除去烟气中二氧化硫并生产石膏的镁-钙基湿法脱硫系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及湿法烟气脱硫技术领域，特别是涉及一种除去烟气中二氧化硫并生产石膏的镁-钙基湿法脱硫系统和方法。
【背景技术】
[0002]目前，传统的湿法烟气脱硫方法使用的脱硫吸收剂主要有两种。一种是用氧化镁(MgO)经加水熟化生成的氢氧化镁(Mg(OH)2)浆液为脱硫吸收剂，具有脱硫效率极高，脱硫运行电耗低，运行可靠，系统简单，造价低，易于维护等优点，故在邻近丰富的氧化镁产区的中国大陆东部以及中国台湾、韩国和日本得到了广泛应用。然而，绝大多数氧化镁脱硫系统产生的副产物硫酸镁(MgSO4)溶液，经过处理后作为废液排放，因而脱硫耗水量大，而去除的二氧化硫(SO2)中的硫资源含在废液中被抛弃，在治理大气污染的同时带来了水资源和硫资源的浪费，以及排放大量废液的环境污染问题；加之，氧化镁供应的地域局限和相对高价格更限制了纯氧化镁脱硫技术的更大发展。另一种常用的脱硫吸收剂为石灰(氧化钙CaO)或石灰石(碳酸钙CaCO3)，其资源分布广泛，价格低廉，成为使用最广泛的脱硫剂原料，但有脱硫性能相对较低，运行电耗高，易结垢等不足。
[0003]随着湿法烟气脱硫工艺的不断进步，美国专利US5039499、US5084255、US5045807、US6572832及在中国专利ZL950146888、ZL961117214、ZL021465479中提出了在石灰中添加氧化镁或利用石灰中自然存在的氧化镁去除烟气中二氧化硫同时产生石膏副产物的湿法脱硫工艺，既保持了镁基优良的脱硫性能，又主要消耗相对廉价的石灰，结合了镁基和钙基脱硫的优点，改进了上述不足，镁-钙基脱硫已在工业上得到应用。
[0004]但是，现有的镁-钙基脱硫方法仍存在以下不足:
[0005](I)作为脱硫剂原料的氧化镁和氧化钙在先前技术中是混合同时加入系统，其中的镁成分增加了石膏副产物中的镁含量，既降低了石膏品位，也流失了部分镁；
[0006](2)在先技术在脱硫反应器中完成镁基脱硫吸收和镁-钙置换，排出含亚硫酸钙(CaSO3)悬浮物的浆液，有工艺控制困难和易结垢等弊端；
[0007](3)在先技术在脱硫反应器外对脱硫排出液中的亚硫酸钙和亚硫酸镁进行氧化，反应的PH值很低，易造成二氧化硫气体逸出；
[0008](4)在先技术用石灰乳对氧化以后的硫酸镁进行镁-钙置换，再生氢氧化镁，其反应的PH值很高(约10?11)，其产生的石膏副产品碱性过强，副产品的质量不符合要求；
[0009](5)除此之外，在先技术使用的石灰乳浆没有经过除砂净化处理，故原料中的杂质不仅带到副产品中，还增加了镁基固粒的尺寸而降低了分离效率，不利于镁成分的充分循环利用。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型对先前技术的改进的第一个目的是将镁、钙脱硫剂分开加入，脱硫反应完全由性能优异的镁实现，置换再生反应产生石膏副产物完全由钙基进行；本实用新型的第二个目的是脱硫和氧化反应在溶液状态下进行，优化氧化和置换再生反应，并将固态物质的结垢可能降到最低；本实用新型的第三个目的是改善脱硫副产品石膏的品质，提高再生镁基物质的纯度和再生率。
[0011]为此，本实用新型所采用的技术方案为:一种除去烟气中二氧化硫并生产石膏的镁-钙基湿法脱硫系统，包括脱硫反应器(I)、氢氧化镁供给管(9)、氧化池(10)、置换反应器(16)、分离机(20)、过滤机(22)、沉淀池(25)以及回液罐(29)，其特征在于:在所述脱硫反应器(I)内腔的上部设置有喷嘴管组(8)，在脱硫反应器(I)内腔的底部设置有氧化池
(10)；
[0012]含有二氧化硫的烟气从下往上通过所述脱硫反应器(I)，氢氧化镁浆液自氢氧化镁供给管(9)输入脱硫反应器(I)内，经脱硫反应器(I)上部的喷嘴管组(8)喷淋与所述烟气接触进行脱硫吸收反应，脱硫吸收反应所产生的含亚硫酸镁和亚硫酸氢镁的水性溶液落入所述氧化池(10)，被由主风机(11)送入氧化池(10)的空气或富氧空气氧化产生硫酸镁，所述硫酸镁则溶解在氧化池(10)的水性浆液中；
