[发明专利]一种无废水排放的湿法脱硫系统及工艺

说明书

技术领域

本发明属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种无废水排放的湿法脱硫系统及工艺。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，2013年我国生产和消费的煤炭量分别占世界总量的47.4％和50.3％，长期以来煤炭在我国的一次能源结构中的比例高达70％以上，由此导致我国排放的SO₂有90％左右来自于燃煤。燃煤排放的大量SO₂对农作物、森林、建筑和人类健康造成了巨大危害，我国每年因SO₂的排放造成的经济损失达数千亿元。

石灰石-石膏法烟气脱硫技术(WFGD)因其煤种适应范围广、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、工艺成熟以及运行可靠性高等优势，成为现阶段世界范围内应用最为广泛的烟气脱硫工艺。该工艺过程中，烟气中的氯元素、工艺水中的氯元素和脱硫剂(石灰石)中的氯元素不断进入脱硫浆液且逐渐富集，浆液中高浓度的氯离子具有降低脱硫效率、加速设备腐蚀以及影响石膏品质等众多危害，因此在常规WFGD工艺运行过程中，为了维持系统稳定安全运行并保持较高的脱硫效率，必须排出一定量的废水。

脱硫废水含有高浓度的氯离子和其他污染物，不能回收利用也不能直接排放，因此湿法脱硫系统仍需建立复杂的系统进行废水处理。目前火电厂采用最多的脱硫废水处理方法是传统的化学沉淀法，该方法经过中和、沉降、絮凝和澄清等过程对废水进行处理，该工艺比较复杂、投资大且需要消耗多种药剂。

中国专利文献CN101486517A、CN103086550A、CN104150569A、CN101844819A、CN101417827A、CN101851041A、CN102020369A、CN103787541A、CN103896420A、CN104649498A、CN101486517A、CN101803504A等公开了一些脱硫废水处理工艺，这些工艺均在一定程度上简化了传统化学沉淀法工艺，但是上述所有工艺均是针对脱硫系统排放的废水进行处理，而并不是从根本上避免脱硫系统排放废水。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种无废水排放的湿法脱硫系统及工艺，该系统具有结构简单、占地少、不消耗化学药剂等优点，可以实现脱硫系统氯离子的资源化利用，并可回收高纯氢气、节省脱硫剂，且能避免脱硫系统产生废水。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无废水排放的湿法脱硫工艺，包括以下步骤：

(1)来自脱硫装置的石膏浆液经石膏旋流器分离后，溢流液进入溢流液箱汇集，浓缩液送至脱水机后获得脱硫滤液进入滤液箱汇集；

(2)步骤(1)中经滤液箱汇集后的脱硫滤液进入电解-电渗析复合槽的电渗析室，在直流电的作用下，实现电渗析脱盐，得到脱盐水；

(3)步骤(2)中的脱盐水与来自溢流液箱的旋流器溢流液一同进入电解-电渗析复合槽的阴极室，在阴极板发生反应生成Ca(OH)₂，富含Ca(OH)₂的阴极液进入脱硫装置中进行脱硫；阳极室中充满稀盐酸，从电渗析室迁移来的Cl^-不断在阳极板放电生成氯气。

步骤(2)中，在直流电的作用下，脱硫滤液中的Ca²⁺在电场力作用下透过阳离子交换膜迁移至阴极室，Cl^-在电场力作用下透过阴离子交换膜迁移至阳极室，实现了电渗析脱盐。

步骤(3)中，当步骤(2)中的脱盐水与来自溢流液箱的旋流器溢流液一同进入电解-电渗析复合槽的阴极室时，在阴极板发生如下析氢反应：

2H₂O+2e^-→H₂↑+2OH^-

阴极电解生成的OH^-与电渗析室迁移来的Ca²⁺形成Ca(OH)₂，富含Ca(OH)₂的阴极液送至脱硫装置中进行脱硫，主要反应为：

Ca(OH)₂+SO₂→CaSO₃+H₂O

阳极室中充满稀盐酸，从电渗析室迁移来的Cl^-不断在阳极板放电生成氯气，电解反应如下：

2Cl^--2e^-→Cl₂↑

由于氯气在水中会发生如下水解反应：