软锰矿粉脱硫除尘工艺及除尘装置.pdf

本发明是软锰矿粉脱硫除尘工艺及除尘装置，该除尘装置由吸收浆液制备系统、SO2吸收系统、烟气系统、吸收液净化及后处理系统和工艺水供应系统组成，该工艺采用步骤：1）将软锰矿粉磨细到120-160目，输送到制浆罐内与水混合搅拌配置成液固比为15-25%的矿浆；矿浆打入喷射鼓气脱硫塔，在底部形成4.5-5.5m深的浆液，不断搅拌；饱和状态的烟气进入喷射鼓气塔与矿浆中MnO2发生氧化还原反应并生成MnSO4；净化后的烟气流出喷射鼓气脱硫塔；经除雾器除去烟气所携带的雾滴，达标排放；脱硫后的硫酸锰吸收浆液排入吸收液储池，由渣浆泵打入到压滤机，进行粗滤固液分离。本发明采用软锰矿将二氧化硫转化为市场用途广泛的硫酸锰，无二次污染，具有可观的经济效益。

权利要求书
1.  一种软锰矿粉脱硫除尘装置，由吸收浆液制备系统、SO2吸收系统、烟气系统、吸收液净化及后处理系统和工艺水供应系统组成，其特征在于，所述SO2吸收系统采用喷淋式脱硫塔，所述脱硫塔从上之下分为均压室（1）、上隔板（4）、喷淋喷曝室（7）、下隔板（8）、净烟气停留单元（10）、反应单元（11）、浆池单元（12），烟气出口段（14）和烟气入口段（15），其中，
所述喷淋喷曝室（7）由上隔板（4）与下隔板（8）密封形成，所述均压室（1）位于上隔板（4）上，与喷淋喷曝室（7）之间由上隔板（4）分开；所述喷淋喷曝室（7）内在靠近上隔板（4）处布置有喷淋层组件（5），在上隔板（4）与下隔板（8）之间布置有净烟气导出管（6）；所述下隔板（8）以下布置净烟气停留单元（10）和反应单元（11）；
所述净烟气停留单元（10）内布置有喷曝管（9），所述喷曝管（9）与反应单元（11）相通；所述浆池单元（12）位于反应单元（11）以下。

2.  根据权利要求1所述的脱硫除尘装置，其特征在于，所述上隔板（4）以上布置有除雾单元（3）和防逃逸单元（2）。

3.  根据权利要求2所述的脱硫除尘装置，其特征在于，所述烟气入口段（15）布置于喷淋喷曝室（7）一侧，进入烟气入口段（15）的烟气沿入口段切线方向在所述喷淋喷曝室（7）进行旋喷；所述烟气出口段（14）布置于均压室（1）一侧，所述烟气进入所述均压室（1）内均压后再由所述烟气出口段（14）导出。

4.  根据权利要求3所述的脱硫除尘装置，其特征在于，所述浆池单元（12）内布置有搅拌器（13）。

5.  使用如权利要求1-4其中之一所述软锰矿粉脱硫除尘装置的软锰矿粉脱硫除尘工艺，其特征在于，所述脱硫除尘工艺包括以下步骤：
1）将软锰矿粉磨细到120-160目，称重后经给料机输送到制浆罐内；
2）在制浆罐内，将软锰矿粉与水混合搅拌配置成液固比为15-25%的矿浆；
3）将混合配置后的矿浆通过供浆泵打入脱硫塔，在脱硫塔底部形成4.5-5.5m深的浆液，所述浆液在搅拌器的作用下不断搅拌；
4）经电袋复合除尘器除尘后的锅炉烟气通过增压风机增压后进入冷却除氟器，通过雾化喷嘴进行降温冷却至饱和状态；
5）饱和状态的烟气首先进入烟气入口段，烟气沿入口段切线方向在吸收塔喷淋喷曝室进行旋喷，由喷淋层组件喷淋下来的浆液与烟气进行第一步化学反应，然后通过喷曝管进入吸收塔的浆池反应单元，进一步除去烟气中的有害气体及粉尘等物质；
6）净化后的烟气通过上隔板与下隔板之间的大直径的上升管道进入位于上隔板上的出口烟室，由净烟气导出管流出脱硫塔；
7）净化后流出脱硫塔的烟气经除雾器除去烟气所携带的雾滴，进入烟囱达标排放；
8）脱硫后的硫酸锰吸收浆液经脱硫塔底部的浆液取出泵排入吸收液储池，由渣浆泵打入到压滤机，进行粗滤，固液分离。

