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一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺

2021-01-31 19:12:58

一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺

  技术领域

  本发明涉及一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺。

  背景技术

  燃煤发电机组运行时,燃煤中含有的硫在燃煤燃烧时与空气中的氧反应成为SO2、SO3气体并掺杂在燃烧锅炉出口的烟气中。根据环保的需求,需要投运脱硫系统脱出烟气中含有的SO2、SO3气体,达到脱除硫份的目的。烟气脱硫常用的系统为石灰石湿法脱硫。湿法脱硫采用粉化后石灰石作为反应原料,石灰石主要组成为CaCO3及MgCO3等,与水混合后成为石灰石浆液,在脱硫吸收塔中与烟气中的SO2、SO3气体反应,在吸收塔酸性环境中生成硫酸钙、亚硫酸钙难溶物。在此反应过程中,石灰石中的Mg元素在吸收塔中被完全溶解成为Mg2+离子,并在吸收塔的浓缩过程中,其浓度逐渐升高至近7000mg/L,最终随着吸收塔排放的脱硫废水流出。

  目前燃煤发电机组在进行脱硫废水处理时,是将废水进行浓缩处理,浓缩后的高浓度废水溶液中的Mg2+离子浓度会达到60000mg/L以上。但在后续处理时将该部分Mg2+作为废弃物按照掺入粉煤灰或石膏中进行低质化处理,处理后的粉煤灰或石膏市场价值很低。在浓缩后的废水处理过程中要耗用大量的能量、占用较多的设备进行处理,处理费用高昂,且造成溶液中含有市场价值极高的大量Mg元素的浪费。

  发明内容

  本发明所要解决的技术问题,就是提供一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺,在燃煤机组进行废水处理时,将废水中的Mg2+离子进行资源化处理,成为目前市场价值高需求量大的高纯度氢氧化镁,解决燃煤机组废水处理过程中的资源化效率低和处理费用高昂问题。

  解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

  一种燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺,其特征是包括以下步骤:

  1)一级沉淀:在浓缩的强酸性的脱硫废水中添加熟石灰,将其pH值调整至5.0,沉淀出部分的CaSO4沉淀产物并压滤析出;

  2)二级沉淀:一级沉淀后的溶液中添加熟石灰,将溶液的pH值调整至11~12,溶液中的沉淀产物为CaSO4、Mg(OH)2固体,压滤出该部分固体;

  3)酸化:将二级沉淀的压滤固体产物加清水,以水:固体质量比为10:1搅拌成浆液,利用锅炉尾部烟气中的SO3、SO2气体,将溶液pH值调整至2~3,沉淀产物中的Mg(OH)2溶解,形成高浓度的Mg2+离子溶液;

  4)一级纯化:酸化后的强酸性Mg2+离子溶液中注入等摩尔的CaCl2,将溶液中的SO42-、SO32-离子沉淀并压滤出;

  5)二级纯化:一级纯化并压滤后的溶液中添加熟石灰,将溶液的pH值调整至11~12,沉淀产物为高纯度的Mg(OH)2固体,压滤后的溶液进行浓缩减水后返回一级纯化(由于溶液中的溶解物为CaCl2,经过浓缩后成为高浓度的CaCl2溶液,避免反应过程中由外界添加价值高的CaCl2,降低成本)反应阶段;

  6)清洗提纯:二级纯化后的Mg(OH)2固体含有水分较高,其中含有较多溶解的CaCl2,在固体中加入5倍质量的水进行清洗,将其中溶解的微量CaCl2清洗掉,再次进行压滤,得到高纯度的Mg(OH)2固体产物。

  专用于上述工艺的设备包括:依次连接的一级沉淀池1、第一压滤装置2、二级沉淀池3、第二压滤装置4、搅拌池5、酸化反应塔6、第三压滤装置7、一级纯化池8、第四压滤装置9、二级纯化池10、第五压滤装置11、清洗池12、第六压滤装置13、干燥器14和输送装置15,第五压滤装置11的压滤析出的CaCl2溶液经CaCl2浓缩塔16后返回一级纯化池8。

  本发明主要利用Mg2+离子与Ca2+的沉淀物特性的不同为出发点,将浓缩后的高浓度废水通过一级沉淀、二级沉淀、酸化、一级纯化、二级纯化、清洗提纯等6个工艺过程,产生出纯度达到99%以上的Mg(OH)2固体产物。

  具体来说是浓缩后的高浓度废水通过一级沉淀、二级沉淀、酸化、一级纯化、二级纯化、清洗提纯等6个工艺过程,在一级、二级沉淀过程中产生CaSO4、Mg(OH)2的固体混合物;利用燃煤发电机组的废烟气中含有大量的SO3、SO2气体,将二级沉淀反应沉淀物进行酸化,混合物中的Mg(OH)2固体物被SO3、SO2气体酸化并溶解,成为纯度较高的MgSO4、MgSO3溶液;在一级纯化时将溶液添加CaCl2反应成为MgCl2溶液;二级纯化时通过溶液与熟石灰反应成为纯度较高的Mg(OH)2固体产物,反应的副产物CaCl2溶液重新返回至一级纯化过程作为反应原料,减少CaCl2的补充;清洗提纯工艺通过清洗、压滤,提纯出高纯度的Mg(OH)2固体产物。

