回转窑烟气脱硫方法及用于该方法的离子交换器

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2024-02-22 13:42:14

权利要求书： 1.一种回转窑烟气脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：含硫烟气进入过滤装置，过滤装置中的过滤网过滤掉含硫烟气中所含的大颗粒燃烧不充分的物质和灰尘：

步骤2：经过步骤1的含硫烟气进入活性炭吸附装置，活性炭吸附装置中的活性炭对烟气中的细小颗粒进行吸附；

步骤3：经过步骤2的含硫烟气进入脱硫塔，NaOH储液池中的NaOH溶液由脱硫塔的顶部喷洒对烟气中的SO2进行吸收，生成含有NaSO3和NaHSO3的处理液由脱硫塔塔底流入废液池，脱硫后的烟气由脱硫塔塔顶排出；

步骤4：将步骤3中废液池内处理液引入再生池，再生池内的Ca(OH)2与NaSO3和NaHSO3反应生成CaSO3悬浮颗粒和NaOH溶液；

步骤5：经步骤4处理后的溶液引入沉淀池中进行沉淀，并对沉淀进行分离；

2+

步骤6：将步骤5中的上层清液抽取到装有Na2CO3溶液的反应罐中，溶液中的Ca 与Na2CO3反应生成CaCO3颗粒，经沉降后过滤去除；

步骤7：将步骤6中沉降处理后的溶液引入离子交换器，离子交换器内阳离子交换树脂内的钠离子与溶液中剩余的钙离子进行交换，经离子交换器处理后的溶液引入到NaOH储液池中；

所述离子交换器包括环状的交换罐，所述交换罐内竖直设置有四块将所述交换罐均匀间隔为四个区间的隔板，四个区间内均设置有放置架，所述放置架上设置有多层放置板，所述放置板为内中空且其内放置有阳离子交换树脂，所述放置板上设置有多个上下穿透的通孔，所述放置架上均设置有由顶部伸出所述交换罐外的支撑杆，所述交换罐的中心处竖直设置有转动轴，所述转动轴的底部设置有带动其转动的电机，所述转动轴上套设有沿其上下滑动的滑块，所述转动轴的顶端设置有推动所述滑块移动的气缸，所述滑块上设置有与所述支撑杆的顶端固定连接的连接杆。

2.根据权利要求1所述的回转窑烟气脱硫方法，其特征在于，所述步骤3中的NaOH储液池连接有NaOH溶液补充罐。

3.根据权利要求1所述的回转窑烟气脱硫方法，其特征在于，所述步骤4中的再生池上设置有石灰石投放装置和搅拌装置。

4.根据权利要求1所述的回转窑烟气脱硫方法，其特征在于，所述步骤4中的再生池内设置有PH检测装置。

5.根据权利要求1所述的回转窑烟气脱硫方法，其特征在于，所述步骤5中的沉淀池上设置有通入底部的曝气管。

6.根据权利要求1所述的回转窑烟气脱硫方法，其特征在于，所述交换罐的四个区间分别为依次相连的交换区、清洗区、再生区和置换区，所述清洗区内储存有循环水，再生区内储存有硫酸，置换区内储存有NaSO4溶液。

说明书：一种回转窑烟气脱硫方法及用于该方法的离子交换器技术领域[0001] 本发明涉及回转窑烟气脱硫领域，具体为一种回转窑烟气脱硫方法及用于该方法的离子交换器。

背景技术[0002] 双碱法脱硫是先用碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰浆液等碱性溶液对吸收液进行再生。由于在烟气吸收和吸收液处理中，使用了两种不同类型的碱，故称为双

碱法，常见的双碱法为钠钙双碱法，理论上该方法避免了传统的石灰石—石膏容易结垢的

缺点，不存在结垢和浆料堵塞等问题，然而在实际运行中，双碱法脱硫系统的脱硫塔仍然经

常发生结垢，有的还很严重。经检测，引起结垢的物质分为两类：

[0003] 第一类是沉淀物在高温下形成的物理硬垢，主要原因是烟气中的细小颗粒粘附在脱硫塔和管道各处，而烟气温度过高带走水分，逐渐沉积形成；

[0004] 第二类是脱硫塔内的构件结晶析出的化学硬垢，主要包含三种物质：碳酸钙、亚硫酸钙和硫酸钙。主要原因是：再生池中的钙离子随NaOH溶液进入脱硫塔内，与进入脱硫塔内

的尾气中SO2以及CO2发生反应，然后经空气氧化，结晶沉积在各处。

[0005] 主要原因是烟气中含有燃烧不充分的颗粒物质，以及再生的NaOH溶液中含有大量的钙离子，随溶液一起进入脱硫塔，那么若要防止结垢，必须控制进入脱硫塔内的烟气中颗

粒含量，同时避免碱液冲洗液中携带的钙离子。

发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种回转窑烟气脱硫方法及用于该方法的离子交换器，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种回转窑烟气脱硫方法及用于该方法的离子交换器，包括：