6.  根据权利要求5所述的软锰矿粉脱硫除尘工艺，其特征在于，在所述步骤5）是将所述饱和状态的烟气进入喷射鼓气式脱硫塔的喷射鼓气塔上下隔板之间的入口烟室，烟气通过入口烟室下隔板的喷射鼓泡管进入到吸收浆液液面以下的鼓泡区，从喷射鼓泡管的鼓泡孔喷射出的烟气中的SO2与矿浆中MnO2发生氧化还原反应，并生成MnSO4。

7.  根据权利要求6所述的软锰矿粉脱硫除尘工艺，其特征在于，所述步骤8）还包括：

8.  1）固液分离后，将回收的高浓度硫酸锰溶液经过加硫酸及黄铁矿除去铁铝及重金属，静置后进入三效蒸发器蒸发结晶；

8.  2）结晶后的产物经过干燥机干燥得到硫酸锰，最后用封装机装袋得到成品硫酸锰。

8.  根据权利要求7所述的脱硫除尘装置，其特征在于，所述脱硫塔为逆流喷淋式脱硫塔或喷射鼓气式脱硫塔。

说明书软锰矿粉脱硫除尘工艺及除尘装置
技术领域
本发明涉及环保除尘技术，尤其是涉及一种利用软锰矿粉脱除烟气中的二氧化硫并生产工业硫酸锰的除尘工艺及除尘装置。
背景技术
环境保护是我国的基本国策之一，我国是以燃煤为主要能源的国家，二氧化硫的大量排放，将导致降雨酸化，腐蚀植被、森林和建筑物，破坏人类的生存环境，直接危害人类健康。控制二氧化硫的排放，减少酸雨发生是我国环境保护的重要任务之一，而电力工业将成为削减二氧化硫排放量的重点工业领域。虽然各国在FGD技术研究方面都取得了很大的进步，但脱硫系统造价和运行费用相当惊人，而且各种方法均有其局限性。因此，不断研究开发经济成本低，能回收高价值副产品的FGD技术成为当务之急。
尽管各国在FGD方面都取得了很大的进步，尤其以石灰石-石膏湿法脱硫技术被广泛应用，但投资成本及运行费用相当惊人，而且各种方法均有其局限性。因此，研究开发更先进、更经济的FGD技术仍然很有必要。
硫酸锰是重要的微量元素肥料之一，全球锰产品的需求量十分巨大，冶金、化工、饲料、电子、建筑、通讯等领域都需要电解金属锰、电解二氧化锰、硫酸锰、高纯度碳酸锰等锰业产品的支撑，而这些产品，都是国家鼓励发展的产业。因此,发展现代锰业拥有广阔的市场前景。
现有脱硫技术大多为石灰石-石膏法脱硫，脱硫剂采用石灰石或石灰，通过汽车将石灰石或石灰输送到粉仓，然后粉仓下的给料机将石灰石输送到制浆罐加水配置成15%浓度的石灰石浆液，然后通过供浆泵将石灰石浆液输送至脱硫塔。锅炉烟气经除尘器除尘后通过增压风机进入脱硫塔内，与循环浆液发生酸碱中和反应，然后通过塔顶除雾器除去雾滴排入大气中。反应生成的石膏则经过旋流器旋流初次分离，再经过真空皮带脱水机脱水后得到石膏产品。
目前控制烟气中二氧化硫的技术分为干法和湿法两种，干法脱硫技术是利用吸附剂脱除烟气中的二氧化硫，但其脱硫效率有限不能达到国家环保要求而受限制；湿法脱硫技术是借助于液相与气相中SO2发生反应，使其转化成其他物质，从而达到除硫的目的。在湿法脱硫中，目前大多采用石灰石-石膏法及钠碱法，尤以石灰石-石膏法被广泛应用，但该法投资和运行成本高，且脱硫副产品价格低，应用价值低销路不畅，易造成二次污染，经济效益不明显。
发明内容
本发明的目的是采用一种全新的方法，利用废弃的二氧化硫和软锰矿生产硫酸锰，采用SO2-作为还原剂，使软锰矿中的Mn4+还原成Mn2+进入浸出液，生成硫酸锰溶液。再经过一系列后处理分离、提纯、浓缩得到工业硫酸锰（MnSO4·H2O）。
