阅读说明：本技术 一种氧化锌脱除冶炼烟气中二氧化硫并制酸的装置及方法 (Device and method for removing sulfur dioxide in smelting flue gas and preparing acid by using zinc oxide ) 是由 胡新华 郭强 邓传宏 陈向贵 许锦康 张开祺 石礼 张石飞 欧源 徐兴 丁玲 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氧化锌脱除冶炼烟气中二氧化硫并制酸的装置及方法,装置包括第一除尘脱硫塔和第二脱硫净化塔；第一除尘脱硫塔内从下往上依次设有高能湍流洗涤段、一级除雾除尘器、气液双向分流装置、高能湍流一吸段；第二脱硫净化塔内从下往上依次设有高能湍流二吸段、二级除雾除尘器、气液双向分流装置、高能洗涤器、高能湍流水洗段和三级除雾除尘器。本发明可以完全契合铅锌企业生产工艺,以铅锌冶炼系统中间产物为脱硫剂,脱硫产物可回收利用、变废为宝既可以解决企业的脱硫产物处置问题,又可以降低运行成本。(The invention discloses a device and a method for removing sulfur dioxide in smelting flue gas by zinc oxide and preparing acid, wherein the device comprises a first dust removal desulfurization tower and a second desulfurization purification tower; a high-energy turbulent flow washing section, a primary demisting dust remover, a gas-liquid bidirectional flow dividing device and a high-energy turbulent flow suction section are sequentially arranged in the first dedusting and desulfurizing tower from bottom to top; and a high-energy turbulence secondary suction section, a secondary demisting dust remover, a gas-liquid bidirectional flow dividing device, a high-energy washer, a high-energy turbulence water washing section and a tertiary demisting dust remover are sequentially arranged in the second desulfurization purification tower from bottom to top. The method can completely fit the production process of the lead-zinc enterprises, takes the intermediate product of the lead-zinc smelting system as the desulfurizer, can recycle the desulfurization product, changes waste into valuable, solves the problem of disposal of the desulfurization product of the enterprises, and reduces the operation cost.)

一种氧化锌脱除冶炼烟气中二氧化硫并制酸的装置及方法

技术领域

本发明涉及环保治理工艺技术领域，具体涉及一种氧化锌脱除冶炼烟气中二氧化硫并制酸的装置及方法。

背景技术

二氧化硫是破坏人类生存生活环境的重要污染物，工业生产中含硫燃料燃烧或金属矿物的焙烧过程会排放大量含SO₂烟气。烟气中的SO₂排放到大气中，会溶于水生成亚硫酸，亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化，便会迅速高效生成硫酸。形成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的前驱物。

目前我国采用的烟气SO₂治理工艺中较成熟的有钙法(含半干法和石灰石-石膏湿法)、氨法、双碱法等。各种工艺均有其优缺点及特定行业适用性，如钙法工艺稳定，但脱硫产物石膏再利用困难，适用于大气量机组或建材行业；氨法脱硫效率高，但运行成本高，适用于化工行业或富余废氨水企业；双碱法适用于小气量机组，钠碱的损耗导致运行成本较高。各种脱硫工艺均有其特定行业适用性，铅锌冶炼行业采用适合铅锌生产工艺的烟气脱硫技术非常必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种氧化锌脱除冶炼烟气中二氧化硫并制酸的装置及方法，可以完全契合铅锌企业生产工艺，以脱硫剂为铅锌冶炼系统中间产物，脱硫产物可回收利用、变废为宝既可以解决企业的脱硫产物处置问题，又可以降低运行成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化锌脱除冶炼烟气中二氧化硫并制酸的装置，包括第一除尘脱硫塔和第二脱硫净化塔；所述第一除尘脱硫塔内从下往上依次设有高能湍流洗涤段、一级除雾除尘器、高能湍流一吸段；所述第二脱硫净化塔内从下往上依次设有高能湍流二吸段、二级除雾除尘器、高能洗涤器、高能湍流水洗段和三级除雾除尘器；所述第一除尘脱硫塔的气体入口位于所述高能湍流洗涤段的下方，其气体出口位于所述高能湍流一吸段的上方并连通于所述第二脱硫净化塔的气体入口；所述第二脱硫净化塔的气体入口位于所述高能湍流二吸段的下方，其气体出口位于所述三级除雾除尘器的上方；所述高能湍流洗涤段包括至少一层通过洗涤泵连通于一级洗涤液循环槽的喷头，所述一级洗涤液循环槽中装载有洗涤液；所述高能湍流一吸段包括至少一层通过一级吸收泵连通于一级喷淋液循环槽的喷头，所述一级喷淋液循环槽中装载有喷淋液；所述高能湍流二吸段包括至少一层通过二级吸收泵连通于二级喷淋液循环槽的喷头，所述二级喷淋液循环槽中装载有喷淋液；所述高能湍流水洗段包括至少一层通过净化泵连通于水洗循环槽的喷头，所述水洗循环槽中装载有清水。

