
如图11所示，商品轻质煅烧氧化镁具有的平均粒度约为20μm，它远大于海水镁的粒度（即几微米）。此外，它的粒度分布范围较宽。（具有较小和较均匀粒度的商品轻质煅烧氧化镁是昂贵的，而且作为海水镁的代用品并没有优点。）因此，价格高的设备例如湿式研磨机仍是需要的。
为了寻求一种化学的而不是机械的方法用以使轻质煅烧氧化镁的粒度降低，而且证实转化轻质煅烧氧化镁为水合镁不是必不可少的，本发明进行了各种试验。
（1）亚硫酸根离子（SO2-3）对于降低轻质煅烧氧化镁的粒度是有效的。
（ⅰ）试验1：证实了轻质煅烧氧化镁的粒度与其溶解速率之间的关系。
测定轻质煅烧氧化镁的溶解速率的方法如下：200毫升纯水保持在温度为50℃，用搅拌器在180rpm的转速下连续搅拌。然后，称取18毫摩尔（以Mg计）具有已知粒度和已知成分的轻质煅烧氧化镁，将其加入水中。然后，添加2N H2SO4以保持该液体的PH为6.0。（由于轻质煅烧氧化镁在水中溶解会产生碱性溶液，中和它所需的酸用量是轻质煅烧氧化镁溶解量的指示）。从添加轻质煅烧氧化镁的时间起点开始，记录溶解80%构成轻质煅烧氧化镁主要成分（≥90%）的MgO所需的时间。结果，得到轻质煅烧氧化镁的粒度与其溶解速率之间的关系，如图5所示。从图5可以看出，随着轻质煅烧氧化镁的粒度减小，其溶解速率增高。
（ⅱ）试验2：证实了添加亚硫酸根离子（SO2-3）可以促进轻质煅烧氧化镁溶解。
除了在添加轻质煅烧氧化镁之前，将已知量的Ma2SO3（即，SO2-3）添加到纯水中之外，采用试验1中叙述的同样方法测定轻质煅烧氧化镁的溶解速率。然后，加入预定量的具有平均粒度为17μm和已知组成的轻质煅烧氧化镁，记录溶解所需的时间。结果，得到液体中SO2-3浓度与轻质煅烧氧化镁溶解速率的关系，如图6所示。从图6可以看出，随着液体中SO2-3浓度升高，轻质煅烧氧化镁的溶解速率增高。在没有SO2-3的情况下，溶解所需的时间为34分钟。
图6中采用的溶解MgO的条件如下：
1）液体的温度：50℃。
2）液体的PH：6.0。
3）溶解的MgO量：90mmol/L。
4）搅拌速度：180rpm。
所用的轻质煅烧氧化镁（MgO）如下：
1）牌号：Sobuekure KDB。
2）平均粒度：17μm。
总结上述结果，通过试验1证实轻质煅烧氧化镁在水中的溶解速率取决于其粒度，随着粒度的减小，其溶解速率增高。此外，通过试验2证实液体中有亚硫酸根离子（SO2-3）存在，可以有效地促进轻质煅烧氧化镁溶解。当与试验1的结果一起考虑时，这个效果可以认为是对轻质煅烧氧化镁粒度降低的促进。就此而言，当具有平均粒度为3.5μm的海水镁按试验1的条件进行时，溶解构成其主要成分（≥90%）的Mg（OH）2所需的时间为1.5-2.0分钟。为了得到相等的溶解具有平均粒度为17μm的轻质煅烧氧化镁的时间，从图6可以看出，液体中SO2-3的浓度必须不低于10mmol/L。
通常，可以认为轻质煅烧氧化镁具有菱形的晶体结构，其粒度的降低习惯上是通过将机械的方法和水合（需要大量的热能和长的反应时间）结合进行的。然而，通过试验1和2证实，如果在用以溶解轻质煅烧氧化镁的液体中有亚硫酸根离子（SO2-3）存在，轻质煅烧氧化镁的粒度可以在短时间中有效地降低。
