CN108067091A - 一种超净排放烟气脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱除烟气中SO₂副产硫酸铵化肥的超净排放工艺，属于环境保护领域大气污染治理脱硫脱氮技术。其采用氨作为脱硫剂，高温烟气经吸收塔浓缩段降温至50～70℃后进入吸收塔吸收段，在吸收段内吸收液与烟气中的SO₂反应完成脱硫过程，反应后的吸收液自流至吸收循环槽，在吸收循环槽内吸收液与氨反应生成亚硫酸铵，部分亚硫酸铵作为吸收液返回吸收段，部分亚硫酸铵被氧化为硫酸铵，硫酸铵溶液被送至浓缩段与烟气换热，硫酸铵晶体析出，含有硫酸铵晶体的悬浊液经过旋流、过滤，固体经干燥成为成品，液体再返回浓缩段。脱硫后的烟气经折板式除雾器后进入吸收塔上部的脱硫后烟气深度净化段处理，达到超净排放标准。

Description

一种超净排放烟气脱硫工艺

技术领域：

本发明涉及环境保护领域大气污染治理脱硫脱氮技术，尤其涉及一种超净排放的烟气脱硫工艺。

背景技术：

现有同类技术及存在的不足如下：

目前的湿式氨法脱硫超净排放技术主要有氨法脱硫+湿式电除雾器法、氨法脱硫+管束式除雾器法、氨法脱硫+多段水洗法。

1、氨法脱硫+湿式电除雾器法

采用氨水作为脱硫剂，在脱硫塔内大循环量使氨及亚硫酸铵溶液与烟气中的SO₂反应脱除SO₂，生成副产物硫酸铵与亚硫酸铵，在脱硫塔底部利用空气曝气的方法将亚酸铵氧化成硫酸铵，硫酸铵溶液排出后经旋流、离心、干燥后生产出硫酸铵晶体包装入库，完成脱硫及硫酸铵产品的回收过程。脱硫后烟气经过水洗及折板式除雾器，再经过湿式电除雾器除去脱硫后烟气中的粉尘及液滴后排入大气。

该方法存在以下缺陷：

1)氨法脱硫+湿式电除雾器法是在氨法脱硫后新增一套湿式电除雾器装置，设备投资大，湿式电除雾器使用中电量消耗大，操作费用高。

2)增加湿式电除雾器，脱硫装置流程增加，占地面积增加，脱硫***压降增加，操作费用增加。

2、氨法脱硫+管束式除雾器法

采用氨水作为脱硫剂，在脱硫塔内大循环量使氨与亚硫酸铵溶液与烟气中的SO₂反应脱除SO₂，生成副产物硫酸铵与亚硫酸铵，在脱硫塔底部利用空气曝气的方法将亚酸铵氧化成硫酸铵，硫酸铵溶液排出后经旋流、离心、干燥后生产出硫酸铵晶体包装入库，完成脱硫及硫酸铵产品的回收过程。脱硫后烟气经过水洗及管束式除雾器后排入大气。

该方法存在以下缺陷：

1)氨法脱硫+管束式除雾器法是将原氨法脱硫工艺中使用的折板式除雾器更换为管束式除雾器，管束式除雾器压降大，***操作费用高。

2)管束式除雾器工作原理是脱硫后烟气通过管束式除雾器时，管束式除雾器中的导流叶片改变气体流动方向，形成极高的切向速度，从而分离脱硫后烟气中的粉尘和液滴。工作原理要求气体流动工况稳定方能保证较好的脱除效率，故而实际运行中，操作难度大，净烟气质量很难保证。

3、氨法脱硫+多段水洗法

采用氨水作为脱硫剂，在脱硫塔内大循环量使氨与亚硫酸铵溶液与烟气中的SO₂反应脱除SO₂，生成副产物硫酸铵与亚硫酸铵，在脱硫塔底部利用空气曝气的方法将亚酸铵氧化成硫酸铵，硫酸铵溶液排出后经旋流、离心、干燥后生产出硫酸铵晶体包装入库，完成脱硫及硫酸铵产品的回收过程。脱硫后烟气经过多段水洗及折板式除雾器后排入大气。

该方法存在以下缺陷：

1)氨法脱硫+多段水洗法是将原氨法脱硫工艺中一段水洗增加为两段及两段以上水洗循环层，每增加一段水洗层须增加吸收塔塔高3米左右，且相应增加水洗循环槽及水洗循环泵，设备成本增加较高。

2)水洗段的目的是使用清水洗涤脱硫后烟气，使脱硫后烟气中残存的粉尘及脱硫剂液体进一步降低，但因为气体夹带的原因，净烟气进入水洗段时夹带进入水洗段的脱硫剂液体量较大，导致最终水洗段循环清水中脱硫剂浓度较高，不能很好的洗涤脱硫后烟气，即使通过多段水洗，净烟气质量不能得到很好的保证，另外因为脱硫***水平衡的原因，多段水洗后，最后一段水洗段循环清水中脱硫剂浓度仍很难控制。

