一种可再生烟气脱硫工艺 【技术领域】
本发明涉及化工、 热电及冶金技术领域， 更具体地讲， 涉及一种可再生烟气脱硫工艺。 背景技术
目 前， 康 世 富 (cansolv) 有 限 公 司 的 商 业 网 站 (http://www.cansolv.com/cn/ so2scrubbingschema.ch2) 上公开了一种可解吸的烟气脱硫工艺。该工艺首先利用胺液吸 收烟气中的二氧化硫， 然后在高温下解吸胺液中的二氧化硫， 以获得较高纯度的二氧化硫 气体， 并同时得到恢复吸收二氧化硫能力的胺液， 所述胺液可以循环使用。目前， 还有一种 离子液可解吸脱硫的工艺方法， 该工艺过程与上述胺法脱硫工艺方法的过程基本相似。二 者的不同之处在于脱硫吸收液组份不同， 其吸收二氧化硫的能力基本一致。上述两种脱硫 工艺均采用的一级吸收和一级解吸的解吸工艺， 此外， 它们根据待脱硫烟气中的含尘量情 况， 选择性地采用了烟气预洗工艺， 并且它们对脱硫溶液的复苏处理均采用传统的树脂脱 盐工艺。
目前， 现有技术的脱硫工艺具有诸多不足， 主要表现为 ： 脱硫溶液中悬浮杂质含量 高、 系统堵塞严重、 脱硫率低、 解吸能耗大、 脱硫溶液复苏困难、 强酸根脱除率低等。 此外， 由 于冶金工业中的烧结烟气具有粉尘含量大、 三氧化硫、 氯、 硝酸根等强酸性气体含量较高等 特点， 所以当使用现有技术的脱硫工艺来脱除的烧结烟气中的二氧化硫气体时， 上述不足 将更加严重， 并且会进一步出现因在高含量硫酸根条件下使用树脂脱除氯根、 硝酸根时树 脂选择性差、 树脂负荷大等原因而导致的树脂脱盐效果差以及脱硫溶液损耗大等缺陷。同 时， 烟气脱硫系统因烟气夹带水份与树脂脱盐洗涤水补入脱硫系统， 引起脱硫系统水量的 增加， 如何有效减少系统水量是脱硫溶液浓度保持一定的关键。 发明内容
针对现有技术的上述不足， 本发明提供了一种可再生烟气脱硫工艺， 以解决现有 技术中的一项或多项不足。
本发明提供了一种可再生烟气脱硫工艺， 所述可再生烟气脱硫工艺包括通过使用 脱硫溶液吸收烟气中含有的硫氧化物的吸收工艺和通过加热来解吸吸收有硫氧化物的脱 硫溶液以回收硫氧化物的解吸工艺， 其中， 所述吸收工艺包括按烟气流动方向依次执行的 以下步骤 ： (i) 使用第一脱硫溶液吸收烟气中的硫氧化物， 形成第一富液 ； (ii) 使用第二脱 硫溶液进一步吸收烟气中的硫氧化物， 形成第二富液， 将第二富液的作为第二脱硫溶液或 作为第一脱硫溶液 ； (iii) 使用洗涤剂捕集烟气中夹带的脱硫溶液 ； (iv) 排出洁净烟气 ； 所 述解吸工艺包括以下步骤 ： (a) 对第一富液的一部分进行一次解吸， 形成半贫液和解吸气 体； (b) 同时对第一富液的另一部分和半贫液的一部分进行二次解吸， 形成贫液和解吸气 体； (c) 冷凝并回收解吸气体中的硫氧化物 ； 将半贫液的另一部分作为第一脱硫溶液， 并将 贫液作为第二脱硫溶液分别提供至吸收工艺， 以实现脱硫溶液在吸收工艺和解吸工艺之间的循环 ； 所述第一富液或第二富液的硫氧化物含量高于半贫液的硫氧化物含量， 所述半贫 液的硫氧化物含量高于贫液的硫氧化物含量。
与现有技术相比， 本发明的可再生烟气脱硫工艺包括烟气洗涤步骤、 吸收工艺、 解 吸工艺、 脱硫溶液净化复苏工艺， 从而能够提高脱硫效果、 降低解吸能耗 ( 例如， 本发明的 系统能够降低再沸器能耗大约 35％ )、 防止系统堵塞、 降低脱硫溶液损耗， 并能够适应吸收 剂吸收特性， 而且本发明的工艺能够适用于各种含有硫氧化物 ( 例如， 二氧化硫和三氧化 硫 ) 的烟气或工业废气。例如， 本发明的可再生烟气脱硫工艺可以应用到烧结废气、 高炉煤 气、 焦炉煤气、 燃煤电厂锅炉废气、 加热炉废气等需要进行废气脱硫处理和回收的领域。 附图说明
通过下面参照附图进行的描述， 本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清 楚， 附图中 ：
图 1A 示出了一种用于实现根据本发明第一示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺 的装置的示意图 ；
图 1B 示出根据本发明第一示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺示意图 ； 图 2A 示出了一种用于实现根据发明第二示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺的 装置的示意图 ；
图 2B 示出了根据发明第二示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺示意图。
主要附图标记 ：
100 ： 吸收系统 110 ： 半贫液吸收段 111 ： 半贫液入口
112 ： 第一富液出口 113 ： 第一烟气升气罩 114 ： 第一填料层
115 ： 第一液体分布器 116 ： 第一富液槽 120 ： 贫液吸收段
121 ： 贫液入口 122 ： 第二富液出口 123 ： 第二烟气升气罩
124 ： 第二填料层 125 ： 第二液体分布器 126 ： 第二富液槽
130 ： 脱硫溶液捕集段 131 ： 洗涤液入口 132 ： 捕集液出口
133 ： 第三烟气升气罩 134 ： 第三填料层 135 ： 第三液体分布器
