一种利用碘吸收锅炉烟气二氧化硫的系统和方法与流程

本发明属于本发明属于锅炉烟气综合利用及氢气制备，具体涉及一种利用碘吸收锅炉烟气二氧化硫的系统和方法。

背景技术：

1、采用硫碘循环高温水解制氢需要在850℃以上高温下，将硫酸热解为二氧化硫，水、二氧化硫和碘在100℃左右温度下产生碘化氢，碘化氢在500℃温度分解为碘和氢气。目前高温水解制氢和含硫煤燃烧所存在的问题和难点在于：

2、(1)将硫酸热解为二氧化硫所需要的850℃的高温难以满足。

3、(2)热解硫酸制氢的经济性较差。

4、由于燃煤中含有二氧化硫，煤燃烧后的烟气中含有二氧化硫，二氧化硫排向大气造成大气污染，必须采取脱硫措施。从电站锅炉烟气中获得二氧化硫形成开式硫碘循环制氢，是一种环保、经济的氢气制备方式。但这种方式目前存在以下问题：

5、(1)锅炉烟气成份复杂，烟气中携带有灰尘和氮氧化物，这些杂质进入到硫碘循环制氢的本生反应中，给碘化氢的纯化带来困难：

6、(2)碘是一种比较容易挥发的物质，碘蒸汽逸出会造成污染，同时碘的价值较高，碘蒸汽逸出会增大制氢的成本；

7、(3)在硫碘循环制氢中，硫酸和碘化氢分离最经济的方式是通过过量碘的溶解实现硫酸溶液和碘化氢溶液的静置分层，这会使得制氢过程不连续。

技术实现思路

1、本发明针对目前硫吸收锅炉烟气二氧化硫制氢存在的问题，提供了一种利用碘吸收锅炉烟气二氧化硫的系统和方法。

2、本发明采用如下技术方案来实现的：

3、一种利用碘吸收锅炉烟气二氧化硫的系统，包括锅炉增压风机后烟道、洗涤塔填料层、洗涤塔、洗涤液循环泵、吸收塔、吸收塔填料层、吸收塔风帽隔离层、排气装置、加碘装置和废液吸收装置；

4、洗涤塔填料层用于将洗涤塔分割为上下两部分，锅炉增压风机后烟道的出口接在洗涤塔下部分，洗涤塔下部分的出口接在洗涤液循环泵的入口，洗涤液循环泵的出口分为两股，第一股接在洗涤塔上部分的入口，第二股接在废液吸收装置的入口；

5、吸收塔内安装了两层吸收塔风帽隔离层，这两层吸收塔风帽隔离层将吸收塔分成了上中下三层，吸收塔的上中下三层内各安装一层吸收塔填料层，吸收塔填料层又将吸收塔的上中下三层分为两层，分别称为下下层、下上层、中下层、中上层、上下层和上上层，上上层的出口接在排气装置的入口，洗涤塔上层的出口接在下下层的第一入口，加碘装置的出口接在下下层的第二入口。

6、本发明进一步的改进在于，还包括吸收塔浓液循环泵、吸收塔中液循环泵、吸收塔清液循环泵和清水罐；吸收塔浓液循环泵的入口接在下下层，出口分成两股，第一股接在下上层，吸收塔中液循环泵的入口接在中下层，出口分成两股，第一股出口接在中上层，第二股接在吸收塔浓液循环泵的入口，吸收塔清液循环泵的入口接在上下层，出口分成两股，第一股接在上上层，第二股接吸收塔中液循环泵的入口，清水罐的出口分为两股，第一股接在吸收塔清液循环泵的入口，第二股接在在洗涤液循环泵的入口。

7、本发明进一步的改进在于，还包括分离装置、硫酸储罐和碘化氢纯化浓缩装置；吸收塔浓液循环泵出口的第二股接在分离装置的入口，分离装置的第一出口接在硫酸储罐的入口，分离装置的第二出口接在碘化氢纯化浓缩装置的入口。

8、本发明进一步的改进在于，还包括碘化氢分解装置和氢气储罐；碘化氢纯化浓缩装置的出口接在碘化氢分解装置的入口，碘化氢分解装置的第一出口接在氢气储罐的入口，碘化氢分解装置的第二出口接在吸收塔中液循环泵的入口。

9、本发明进一步的改进在于，洗涤液循环泵的出口接入到洗涤塔填料层上层后，通过雾化喷头进入到洗涤塔填料层上层空间。

10、本发明进一步的改进在于，从锅炉增压风机后烟道来的烟气进入到洗涤塔填料层下层空间后，穿过洗涤塔填料层进入到洗涤塔填料层上层空间。

11、本发明进一步的改进在于，吸收塔浓液循环泵、吸收塔中液循环泵和吸收塔清液循环泵的出口分别接入到下上层、中上层和上上层后，通过雾化喷头分别进入到下上层、中上层和上上层空间，从洗涤塔填料层上层空间排出的烟气进入到下下层后，穿过下层吸收塔填料层，在下上层经雾化液吸收二氧化硫后，通过下层吸收塔风帽隔离层进入到中下层，进入到中下层的烟气，穿过中层吸收塔填料层，在中上层经雾化液吸收二氧化硫后，通过上层吸收塔风帽隔离层进入到上下层，进入到上下层的烟气，穿过上层吸收塔填料层，在上上层经雾化液吸收二氧化硫后，排出到排气装置。

