CN101601964B - 一种氨法烟气脱硫装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的一种高效氨法烟气脱硫工艺及装置将SO2吸收、硫酸铵浓缩结晶及除雾过程于吸收塔内完成，塔内SO2吸收采用旋流板与喷淋层组合方式，除雾采用旋流板、折板、丝网组合式除雾器，塔外设置氧化槽。利用入塔高温烟气热源进行硫酸铵溶液蒸发浓缩结晶，入口烟道设置换热器来加热空气，利用风机输送加热空气提供硫酸铵干燥热源，减少结晶、干燥能耗。该脱硫工艺具有脱硫效率高、运行成本低、副产物硫酸铵可综合利用特点。

Description

一种氨法烟气脱硫装置
技术领域
本发明专利所述属于烟气脱硫技术，具体来说是一种湿式氨法烟气脱硫工艺及装置。 
技术背景
二氧化硫是当前大气污染主要污染物之一，烟气脱硫已刻不容缓，国内目前主流的烟气脱硫工艺以钙法为主，但是钙法脱硫技术副产物石膏主要以填埋为主，易产生二次污染及占领土地资源等问题。 
氨法脱硫技术是采用氨或废氨水作为脱硫剂与烟气中二氧化硫反应最终生成硫酸铵的脱硫工艺。氨基吸收SO2的速率和效率均高于钙基，脱硫效率达95％以上，且液气比低，动力消耗低，脱硫副产物硫酸铵利用价值高，若脱硫剂利用废氨水，可达到以废治废，实现资源循环利用。但是使用氨法脱硫工艺仍存在问题：硫酸氨晶体干燥采用电或蒸汽加热方式，消耗能源；除雾器采用折板式，难以去除0.01～10μm氨气溶胶，存在氨逃逸问题，造成二次污染，这些问题都制约了氨法脱硫技术的发展。 
发明内容
本发明所述的一种氨法烟气脱硫工艺及装置利用氨水或液氨做脱硫剂来吸收烟气中的SO2，最终产物是硫酸铵。整个脱硫***包括吸收塔、结晶槽、搅拌器、循环泵、氧化槽、曝气装置、氧化风机、氨储槽、氨供应泵、混合器、浓缩器、脱水机、干燥器、换热器等装置。 
本工艺***的吸收塔下段为结晶槽，结晶槽上方设置降温喷淋层，结晶槽壁与入口烟道连通，吸收塔中段为SO2吸收段，设置有旋流式吸收分布板与喷淋层组合吸收段，吸收塔上段为除雾段，采用旋流板、折板与丝网组合式除雾器，其中旋流式吸收分布板由隔板、多个上升筒及旋流板组成，上升筒呈圆形均匀分布，隔板开孔率为40～80％，允许烟气通过。经过除尘处理和换热后的烟气首先进入吸收塔的结晶槽，通过结晶槽硫酸铵溶液降温喷淋层，烟气温度 下降至50℃～70℃，通过结晶槽不仅有效降低了烟气温度，同时可以充分利用高温烟气的热量对硫酸铵溶液进行蒸发浓缩结晶，大大降低了蒸发浓缩的能耗，烟气含湿量增加，进入旋流板、喷淋层组合吸收段，首先经过结晶槽顶部旋流分布板，在塔板叶片的导向作用下旋转上升，在离心力的作用下吸收喷淋液从水气中脱离出来被甩向筒体周围，实现气、液分离隔离作用，同时布置旋流板面液膜提高SO2传质效率，在喷淋吸收段设有3层喷淋装置，吸收液与烟气逆流接触洗涤，完成SO2吸收。烟气中的SO2与吸收液中亚硫酸铵反应生成了亚硫酸氢氨，吸收液被汇集到旋流板分布板底部自流进入塔外的氧化槽。在吸收塔喷淋层上部设有旋流板式、折板和丝网组合式除雾器及冲洗装置，烟气经过组合式除雾器时可以有效的去除其携带的液滴和部分铵盐气溶胶，冲洗装置喷洒清水可以有效除去烟气中携带的氨以及铵盐气溶胶且对除雾器进行冲洗，防止其结垢堵塞，同时利用旋流板气液隔离功能，汇集冲洗、喷淋水自流入工艺水箱，经工艺水泵循环利用，当水箱水位下降时补充工艺水。通过组合式除雾器之后的较洁净烟气从吸收塔顶部的烟气出口排出。 