[0013]从所述氧化池(10)排出的一部分浆液由循环泵(13)泵经所述氢氧化镁供给管
(9)，送入所述脱硫反应器(I)上部的喷嘴管组(8)，再次与烟气接触进行脱硫吸收反应；
[0014]从所述氧化池(10)排出的另一部分浆液由排浆泵(15)排往置换反应器(16)，与经输浆管(17)加入的石灰乳进行置换反应，生成石膏浆液和氢氧化镁水性浆液，再经石膏泵(19)排往所述分离机(20);
[0015]从所述分离机(20)排出的部分固体浓度较高的石膏浆液流至所述过滤机(22)，其中的石膏经过滤脱水后成为石膏副产品由排出口(23)排出，而经过过滤的水与所述分离机(20)排出的另一部分固体浓度较低的水性溶液分别排入所述沉淀池(25)进行沉淀分离；
[0016]所述沉淀池(25)的澄清液主要含氢氧化镁，经清液管(31)流入所述回液罐(29)，同时，由氧化镁原料熟化产生的新鲜氢氧化镁水性溶液经加镁管(27)输入所述回液罐
(29)，再由回液泵(26)直接输入所述氢氧化镁供浆管(9)，最终送入脱硫反应器(I)中。
[0017]作为上述方案的优选，经给料管(3)加入石灰和给水管(4)加水到熟化器(12)制成氢氧化钙浆液，再经排浆管(14)自流入除砂机(21)去除杂质处理成净化石灰乳浆液，作为经输浆管(17)加入置换反应器(16)的所述石灰乳浆液，而杂质则从排渣管(24)排出。在先技术使用的石灰乳浆没有经过除砂净化处理，故原料中的杂质不仅带到副产品中，还增加了镁基固粒的尺寸而降低了分离效率，不利于镁成分的充分循环利用，本实用新型则采用专门的浆液除砂净化以保证加入置换反应器中的石灰乳浆液纯度。
[0018]进一步，在所述沉淀池(25)被沉淀下的含固体溶液由排液泵(28)大部分排往所述置换反应器(16)进行循环利用，小部分经排放管(30)排出。
[0019]设置在所述脱硫反应器(I)内，并与氢氧化镁供给管(9)相连的所述喷嘴管组(8)上、下配置多组，每组由水平间隔并联设置的多管组成，以提高脱硫吸收效果。
[0020]在配置多套脱硫系统时，每套脱硫系统单独配备脱硫反应器(I)、置换反应器
(16)和分离机(20)，而所述过滤机(22)、沉淀池(25)和回液罐(29)为多套脱硫系统共用，以优化多套脱硫系统的配置方式，节约成本和占用空间。
[0021]所述置换反应器(16)配备有二次风机(18)，置换反应器(16)内残存的亚硫酸盐被所述二次风机(18)鼓入的空气或富氧空气彻底氧化成硫酸盐。
[0022]一种除去烟气中二氧化硫并生产石膏的镁-钙基湿法脱硫方法，其步骤如下:
[0023](I)使用氧化镁加水熟化产生的氢氧化镁水性液作为洗涤剂直接加入脱硫反应器，以保持洗涤液的PH值6.0?7.5，洗涤液在脱硫反应器中与二氧化硫烟气接触进行脱硫吸收反应，以产生亚硫酸镁和亚硫酸氢镁的水溶液，PH值下降到5.0?5.5，并在所述脱硫反应器内加入空气或富氧空气，使之氧化成为硫酸镁溶液，从脱硫反应器出来的大部分水溶液被再次送入脱硫反应器内循环进行烟气洗涤；
[0024](2)脱硫反应器排出的小部分水溶液在一个置换反应器中与加入的石灰乳浆液进行镁-钙置换反应，生成石膏浆液和氢氧化镁水性浆液；
[0025](3)利用石膏结晶体粒径与氢氧化镁粒径的差别，对从置换反应器中排出的石膏和氢氧化镁混合浆液进行离心法分离，再对分离出来的浓度高的石膏浆液进行过滤除水，得到含表面水10%以下的高品质石膏；
[0026](4)将离心分离排出的低固体浓度的含氢氧化镁水液与石膏过滤脱水的低浓度过滤液汇合进行沉淀分离，沉淀清液主要是含镁物质溶液被回收，与补充的氢氧化镁浆液混合，循环进行烟气洗涤。
[0027]在步骤(2)的置换反应过程中加入空气或富氧空气，使脱硫反应后残存的亚硫酸盐被彻底氧化成硫酸盐。
[0028]在步骤(4)中