  本发明的技术效果体现在:

  本工艺主要利用燃煤发电机组的废烟气和低价值的熟石灰,及补充的少量CaCl2作为反应原料,分别与燃煤发电机组浓缩后的高浓度废水反应,实现以废治废的目的,将废水中的Mg元素高品质资源化。

  本发明从Mg2+离子与Ca2+的沉淀物特性的不同为出发点,分为6个工艺步骤将Mg2+离子从废液中逐级析出、提纯,产生出纯度达到99%以上的Mg(OH)2固体产物。

  附图说明

  图1为本发明的整套工艺流程图。

  图中附图标记指代:1—一级沉淀池;3—二级沉淀池;5—搅拌器;6—酸化反应塔;8—一级纯化池;10—二级纯化池;13—清洗池;14—干燥器;15—输送装置;16—CaCl2浓缩塔;2、4、7、9、11、13—压滤装置。

  具体实施方式

  本发明的燃煤电厂脱硫废水提纯氢氧化镁工艺实施例,包括以下步骤:

  1)一级沉淀:在浓缩的强酸性的脱硫废水中添加熟石灰,将其pH值调整至5.0,沉淀出部分的CaSO4沉淀产物并压滤析出;

  2)二级沉淀:一级沉淀后的溶液中添加熟石灰,将溶液的pH值调整至11~12,溶液中的沉淀产物为CaSO4、Mg(OH)2固体,压滤出该部分固体;

  3)酸化:将二级沉淀的压滤固体产物加清水,以水:固体质量比为10:1搅拌成浆液,利用锅炉尾部烟气中的SO3、SO2气体,将溶液pH值调整至2~3,沉淀产物中的Mg(OH)2溶解,形成高浓度的Mg2+离子溶液;

  4)一级纯化:酸化后的强酸性Mg2+离子溶液中注入等摩尔的CaCl2,将溶液中的SO42-、SO32-离子沉淀并压滤出;

  5)二级纯化:一级纯化并压滤后的溶液中添加熟石灰,将溶液的pH值调整至11~12,沉淀产物为高纯度的Mg(OH)2固体,压滤后的溶液进行浓缩减水后返回一级纯化(由于溶液中的溶解物为CaCl2,经过浓缩后成为高浓度的CaCl2溶液,避免反应过程中由外界添加价值高的CaCl2,降低成本)反应阶段;

  6)清洗提纯:二级纯化后的Mg(OH)2固体含有水分较高,其中含有较多溶解的CaCl2,在固体中加入5倍质量的水进行清洗,将其中溶解的微量CaCl2清洗掉,再次进行压滤,得到高纯度的Mg(OH)2固体产物。

  如图1所示为专用于上述工艺设备,包括依次连接的一级沉淀池1、第一压滤装置2、二级沉淀池3、第二压滤装置4、搅拌池5、酸化反应塔6、第三压滤装置7、一级纯化池8、第四压滤装置9、二级纯化池10、第五压滤装置11、清洗池12、第六压滤装置13、干燥器14和输送装置15,第五压滤装置11的压滤析出的CaCl2溶液经CaCl2浓缩塔16后返回一级纯化池8。

  浓缩后的脱硫废水进入一级沉淀池1,与添加的Ca(OH)2在控制浓液的pH值小于5.0弱酸性环境下反应,产生CaSO4沉淀产物被第一压滤装置2压滤排出。

  反应后的溶液进入二级沉淀池3中,继续与添加的Ca(OH)2在控制溶液pH值11~12的碱性环境下反应,生成CaSO4、Mg(OH)2沉淀混合物,被第二压滤装置4压滤出来。

  CaSO4、Mg(OH)2固体混合物与清水在搅拌器5混合搅拌后进入酸化反应塔6,与锅炉尾部烟气中的SO3、SO2气体反应将Mg(OH)2溶解,溶液中的固体不溶物被第三压滤装置7压滤出成为石膏产物。

  溶液进入一级纯化池8与CaCl2反应,反应产生的固体沉淀物CaSO4被第四压滤装置9压滤出来成为石膏。

  溶液继续进入二级纯化池10与添加的Ca(OH)2反应,溶液的pH值控制为11~12的碱性环境,产生Mg(OH)2沉淀物,沉淀物被第五压滤装置11压滤出来成为膏状固体物,其中的Mg(OH)2纯度接近97%,压滤后的CaCl2溶液进入CaCl2浓缩塔16进行浓缩后成为高浓度CaCl2溶液,重新进入一级纯化池8重复利用。

  膏状固体物进入清洗池12加入清水进行清洗提纯,将其中溶解的易溶物溶解在清水中,清洗后的产物其中的固体不溶物被第六压滤装置13压滤出来成为膏状物,溶液重新返回脱硫系统吸收塔利用。

  第六压滤装置13压滤的膏状物进入干燥装置14进行干燥处理,干燥后的固体物中Mg(OH)2纯度达到99%以上,经过输送装置15进行成品包装。

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