12、本发明进一步的改进在于，吸收塔风帽隔离层的风帽能够调节，通过风帽的调节，可调节通过风帽烟气量的大小。

13、本发明进一步的改进在于，吸收塔浓液循环泵出口有取样检测装置，能够检测出口混合液的浓度，当混合液浓度满足要求后，混合液被排往分离装置，直至下下层液位至低限，当下下层液位至低限后，中下层的混合液通过吸收塔中液循环泵的出口排往吸收塔浓液循环泵的入口，直至下下层液位至正常液位，当中下层液位至低限后，上下层的混合液通吸收塔清液循环泵的出口排往吸收塔中液循环泵的入口，直至中下层液位至正常液位，当上下层液位至低限后，清水罐向吸收塔清液循环泵的入口注入清水，直至上下层液位至正常液位。

14、一种利用碘吸收锅炉烟气二氧化硫的方法，该方法基于所述的一种利用碘吸收锅炉烟气二氧化硫的系统，包括以下步骤：

15、1)系统启动前通过清水罐向洗涤液循环泵的入口注入清水，直至洗涤塔下部水位处于正常水位；

16、2)通过清水罐向吸收塔清液循环泵的入口注入清水，直至上下层液位至正常液位；

17、3)启动吸收塔清液循环泵，向吸收塔中液循环泵入口注水，同时继续通过清水罐向吸收塔清液循环泵的入口注入清水，直至上下层液位及中下层液位至正常液位；

18、4)启动吸收塔中液循环泵，向吸收塔浓液循环泵入口注水，直至上下层液位、中下层液位和下下层液位均至正常液位，启动吸收塔浓液循环泵；

19、5)通过加碘装置向下下层加碘，直至碘不能溶解即达到饱和；

20、6)启动洗涤液循环泵，从锅炉增压风机后烟道来的含有二氧化硫的烟气进入到洗涤塔下层，烟气中的灰尘及可溶性气体进入洗涤液中，其他不溶性气体进入到吸收塔中；

21、7)当洗涤液中二氧化硫的溶解达到饱和后，二氧化硫气体进入到吸收塔的下层，二氧化硫气体与碘及水反应生成碘化氢和硫酸，通过加碘装置向下下层持续加碘，保持下下层有少量不溶碘的存在；

22、8)当下下层溶液浓度满足碘化氢和硫酸溶液分层的条件后，通过吸收塔浓液循环泵向分离装置排浓液，当下下层液位达到最低液位时，停止向分离装置排浓液，通过清水罐向吸收塔的上下层、中下层和下下层补水，保持各层正常液位，同时通过加碘装置向下下层持续加碘，保持下下层有少量不溶碘的存在，继续进行二氧化硫的吸收；

23、9)当洗涤塔排出气体中灰尘及氮氧化物超标后，洗涤液循环泵向废液吸收装置排废液，当洗涤塔下层液位达到最低时，停止排废液，通过清水罐向洗涤塔下层补水至正常液位，继续烟气洗涤；

24、10)将进入到分离装置的浓液分离成为硫酸溶液和碘化氢溶液后，硫酸溶液排进硫酸储罐，碘化氢溶液进入到碘化氢纯化浓缩装置中进行纯化浓缩；

25、11)经纯化浓缩的碘化氢溶液进入到碘化氢分解装置中，被分解为氢气和碘，氢气进入到氢气储罐，其余溶液返回吸收塔的中下层。

26、本发明提供的碘吸收锅炉烟气二氧化硫的系统和方法，至少具有以下几方面明显的优点：

27、(1)针对于锅炉烟气成份复杂，通过设置洗涤塔，可以洗涤烟气中大多数灰尘和氮氧化物，减少这些杂质对碘对二氧化硫吸收的影响；

28、(2)为了减少碘逸出，将吸收塔分为三层吸收，从下下层遗失的碘经过中上层和上上层两次吸收，减少了碘逃逸出系统外的几率；

29、(3)设置三层吸收，将碘主要放置在下下层，下下层液体也最先接触到含有二氧化硫的烟气，因此下下层更容易达到碘化氢溶液和硫酸溶液分层的浓度，更易实现分层；

30、(4)从碘化氢分解装置返回的溶液进入到中下层，不影响下下层溶液的浓度，可以使整个吸收、分离、分解连续进行。

31、(4)烟气经过洗涤和三层吸收，更加洁净环保。