136 ： 捕集液槽 137 ： 循环泵
200 ： 解吸系统 210 ： 第一解吸段 211 ： 第一富液入口
212 ： 半贫液出口 213 ： 第一解吸气体升气罩 214 ： 第四填料层
215 ： 第四液体分布器 216 ： 半贫液贮槽 220 ： 第二解吸段
221 ： 第二富液入口 222 ： 贫液出口 223 ： 第二解吸气体升气罩
224 ： 第五填料层 225 ： 第五液体分布器 226 ： 贫液贮槽
230 ： 再沸器 230′ ： 第二再沸器 240 ： 解吸塔除雾层 250 ： 隔板
300 ： 脱硫溶液净化复苏系统 310 ： 沉降过滤系统 320 ： 冷冻结晶系统
330 ： 树脂脱盐系统
410 ： 第一管路 420 ： 第二管路 430 ： 第三管路
412 ： 第一贫富液换热器 413 ： 第二贫富液换热器
500 ： 烟气洗涤系统
600 ： 解吸气体处理系统
具体实施方式
为了更好地理解本发明， 在对实施例进行详细描述之前， 需要对本发明描述中所 使用的部分术语进行简单的解释。在本说明书中， 待脱硫的含硫烟气 ( 下文中简称为烟 气 ) 包括烧结烟气、 冶金烟气、 电站锅炉烟气等中的至少一种， 其中的硫氧化物主要是二氧 化硫。本说明书中， “脱硫溶液” 是指用于脱除烟气中的硫氧化物 ( 包括二氧化硫和三氧化 硫， 下文中， 以二氧化硫为例 ) 的溶液， “脱硫溶液富液” ( 下面简称为 “富液” ) 指吸收了二 氧化硫的脱硫溶液， “脱硫溶液贫液” ( 下面简称为 “贫液” ) 是指没有吸收二氧化硫的脱硫 溶液或者已经解吸出所吸收的二氧化硫的脱硫溶液， 其中， 如果脱硫溶液通过两次以上的 解吸来脱出吸收的二氧化硫， 则在首次解吸脱硫之后且在最后一次解吸脱硫之前的脱硫溶 液可以称作 “脱硫溶液半贫液” ( 下面简称为 “半贫液” )， 最后一次解吸脱硫之后的脱硫溶 液为 “贫液” ； 如果脱硫溶液富液仅通过一次解吸来脱出所吸收的二氧化硫， 那么一次解吸 脱硫后的脱硫溶液就可成为 “贫液” 。因此， 半贫液的硫氧化物含量高于贫液的硫氧化物含 量， 即贫液吸收硫氧化物的能力比半贫液吸收硫氧化物的能力强。
在本说明书中， 脱硫溶液中的主吸收组分， 即能够吸收硫氧化物并能使硫氧化物 解析的成分， 可以包括有机碱液 ( 例如， 有机胺液 ) 和各种离子溶液中的至少一种。此外， 脱硫溶液还包括活化剂、 酸和水。可选择地， 脱硫溶液还可包括防失效剂、 表面活性剂。 根据本发明的可再生烟气脱硫工艺包括通过使用脱硫溶液吸收烟气中含有的硫 氧化物的吸收工艺和通过加热来解吸吸收有硫氧化物的脱硫溶液以回收硫氧化物的解吸 工艺。
其中， 所述吸收工艺包括按烟气流动方向依次执行的以下步骤 ： 使用第一脱硫溶 液吸收烟气中的硫氧化物， 形成第一富液 ； 使用第二脱硫溶液进一步吸收烟气中的硫氧化 物， 形成第二富液， 将第二富液的一部分作为第二脱硫溶液并将第二富液的另一部分作为 第一脱硫溶液， 或者将全部的第二富液的作为第二脱硫溶液或作为第一脱硫溶液 ； 使用洗 涤剂捕集烟气中夹带的脱硫溶液 ； 排出洁净烟气。所述解吸工艺包括以下步骤 ： 对第一富 液的一部分进行一次解吸， 形成半贫液和解吸气体 ； 同时对第一富液的另一部分和半贫液 的一部分进行二次解吸， 形成贫液和解吸气体 ； 冷凝并回收解吸气体中的硫氧化物。 将半贫 液的另一部分作为第一脱硫溶液， 并将贫液作为第二脱硫溶液分别提供至吸收工艺， 以实 现脱硫溶液在吸收工艺和解吸工艺之间的循环 ； 所述第一富液或第二富液的硫氧化物含量 高于半贫液的硫氧化物含量， 所述半贫液的硫氧化物含量高于贫液的硫氧化物含量。
在本发明的一个实施例中， 所述可再生烟气脱硫工艺还可包括将第二富液的硫氧 化物含量与半贫液的硫氧化物含量进行比较， 当第二富液的硫氧化物含量较高时， 将全部 的第二富液与第一富液一起提供至所述解吸工艺。
在本发明的一个实施例中， 所述吸收工艺还可包括使用除雾器对所述洁净烟气进 行除雾的步骤。
在本发明的一个实施例中， 在所述吸收工艺的捕集步骤中， 可将含有脱硫溶液的 捕集液返回作为洗涤液使用。
在本发明的一个实施例中， 所述吸收工艺的捕集步骤还可包括通过对捕集液进行 浓缩处理或将捕集液与富液一起送入解吸系统来回收脱硫溶液的步骤。
在本发明的一个实施例中， 所述洗涤液可以是工业软水、 脱盐水或一部分捕集液。
在本发明的一个实施例中， 所述脱硫溶液可以为有机碱溶液、 有机胺溶液或能够 在低温吸收硫氧化物并在高温解吸硫氧化物的离子液中的至少一种。此外， 所述脱硫溶液 还可包括活化剂、 酸和水， 或者还可包括活化剂、 酸、 水和表面活性剂。
在本发明的一个实施例中， 所述解吸工艺中的二次解吸可包括通过再沸器来对已 部分解吸的第一富液和 / 或第二富液进行解吸。
在本发明的一个实施例中， 所述解吸工艺中的一次解吸可以为高温高压解吸且二 次解吸可以为闪蒸解吸， 所述高温高压解吸可通过底部设置有再沸器的第一解吸段来实 现， 所述闪蒸解吸可通过连接有抽真空装置的第二解吸段来实现， 所述第一解吸段与第二 解吸段之间设置有隔板。
