一种低阶煤提质烟气脱硫及水回收的方法和系统与流程

本发明涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种对低阶煤提质过程中产生的烟气进行脱硫并回收其中水分的方法和系统。

背景技术：

低阶煤是泥煤、褐煤和长焰煤、气煤、弱粘结煤等煤种的总称，我国低阶煤储量极其丰富，大约占我国煤炭储量的60％以上。低阶煤具有含水量高，挥发份高，热值低的特点，且反应活性高，易自燃，不宜长途运输。长期以来，我国开发、利用的煤种以烟煤、无烟煤为主，而随着国内能源形式的日趋严峻，低阶煤的提质利用得到了越来越多的重视。

目前，国内外的低阶煤提质技术可分为干燥脱水和热解两大类。通过干燥，将煤中的水分蒸发出来，降低了低阶煤中的水含量。热解即在隔绝空气或惰性气氛条件下对煤进行加热，发生的一系列物理变化和化学反应，获得热解气、半焦及煤焦油等价值较高的产品。然而，低阶煤提质工艺在烟气排放处理方面存在缺憾，没有有效的回收利用其中的水，且低阶煤储量丰富的地区多为水资源较为匮乏的省份，因此，有效的烟气水回收技术显得尤为迫切。专利技术CN 101822910A提供的烟气回收水技术，采用直接喷淋冷却的方式，对烟气中存在的水汽和煤尘进行冷却回收。但是，在低阶煤提质过程中产生的尾气含有SO₂等硫化物，该专利没有考虑到硫化物的影响，势必导致设备的腐蚀和环境的污染。

有鉴于此，对现有低阶煤提质过程产生的烟气处理方式进行优化，减少低阶煤提质烟气中硫化物和微尘的排放，避免环境污染；同时回收70-90％左右低阶煤干燥及热解过程所产生的水分，不但节约了水资源，还降低了生产运行成本。

技术实现要素：

本发明的目的为提供一种低阶煤提质烟气脱硫及水回收的方法，以减少低阶煤提质烟气中的残留污染物，分离并回收低阶煤提质烟气中的水分，进而保护设备、环境、节约资源。此外，本发明的另一目的为提供一种与上述提质方法对应的低阶煤提质烟气脱硫及水回收的系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种低阶煤提质烟气脱硫及水回收的方法，包括如下步骤：

脱硫步骤，去除低阶煤提质烟气中硫氧化物；

水回收步骤，分离并回收低阶煤提质烟气中的水分。

采用这种方法，通过脱硫步骤能去除低阶煤提质烟气中残留的硫氧化物，减少低阶煤提质烟气中的污染成分，避免了低阶煤提质烟气对设备的腐蚀、对环境的污染。此外，通过水回收步骤还回收了低阶煤提质烟气中的水分，节约了资源，降低了生产运行成本。

优选地，先执行所述脱硫步骤，再执行所述水回收步骤。

优选地，所述脱硫步骤具体为：

喷淋能够吸收硫氧化物的吸收剂，使低阶煤提质烟气与所述吸收剂逆向流动接触，回收与低阶煤提质烟气反应后的浆液；

再对低阶煤提质烟气进行除雾。

优选地，还包括步骤：将空气输入反应后的浆液中，使其氧化生成石膏浆液。

优选地，所述水回收步骤具体为：

喷淋冷却水，使低阶煤提质烟气与所述冷却水逆向流动接触，回收与低阶煤提质烟气中的水分；

再对低阶煤提质烟气进行除雾；

再对回收后的冷凝水冷却降温，一部分输送至后续水回用处理装置、另一部分重新返回系统做喷淋冷却水。

本发明还提供一种低阶煤提质烟气脱硫及水回收的系统，包括：

脱硫系统，用于去除低阶煤提质烟气中硫氧化物；

水回收系统，与所述脱硫系统连接，用于分离并回收低阶煤提质烟气中的水分。

与上述提质方法的技术效果类似，采用这种系统，不仅去除了低阶煤提质烟气中残留的硫氧化物，减少了低阶煤提质烟气中的污染成分，避免了低阶煤提质烟气对设备的腐蚀、对环境的污染。此外，还回收了低阶煤提质烟气中的水分，节约了资源，降低了生产运行成本。