进一步地，所述一级洗涤液循环槽设于所述第一除尘脱硫塔内的底部。

进一步地，所述高能湍流一吸段和一级除雾除尘器之间设有第一气液双向分流装置，所述第一气液双向分流装置连通于所述一级喷淋液循环槽的液体入口。

进一步地，所述二级喷淋液循环槽设于所述第二脱硫净化塔内的底部。

进一步地，所述高能洗涤器和二级除雾除尘器之间设有第二气液双向分流装置，所述第二气液双向分流装置连通于所述水洗循环槽的液体入口。

进一步地，所述高能湍流洗涤段、高能湍流一吸段、高能湍流二吸段和高能湍流水洗段的喷淋断面液体覆盖率不小于300％。

进一步地，所述一级洗涤液循环槽和二级喷淋液循环槽分别设有侧搅拌器，所述一级喷淋液循环槽中设有双层搅拌器。

本发明还提供一种利用上述氧化锌脱除冶炼烟气中二氧化硫并制酸的装置的方法，包括如下步骤：

将烟气通过增压风机引入第一除尘脱硫塔的气体入口，洗涤液经过洗涤泵从一级洗涤液循环槽引入高能湍流洗涤段的各层喷头并从喷头喷出，与烟气进行逆向喷淋接触，烟气被洗涤液除尘降温变成饱和湿烟气；

饱和湿烟气经一级除雾除尘器去除大液滴及粉尘；喷淋液经过一级吸收泵从一级喷淋液循环槽引入高能湍流一吸段的各层喷头并从喷头喷出，和烟气逆向喷淋接触脱除其中的SO₂；

脱除SO₂后的烟气从第一除尘脱硫塔的气体出口输出并从第二脱硫净化塔的气体入口进入第二脱硫净化塔内，喷淋液经二级吸收泵从二级喷淋液循环槽引入高能湍流二吸段的各层喷头并从喷头喷出，和烟气进行逆向喷淋接触实现二次脱除SO₂；

经再次脱除SO₂后的烟气通过二级除雾除尘器去除雾滴；清水经净化泵从水洗循环槽引入高能湍流水洗段的各层喷头并从各层喷头喷出，烟气首先经高效洗涤器进行洗涤净化，然后在高能湍流水洗段和喷淋的清水进行逆向接触喷淋实现再次净化；烟气经水洗净化后经三级除雾除尘器去除雾滴，最终成为满足污染物排放要求的烟气排放到第二脱硫净化塔的外部。

进一步地，一级喷淋液循环槽中的喷淋液的pH值为3.5-5.0，其中包括有亚硫酸锌和氧化锌，亚硫酸锌的质量浓度≥15％，氧化锌的质量浓度≤5％。

进一步地，二级喷淋液循环槽中的喷淋液的pH值为4.0-6.5，其中包括有氧化锌和亚硫酸锌，氧化锌的质量浓度≥15％，亚硫酸锌的质量浓度≤5％。

本发明的有益效果在于：

1、本发明装置中，一级除雾除尘器可以确保烟气洗涤降温后的高尘高氟氯溶液不带入后续脱硫系统；二级除雾除尘器可以确保脱硫处理后的烟气中不携带大液滴，控制排放烟气携带的溶解性盐及尘；三级除雾除尘器可以确保最终清洗净化段烟气不携带液滴，确保最终排放烟气液滴及尘浓度达标。