为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：
一种软锰矿粉脱硫除尘装置，由吸收浆液制备系统、SO2吸收系统、烟气系统、吸收液净化及后处理系统和工艺水供应系统组成，所述SO2吸收系统采用喷淋式脱硫塔，所述脱硫塔从上之下分为均压室1、上隔板4、喷淋喷曝室7、下隔板8、净烟气停留单元10、反应单元11、浆池单元12，烟气出口段14和烟气入口段15，其中，
所述喷淋喷曝室7由上隔板4与下隔板8密封形成，所述均压室1位于上隔板4上，与喷淋喷曝室7之间由上隔板4分开；所述喷淋喷曝室7内在靠近上隔板4处布置有喷淋层组件5，在上隔板4与下隔板8之间布置有净烟气导出管6；所述下隔板8以下布置净烟气停留单元10和反应单元11；
所述净烟气停留单元10内布置有喷曝管9，所述喷曝管9与反应单元11相通；所述浆池单元12位于反应单元11以下。
所述上隔板4以上布置有除雾单元3和防逃逸单元2。
所述烟气入口段15布置于喷淋喷曝室7一侧，进入烟气入口段15的烟气沿入口段切线方向在所述喷淋喷曝室7进行旋喷；所述烟气出口段14布置于均压室1一侧，所述烟气进入所述均压室1内均压后再由所述烟气出口段14导出。
所述浆池单元12内布置有搅拌器13。
本发明还提出一种软锰矿粉脱硫除尘工艺，所述脱硫除尘工艺包括以下步骤：
1）将软锰矿粉磨细到120-160目，称重后经给料机输送到制浆罐内；
2）在制浆罐内，将软锰矿粉与水混合搅拌配置成液固比为15-25%的矿浆；
3）将混合配置后的矿浆通过供浆泵打入脱硫塔，在脱硫塔底部形成4.5-5.5m深的浆液，所述浆液在搅拌器的作用下不断搅拌；
4）经电袋复合除尘器除尘后的锅炉烟气通过增压风机增压后进入冷却除氟器，通过雾化喷嘴进行降温冷却至饱和状态；
5）饱和状态的烟气首先进入烟气入口段，烟气沿入口段切线方向在吸收塔喷淋喷曝室进行旋喷，由喷淋层组件喷淋下来的浆液与烟气进行第一步化学反应，然后通过喷曝管进入吸收塔的浆池反应单元，进一步除去烟气中的有害气体及粉尘等物质；
6）净化后的烟气通过上隔板与下隔板之间的大直径的上升管道进入位于上隔板上的出口烟室，由净烟气导出管流出脱硫塔；
7）净化后流出脱硫塔的烟气经除雾器除去烟气所携带的雾滴，进入烟囱达标排放；
8）脱硫后的硫酸锰吸收浆液经脱硫塔底部的浆液取出泵排入吸收液储池，由渣浆泵打入到压滤机，进行粗滤，固液分离。
在所述步骤5）还可以采用将所述饱和状态的烟气进入喷射鼓气式脱硫塔的喷射鼓气塔上下隔板之间的入口烟室，烟气通过入口烟室下隔板的喷射鼓泡管进入到吸收浆液液面以下的鼓泡区，从喷射鼓泡管的鼓泡孔喷射出的烟气中的SO2与矿浆中MnO2发生氧化还原反应，并生成MnSO4。
所述步骤8）还包括：
8.1）固液分离后，将回收的高浓度硫酸锰溶液经过加硫酸及黄铁矿除去铁铝及重金属，静置后进入三效蒸发器蒸发结晶；
8.2）结晶后的产物经过干燥机干燥得到硫酸锰，最后用封装机装袋得到成品硫酸锰。
所述脱硫塔为逆流喷淋式脱硫塔或喷射鼓气式脱硫塔。
本发明在脱除废气中的二氧化硫的同时生产硫酸锰，副产品硫酸锰具有可观的经济效益，为企业创造利润；
