CN101757847A - 一种废氨脱硫脱硝回收硫铵的方法及装置 - Google Patents

一种废氨脱硫脱硝回收硫铵的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种废氨脱硫脱硝回收硫铵的方法及装置涉及烟气脱硫技术。废氨脱硫回收硫铵的方法为氨吸收烟气中SO2生成亚盐、亚盐氧化、硫铵结晶析出、过滤干燥得产品。废氨脱硝的方法为氨将NO2还原成N2。其装置包括脱硫脱硝氧化塔、储存塔、蒸发浓缩塔、压滤干燥机。该方法和装置的优点是，直接向塔内喷氨水，以NH3吸收烟气中SO2生成(NH4)2SO3为主要反应，同时还发生NO2+2NH3——N2+H2O脱硝反应，工艺简化、清楚、实用，氨吸收脱硫脱硝、亚盐氧化、除尘于一塔内完成。塔内具有合适的烟气温度和流速，使烟气、氨水逆向接触吸收反应充分，脱硫率达98％以上，脱硝率达20％以上，且可使废物得以资源化利用。

Description

一种废氨脱硫脱硝回收硫铵的方法及装置
技术领域
本发明涉及烟气脱硫技术，主要涉及采用氨吸收法脱除烟气中二氧化硫和二氧化氮同时回收硫铵技术。
背景技术
锅炉燃烧烟气中含大量SO2和NO2氮氧化物，若将它们直接排放大气，将产生酸雨，造成大气和水的污染。
氨吸收法脱除烟气中SO2是氨脱硫方法中的一种，应用范围广，效果较好，技术较成熟。利用化工厂、化肥厂、焦化厂等大多排放地沟的低浓度废氨水资源，进行烟气脱硫，同时回收硫酸铵，使废弃物得以利用，既治理了环境，又得到副产品肥料，一举三得。中国发明专利ZL200610048701.8公开了一种脱除烟气中二氧化硫的方法及装置，其工艺路线为氨吸收二氧化硫生成亚盐——亚盐氧化——结晶干燥得产品，其脱硫和回收副产品效果较好，但该工艺路线的原理过程和工艺措施却存有不足之处：一是，所依据的氨吸收原理是由氨吸收烟气中的二氧化硫后生成(NH4)2SO3，之后则为由
(NH4)2SO3+SO2+H2O-2NH4HSO3
NH4HSO3+NH3-(NH4)2SO3
构成的循环吸收液，真正起吸收作用的已不是NH3，而是(NH4)2SO3，由(NH4)2SO3吸收SO2生成NH4HSO3，再由NH4HSO3加NH3生成(NH4)2SO3，以恢复吸收液吸收SO2的能力，如此母液循环吸收SO2。该技术使工艺、设备复杂，如需采用带逆喷管的吸收塔，增加循环槽、加氨调整PH值、另设氧化槽等，增加了设备投资，增加了运行成本，且采用逆喷管泡沫吸收需较严格的工艺条件，否则将影响其吸收效果。二是，该工艺要求塔内烟气降为70℃以下，基本不能做到吸收NO2实现同时脱硝。
发明内容
本发明的发明目的在于，基于氨吸收二氧化硫、二氧化氮的基本原理，设计一套简易合理的工艺路线，提供一种废氨脱硫脱硝回收硫铵的方法及装置，使设备简化，工艺路线清楚，脱硫效果好，同时附带脱硝。
上述发明目的是如此实现的，一种废氨脱硫脱硝回收硫铵的方法，包括氨法吸收烟气中SO2生成亚盐、亚盐氧化、硫铵结晶析出、过滤干燥得产品，其特征是，
(1)锅炉排出的烟气除尘后进入脱硫脱硝氧化塔；
(2)除尘后130-150℃的烟气由脱硫脱硝氧化塔下部进烟口进入塔内向上流动，10-15％低浓度氨水由脱硫脱销氧化塔中部进入塔内向下雾化喷出，同时由塔内上部喷淋清水，烟气温度为80-100℃，以4-6m/s的流速上升，烟气与雾化氨水逆向接触产生如下化学吸收反应：氨吸收脱硫化学反应为，
主要反应2NH3+SO2+H2O-(NH4)2SO3
NH3+SO2+H2O-NH4HSO3
次要反应(NH4)2SO3+SO2+H2O-2NH4HSO3
NH4HSO3+NH3-(NH4)2SO3
2(NH4)2SO3+O2(烟气中的)-2(NH4)2SO4
2NH4HSO3+O2(烟气中的)-2NH4HSO4
吸收反应产物(NH4)2SO3、(NH4)2SO4和少量NH4HSO3、NH4HSO4下落溶入底部氧化水槽，进行瀑气再氧化，净化烟气由塔顶排出；
氨吸收脱硝化学反应：
主要反应NO2+2NH3-N2+H2O
次要反应NO2+(NH4)2SO3-N2+H2O
所还原N2放空，
(3)氧化液依次进入储存塔、蒸发浓缩塔、压滤干燥机，进行蒸发浓缩、结晶过滤、干燥包装得硫铵产品。