在本发明的一个实施例中， 所述可再生烟气脱硫工艺还可包括在进入所述吸收工 艺之前对烟气进行洗涤， 以对烟气进行降温和除尘。 优选地， 所述洗涤步骤可通过使待处理 烟气依次经过 S 形烟道和洗涤塔来实现， 其中， 所述洗涤塔从下往上可包括空塔烟气洗涤 段、 填料烟气洗涤段和除雾层。此外， 所述洗涤步骤还可包括通过设置在 S 形烟道前端的增 压风机来使烟气增压。 在本发明的一个实施例中， 所述可再生烟气脱硫工艺还可包括对将提供至解吸工 艺的第一富液和 / 或第二富液与贫液和 / 或半贫液进行换热， 以提高第一富液和 / 或第二 富液的温度并降低贫液和 / 或半贫液的温度， 从而提高了热量利用效率， 并且由于脱硫溶 液在低温下 ( 例如， 30℃～ 60℃ ) 对烟气中的硫氧化物具有更好的吸收效率， 所以净化热后 贫液和 / 或半贫液也达到了吸收工艺的温度要求。此外， 所述可再生烟气脱硫工艺还可包 括对将要进行一次解吸的第一富液和 / 或第二富液与解吸气体进行换热， 以进一步提高第 一富液和 / 或第二富液的温度并降低解吸气体的温度， 从而进一步提高热量利用效率。
在本发明的一个实施例中， 所述可再生烟气脱硫工艺还可包括对提供至吸收工艺 的贫液进行净化复苏处理， 以去除贫液中含有的悬浮物、 金属阳离子和强酸根离子。其中， 所述净化复苏处理步骤可包括顺次进行的沉降、 过滤、 冷冻结晶和树脂脱盐步骤。 所述净化 复苏处理步骤也可仅包括顺次进行的沉降、 过滤和冷冻结晶， 或者仅包括顺次进行的沉降、 过滤 + 树脂脱盐。此外， 所述沉降和过滤步骤可以在贫液进行换热前进行， 所述冷冻结晶和 树脂脱盐步骤可以在贫液进行换热后进行。在本发明中， 所述强酸根离子可包括硫酸根离 子、 氯离子和硝酸根离子。 此外， 所述沉降步骤还可包括向待沉降的贫液中加入金属离子沉 淀剂和悬浮物助滤剂的步骤。此外， 所述净化复苏处理步骤还可包括向经沉降和过滤得到 的清液中加碱， 以进一步去除清液中的金属离子。
在本发明的一个实施例中， 可以同时分别对贫液和半贫液进行与上述内容相同的 净化复苏处理。 即， 在本发明的一个实施例中， 所述可再生烟气脱硫工艺还可包括对提供至 吸收工艺的贫液和半贫液分别进行净化复苏处理， 所述净化复苏处理步骤包括顺次进行的 沉降、 过滤、 冷冻结晶和树脂脱盐步骤， 从而分别去除贫液和半贫液中含有的悬浮物、 金属 阳离子和强酸根离子。 此外， 所述沉降和过滤步骤可以在贫液或半贫液进行换热前进行， 所 述冷冻结晶和树脂脱盐步骤可以在贫液或半贫液进行换热后进行。
在本发明的一个实施例中， 所述冷凝并回收解吸气体中的硫氧化物的步骤可包括 以下步骤 ： 对解吸气体进行冷凝以形成冷凝液和夹带脱硫溶液的解吸气体 ； 对所述夹带脱
硫溶液的解吸气体进行气液分离硫氧化物气体和液相 ； 回收硫氧化物气体。 进一步来讲， 所 述冷凝并回收解吸气体中的硫氧化物的步骤还可包括对冷凝液和由气液分离得到的所述 液相进行过滤， 然后将滤液提供至一次解吸或者将滤液外排的步骤。
在本发明的一个实施例中， 所述对解吸气体进行冷凝的步骤可包括顺序进行的多 级冷凝， 并且将所述多级冷凝中的第一级冷凝形成的冷凝液排出到外界， 所述多级冷凝中 的其它级冷凝形成的冷凝液经与解吸气体换热后提供至解吸工艺。
在本发明的一个实施例中， 所述对解吸气体进行冷凝的步骤可包括一级冷凝和二 级冷凝， 所述一级冷凝形成的冷凝液排出到外界， 所述二级冷凝形成的冷凝液经与解吸气 体换热后提供至解吸工艺。
现在， 将详细说明本发明的示例性实施例。本发明的示例示出在附图中， 其中， 相 同的标号始终表示相同的元件。下面将通过参照附图来描述实施例， 以解释本发明。然而， 本发明可以以多种不同的形式来实施， 不应该被理解为局限于在此提出的示例性实施例。 提供这些实施例使本发明的公开将是彻底和完全的， 并将本发明的范围充分地传达给本领 域的技术人员。在附图中， 为了清晰起见， 会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
在这里可使用空间相对术语 ( 例如， “下面的” 、 “在…下方” 、 “上面的” 等 ) 来描述 如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的相对位置关系。应该理解的是， 空间相 对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如， 如果在附图中装置被翻转， 则描述为其它元件或特征 “下面的” 或 “在” 其它元件或特征 “下 方” 的元件随后将被定位为其它元件或特征 “上面的” 或 “在” 其它元件或特征 “上方” 的元 件或特征。因此， 示例性术语 “下面的” 可包括上面的和下面的两种方位。
下面将参照附图详细描述根据本发明示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺及其 系统。
实施例 1
图 1A 示出了一种用于实现根据本发明第一示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺 的装置示意图， 图 1B 示出根据本发明第一示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺示意图。