采用资源丰富的软锰矿粉作为脱硫剂，我国锰资源丰富，分布较广，原料廉价易得，可带动贫矿的利用；软锰矿将二氧化硫转化为市场用途广泛的硫酸锰，无二次污染，具有可观的经济效益；
喷淋喷射鼓气脱硫装置取消了以往的氧化风机及氧化风系统，降低了建造成本；该喷淋喷射鼓气装置设置了一层喷淋层，由浆液循环泵循环吸收二氧化硫，提高了脱硫效率；该喷淋喷射鼓气装置设置专有的防逃逸装置，进一步去除烟气中夹带的浆液与雾滴。
本工艺回收的二氧化硫全部转化为硫酸锰溶液，不产生任何废水、废液和废渣二次污染，是一项真正意义上的将污染物全部资源化并且符合火电厂节能减排、循环经济要求的技术，该方案符合国家产业政策和能源环保政策。
附图说明
图1是本发明软锰矿浆烟气脱硫塔结构图；
图2本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明。
软锰矿浆是一种很好的二氧化硫吸收剂，采用软锰矿浆脱除烟气中的二氧化硫并联产硫酸锰是一种“变废为宝，综合治理”的脱硫方法。整个系统主要由吸收浆液制备系统、SO2吸收系统、烟气系统、吸收液净化及后处理系统和工艺水供应系统等系统组成。其中，
图1是本发明脱硫塔结构图，如图所示，本实施例的软锰矿浆烟气脱硫塔采用逆流喷淋式脱硫塔，该脱硫塔从上之下主要分为均压室1、喷淋喷曝室7、净烟气停留单元10、反应单元11、浆池单元12。其中均压室1与喷淋喷曝室7之间由上隔板4分开，上隔板4以上布置除雾单元3和防逃逸单元2，上隔板4以下布置喷淋层组件5，鼓气室7与反应单元11由下隔板8分开，净烟气导出管6布置与上隔板4与下隔板8之间，下隔板8以下净烟气停留单元10内布置喷曝管9，喷曝管9与反应单元11相接，反应单元11以下为浆池单元12，烟气入口段15布置于喷淋喷曝室7一侧，烟气出口段14布置于均压室1一侧，浆池单元12内布置搅拌器13。
烟气首先进入烟气入口段15，烟气沿入口段切线方向在吸收塔喷淋喷曝室7进行旋喷，由喷淋层组件5喷淋下来的浆液与烟气进行第一步化学反应，喷淋喷曝室由上隔板4与下隔板8密封形成，通过喷曝管9进入吸收塔的浆池反应单元11，在此位置进行化学反应，进一步除去烟气中的有害气体及粉尘等物质。反应后的烟气在净烟气停留单元10停留均布后，由净烟气导出管6将烟气导出，净烟气先通过除雾单元3除去烟气中夹带的大部分浆液与雾滴，然后通过防逃逸单元2进一步去除烟气中夹带的浆液与雾滴，之后烟气进入均压室1，在此位置净烟气均压后，统一由烟气出口段14导出。反应后的浆液会由于密度不同进行沉降，在浆池单元12内与二氧化锰反应生成的硫酸锰溶液，随着反应时间与反应量的增加浓度越来越高，通过浆液取出泵取出进行后处理提纯工艺。浆池单元12在搅拌器13的作用下进行搅拌，防止副产物沉积，使物料进行充分反应。
该装置区别于以往的脱硫除尘装置在于：
1、取消了氧化风系统，因为二氧化锰的强氧化性与二氧化硫发生氧化还原反应，因此该脱硫除尘装置成本更低。
2、在喷爆室上层区间增加了一层喷淋装置，使得反应更加完全，脱硫效率更高，出口含尘量更小等优点。
3、该喷淋喷射鼓气装置设置了防逃逸装置单元，可使烟气中的雾滴和浆液进一步去除。
图2本发明的工艺流程图。如图所述，本发明的主要工艺流程：
经磨细到150目的软锰矿粉经由称重给料机输送到制浆罐内，与水混合搅拌配置成20%左右液固比的矿浆，通过供浆泵打入喷射鼓气脱硫塔。