上述方法所采取的废氨脱硫脱硝回收硫铵装置是，包括脱硫脱硝氧化塔1、储存塔2、蒸发浓缩塔3、压滤干燥机4，所述脱硫脱硝氧化塔1内中部设有氨水喷管7，氨水喷管之下设进烟口5和排烟管5′，氨水喷管之上设有清水喷管10，清水喷管之上设有除雾器26，脱硫脱硝氧化塔底部为氧化水槽28，其液面下设有瀑气管13；脱硫脱硝氧化塔下部排液口经泵16接储存塔2上部进液口；储存塔下部排液口经泵18接蒸发浓缩塔3上部进液口，进液口接塔内喷液管19，塔内设蒸发器22，蒸发器下端冷凝水排出口23接疏水器24；蒸发浓缩塔底部排液口经泵25接压滤干燥机4进液口。
该方法和装置的优点是，直接向塔内喷氨水，以NH3吸收烟气中SO2生成(NH4)2SO3为主要反应，以(NH4)2SO3吸收SO2生成NH4HSO3为次要反应，不采取(NH4)2SO3与NH4HSO3之间的吸收循环液体系，使工艺简化、清楚、实用，氨吸收、亚盐氧化、除尘、除雾于一塔内完成。烟气由下向上、氨水由上向下逆向接触，设计合适的脱硫脱硝氧化塔高度和内径，其上设清水喷淋，使塔内具有合适的烟气温度和流速，延长了氨与烟气中SO2的反应吸收路径和时间，使吸收反应充分，脱硫率达98％以上。本方法和装置还同时具有氨法脱硝效果，使烟气中NO2脱除率达20％以上。
附图说明
附图1实现本发明工艺流程之装置构成示意图
具体实施方式
附图1为本发明所采取的废氨脱硫脱硝回收硫铵装置，包括脱硫脱硝氧化塔1、储存塔2、蒸发浓缩塔3、压滤干燥机4。脱硫脱硝氧化塔1中部设置氨水入口6，接塔内喷管7，喷管分布多个喷头8。氨水入口之下设进烟口5，接塔内排烟管5′。塔内排烟管之上设有烟气分布器27。氨水入口之上设有清水入口9，接塔内喷管10，喷管分布多个喷头11。清水喷管之上设有折板除雾26。塔顶设净化气排出口。脱硫脱硝氧化塔底部为氧化水槽28，液下设有瀑气管13，有空气入口12，管壁设喷头14。塔底部设排灰口29。脱硫脱硝氧化塔底部排液口经泵16接储存塔2上部进液口，储存塔内设搅拌器17。储存塔底部排液口经泵18接蒸发浓缩塔3上部进液口，进液口接塔内喷液管19，管壁分布喷头20，塔内设蒸发器22，蒸发器上端有蒸汽入口21，蒸发器下端冷凝水排出口23接疏水器24。蒸发浓缩塔底部排液口经泵25接压滤干燥机4进液口，压滤液排出口30经泵31连接储存塔接液口。
应用上述装置实现废氨脱硫回收硫铵的方法和工艺原理：
锅炉排出的烟气先经除尘装置，之后进入脱硫脱硝氧化塔。除尘后温度为130-150℃的烟气由脱硫氧化塔下部进烟口进入塔内向上流动，10-15％低浓度废氨水由脱硫脱硝氧化塔中部氨水入口进入塔内向下雾化喷出，同时由塔上部清水喷管喷淋清水，使塔内烟气温度降为合适的反应温度80-100℃，合适的塔内直径和高度、烟气分布器的设置以及上部清水的喷淋，使烟气上升降为合适的流速4-6m/s，上述均保证了烟气与雾化氨水逆向接触充分吸收，所产生的化学反应是：氨吸收二氧化硫生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵为主要反应。亚硫酸铵吸收二氧化硫生成亚硫酸氢铵，再由亚硫酸氢铵与氨反应生成亚硫酸铵为次要反应。同时还伴有亚硫酸铵与烟气中的氧反应生成硫酸铵，亚硫酸氢铵与烟气中的氧反应生硫酸氢铵。吸收反应产物(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4、NH4HSO4下落溶入底部氧化水槽，进行瀑气再氧化。在氧化槽中还将产生如下反应：
a、(NH4)2SO3氧化生成(NH4)2SO4；
b、NH4HSO3与氧化槽中少量NH3氨化反应，生成(NH4)2SO3，再氧化生成(NH4)2SO4
c、NH4HSO4与氧化槽中少量NH3氨化反应，生成(NH4)2SO4
如此使吸收反应产物溶入氧化水槽后，基本氧化、氨化成硫酸铵溶液。烟气脱硫率达98％以上。净化后烟气由塔顶排出。
本发明使脱硫脱硝氧化塔内烟气温度较现有技术有适当提高，为80-100℃，既不影响氨对二氧化硫的吸收反应，又有利于氨对二氧化氮的吸收反应，做到高效脱硫，又较好的兼顾脱硝。实现NO2+2NH3-N2+H2O，将二氧化氮还原成氮气放空。同时，在氨脱硫过程中生成的亚硫酸铵亦可将二氧化氮还原成氮气，即NO2+(NH4)2SO3-N2+H2O。
氧化槽内硫酸铵溶液依次进入储存塔、蒸发浓缩塔、压滤干燥机，进行蒸发浓缩、结晶过滤、干燥包装得固体硫铵产品。
上述工艺过程中，烟气于脱硫脱硝氧化塔内还将进一步被除尘净化，尘泥沉积于塔底，定期打开排灰口29排出。
实施例：为75t/h锅炉配套装置，烟气锅炉出口温度150℃，设计脱硫氧化塔高9m，内径4m，氨水喷管设于塔体中部，其下进烟管距氨水喷管距离3.5m，塔内烟气流度5m/S，塔内烟气温度90℃，采用氨水浓度12％，每小时耗氨水1000KG，脱硫率98％，脱硝率20％。