氨储槽通过氨供应泵向吸收喷淋层和混合器注氨，氨的加入量通过吸收液pH值进行控制，保持氧化槽pH为5～6，混合器pH为6～7。 
吸收塔外氧化槽吸收液通过循环泵进入喷淋层洗涤烟气，在氧化槽底部设置曝气装置，连接有氧化风机，不断曝气将其中的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，控制喷淋层吸收液pH在4～6。氧化槽中吸收液通过输送泵至结晶槽浓缩结晶处理。 
结晶槽底部设置有搅拌装置，结晶槽外设有结晶循环泵和浆液抽出泵，结晶循环泵出口管道同降温喷淋的喷嘴连接，结晶循环泵使得硫酸铵溶液同高温烟气多次接触，经过结晶处理的硫酸铵溶液达到一定浓度后由浆液抽出泵输送至混合器，在混合器中加氨来调节硫酸铵饱和液的pH值，有利于减少硫铵产品的酸含量，提高硫酸铵产品的品质。硫酸铵浆液经过混合器输送至浓缩器进行浓缩处理，顶流液回流至吸收液氧化槽循环利用，底部浓缩液进入脱水机进行脱水处理，脱水机滤出液回流到氧化槽进行循环利用，经过脱水处理的硫酸铵晶体最后通过干燥器进一步干燥制得硫酸铵成品。在吸收塔入口烟道上设置换热器(23)，风机(24)、换热器(23)与干燥器(22)通过管道串联连接，风机输送空气至换热器，经高温烟气加热后向干燥器提供热风。 
本发明所述的氨法烟气脱硫工艺及装置由于采用吸收塔设置旋流板与喷淋 层组合式吸收段充分利用旋流板与喷淋优点，SO2吸收效率提高，液气比降低，动力消耗随之降低。塔内除雾器采用旋流板、折板和丝网组合方式，有效去除烟气中携带液滴和氨气溶胶，避免了出口烟气的氨逃逸现象。塔内结晶槽的喷淋装置与进塔高温烟气接触洗涤，利用高温烟气热源进行硫酸铵溶液蒸发浓缩结晶，入口烟道设置换热器，风机输送加热空气提供硫酸铵干燥热源，减少结晶、干燥能耗。 
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图及装置的结构示意图。 
图中：1-吸收塔；2-结晶槽；3-降温喷淋层；4-旋流式吸收分布板；5-吸收喷淋层；6-旋流式除雾分布板；7-折板除雾器；8-丝网除雾器；9-搅拌器；10-结晶循环泵；11-氧化槽；12-吸收循环泵；13-曝气装置；14-氧化风机；15-输送泵；16-氨储槽；17-氨供应泵；18-浆液抽出泵；19-混合器；20-浓缩器；21-脱水机；22-干燥器；23-换热器；24-风机；25-工艺水箱；26-工艺水泵。 
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明的具体实施方式。 
该工艺用于燃煤锅炉烟气脱硫。如图1所示，130～160℃的高温烟气经换热器(23)后进入吸收塔(1)底部结晶槽(2)，与降温喷淋层(3)硫酸铵溶液接触洗涤，烟气温度下降至50℃～70℃，同时对硫酸铵溶液进行蒸发浓缩结晶，再进入吸收塔(1)中部设置旋流式吸收分布板(4)与吸收喷淋层(5)组合为吸收段，完成SO2洗涤吸收，之后进入吸收塔(1)上部设置旋流式除雾分布板(6)、折板除雾器(7)和丝网除雾器(8)除雾，去除其携带的液滴和部分铵盐气溶胶，最后经吸收塔(1)顶部出口烟道排入大气。 
吸收塔外氧化槽(11)吸收液通过吸收循环泵(12)输送至吸收喷淋层(5)，吸收喷淋层(5)设有3层喷淋装置。 
吸收塔内结晶槽(2)洗涤液通过结晶循环泵(10)输送至降温喷淋层(3)，降温喷淋层(3)设有1层喷淋装置。 