如图 1A 所示， 实现本示例性实施例的装置可包括 ： 吸收系统 100， 通过在吸收塔中 使贫液与待处理烟气逆流接触来吸收烟气中的二氧化硫， 并形成富液和净化气 ； 解吸系统 200， 通过解吸塔和再沸器使富液解吸以形成新的贫液和解吸气体 ； 脱硫溶液净化复苏系统 300， 通过树脂脱盐来去除解吸所得的贫液中的杂质离子 ； 解吸气体处理系统 600， 使用解 吸气体冷凝分离器得到纯净的二氧化硫气。
在实现本示例性实施例的装置中， 吸收系统 100 的吸收塔包括烟气顺次通过且彼 此隔开的半贫液吸收段 110、 贫液吸收段 120 和脱硫溶液捕集段 130， 半贫液吸收段 110 设 置有半贫液入口 111 和第一富液出口 112， 贫液吸收段 120 设置有贫液入口 121 和第二富液 出口 122， 脱硫溶液捕集段 130 设置有洗涤液入口 131 和捕集液出口 132。
在实现本示例性实施例的装置中， 解吸系统 200 的解吸塔包括彼此隔开并连通的 第一解吸段 210 和在第一解吸段下方并与再沸器 230 相连的第二解吸段 220， 第一解吸段 210 设置有第一富液入口 211 和半贫液出口 212， 第二解吸段 220 设置有第二富液入口 221 和贫液出口 222。
在实现本示例性实施例的装置中， 半贫液入口 111 通过第一管路 410 与半贫液出口 212 相连以使用从第一解吸段 210 得到的半贫液来在半贫液吸收段 110 中吸收烟气中的 二氧化硫 ； 贫液入口 121 通过第二管路 420 与贫液出口 222 相连以使用从第二解吸段 220 得 到的贫液来在贫液吸收段 120 中吸收烟气中的二氧化硫 ； 第一富液出口 112 通过第三管路 430 与第一富液入口 211 和第二富液入口 221 相连以向第一解吸段 210 和第二解吸段 220 提供富液 ； 第二富液出口 122 与半贫液入口 111 和贫液入口 121 相连， 以将第二富液的一部 分送入半贫液吸收段 110 并将第二富液的另一部分送入贫液吸收段 120 来循环使用， 另外， 第二富液出口 122 还与第三管路 430 相连， 以当第二富液中的二氧化硫含量高于半贫液中 的二氧化硫含量时， 将全部的第二富液送入第三管路继而送入解吸系统 200 进行解吸 ； 捕 集液出口 132 通过循环泵 137 与洗涤液入口 131 相连， 以实现将捕集液作为洗涤液来循环 捕集烟气中夹带的脱硫溶液 ； 第一管路 410 与第三管路 430 之间设置有第二贫富液换热器 413 ； 第二管路 420 和第三管路 430 之间设置有第一贫富液换热器 412。
在实现本示例性实施例的装置中， 脱硫溶液净化复苏系统 300 包括沿贫液流动方 向顺次布置的沉降过滤系统 310、 冷冻结晶系统 320 和树脂脱盐系统 330， 脱硫溶液净化复 苏系统 300 设置在第二管路上， 并且第一贫富液换热器 412 设置在沉降过滤系统 310 与冷 冻结晶系统 320 之间。 在实现本示例性实施例的装置中， 在第一解吸段 210 上方设置有解吸气体处理系 统 600。所述解吸气体处理系统 600 包括 ： 冷凝器， 具有解吸气体入口、 雾气出口和冷凝液 出口， 并且解吸气体入口与第一解吸段 210 上部的解吸气体出口连接， 用于冷凝从解吸工 艺排出的解吸气体， 以形成冷凝液和雾气， 所述雾气为夹带脱硫溶液的解吸气体 ； 气液分离 器， 具有雾气入口、 硫氧化物气体出口和分离液出口， 并且雾气入口与冷凝器的雾气出口连 接， 用于将夹带脱硫溶液的解吸气体分离为硫氧化物气体 ( 例如， 二氧化硫气体和 / 或三氧 化硫气体 ) 和液相 ； 硫磺过滤器， 具有液体入口和滤液出口， 并且液体入口与冷凝器的冷凝 液出口和气液分离器的分离液出口连接， 滤液出口连接到第一解吸段 210 的上部或者滤液 出口连接到外界， 用于对冷凝液和从气液分离器分离出的液相进行过滤， 过滤得到的滤液 与富液一起送入第一解吸段 210 或者将过滤得到的滤液外排。
如图 1B 所示， 本示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺可以包括通过脱硫溶液的 循环流动而连接起来的吸收工艺和解吸工艺。
其中， 吸收工艺包括按烟气流动方向依次执行的以下步骤 ： 使用半贫液在半贫液 吸收段 110 中吸收烟气中的二氧化硫， 形成第一富液 ； 使用贫液在贫液吸收段 120 中进一步 吸收烟气中的二氧化硫， 形成第二富液， 将第二富液的一部分与因吸收二氧化硫而形成第 一富液的半贫液一起注入半贫液吸收段 110， 将第二富液的另一部分与贫液一起注入贫液 吸收段， 当第二富液中的二氧化硫含量高于第一解吸段 210 中排出的半贫液中的二氧化硫 含量时， 将全部的第二富液送入解吸系统 200 进行解吸 ； 使用工业纯水作为洗涤剂来捕集 烟气中夹带的脱硫溶液， 并将捕集得到的捕集液再次作为洗涤剂， 循环多次， 直到捕集液中 的脱硫溶液浓度达到预定值之后， 回收捕集液中的脱硫溶液 ； 排出洁净烟气。
解吸工艺包括以下步骤 ： 对从半贫液吸收段 110 排出的第一富液的一部分进行一 次解吸， 形成半贫液和解吸气体 ； 同时对第一富液的另一部分和半贫液的一部分进行二次 解吸， 形成贫液和解吸气体 ； 冷凝并回收解吸气体中的二氧化硫。
在本示例性实施例中， 可再生烟气脱硫工艺还可包括 ： (1) 对通过第三管路 430