如以上有关SO2的吸收方法中所述，在利用镁的真实烟道气脱硫系统中，生成足够量的MgSO3（即，SO2-3），并存在于安装在脱硫塔底部的吸收剂槽中，用以降低轻质煅烧氧化镁粒度。为了达到高的脱硫效率（参看图7），MgSO3也是一种液体吸收剂中必不可少的物质。在真实系统中，控制液体吸收剂中的MgSO3浓度，使其不低于10mmol/L。此外，在脱硫塔底部的液体吸收剂的温度控制约为60℃，以适宜于溶解，因为它会与从锅炉而来的热废气接触。
图7中所用的操作条件（和模拟计算）如下：
1）废气中SO2的浓度：1，200ppm。
2）废气的流速：2×105Nm3/h。
3）循环液体吸收剂的流速：2，000m3/h。
4）液体吸收剂的PH：6.5。
5）吸收塔的内部温度：60℃。
6）填料：HEILEX-500。
7）填充床的直径：7.4mu。
8）填充床的高度：2.4mH。
（2）吸收SO2，不一定需要将轻质煅烧氧化镁转化为水合镁
试验3：比较了轻质煅烧氧化镁和海水镁对SO2气体的吸收能力。
试验方法如下：准备了装有100毫升纯水（在室温下）的玻璃吸收瓶，并用搅拌器在180rpm的转速下连续搅拌水。称取41.15毫摩尔（以Mg计）海水镁或轻质煅烧氧化镁，加入其中。在1.48N升/分钟的速率下在吸收瓶内将标准的含4，800ppm在N2中的SO2气体鼓入并通过液体，鼓泡后，记录随着时间变化液体的PH和液体中SO2的浓度。
轻质煅烧氧化镁的试验结果示于图8，海水镁的试验结果示于图9。通过比较看出，两者都表现出基本上相同的吸收SO2气体的能力。即，每种吸收剂中1摩尔Mg吸收约2摩尔的SO2。由此发现，吸收SO2，不一定需要将轻质煅烧氧化镁转化为水合镁。
本发明的另一个目的是提供一种湿式烟道气脱硫系统，该系统利用氧化镁作为吸收剂，能有效地脱除废气中的SO3，而且不需要任何水合氧化镁的设备。
本发明的再一个目的是提供一种湿式烟道气脱硫系统，该系统具有吸收塔，能够提高氧化镁的活性。
本发明还有另一个目的，即提供采用上述任一系统的湿式烟道气脱硫的方法，其中，可以保持稳定的SOx脱除效率，而不会产生结垢或类似的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种湿式烟道气脱硫系统，其中，在处理燃烧重油锅炉或类似的废气（含SO2和SO3）时，将氧化镁（MgO）粉末直接喷洒烟道气，以此作为脱除SO3气体的手段，其后，将该粉末通过湿式吸收塔内的循环液体收集，并以浆体形式用作吸收SOx气体的吸收剂。
此外，为了有效地利用湿式吸收SOx的MgO粉末，通过含有亚硫酸根离子的循环液体直接收集MgO，以代替将其水合为氢氧化镁[Mg（OH）2]。
结果，提高了MgO的溶解度，且其作为吸收剂的活性也增强。
根据本发明另一个实施方案的湿式烟道气脱硫系统包括，除上式装置外，连接在吸收塔的氧化抑制装置，用以保证预定量的循环液体中的亚硫酸根离子。该氧化抑制装置包括一个设备：当循环液体中的亚硫酸根离子浓度降低时，用以降低供入吸收塔底部的氧化空气的进料速率。
此外，根据本发明的上述湿式烟道气脱硫系统，采用一种湿式烟道气脱硫的方法，其中，氧化镁的注入量根据废气中SO2的浓度、废气的流速和吸收塔内液体的PH进行控制。
通过煅烧碳酸镁生成的氧化镁在市场上可以较低价格买到。此外，在市场上可以买到具有粒度为十至几十微米的细粉状氧化镁。通过将这种粉末喷洒在含有SOx的锅炉废气中，氧化镁能够与废气中的SO3反应。
在应用于锅炉的情况下，喷洒粉末的位置是在空气加热器的出口烟道处。合乎要求的位置应该具有温度为150-200℃，该温度高于酸的露点。为了保证足够的固-气反应时间，喷洒的位置最好在湿式吸收塔的上游，并尽可能远一点。