组合式除雾器由工艺水泵(26)提供冲洗和喷淋水源，冲洗、喷淋水经旋流板式除雾器(6)汇集流入工艺水箱(25)循环利用，当工艺水箱(25)内水 位下降至1米时补充工艺水。 
烟气在吸收塔(1)内完成SO2吸收后，吸收液中亚硫酸铵与SO2反应生成了亚硫酸氢氨，吸收液被汇集到旋流板分布板(4)底部自流进入塔外的氧化槽(11)，在氧化槽(11)底部设置曝气装置(13)，连接有氧化风机(13)，不断曝气将其中的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，控制pH在4～6，氧化槽(13)中吸收液通过输送泵(15)至结晶槽(2)进行浓缩结晶处理。 
结晶槽(2)底部设置有搅拌器(9)，经过结晶处理的硫酸铵溶液达到过饱和后由抽浆液出泵(18)输送至混合器(19)，在混合器中加氨来调节硫酸铵饱和液的pH值为6～7后输送至浓缩器(20)进行浓缩处理，底部浓缩液进入脱水机(21)进行脱水处理，脱水机(21)滤出液及浓缩器(20)顶流液回流至吸收液氧化槽(11)循环利用，经过脱水处理的硫酸铵晶体最后通过干燥器(22)进一步干燥制得硫酸铵成品，干燥器(22)热风由风机(24)鼓风利用高温烟气热源经换热器(23加热后提供。 
氨储槽(16)通过氨供应泵(17)向吸收喷淋层(5)和混合器(19)注氨，氨的加入量通过吸收液pH值进行控制，保持氧化槽pH为5～6，混合器pH为6～7。 

Claims (2)

1.一种氨法烟气脱硫装置，其特征在于：吸收塔(1)下部为结晶槽(2)，结晶槽(2)上部设置降温喷淋层(3)，结晶槽(2)侧壁设置搅拌器(9)，且同入口烟道连通，降温喷淋层(3)上部设置旋流式吸收分布板(4)，该旋流式吸收分布板(4)与吸收喷淋层(5)组合为吸收段，吸收段上部设置旋流式除雾分布板(6)、折板除雾器(7)和丝网除雾器(8)，旋流式除雾分布板(6)、折板除雾器(7)和丝网除雾器(8)构成组合除雾器，吸收塔上部与出口烟道联通，结晶槽(2)、结晶循环泵(10)和降温喷淋层(3)通过管道串联连接，组合除雾器冲洗装置通过管道与工艺水泵(26)及工艺水箱(25)连接，旋流式除雾分布板(6)溢流管与工艺水箱(25)通过管道连接，旋流式吸收分布板(4)溢流管与氧化槽(11)通过管道连接，氧化槽(11)内设曝气装置(13)，该曝气装置(13)与氧化风机(14)连通，氧化槽(11)、吸收循环泵(12)和吸收喷淋层(5)通过管道串联连接，氧化槽(11)、输送泵(15)和结晶槽(2)通过管道串联连接，氨储槽(16)、氨供应泵(17)和吸收喷淋层(5)通过管道串联连接，且氨供应泵(17)出口通过管道与混合器(19)进口连接，结晶槽(2)、浆液抽出泵(18)、混合器(19)、浓缩器(20)、脱水机(21)和干燥器(22)通过管道串联连接，浓缩器(20)顶流液出口与氧化槽(11)通过管道连接，且脱水机(21)滤出液出口与氧化槽(11)通过管道连接，在吸收塔入口烟道上设置换热器(23)，风机(24)、换热器(23)与干燥器(22)通过管道串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种氨法烟气脱硫装置，其特征在于：旋流式吸收分布板(4)由隔板、多个上升筒及旋流板组成，上升筒呈圆形均匀分布，隔板开孔率为40～80％。
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