提供至解吸工艺的第一富液和 / 或第二富液 ( 例如， 第一富液和 / 或第二富液的温度为 45 ℃～ 55 ℃ ) 与流经第二管路 420 的贫液 ( 例如， 贫液的温度为 95 ℃～ 120 ℃ ) 在第一 贫富液换热器 412 中进行一次换热， 从而提高第一富液和 / 或第二富液的温度并降低贫液 的温度 ( 例如， 一次换热后第一富液和 / 或第二富液的温度为 65℃～ 80℃， 贫液的温度为 80℃～ 95℃ ) ； (2) 对经一次换热后的第一富液和 / 或第二富液 ( 例如， 其温度为 65℃～ 80℃ ) 与从第一解吸段 210 排出的半贫液 ( 例如， 其温度为 95℃～ 110℃ ) 在第二贫富液 换热器 413 中进行二次换热， 以进一步提高第一富液和 / 或第二富液的温度， 同时降低半贫 液的温度 ( 例如， 经二次换热后第一富液和 / 或第二富液的温度为 80℃～ 95℃， 半贫液的 温度为 85℃～ 95℃ )。
此外， 在本示例性实施例中， 为了将经过换热的贫液或半贫液的温度进一步降低 至 60℃以下， 还可对贫液与冷却水进行再次换热， 也可对半贫液与冷却水进行再次换热。
在本示例性实施例中， 将经过一次换热后的第一富液和 / 或第二富液的一部分提 供至第二解吸段 220 直接进行二次解吸， 将经过一次换热和二次换热后的第一富液和 / 或 第二富液全部送入第一解吸段 210 进行一次解吸。但本发明不限于此， 例如， 也可对全部的 第一富液和 / 或第二富液进行一次换热和二次换热， 并将经过换热后的第一富液和 / 或第 二富液的一部分送入第二解吸段 220 进行二次解吸， 另一部分送入第一解吸段 210 进行一 次解吸。 在本示例性实施例中， 可再生烟气脱硫工艺还包括对解析后的贫液进行净化复苏 的步骤。具体来讲， 在第二解吸段 220 中经二次解吸的贫液通过贫液出口 222 进入第二管 路 420， 然后顺次通过脱硫溶液净化复苏系统 300 的沉降过滤系统 310、 冷冻结晶系统 320、 树脂脱盐系统 330 和贫液入口 121 进入吸收塔的贫液吸收段 120， 从而实现脱硫溶液的循环 使用。这里， 贫液在位于沉降过滤系统 310 和冷冻结晶系统 320 之间的第一换热器 412 处 与第三管路 430 中的富液进行换热， 以使贫液降温并使富液升温。沉降过滤系统 310 通过 向贫液中添加金属离子沉淀剂和悬浮物助滤剂， 来去除贫液中的悬浮物 ( 例如， 粉尘等 ) 和 / 或金属离子， 并且能够减少悬浮物在第一换热器 412 或其之后的第二管路 420 中的沉降， 减少了第二管路 420 的堵塞。冷冻结晶系统 320 通过对贫液进行碱度调节和降温等操作来 去除并回收贫液中的硫酸根等离子 (SO2-4)， 从而降低了树脂脱盐系统 320 的负荷。树脂脱 盐系统 330 用于去除贫液中的氯离子 (Cl )、 硝酸根离子 (NO-3) 和硫酸根 (SO2-4) 等强酸根 离子。
在本示例性实施例中， 可再生烟气脱硫工艺还包括对解吸工艺得到的解吸气体进 行冷凝并回收硫氧化物的步骤。 所述冷凝并回收解吸气体中的硫氧化物的步骤包括以下步 骤： 对解吸气体进行冷凝以形成冷凝液和夹带脱硫溶液的解吸气体 ； 对所述夹带脱硫溶液 的解吸气体进行气液分离硫氧化物气体和液相 ； 回收硫氧化物气体。 此外， 所述冷凝并回收 解吸气体中的硫氧化物的步骤还可包括对冷凝液和由气液分离得到的所述液相进行过滤， 然后将滤液提供至一次解吸或者将滤液外排的步骤。所述冷凝步骤通过冷凝器来实现。所 述气液分离通过气液分离器来实现。所述过滤通过硫磺过滤器来实现。
实施例 2
图 2A 示出了一种用于实现根据本发明第二示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺 的装置示意图， 图 2B 示出根据本发明第二示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺示意图。
如图 2A 所示， 实现本示例性实施例的装置与实现实施例 1 的装置的不同之处在于 以下内容 ：
(1) 实现本示例性实施例的装置包括洗涤系统 500。烟气洗涤系统 500 设置在吸 收系统之前， 用于洗涤即将进入吸收系统 100 的含有二氧化硫的烟气， 以去除烟气中含有 的粉尘等杂质。此外， 对于待处理烟气温度较高的情况而言 ( 例如， 待处理烟气为冶金烧结 烟气 )， 洗涤系统 500 可以将烟气的温度降低至适于用脱硫溶液吸收其中的硫氧化物的温 度 ( 例如， 30℃～ 60℃ )。当然， 如果待处理烟气的温度较低而不太适合用脱硫溶液吸收其 中的硫氧化物时， 也可通过洗涤系统 500 来用热水将待处理烟气的温度调节至适于用脱硫 溶液吸收其中的硫氧化物的温度 ( 例如， 30℃～ 60℃ )。这里， 当脱硫溶液成分不同时， 其 适于吸收硫氧化物的温度也可能会不同。