[0008] 步骤1：含硫烟气进入过滤装置，过滤装置中的过滤网过滤掉含硫烟气中所含的大颗粒燃烧不充分的物质和灰尘：

[0009] 步骤2：经过步骤1的含硫烟气进入活性炭吸附装置，活性炭吸附装置中的活性炭对烟气中的细小颗粒进行吸附；

[0010] 步骤3：经过步骤2的含硫烟气进入脱硫塔，NaOH储液池中的NaOH溶液由脱硫塔的顶部喷洒对烟气中的SO2进行吸收，生成含有NaSO3和NaHSO3的处理液由脱硫塔塔底流入废

液池，脱硫后的烟气由脱硫塔塔顶排出；

[0011] 步骤4：将步骤3中废液池内处理液引入再生池，再生池内的Ca(OH)2与NaSO3和NaHSO3反应生成CaSO3悬浮颗粒和NaOH溶液；

[0012] 步骤5：经步骤4处理后的溶液引入沉淀池中进行沉淀，并对沉淀进行分离；[0013] 步骤6：将步骤5中的上层清液抽取到装有Na2CO3溶液的反应罐中，溶液中的Ca2+与Na2CO3反应生成CaCO3颗粒，经沉降后过滤去除；

[0014] 步骤7：将步骤6中沉降处理后的溶液引入离子交换器，离子交换器内钠型阳离子交换树脂内的钠离子与溶液中剩余的钙离子进行交换，经离子交换器处理后的溶液引入到

NaOH储液池中。

[0015] 进一步的，所述步骤3中的NaOH储液池连接有NaOH溶液补充罐。[0016] 进一步的，所述步骤4中的再生池上设置有石灰石投放装置和搅拌装置。[0017] 进一步的，所述步骤4中的再生池内设置有PH检测装置。[0018] 进一步的，所述步骤5中的沉淀池上设置有通入底部的曝气管。[0019] 进一步的，所述离子交换器包括环状的交换罐，所述交换罐内竖直设置有四块将所述交换罐均匀间隔为四个区间的隔板，四个区间内均设置有放置架，所述放置架上设置

有多层放置板，所述放置板为内中空且其内放置有阳离子交换树脂，所述放置板上设置有

多个上下穿透的通孔，所述放置架上均设置有由顶部伸出所述交换罐外的支撑杆，所述交

换罐的中心处竖直设置有转动轴，所述转动轴的底部设置有带动其转动的电机，所述转动

轴上套设有沿其上下滑动的滑块，所述转动轴的顶端设置有推动所述滑块移动的气缸，所

述滑块上设置有与所述支撑杆的顶端固定连接的连接杆。

[0020] 进一步的，所述交换罐的四个区间分别为依次相连的交换区、清洗区、再生区和置换区，所述清洗区内储存有循环水，再生区内储存有硫酸，置换区内储存有NaSO4溶液。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用上述方法，通过过滤装置和吸附装置除去烟气中的大小颗粒，减少脱硫塔内生成物理硬垢；通过用Na2CO3溶液和离子交换器处理

再生池内再生的NaOH溶液，除掉再生NaOH溶液中的钙离子，避免硫塔内生成化学硬垢。

附图说明[0022] 图1为本发明工艺流程示意图，[0023] 图2为本发明所述离子交换器结构示意图，[0024] 图3为本发明所述离子交换器俯视结构示意图，具体实施方式[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于

本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他

实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 请参阅图1—3，本发明提供一种技术方案：一种回转窑烟气脱硫方法及用于该方法的离子交换器，包括：

[0027] 步骤1：含硫烟气进入过滤装置，过滤装置中的过滤网过滤掉含硫烟气中所含的大颗粒燃烧不充分的物质和灰尘，过滤装置为常见的气体过滤器，其内的滤网可过滤掉烟气

内的大颗粒和部分小颗粒，部分小颗粒随烟气一起通过过滤装置：

[0028] 步骤2：经过步骤1的含硫烟气进入活性炭吸附装置，活性炭吸附装置中的活性炭对烟气中的细小颗粒进行吸附，活性炭吸附装置是装有活性炭的过滤球，吸附烟气中未被

过滤掉的小颗粒物质；

[0029] 步骤3：经过步骤2的含硫烟气进入脱硫塔，NaOH储液池中的NaOH溶液由脱硫塔的顶部喷洒对烟气中的SO2进行吸收，生成含有NaSO3和NaHSO3的处理液由脱硫塔塔底流入废

液池，脱硫后的烟气由脱硫塔塔顶排出，NaOH储液池中的NaOH溶液，脱硫塔的顶部设置有多

层喷洒管，NaOH储液池中的NaOH溶液通过泵抽取进入喷洒管在脱硫塔内向下喷洒，烟气由

脱硫塔的侧壁进入，在上升过程中遇到向下喷洒的液滴，其内的SO2融入液滴并发生如下反

应；

[0030] SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O[0031] Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3[0032] SO2被液滴吸收，汇聚到脱硫塔底部流入到废液池，多层喷洒管的设置保证烟气上升过程中与液滴充分接触，排出的烟气符合标准；