通常，烟道中的废气流速不低于15m/s。因此，市场上买得的氧化镁可以引入位于下游的湿式吸收塔中，而不致在气体中沉降。
另一方面，氧化镁的添加量可以选择，以使其几乎相等于SO2的量，这样，可以保证其与SO3足够高的当量比。（如果MgO与SO2的摩尔比调节为1，MgO与SO3的摩尔比将接近50，因为SO3的存在量等于约1-2%的SO2存在量）。
因此，虽然MgO与SO2的反应是固-气反应，但是，通过增加MgO与SO2之比可以获得相当高的SOx脱除效率。
SO3与MgO反应生成硫酸镁（MgSO4）。
此后，将未反应的MgO粉末和部分转化为硫酸镁的粉末引入湿式吸收塔中，与其中的循环液体接触，与其合并形成稀浆体。可以理解，由于MgSO4具有高的溶解度，它可以在循环液体中溶解，而不会产生结垢的问题。
在湿式吸收塔之后，该系统与传统的利用氢氧化镁的系统基本上相同。然而，为了防止氢氧化镁粉末堵塞，最好使用下流式的吸收塔，并使气-液比足够地高。
然而，根据本发明在吸收槽内设有抑制氧化装置的场合，系统可以按这样的方式进行操作，即保证在循环液体中有预定量的亚硫酸根离子，以增加氧化镁的活性。结果，促进了氧化镁的溶解，从而可以稳定地吸收SO2。
此外，在采用本发明系统的脱硫方法时，其中，氧化镁的添加量相当于气体中SOx的浓度，并随着吸收塔内液体的PH控制气体的流速，使之控制在预定范围之内，这样，尽管SO2和SO3的浓度变化，仍可保持稳定的脱除效率，而且不致产生结垢或类似的问题。
图1是说明根据本发明第一种实施方案供给吸收剂的方法的流程示意图;
图2是说明传统方法的一个实施方案向脱硫塔供给吸收剂的流程示意图;
图3是说明传统的利用镁的烟道气脱硫系统中一个实施方案的流程示意图;
图4是说明传统的利用镁的烟道气脱硫系统中另一个实施方案的流程示意图;
图5是说明MgO的平均粒度与溶解所需时间之间的关系图;
图6是说明SO2-3的存在量与MgO反应所需时间之间的关系图;
图7是说明液体吸收剂中SO2-3浓度与脱硫效率之间的关系图;
图8是说明含MgO的液体对SO2气体的吸收特性图;
图9是说明含Mg（OH）2的液体对SO2气体的吸收特性图;
图10是说明海水镁的一个实例中粒度分布测定结果图;
图11是说明轻质煅烧氧化镁的一个实例中粒度分布测定结果图;
图12是说明根据本发明第二个实施方案的湿式烟道气脱硫系统部分切取的结构示意图;和
图13是说明利用氢氧化镁的传统烟道气脱硫系统部分切取的结构示意图。
本发明的第一个实施方案参照图1进行说明。
（1）轻质煅烧氧化镁在水中的分散
将MgO贮槽1中的轻质煅烧氧化镁和供水管线2供给的水分别通过管道10和11引入MgO溶解槽3，并用搅拌器4搅拌。
（2）供给轻质煅烧氧化镁的分散体到脱硫塔
通过管道12将MgO溶解槽3中的液体引入安装在脱硫塔底部的吸收剂槽5中。通常，在吸收剂槽5中有每升几十毫摩尔的亚硫酸根离子（SO2-3）存在，由于粒度减小到几乎等于传统上用作脱硫剂的海水镁的粒度，使轻质煅烧氧化镁溶解。这样溶解的轻质煅烧氧化镁表现出的对SO2气体的吸收能力，可与海水镁的吸收能力媲美。
（3）当吸收剂槽5中的SO2-3浓度低时，通过管道12从MgO溶解槽3引入吸收剂槽5的轻质煅烧氧化镁颗粒的粒度降低（或溶解）率也低，以至在吸收剂槽5中的停留时间必须延长。在这种情况下，必须通过管道13将吸收剂槽5中的液体循环到MgO溶解槽3。