(2) 在实现本示例性实施例的装置中， 半贫液吸收段 110 可包括第一富液槽 116 以 及彼此之间具有第一预定距离的第一烟气升气罩 113 和第一液体分布器 115， 第一液体分 布器 115 与半贫液入口 111 连通且第一富液槽 116 与第一富液出口 112 连通。这里， 第一 预定距离用于通过增加烟气运行距离的方式， 使烟气中的粉尘充分沉降， 并且第一预定距 离可用于将经第一液体分布器 115 分布的半贫液与烟气充分逆流接触来调节烟气的温度 至适合吸收二氧化硫的温度。此外， 当第一烟气升气罩 113 或第一液体分布器 115 需要维 修时， 第一预定距离能够方便工作人员进入半贫液吸收段 110 对它们进行维修。此外， 可选 地， 在本实施例的第一烟气升气罩 113 和第一液体分布器 115 之间还可以设置有第一填料 层 114， 并且第一填料层 114 与第一烟气升气罩 113 之间的距离为第一预定距离， 从而可使 烟气中的粉尘充分沉降， 又可以使烟气与半贫液进行更加充分地逆流接触。 (3) 在实现本示例性实施例的装置中， 贫液吸收段 120 包括彼此具有第二预定距 离的第二烟气升气罩 123、 第二填料层 124、 第二液体分布器 125 和第二富液槽 126， 第二液 体分布器与贫液入口连通且第二富液槽与第二富液出口连通。脱硫溶液捕集段 130 包括彼 此具有第二预定距离的第三烟气升气罩 133、 第三填料层 134、 第三液体分布器 135 和捕集 液槽 136， 第三液体分布器 135 与洗涤液入口 131 连通且捕集液槽 136 与捕集液出口 132 连 通。此外， 烟气除雾层 140 可设置在吸收塔顶部处， 并位于净化气出口与烟气捕集段 130 的 第三液体分布器 135 之间。烟气除雾层 140 可包括两层除雾器， 且该两层除雾器之间具有 预定距离。在本发明中， 从洗涤液入口 131 进入脱硫溶液捕集段 130 的洗涤液是工业软水、 脱盐水或一部分捕集液。
(4) 在实现本示例性实施例的装置中， 第一解吸段 210 的底部设置第二再沸器 230′以实现对进入第一解吸段 210 的富液进行高温高压解吸 ； 第二解吸段 220 不设置再沸 器， 并且第二解吸段 220 的上部连接有抽真空装置 ( 未示出 ) 以实现对进入第二解吸段 220 的富液进行闪蒸解吸， 通过抽真空装置抽出的解吸气体可提供至解吸气体处理系统 600， 并 且所述第一解吸段 210 与第二解吸段 220 之间设置有隔板 250。
(5) 在实现本示例性实施例的装置中， 第一解吸段 210 包括彼此具有第二预定距 离的第一解吸气体升气罩 213、 第四填料层 214、 第四液体分布器 215 和半贫液贮槽 216， 半 贫液贮槽 216 与半贫液出口 212 连通 ； 第二解吸段 220 包括彼此具有第二预定距离的第二 解吸气体升气罩 223、 第五填料层 224、 第五液体分布器 225 和贫液贮槽 226， 贫液贮槽 226 与贫液出口 222 连通。此外， 解吸塔除雾层 240 可设置在解吸塔顶部处并位于解吸气体出
口与第一解吸段 210 的第四液体分布器 215 之间。解吸塔除雾层 240 可包括两层除雾器， 且该两层除雾器之间具有预定距离。
(6) 在实现本示例性实施例的装置中， 通过吸收塔得到的富液通过第三管道 430 运输， 并且依次经过第一贫富液换热器 412 和第二贫富液换热器 413 换热后， 分别通过第一 富液入口 211 和第二富液入口 221 进入第一解吸段 210 和第二解吸段 220。
在实现本发明的装置中， 所述填料可以是各种整装填料或散装填料。 例如， 塑料折 流板填料、 带孔波纹折流板、 金属孔板波纹填料、 散装塑料填料、 球型散装填料等。 在实现本 发明的装置中， 除雾器可以是电除雾器、 折流板除雾器或丝网除雾器。 在实现本发明的装置 中， 设置第二预定距离是为了方便工作人员对各个设备进行维修。 在实现本发明的装置中， 吸收塔和解吸塔内部的诸如液体分布器、 升气罩、 填料层、 除雾器等的相邻设备之间均可具 有第二预定距离， 以方便维修。 在实现本发明的装置中， 可设置与液体分布器、 填料层、 除雾 器等设备连接的工业洁净水系统， 以实现对液体分布器、 填料层、 除雾器等设备的清洗， 例 如， 也可通过从吸收塔的各段或解吸塔的各段的液体入口注入工业洁净水来清洗液体分布 器、 填料层、 除雾器等设备。
在实现本发明的装置中， 在吸收塔中设置升气罩、 填料层、 液体分布器等的目的在 于使烟气与脱硫溶液进行充分地逆流接触， 从而提高脱硫溶液对二氧化硫的吸收率 ； 在解 吸塔中设置升气罩、 填料层、 液体分布器的目的在于延长富液在解吸塔中的停留时间， 以使 富液充分解吸， 以及使富液与再沸器产生的气体进行逆流接触， 以对富液进行加热并提高 解吸效果 ； 设置除雾器的作用在于去除烟气或解吸气体中的脱硫溶液或水分。 因此， 尽管本 示例性实施例中描述了吸收塔和解吸塔中设置有升气罩、 填料层、 液体分布器、 除雾器等， 但是本领域技术人员应该理解本发明不限于此， 并且可以通过其它类似设备来实现升气 罩、 填料层、 液体分布器、 除雾器等设备在实现本发明的装置中所起的作用。
如图 2B 所示， 本示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺可以包括通过脱硫溶液的 循环流动而连接起来的吸收工艺和解吸工艺。
具体来讲， 本示例性实施例的可再生烟气脱硫工艺包括以下内容 ：
首先， 对待处理烟气进行洗涤， 以对其进行降温和除尘。优选地， 所述洗涤步骤可 通过使待处理烟气依次经过 S 形烟道和洗涤塔来实现， 其中， 所述洗涤塔从下往上可包括 空塔烟气洗涤段、 填料烟气洗涤段和除雾层。此外， 所述洗涤步骤还可包括通过设置在 S 形 烟道前端的增压风机来使烟气增压。