2、本发明装置分为不同功能系统，具体分为洗涤降温(一级洗涤液循环槽、高能湍流洗涤段、洗涤泵和一级除雾除尘器)、SO₂一级脱除(高能湍流一吸段、一级喷淋液循环槽和一级吸收泵)、SO₂二级脱除(高能湍流二吸段、二级喷淋液循环槽、二级吸收泵和二级除雾除尘器)、清洗净化(高效洗涤器、高能湍流水洗段、水洗循环槽、净化泵、三级高效除雾器)四个功能段，四个功能段按功能分槽处理、物料不混淆，确保各功能段处理效率最高。各功能系统控制不同工艺物料，各自相互独立、联动运行：洗涤降温液控制洗涤液尘氟氯浓度；吸收液控制不同pH值及不同吸收剂成份；清洗净化液控制含固体尘及盐浓度。

3、利用本实施例装置处理高浓度SO₂冶炼烟气效率高，能在烟气进口SO₂浓度不低于10000mg/Nm³时，出口SO₂浓度不高于50mg/Nm³，并且在实现脱除烟气中高浓度SO₂的同时，占地小，节省投资。

4、本发明方法所需的原料氧化锌粉为铅锌冶炼企业中间产物，脱硫产物为亚硫酸锌渣和硫酸锌溶液，亚硫酸锌渣经废电解液酸分解可以得到高纯度二氧化硫气体送制酸系统，硫酸锌溶液可作为企业电解锌原料，从而可以实现资源循环利用，变废为宝。

附图说明

图1为本发明实施例1中的装置结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例提供一种氧化锌脱除冶炼烟气中二氧化硫并制酸的装置，如图1所示，包括第一除尘脱硫塔1和第二脱硫净化塔10；所述第一除尘脱硫塔1内从下往上依次设有高能湍流洗涤段3、一级除雾除尘器5、第一气液双向分流装置6、高能湍流一吸段7；所述第二脱硫净化塔10内从下往上依次设有高能湍流二吸段12、二级除雾除尘器14、第二气液双向分流装置15、高能洗涤器16、高能湍流水洗段17和三级除雾除尘器20；所述第一除尘脱硫塔1的气体入口位于所述高能湍流洗涤段3的下方，其气体出口位于所述高能湍流一吸段7的上方并连通于所述第二脱硫净化塔10的气体入口；所述第二脱硫净化塔10的气体入口位于所述高能湍流二吸段12的下方，其气体出口位于所述三级除雾除尘器20的上方；所述高能湍流洗涤段3包括至少一层通过洗涤泵4连通于一级洗涤液循环槽2的喷头，所述一级洗涤液循环槽2中装载有洗涤液；所述高能湍流一吸段7包括至少一层通过一级吸收泵9连通于一级喷淋液循环槽8的喷头，所述一级喷淋液循环槽8中装载有喷淋液；所述高能湍流二吸段12包括至少一层通过二级吸收泵13连通于二级喷淋液循环槽11的喷头，所述二级喷淋液循环槽11中装载有喷淋液；所述高能湍流水洗段17包括至少一层通过净化泵19连通于水洗循环槽18的喷头，所述水洗循环槽18中装载有清水。

进一步地，所述一级洗涤液循环槽2设于所述第一除尘脱硫塔1内的底部。

进一步地，所述高能湍流一吸段7和一级除雾除尘器5之间设有第一气液双向分流装置6，所述第一气液双向分流装置6连通于所述一级喷淋液循环槽8的液体入口。

进一步地，所述二级喷淋液循环槽11设于所述第二脱硫净化塔10内的底部。

进一步地，所述高能洗涤器16和二级除雾除尘器14之间设有第二气液双向分流装置15，所述第二气液双向分流装置15连通于所述水洗循环槽18的液体入口。

进一步地，所述高能湍流洗涤段3、高能湍流一吸段7、高能湍流二吸段12和高能湍流水洗段17均采用空塔喷淋结构，均包括有进液管，喷头分布设有所述进液管上；所述高能湍流洗涤段3的进液主管通过洗涤泵4连通于一级洗涤液循环槽2；所述高能湍流一吸段7的进液主管通过一级吸收泵9连通于一级喷淋液循环槽8；高能湍流二吸段12的进液主管通过二级吸收泵13连通于二级喷淋液循环槽11的喷头；高能湍流水洗段17的进液管通过净化泵19连通于水洗循环槽18。