[0033] 步骤4：将步骤3中废液池内处理液引入再生池，再生池内的Ca(OH)2与NaSO3和NaHSO3反应生成CaSO3悬浮颗粒和NaOH溶液，完成NaOH溶液的再生，具体反应如下：

[0034] Na2SO3+Ca(OH)2+1/2H2O→NaOH+CaSO3·1/2H2O[0035] 2NaHSO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaSO3·1/2H2O+3/2H2O；[0036] 步骤5：经步骤4处理后的溶液引入沉淀池中进行沉淀，并对沉淀进行分离，完成脱硫，脱硫产物进行回收利用；

[0037] 步骤6：将步骤5中的上层清液抽取到装有Na2CO3溶液的反应罐中，溶液中的Ca2+与Na2CO3反应生成CaCO3颗粒，经沉降后过滤去除，具体反应如下：

[0038] Ca2++CO32?→CaCO3[0039] 大部分的钙离子形成CaCO3沉淀，剩余少部分无法清除随溶液一起继续流动；[0040] 步骤7：将步骤6中沉降处理后的溶液引入离子交换器，离子交换器内阳离子交换树脂内的钠离子与溶液中剩余的钙离子进行交换，经离子交换器处理后的溶液引入到NaOH

储液池中，离子交换器内的阳离子交换树脂吸附溶液中的钙离子并释放出钠离子，使得通

过离子交换器的再生液中钙离子进一步清除，避免回流到脱硫塔内。

[0041] 所述步骤3中的NaOH储液池连接有NaOH溶液补充罐，当储液池内的NaOH量不足时及时进行补充。

[0042] 所述步骤4中的再生池上设置有石灰石投放装置，再生池内设置有溶液搅拌装置和PH检测装置，PH检测装置监控再生池内的PH，当PH值不够时，及时添加石灰石，保证再生

池内的Ca(OH)2的含量，搅拌装置保证石灰石在添加过程中均匀分散，再生池内各处的Ca

(OH)2的含量一致，避免脱硫不彻底。

[0043] 所述步骤5中的沉淀池上设置有通入底部的曝气管，曝气管通入空气，使得沉淀池中的产物为石膏，具体反应如下：

[0044] 2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2(CaSO4·2H2O)[0045] 然后对石膏进行回收利用。[0046] 所述离子交换器包括环状的交换罐1，所述交换罐1内竖直设置有四块将所述交换罐均匀间隔为四个区间的隔板2，四个区间内均设置有放置架3，所述放置架3上均设置有多

层放置板4，所述放置板4为内中空且其内放置有阳离子交换树脂5，所述放置板上设置有多

个上下穿透的通孔，所述放置架3上均设置有由顶部伸出所述交换罐1外的支撑杆6，所述交

换罐1的中心处竖直设置有转动轴7，所述转动轴的底部设置有带动其转动的电机，所述转

动轴7上套设有沿其上下滑动的滑块8，所述转动轴7的顶端设置有推动所述滑块8移动的气

缸9，所述滑块8上设置有与所述支撑杆6的顶端固定连接的连接杆10。

[0047] 所述交换罐1的四个区间分别为依次相连的交换区11、清洗区12、再生区13和置换区14，所述清洗区12内储存有循环水，循环水通过循环水泵在蓄水池和清洗区间循环流动，

再生区13内储存有硫酸，置换区14内储存有NaSO4溶液，硫酸和NaSO4溶液定时添加，保证两

者的浓度。

[0048] 进入离子交换器的再生液进入交换区，随着再生液的流动，再生液穿过交换区内的放置板，放置板内的阳离子交换树脂释放钠离子并吸附溶液中的钙离子，多层放置板确

保最大限度的吸附掉溶液中的钙离子，避免钙离子回流到NaOH储液池中，清洗区内的放置

板在循环流动的清水冲洗下，其上附着的碱液被冲洗掉，再生区内放置板内的阳离子交换

树脂在硫酸溶液的置换下，其内的钙离子被氢离子置换，重新恢复活性，置换区内的阳离子

交换树脂在NaSO4溶液的作用下，氢离子被钠离子取代；随着交换区内的阳离子交换树脂不

断吸附钙离子，其吸附效果越来越差，持续一段时间后通过气缸拉动滑块上升带动放置架

升到交换罐的上方，然后控制电机带动转动轴和放置架旋转90度，原本交换区内的放置架

旋转到清洗区的上方，通过气缸推动下降，放置架下降进入交换罐内，如此循环，使得交换

区内的钙离子被持续吸附，阳离子交换树脂不会丧失活性，各区发生的反应如下：

[0049] 交换区：2R?SO3Na+Ca2+→(R?SO3)2Ca+2Na+[0050] 再生区：(R?SO3)2Ca+2H+→2R?SO3H+Ca2+[0051] 置换区:R?SO3H+Na+→R?SO3Na+H+[0052] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换

和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。