然后， 通过吸收工艺吸收烟气中的硫氧化物， 并同时去除烟气中的粉尘、 重金属元 素和硫氧化物等杂质以实现对烟气的净化。所述吸收工艺包括按烟气流动方向依次执行 的以下步骤 ： 使用半贫液在半贫液吸收段 110 中吸收烟气中的二氧化硫， 形成第一富液 ； 使 用贫液在贫液吸收段 120 中进一步吸收烟气中的二氧化硫， 形成第二富液， 将第二富液的 一部分与因吸收二氧化硫而形成第一富液的半贫液一起注入半贫液吸收段 110， 将第二富 液的另一部分与贫液一起注入贫液吸收段， 当第二富液中的二氧化硫含量高于第一解吸段 210 中排出的半贫液中的二氧化硫含量时， 将全部的第二富液送入半贫液吸收段 210 ； 使用 工业纯水作为洗涤剂来捕集烟气中夹带的脱硫溶液， 并将捕集得到的捕集液再次作为洗涤 剂， 循环多次， 直到捕集液中的脱硫溶液浓度达到预定值之后， 回收捕集液中的脱硫溶液 ； 对烟气进行除雾处理 ； 排出洁净烟气。接下来， 对吸收工艺得到的富液进行解吸， 得到贫液、 半贫液和解吸气体， 并对解 吸气体进行冷凝、 过滤处理， 从而得到纯净的硫氧化物。所述解吸工艺包括以下步骤 ： 对从 半贫液吸收段 110 排出的第一富液的一部分进行高温高压解吸， 形成半贫液和解吸气体 ； 同时对第一富液的另一部分和半贫液的一部分进行闪蒸解吸， 形成贫液和解吸气体 ； 冷凝 并回收解吸气体中的硫氧化物。
在本示例性实施例中， 可再生烟气脱硫工艺还可包括 ： (1) 对通过第三管路 430 提 供至解吸工艺的第一富液与流经第二管路 420 的贫液在第一贫富液换热器 412 中进行一次 换热， 从而提高第一富液的温度并降低贫液的温度 ； (2) 对经一次换热后的第一富液与从 第一解吸段 210 排出的半贫液在第二贫富液换热器 413 中进行二次换热， 以进一步提高第 一富液的温度， 同时降低半贫液的温度。
在本示例性实施例中， 对从吸收工艺得到的全部的第一富液进行一次换热和二次 换热， 并将经过换热后的第一富液的一部分送入第二解吸段 220 进行高温高压解吸， 另一 部分送入第一解吸段 210 进行闪蒸解吸。
本示例性实施例的工艺还包括对解析后的贫液进行净化复苏的步骤。具体来讲， 在第二解吸段 220 中经闪蒸解吸的贫液通过贫液出口 222 进入第二管路 420， 然后顺次通过 脱硫溶液净化复苏系统 300 的沉降过滤系统 310、 冷冻结晶系统 320、 树脂脱盐系统 330 和 贫液入口 121 进入吸收塔的贫液吸收段 120， 从而实现脱硫溶液的循环使用。这里， 贫液在 位于沉降过滤系统 310 和冷冻结晶系统 320 之间的第一换热器 412 处与第三管路 430 中的 富液进行换热， 以使贫液降温并使富液升温。沉降过滤系统 310 通过向贫液中添加金属离 子沉淀剂和悬浮物助滤剂， 来去除贫液中的悬浮物 ( 例如， 粉尘等 ) 和 / 或金属离子， 并且 能够减少悬浮物在第一换热器 412 或其之后的第二管路 420 中的沉降， 减少了第二管路 420 的堵塞。冷冻结晶系统 320 通过对贫液进行碱度调节和降温等操作来去除并回收贫液中的 硫酸根等离子 (SO2-4)， 从而降低了树脂脱盐系统 320 的负荷。树脂脱盐系统 330 用于去除 贫液中的氯离子 (Cl )、 硝酸根离子 (NO-3) 和硫酸根 (SO2-4) 等强酸根离子。
此外， 本发明的可再生烟气脱硫工艺还可包括在一次换热前对吸收工艺得到的富 液进行缓冲的步骤， 以存储富液并调节提供至解吸工艺的富液的流动速度， 从而调节生产 节奏。 这里， 所述对富液进行缓冲的步骤可以通过在半贫液吸收段 110 的第一富液出口 112 与第一贫富液换热器 412 之间设置富液缓冲槽 ( 未示出 ) 来实现。
此外， 本发明的可再生烟气脱硫工艺还可包括在一次换热前对吸收工艺得到的富 液进行过滤的步骤， 以去除富液中的诸如悬浮物和粉尘等杂质， 从而有助于本发明的可再 生烟气脱硫工艺的长期、 有效顺行。所述对富液进行过滤的步骤可以通过在半贫液吸收段 110 的第一富液出口 112 与第一贫富液换热器 412 之间设置第一富液过滤器 ( 未示出 ) 来 实现。优选地， 所述对富液进行过滤的步骤可以在所述对富液进行缓冲的步骤之前进行。
此外， 本发明的可再生烟气脱硫工艺还可包括对一次解吸后得到的将要提供至半 贫液吸收段的半贫液进行净化复苏处理的步骤， 以去除半贫液中含有的悬浮物、 金属阳离 子和强酸根离子。其中， 所述对半贫液进行净化复苏处理步骤可包括顺次进行的沉降、 过 滤、 冷冻结晶和树脂脱盐步骤。此外， 所述沉降和过滤步骤可以在半贫液进行换热前进行， 所述冷冻结晶和树脂脱盐步骤可以在半贫液进行换热后进行。在本发明中， 所述强酸根离 子可包括硫酸根离子、 氯离子和硝酸根离子。 此外， 所述沉降步骤还可包括向待沉降的贫液中加入金属离子沉淀剂和悬浮物助滤剂的步骤。此外， 所述净化复苏处理步骤还可包括向 经沉降和过滤得到的清液中加碱， 以进一步去除清液中的金属离子。 这里， 所述对半贫液进 行净化复苏处理的步骤可以通过在第一管路 410 中设置第二脱硫溶液净化复苏系统 ( 未示 出 ) 来实现。所述第二脱硫溶液净化复苏系统与脱硫溶液净化复苏系统 300 的结构基本相 同， 不同之处在于 ： 第二脱硫溶液净化复苏系统设置在第一管路 410 上， 并包括沿半贫液流 动方向顺次布置的第二沉降过滤系统 ( 未示出 )、 第二冷冻结晶系统 ( 未示出 ) 和第二树脂 脱盐系统 ( 未示出 )， 而且第二贫富液换热器 413 位于第二沉降过滤系统与第二冷冻结晶系 统之间。