进一步地，所述高能湍流洗涤段、高能湍流一吸段、高能湍流二吸段和高能湍流水洗段17的喷淋断面液体覆盖率不小于300％。确保高效洗涤除尘及脱硫效率。

进一步地，所述一级洗涤液循环槽2和二级喷淋液循环槽11分别设有侧搅拌器21，所述一级喷淋液循环槽8中设有双层搅拌器22。通过强化搅拌，可以确保不发生堵塞。

在上述装置中，一级除雾除尘器可以确保烟气洗涤降温后的高尘高氟氯溶液不带入后续脱硫系统；二级除雾除尘器可以确保脱硫处理后的烟气中不携带大液滴，控制排放烟气携带的溶解性盐及尘；三级除雾除尘器可以确保最终清洗净化段烟气不携带液滴，确保最终排放烟气液滴及尘浓度达标。再者，装置分为不同功能系统，具体分为洗涤降温(一级洗涤液循环槽、高能湍流洗涤段、洗涤泵和一级除雾除尘器)、SO₂一级脱除(高能湍流一吸段、一级喷淋液循环槽和一级吸收泵)、SO₂二级脱除(高能湍流二吸段、二级喷淋液循环槽、二级吸收泵和二级除雾除尘器)、清洗净化(高效洗涤器、高能湍流水洗段、水洗循环槽、净化泵、三级高效除雾器)四个功能段，四个功能段按功能分槽处理、物料不混淆，确保各功能段处理效率最高。各功能系统控制不同工艺物料，各自相互独立、联动运行：洗涤降温液控制洗涤液尘氟氯浓度；吸收液控制不同pH值及不同吸收剂成份；清洗净化液控制含固体尘及盐浓度。

利用本实施例装置处理高浓度SO₂冶炼烟气效率高，能在烟气进口SO₂浓度不低于10000mg/Nm³时，出口SO₂浓度不高于50mg/Nm³，并且在实现脱除烟气中高浓度SO₂的同时，占地小，节省投资。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述装置的方法，包括如下步骤：

将烟气(含粉尘、高浓度SO₂、温度不低于100℃)通过增压风机引入第一除尘脱硫塔1的气体入口，洗涤液经过洗涤泵4从一级洗涤液循环槽2引入高能湍流洗涤段3的各层喷头并从喷头喷出，与烟气进行逆向喷淋接触，烟气被洗涤液除尘降温变成饱和湿烟气；

饱和湿烟气经一级除雾除尘器5去除大液滴及粉尘；喷淋液经过一级吸收泵9从一级喷淋液循环槽8引入高能湍流一吸段7的各层喷头并从喷头喷出，和烟气逆向喷淋接触脱除其中的SO₂(高能湍流一吸段的具体层数根据进口SO₂浓度及出口SO₂排放要求确定)；

脱除SO₂后的烟气从第一除尘脱硫塔1的气体出口输出并从第二脱硫净化塔10的气体入口进入第二脱硫净化塔内，喷淋液经二级吸收泵13从二级喷淋液循环槽11引入高能湍流二吸段12的各层喷头并从喷头喷出，和烟气进行逆向喷淋接触实现二次脱除SO₂；

经再次脱除SO₂后的烟气通过二级除雾除尘器14去除雾滴；清水经净化泵19从水洗循环槽18引入高能湍流水洗段17的各层喷头并从各层喷头喷出，烟气首先经高效洗涤器16进行洗涤净化，然后在高能湍流水洗段17和喷淋的清水进行逆向接触喷淋实现再次净化；烟气经水洗净化后经三级除雾除尘器20去除雾滴，最终成为满足污染物排放要求的烟气排放到第二脱硫净化塔的外部。