Claims (3)

1.一种废氨脱硫脱硝回收硫铵的方法，包括氨法吸收烟气中SO2和NO2、生成亚盐、亚盐氧化、硫铵结晶析出、过滤干燥得产品，其特征是，
(1)锅炉排出的烟气除尘后进入脱硫脱硝氧化塔；
(2)除尘后130——150℃的烟气由脱硫脱硝氧化塔下部进烟口进入塔内向上流动，10-15％低浓度氨水由脱硫氧化塔中部进入塔内向下雾化喷出，由塔上部清水喷管喷淋清水，塔内烟气温度为80——100℃，以4-6m/s的流速上升，烟气与雾化氨水逆向接触产生如下化学吸收反应：
氨吸收脱硫化学反应为，
主要反应2NH3+SO2+H2O——(NH4)2SO3
NH3+SO2+H2O——NH4HSO3
次要反应(NH4)2SO3+SO2+H2O——2NH4HSO3
NH4HSO3+NH3——(NH4)2SO3
2(NH4)2SO3+O2(烟气中的)——2(NH4)2SO4
2NH4HSO3+O2(烟气中的)——2NH4HSO4
吸收反应产物(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4，NH4HSO4下落溶入底部氧化水槽，进行瀑气再氧化；净化烟气由塔顶排出；
氨吸收脱硝化学反应：
主要反应2NH3+NO2——N2+H2O
次要反应(NH4)2SO3+NO2——N2+H2O
N2排放。
(3)氧化水槽内氧化液依次进入储存塔、蒸发浓缩塔、压滤干燥机，进行蒸发浓缩、结晶过滤和干燥包装得固体硫酸铵产品。
2.根据权利要求1所述方法所采取的废氨脱硫脱硝回收硫铵装置，其特征是，包括脱硫脱硝氧化塔(1)、储存塔(2)、蒸发浓缩塔(3)、压滤干燥机(4)，所述脱硫脱硝氧化塔(1)内中部设有氨水喷管(7)，氨水喷管之下设进烟口(5)和排烟管(5′)，氨水喷管之上设有清水喷管(10)，清水喷管之上设置有除雾器(26)，脱硫脱硝氧化塔底部为氧化水槽(28)，其液面下设有瀑气管(13)；脱硫脱硝氧化塔底部排液口经泵(16)接储存塔(2)上部进液口；储存塔底部排液口经泵(18)接蒸发浓缩塔(3)上部进液口，进液口接塔内喷液管(19)，塔内设蒸发器(22)，蒸发器下端冷凝水排出口(23)接疏水器(24)；蒸发浓缩塔底部排液口经泵(25)接压滤干燥机(4)进液口。
3.根据权利要求2所述废氨脱硫脱硝回收硫铵装置，其特征是，所述脱硫脱硝氧化塔(1)内之排烟管(5′)上部设有烟气分布器(27)；所述储存塔内设有搅拌器(17)；所述压滤干燥机压滤液排出口(30)经泵(31)接储存塔进液口。
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