优选地，所述脱硫系统设有第一烟气输入管、第一烟气输出管，所述水回收系统设有第二烟气输入管、第二烟气输出管，所述第一烟气输出管与所述第二烟气输入管连接。

优选地，所述脱硫系统包括烟气脱硫塔、吸收剂供应设备、浆液氧化设备及浆液外排设备，所述烟气脱硫塔从下到上依次设有：

第一容置区，用于容置吸收剂和吸收剂反应后形成的浆液，同时容置区内设有搅拌器，以使浆液混合均匀，防止沉淀；所述第一烟气输入管；

第一吸收区，设有多层用于喷淋吸收剂的喷嘴；

第一除雾器；所述第一烟气输出管；

所述吸收剂供应设备为将吸收剂由所述第一容置区输送至所述第一吸收区的循环泵；

所述浆液氧化设备为将空气输送至所述第一容置区的氧化风机。

所述浆液外排设备为将石膏浆液输送至石膏脱水装置的排浆泵。

优选地，还包括石膏脱水装置，与所述第一容置区连接，用于浓缩及脱除石膏浆液中的水分，制成石膏产品。

优选地，所述水回收系统包括烟气水回收塔和冷凝水降温装置；

所述烟气水回收塔从下到上依次设有：

第二容置区，用于容置冷凝后的水；所述第二烟气输入管；

第二吸收区，设有多个用于喷淋冷却水的喷嘴；

第二除雾器；第二烟气输出管；

所述冷凝水降温装置包括：

冷凝水输送泵，将第二容置区的冷凝水输送至冷凝水降温设备；

冷凝水降温设备，将冷凝水输送泵送来的冷凝水进行冷却降温，并将降温后的冷凝水一部分送至所述第二吸收区作为吸收塔的喷淋冷却水；另一部分送至后续水回用处理装置处理后再利用。

优选地，所述烟气脱硫塔在所述第一除雾器的上方设有冲洗水喷嘴、所述烟气水回收塔在所述第二除雾器的上方也设有冲洗水喷嘴。

附图说明

图1为本发明所提供低阶煤烟气脱硫及水回收的方法的一种具体实施方式的结构框图；

图2为本发明所提供低阶煤烟气脱硫及水回收的系统的一种具体实施方式的结构示意图。

其中，图2中：

烟气脱硫塔11；第一容置区111；第一烟气输入管112；入口挡板门a；第一吸收区113；第一除雾器114；第一烟气输出管115；出口挡板门b；

吸收剂供应设备12；搅拌器121；输送泵122；

浆液氧化设备13：氧化风机131；

排浆泵132；

石膏脱水设备14；

冲洗水喷嘴15；

烟气水回收塔21；第二容置区211；第二烟气输入管212；第二吸收区213；第二除雾器214；第二烟气输出管215；

水回收设备22；冷凝水降温装置221；冷凝水输送泵223；冷凝水降温设备221；后续回收处理装置222

具体实施方式

本发明的核心为一种低阶煤提质烟气脱硫及水回收的方法，减少了低阶煤提质烟气中的残留污染物，分离并回收了低阶煤提质烟气中的水分，进而起到保护设备、环境、节约资源的作用。此外，本发明的另一核心为提供一种与上述提质方法对应的低阶煤提质烟气脱硫及水回收的系统。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，本文中的方位词“上、下”均是以说明书附图为基准而设立，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。

在一种具体实施方式中，如图1所示，本发明提供一种低阶煤提质烟气脱硫及水回收的方法，该方法包括如下两大步骤：去除低阶煤提质烟气中硫氧化物的脱硫步骤，以及分离并回收低阶煤提质烟气中的水分的水回收步骤。

采用这种方法，通过脱硫步骤能去除低阶煤提质烟气中残留的硫氧化物，减少低阶煤提质烟气中的污染成分，避免了低阶煤提质烟气对设备的腐蚀、对环境的污染。此外，通过水回收步骤还回收了低阶煤提质烟气中的水分，节约了资源，为企业降低了生产运行成本。具体的方案中，先执行脱硫步骤，再执行水回收步骤。