经电袋复合除尘器除尘后的锅炉烟气通过增压风机增压后进入冷却除氟器，通过雾化喷嘴进行降温冷却至饱和状态，然后进入喷射鼓气塔入口烟室（上下隔板之间），脱硫塔底部有5m左右的浆液在搅拌器的作用下不断搅拌，烟气通过入口烟室下隔板的喷射鼓泡管进入到吸收浆液液面以下的鼓泡区，从鼓泡孔喷射出的烟气中的SO2与矿浆中MnO2发生氧化还原反应，并生成MnSO4。净化后的烟气通过上升管（上隔板与下隔板之间的大直径管道）进入位于上隔板以上的脱硫塔出口烟室，然后流出喷射鼓气脱硫塔。流出的烟气经除雾器除去烟气所携带的雾滴，进入烟囱达标排放。
脱硫后的硫酸锰吸收液经脱硫塔底部的浆液取出泵排入吸收液储池，由渣浆泵打入到压滤机粗滤固液分离，回收的高浓度硫酸锰溶液经过加硫酸及黄铁矿除去铁铝及重金属，静置后进入三效蒸发器蒸发结晶，结晶后的产物经过干燥机干燥得到符合要求的硫酸锰产品，最后用封装机装袋得到成品硫酸锰。
软锰矿的主要成分是二氧化锰，二氧化锰是强氧化剂，在酸性溶液中具有较强的氧化性，而SO2在水溶液中具有较强的还原性，从他们的标准电极电位分别为;
SO4-+4H++2e=H2SO3+H2O      E0=0.17V
MnO2+4H++2e=Mn2++2H2O      E0=0.23V
由反应式可知，用软锰矿浆来吸收废气中SO2，会发生比较完全的氧化还原反应。软锰矿浆烟气脱硫过程中发生的反应如下：
SO2+H2O= H2SO3
MnO2+ H2SO3=MnSO4+H2O
合并可得总反应为:
SO2+ MnO2=MnSO4
从动力学观点来看，用软锰矿浆液来吸收工业废气中的SO2，反应是比较容易进行的，因为整个吸收过程在气-液-固三相内进行，由于吸收塔内采用喷射鼓气方式，可使气液接触面积增大，从而使MnO2和SO2的反应有较好的动力学条件。
本方案中的喷射鼓气式脱硫塔也可采用逆流喷淋式脱硫塔来实现软锰矿-硫酸锰工艺。
本发明的技术验证实验
1、实验装置及仪器
手持式烟气分析仪，小型引风机，温度计，PH计，小型喷射鼓气吸收塔（如图1）。
2、实验原料
烟气：从220t/h锅炉引风机后开口通过管道引入锅炉烟气进入实验装置引风机。
软锰矿浆液：将150目的软锰矿粉直接加清水配置20%左右的混合浆液。
表一 软锰矿粉主要化学成分（质量分数%）

3、实验方法
采用1000m3/h小型引风机将锅炉除尘器出口烟气引入一路进入小型脱硫装置，在小型喷射鼓气脱硫装置中加入软锰矿混合浆液，观察脱硫装置前后的二氧化硫浓度值并记录，待出口二氧化硫浓度大于100mg/m3时停止通入烟气，分析生成溶液的主要成分。
4、实验结果及分析
实验一：软锰矿浆液作为脱硫原料

实验二：氧化钙加水配置12%浆液作为脱硫原料

实验三：软锰矿反应前后含量对比

反应后混合浆（固体矿渣）成分分析表（%）

2#混合浆（水）成分分析表

5 结论
试验结果证明用软锰矿吸收SO2气体，在技术上是可行的，SO2吸收率可达90%以上。
在PH值低于4以后脱硫效率急剧下降。
软锰矿中未参与反应的二氧化锰占20%~36%。
锰转化吸收率可达80%。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。