在实现本发明的烟气脱硫工艺的装置中， 所述沉降过滤系统 (310) 或第二沉降过 滤系统可包括依次串接的沉降槽和过滤机， 所述冷冻结晶系统 (320) 或第二冷冻结晶系统 可包括依次串接的加碱槽、 冷冻结晶装置、 离心分离机和冷冻结晶地下槽， 所述树脂脱盐系 统 (330) 或第二树脂脱盐系统可包括依次串接的活性碳吸附槽、 树脂吸附槽和溶液槽。此 外， 所述沉降过滤系统 (310) 还包括与所述沉降槽连接的沉淀剂配制槽。此外， 所述沉降槽 还直接连接到所述加碱槽。由于设置有与沉降槽连接的沉淀剂配制槽， 所以所述沉降步骤 还可包括向待沉降的贫液中加入金属离子沉淀剂和悬浮物助滤剂的步骤。 具体来讲， 本发明中对脱硫溶液进行净化复苏的步骤可通过以下方法来实现 ：
(1) 使悬浮物、 金属阳离子沉淀 ： 采用自清洗反冲贫液过滤器， 对贫液或半贫液进 行过滤， 加入助滤剂、 金属沉淀剂， 溶液采用板框进行压滤， 去除悬浮物粒径大于 50um 的悬 浮物与金属离子沉淀物， 压滤后溶液送入除碳过滤器， 以便除去小量的有机酸根离子及脱 硫溶液降解物质。经除碳后的溶液进一步进行机械过滤。去除悬浮物粒径大于 5um 的悬 浮沉淀物与活性碳微粒。 其中助滤剂为含二氧化硅的硅藻土或硅藻土与硅铝助滤剂的一种 或两种， 金属沉淀剂为无机碱性物与有机物质， 无机碱性物质， 主要为 NaOH、 KOH、 NaH2PO4、 Na2HPO4、 K2HPO4、 KH2PO4、 有机物沉淀剂为二乙基二硫代氨基甲酸钠。
(2) 冷冻结晶以脱除硫酸根 ： 调节以被去除金属离子的贫液或半贫液的碱度， 形 成第一混合液体， 第一混合液体进一步降温结晶为第二混合液体， 并析出硫酸钠颗状晶体。
(3) 树脂脱除氯根、 硝酸根等强酸根离子， 将以被去除金属离子的贫液或半贫液或 第二混合液体送入树脂床， 以使需要树脂处理的液体从上向下流经树脂层或从下向上流经 树脂床， 经过净化处理的溶液形成第三混合液体。 树脂洗涤过程中， 可以设置增加空气吹干 工序， 减小树脂对脱硫溶液的吸附量。减少树脂碱洗时的损耗。
此外， 在本发明的又一示例性实施例中， 所述对解吸气体进行冷凝的步骤可以包 括顺序进行的多级冷凝， 并且将所述多级冷凝中的第一级冷凝形成的冷凝液排出到外界， 所述多级冷凝中的其它级冷凝形成的冷凝液经与解吸气体换热后提供至解吸工艺。例如， 所述对解吸气体进行冷凝的步骤可以包括一级冷凝和二级冷凝， 所述一级冷凝形成的冷凝 液排出到外界， 所述二级冷凝形成的冷凝液经与解吸气体换热后提供至解吸工艺。本实施 例可以通过将实施例 1 中的解吸气体处理系统 600 设置为以下结构来实现。在所述解吸气 体处理系统中， 冷凝器可以由一级冷凝器和二级冷凝器组成。 其中， 一级冷凝器具有解吸气 体入口、 第一雾气出口和第一冷凝液出口， 并且解吸气体入口与第一解吸段 210 上部的解 吸气体出口连接， 一级冷凝液出口连接到外界 ； 二级冷凝器具有第一雾气入口、 第二雾气出 口和第二冷凝液出口， 第一雾气入口与第一雾气出口连接， 第二冷凝液出口与硫磺过滤器
的液体入口连接， 第二雾气出口与气液分离器的雾气入口连接， 所述硫磺过滤器的滤液出 口连接到第一解吸段 210 的上部。所述滤液出口与第一解吸段 210 的上部之间设置第三换 热器， 并且第三换热器位于解吸气体出口与冷凝器之间， 从而能够实现对滤液与高温解吸 气体的换热， 以使得高温解吸气体的温度得到降低并提高即将进入第一解吸段的滤液的温 度。
上述的对解吸气体进行多级冷凝的步骤具有以下优点。 下面以两级冷凝为例来说 明上述优点。通常， 由于一级冷凝得到的冷凝液的温度高于二级冷凝得到的温度 ( 例如， 经 一级冷凝后的酸气 ( 即， 经冷凝后的解吸气体 ) 温度可以为 80 ～ 95℃， 冷凝液温度可以为 80 ～ 95℃ ； 经二级冷凝后的酸气温度可以为 55 ～ 65℃， 冷凝液温度可以为 50 ～ 65℃ )， 所以一级冷凝器得到的冷凝液含有水、 少量亚硫酸， 而二级冷凝器得到的冷凝液含有少量 脱硫剂、 水、 饱和亚硫酸。将一级冷凝器得到的冷凝液外排， 能够避免由于向烟气脱硫系统 中引入洗涤液或工业纯水或烟气中含有的水分而导致烟气脱硫系统中的脱硫溶液的浓度 过低 ； 而将二级冷凝器得到的冷凝液返回解吸系统， 能够减少脱硫溶液中脱硫剂的损耗， 提 高硫氧化物的回收率， 并避免烟气脱硫系统中的脱硫溶液浓度的降低。虽然上面具体描述 了对解吸气体进行两级冷凝的情况， 但是本领域技术人员应该理解， 在本发明中对解吸气 体进行冷凝的步骤也可以包括顺序进行的三级冷凝或三级以上冷凝。 尽管上面已经结合一些示例性实施例描述了本发明的可再生烟气脱硫工艺， 但是 本领域技术人员应该清楚， 在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下， 可以对上述 示例性实施例进行修改和改变。