由于硫及其氧化物对设备、管道都具有较强的腐蚀性，因此，先进行脱硫后，则后续水回收步骤的工作环境较好，具有投资低、运行成本较低的优点。

当然，上述方法也可以先执行水回收步骤、再执行脱硫步骤。

更具体地，脱硫步骤具体为：

喷淋能够吸收硫氧化物的吸收剂，使低阶煤提质烟气与吸收剂逆向流动接触，回收与低阶煤提质烟气反应后的浆液；

再对低阶煤提质烟气进行除雾。

上述吸收剂为能够与硫氧化物发生化学反应物质，本实施方式选用为石灰石浆液(主要成分为CaCO₃)。低阶煤提质烟气与吸收剂逆向充分接触、进行反应的过程中，吸收剂能吸收低阶煤提质烟气中硫氧化物以及其他酸性物质，产生亚硫酸钙等物质。进一步的除雾能分离低阶煤提质烟气中夹带的雾滴，降低脱硫烟气对下游设备造成的腐蚀及结垢风险。

由此可见，采用上述湿法脱硫的步骤能够简单、有效地实现烟气脱硫，当然，上述脱硫步骤也可以采用半干法脱硫或者干法脱硫。

更具体的方案中，上述低阶煤烟气脱硫及水回收的方法还包括步骤：将空气输入反应后的浆液中，使其氧化生成石膏浆液。

生成的石膏浆液通过排浆泵输送至石膏脱水装置，对其进行浓缩及脱除其中的水分，制成石膏产品，可以变废为宝，创造价值。石膏脱水工艺为现有工艺，这里不再赘述。

进一步的方案中，上述低阶煤烟气脱硫及水回收的方法中，水回收步骤具体为：

喷淋冷却水，使低阶煤提质烟气与冷却水逆向流动接触，回收低阶煤提质烟气中的水；

再对低阶煤提质烟气进行除雾；

再对回收后的冷凝水冷却降温，一部分输送至后续水回用处理装置、另一部分重新返回系统做喷淋冷却水。

这样，冷却水与低阶煤提质烟气进行逆向的充分接触，二者快速进行热传递，使得低阶煤提质烟气的温度迅速降低，进而将低阶煤提质烟气中包含的水气迅速冷凝呈液体水回收。然后，脱水后的低阶煤提质烟气再继续上行，通过除雾进一步去除其中的雾滴。同时，该步骤将冷却降温后的冷凝水进行了充分利用，既维持了水回收步骤的正常进行，又能够将多余的水量进行后续处理、回收利用，进一步节约了资源，降低了企业的生产运行成本。

请参考图2，图2为本发明所提供低阶煤烟气脱硫及水回收的系统的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图2所示，本发明提供一种低阶煤烟气脱硫及水回收的系统，包括相互连接的脱硫系统和水回收系统，脱硫系统用于去除低阶煤提质烟气中硫氧化物；水回收系统用于分离并回收低阶煤提质烟气中的水分。

与上述提质方法的技术效果类似，采用这种系统，不仅去除了低阶煤提质烟气中的硫氧化物，减少了低阶煤提质烟气中的污染成分，避免了低阶煤提质烟气对设备的腐蚀、对环境的污染。此外，通过水回收步骤还回收了低阶煤提质烟气中的水分，节约了资源，为企业降低了生产运行成本。

具体的方案中，脱硫系统设有第一烟气输入管112、第一烟气输出管115，水回收系统设有第二烟气输入管212、第二烟气输出管215，第一烟气输出管115与第二烟气输入管212连接。

也就是说，低阶煤提质烟气通过脱硫系统进行脱硫之后、再进入水回收系统回收水，这样，能够避免硫及其氧化物对设备、管道造成腐蚀，使得后续水回收步骤的工作环境较好，具有投资低、运行成本较低的优点。

当然，上述提质系统并不仅限该结构，也可以将第二烟气输出管215与第一烟气输入管112连接，也就是说，低阶煤提质烟气先进入水回收系统进行水分离并回收、再进入脱硫系统进行脱硫。