当根据本发明使用轻质煅烧氧化镁作为脱硫剂时，通过将轻质煅烧氧化镁供给到安装在脱硫塔底部的吸收剂槽，就可以省去一些设备例如沉降槽、湿式研磨机和MgO水合槽。这样，该系统就大大简化到与使用海水镁作为脱硫剂的同样程度。这就可以实现减少脱硫设备的占地面积和基建费用以及由于取消了加热器和泵而节省了电力。此外，操作、维护和系统的检修都很方便。
下面是根据本发明的第二个实施方案构成的另一个种利用氧化镁的烟道气脱硫系统，参照图12具体说明如下。
图12中，与图13类似的部分标以相同的编号，不再重复说明。
图12中，含SOx（即SO2和SO3）的气体流经烟道65，其中通过喷嘴66供入粒度为十到几十微米的氧化镁粉末。更具体而言，贮仓斗61中的氧化镁粉末通过给料机62送出一部分，采用适当的装置例如喷射输送器63增压，然后供入烟道65中的烟道气。编号64代表鼓风机。
合乎要求的是将氧化镁均匀地喷洒烟道气。可以将喷洒的氧化镁直接送入湿式吸收塔49中，当其在烟道气中浮动时，吸收SO3。引入吸收塔49中的氧化镁与经过喷射管道47喷射的大量循环液体接触而被收集。由于氧化镁具有10μm或更大的粒度，容易通过湿式喷淋收集。
循环液体下落通过吸收塔49，同时与SO2产生气-液接触。为了提高气-液接触的效率，装备一台填充床48是有效的。该填充床48的结构必须不致造成沉淀积累，例如可采取格栅的形式。循环液体采用循环泵50从吸收塔的底部反复循环。与传统的利用氢氧化镁的烟道气脱硫系统类似，水从外部供给，同时，将一部分液体外排，并输送到废水处理装置51，这样，液体中的盐浓度不会过度增加。
为了保证循环液体中亚硫酸根离子多于预定量，可采用亚硫酸根离子浓度检测器78检测循环液体中的亚硫酸根离子浓度。如果亚硫酸根离子浓度变低，采用控制阀79，控制通过氧化喷嘴72供入吸收塔底部的氧化空气的进料速率，以便抑制由氧化鼓风机73所产生的氧化作用。在液体中亚硫酸根离子的存在，可使MgO的活性提高到与传统的氢氧化镁[Mg（OH）2]浆体相同的水平。
在图12中，虽然氧化空气的供给速率可以自动控制，但是，当系统按原先已知的进料条件运行的情况下，也可以用人工调节。
MgO粉末的供给速率通过控制装置74根据检测器76测定气体中SOx的浓度和检测器77测定气体的流速所传送的信号进行控制，按照这样的方式，MgO粉末可以在与SOx负载相对应的速率下供料。此外，为了防止吸收塔49中产生结垢或类似的问题，从PH计75传送信号给控制装置74，并用来控制MgO粉末的进料速率，以使其控制在预定的范围内。
在根据本发明建成的利用氧化镁的湿式烟道气脱硫系统（已在上文中具体叙述）中，可以根据废气中SOx的浓度直接将氧化镁粉末鼓入烟道，脱除SOx气体。此外，可以采取与传统湿式吸收塔中相同的方式，喷淋循环液体来收集散布在烟道中的氧化镁粉末，从而实现吸收剂的再补给和粉末的回收。
特别是采取了一种配置，其中，安装了抑制氧化的装置，保证亚硫酸根离子的预定量，这就不需要专门的水合MgO为Mg（OH）2设备，因为提高了MgO的活性。这种配置与上述SO3脱除效果共同作用下，使得利用镁的烟道气脱硫系统产生功能性的改进和明显降低建设费用的效果。此外，使用价廉的氧化镁吸收剂也使降低运转费成为可能。
此外，通过采用本发明所讲述的操作方法，本发明的烟道气脱硫系统能够在相应的SOx负载下稳定地运行，而不会产生结垢或类似的问题。