需要说明的是，所述洗涤液采用清水，用于对烟气进行降温、除尘、除氟氯离子；一级洗涤液循环槽设于第一除尘脱硫塔的底部，洗涤液和烟气逆向喷淋接触后回落至一级洗涤液循环槽中；当洗涤液中的尘及氟氯含量超出设定的范围后外排，防止高尘高氟氯进入后续脱硫工序。进一步地，所述设定的范围为含尘浓度≤1g/L，含氟氯≤5g/L。

需要说明的是，二级喷淋液循环槽设于第二脱硫净化塔的底部，喷淋液和烟气逆向喷淋接触后回落至二级喷淋液循环槽中。

需要说明的是，第一除尘脱硫塔中，高能湍流一吸段中的喷淋液和烟气逆向喷淋接触后，落到第一气液双向分流装置上被汇集回到一级喷淋液循环槽中；第二脱硫净化塔中，高能洗涤器和高能湍流水洗段的清水对烟气进行洗涤净化后，落到第二气液双向分流装置上被汇集回到水洗净化槽中。这样可以使塔内上、下不同功能段喷淋液分隔不混淆，确保烟气在塔内实现各功能段处理要求。

需要说明的是，一级喷淋液循环槽中的喷淋液的pH值为3.5-5.0，其中包括有亚硫酸锌和氧化锌，亚硫酸锌的质量浓度≥15％，氧化锌质量浓度≤5％。

需要说明的是，二级喷淋液循环槽中的喷淋液的pH值为4.0-6.5，其中包括有氧化锌和亚硫酸锌，氧化锌的质量浓度≥15％，亚硫酸锌质量浓度≤5％。

需要说明的是，所述水洗循环槽中的清水pH值为6.5-7.0，清水中颗粒物浓度≤0.5g/L，Zn含量≤10g/L。

需要说明的是，一级喷淋液循环槽和二级喷淋液循环槽中吸收SO₂后的氧化锌、亚硫酸锌、硫酸锌固液混合物经泵打出后分离，其中亚硫酸锌经酸分解后得到SO₂气体，硫酸锌溶液进行电解锌。

在本实施例方法中，氧化锌粉为铅锌冶炼企业中间产物，脱硫产物为亚硫酸锌渣和硫酸锌溶液，亚硫酸锌渣经废电解液酸分解可以得到高纯度二氧化硫气体送制酸系统，硫酸锌溶液可作为企业电解锌原料，从而可以实现资源循环利用，变废为宝。

实施例3

某炭素厂电锻炉烟气18000Nm³/h，烟气中SO₂浓度7000-1000mg/Nm³，设计按1000mg/Nm³考虑，烟气中颗粒物浓度≤250mg/Nm³，排烟温度≤190℃。

第一除尘脱硫塔直径洗涤泵Q＝100m³/h，一级吸收泵Q＝150m³/h；第二脱硫净化塔直径

一级喷淋液循环槽直径水洗循环槽直径

二级吸收泵Q＝150m³/h，净化泵Q＝100m³/h。

含SO₂高温烟气在第一除尘脱硫塔内经处理后，烟气温度降至68℃，烟气中的粉尘浓度降至20mg/Nm³以内，烟气中的SO₂浓度降至2500mg/Nm³以内；经过初步处理之后的烟气再进入第二脱硫净化塔，经喷淋液吸收后烟气中的SO₂浓度降至50mg/Nm³以内，再进入脱硫净化塔上部的高效洗涤器和高能湍流水洗段，烟气中的SO₂浓度控制在35mg/Nm³以内、粉尘控制在10mg/Nm³以内，再经三级除雾除尘器去除大雾滴后，最终达标排放。

本实施例实现脱硫效率高(≥99％)，对烟气负荷变化适应能力强。各功能单元循环液相物料互相区隔，各功能单元液相物料控制不同成份浓度度、pH值，最终排放口SO₂排放浓度低(≤35mg/Nm³)，颗粒物浓度低(≤10mg/Nm³)。工艺核心设备组合多种处理过程，设备布置紧凑、占地小、投资省。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。