具体的方案中，上述脱硫系统包括烟气脱硫塔11和吸收剂供应设备12，吸收塔从下到上依次设有：

第一容置区111，用于容置吸收剂、吸收剂反应后形成的浆液，同时容置区内设有搅拌器121，以使浆液混合均匀，防止沉淀；第一烟气输入管112；

第一吸收区113，设有多个用于喷淋吸收剂的喷嘴；

第一除雾器114；第一烟气输出管115；

所述吸收剂供应设备(12)为将吸收剂由所述第一容置区(111)输送至所述第一吸收区(113)的循环泵(122)。

所述浆液氧化设备为将空气输送至所述第一容置区(111)的氧化风机。

所述浆液外排设备为将石膏浆液输送至石膏脱水装置的排浆泵。

上述吸收剂为能够与硫氧化物发生化学吸收反应的物质，本实施方式选用的为石灰石浆液(主要成分为CaCO₃，通常为含亚硫酸钙、硫酸钙、未反应的脱硫介质以及惰性气体等的混合物)。工作过程中，首先将吸收剂输送至第一容置区111，利用搅拌器121将吸收剂充分均匀混合，再利用输送泵122将第一容置区111的吸收剂输送至第一吸收区113。低阶煤提质烟气从第一烟气输入管112进入烟气脱硫塔11、从下到上流动，与此同时，进入第一吸收区113的吸收剂通过喷嘴喷淋出来、从上到下流动，二者逆向充分接触、反应，吸收剂吸收低阶煤提质烟气中硫氧化物以及其他酸性物质，产生亚硫酸钙等物质，变为反应后的浆液，再降落回第一容置区111。低阶煤提质烟气继续上行进入第一除雾器114，进一步分离低阶煤提质烟气中夹带的雾滴，降低脱硫烟气对下游设备造成的结垢风险。

由此可见，采用上述湿法脱硫的步骤能够简单、有效地实现烟气脱硫，当然，上述脱硫步骤也可以采用半干法脱硫或者干法脱硫。

更具体地，如图2所示，可以在第一烟气输入管112上设置入口挡板门a，在第一烟气输出管115上设置出口挡板门b，通过打开或关闭两个挡板门控制输入管、输出管的开闭，通过控制两个挡板门的开口大小可以控制输入管、输出管的烟气流量，同时系统停车检修时，将两个挡板门关闭可以将烟气脱硫塔11隔绝出来，有利于保证人员的检修安全。

更具体的方案中，上述脱硫系统还包括石膏脱水装置13，与第一容置区111连接，通过排浆泵将石膏浆液送至石膏脱水装置进行浓缩及脱除其中的水分，制成石膏产品。

这样能够对吸收后浆液进行回收利用，创造新的价值，避免造成资源浪费，进一步降低了低阶煤提质烟气所需的成本。

另一种具体实施方式中，上述水回收系统包括烟气水回收塔21和冷凝水降温装置22；烟气水回收塔21从下到上依次设有：

第二容置区211，用于容置冷凝后的水；第二烟气输入管212；

第二吸收区213，设有多个用于喷淋冷却水的喷嘴；

第二除雾器214；第二烟气输出管215；

冷凝水降温装置22包括：

冷凝水输送泵，将第二容置区(211)的冷凝水输送至冷凝水降温设备(221)；

冷凝水降温设备(221)，将冷凝水输送泵送来的冷凝水进行冷却降温，并将降温后的冷凝水一部分送至所述第二吸收区(213)作为烟气吸收塔的喷淋冷却水；另一部分送至后续水回用处理装置处理后再利用。

工作过程中，首先将冷却水输送至第二吸收区213，低阶煤提质烟气从第二烟气输入管212进入烟气水回收塔21，以使冷却水与低阶煤提质烟气进行逆向的充分接触，二者快速进行热传递，使得低阶煤提质烟气的温度迅速降低，进而将低阶煤提质烟气中的水气迅速冷凝呈液体水，滴落至烟气水回收塔21的底部。然后，回收水分后的低阶煤提质烟气再继续上行、通过第二除雾器214，进一步去除其中夹带的雾滴。同时，冷凝水降温装置22和水回收处理装置将冷凝的水进行了冷却及回用，既维持了烟气水回收塔21的正常使用，又能够将多余的水量进行后续处理、回收，进一步节约了资源。

在另一种具体实施方式中，烟气脱硫塔11在第一除雾器114的上方设有冲洗水喷嘴14、烟气水回收塔21在第二除雾器214的上方也设有冲洗水喷嘴14。

除雾器在使用一段时间之后，拦截的低阶煤提质烟气中雾滴中的杂质会堵塞除雾器，导致除雾器无法正常工作，同时造成系统的压力增加，工况异常。因此，可以定期对除雾器进行清洗，也可以在烟气脱硫塔11上下设置压力检测部件，当检测到塔内压差较大时，开启冲洗喷嘴，向除雾器喷水，对除雾器进行清洗，恢复除雾器的除雾性能。而在正常工作过程中，该冲洗水喷嘴14均处于关闭状态。

以上对本发明所提供的一种低阶煤提质烟气脱硫及水回收的方法、系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。