发明内容：

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种超净排放的烟气脱硫工艺，以解决现有技术能耗高、投资大、净烟气不能达到超低排放的问题，本工艺流程设计合理，能耗低，净烟气达到超净排放标准。

本发明采用如下的技术方案来实现：

一种超净排放的烟气脱硫工艺，其中包括下列步骤：

1)氨水制备

2)脱硫反应

3)亚硫酸铵氧化

4)硫酸铵溶液浓缩

5)硫酸铵溶液分离、提纯、回收

6)脱硫后烟气深度净化

在上述技术方案中氨水要在氨水配置罐中配置，氨水的浓度为8～20％，配置好的氨水通过泵送入吸收循环槽。

烟气从位于吸收塔下部的浓缩段进入，均匀分布在塔内，流速下降到3m/s以下。烟气自下而上，硫酸铵浆液自上而下喷淋，气液相逆向充分接触，浆液中的水分蒸发，烟气温度降低，降低到烟气饱和平衡稳定；硫酸铵浆液浓度增加，达到硫酸铵饱和浓度，硫酸铵在塔内结晶析出。

饱和后的烟气通过升气帽进入吸收段，受到吸收液的喷淋洗涤，气液相逆向充分接触。在喷淋的过程中，烟气中的二氧化硫被吸收液中的氨和亚硫酸铵吸收脱除，烟气中的污染物得到净化。发生主要化学反应如下：

2NH₃+H₂O+SO₂＝(NH₄)₂SO₃ (1)

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O＝2NH₄HSO₃ (2)

通过吸收段的烟气继续向上经过折板式除雾器，除去烟气中夹带的粉尘和吸收液液滴，烟气完成脱硫过程，变为脱硫后烟气。脱硫后烟气继续沿塔上行进入到脱硫后烟气深度净化段。脱硫后烟气深度净化段由水洗层和丝网除雾器组成，脱硫后烟气通过升气冒进入水洗层，利用平衡浓度在1％以下的稀溶液进行水洗，去除脱硫硫后烟气中夹带的粉尘和吸收剂雾滴，最后经过塔顶丝网除雾器除去游离水由烟囱排出。整个***压降≤1.5kPa。

吸收段生成的亚硫酸氢铵在吸收循环槽中与加入的氨水反应生成亚硫酸铵，部分亚硫酸铵返回到吸收段作为吸收剂；部分亚硫酸铵在吸收循环槽中被过量的氧化空气氧化形成硫酸铵，硫酸铵溶液通过泵被送入浓缩段。发生主要化学反应如下：

2NH₄HSO₃+2NH₃＝2(NH₄)₂SO₃ (3)

(NH₄)₂SO₃+1/2O₂＝(NH₄)₂SO₄ (4)

浓缩段中的浆液与烟气充分接触，其中的水分蒸发进入烟气，浓度不断升高，最后达到在该温度下的饱和溶液(约55℃，46％)，之后持续的运行使得硫酸铵结晶析出，直到浓缩段浆液中含有5-15％的硫酸铵结晶时，通过排出泵排放至硫酸铵***生产硫酸铵。

硫酸铵排出泵输送浆液进入旋流器，带有结晶的硫酸铵浆液在旋流器中继续浓缩到固含量达到45％，溢流的浆液返回浓缩段浆池。固含量45％的硫酸铵浆液经过离心机进一步浓缩脱水，得到含水率≤5％的湿硫酸铵。湿硫酸铵经螺旋给料机进入干燥机，经过热风干燥后，得到含水率≤0.3％的硫酸铵产品，最后经自动包装机包装后储存或销售。

在吸收塔内，工艺水通过位于水洗层上方的除雾器冲洗而得到补充。水洗层的水通过泵送入吸收段，吸收段的吸收液也通过泵进入浓缩段，这样使得吸收塔实现水平衡。

氨水加入量通过吸收段PH值控制。根据吸收塔的入口的烟气量、SO₂浓度、吸收段PH值等参数决定具体的氨水注入量。

本发明将起到以下积极效果：

1)本技术脱硫率高，脱硫率＞96％，同时有脱氮的效果，脱氮率可达35％以上。

2)本技术运行成本低，整套脱硫装置压降小于1500Pa，低于其他超净排放脱硫技术。

3)净烟气排放指标达到SO₂浓度低于35mg/Nm³，固体颗粒物浓度低于10mg/Nm³。

附图说明：

图1所示为本发明一种超净排放的烟气脱硫工艺流程图。

具体实施方式：

本技术采用氨水作为吸收剂，将液氨转化成8～20％的氨水。

本技术吸收塔分为浓缩段、吸收段、除雾器、脱硫后烟气深度净化段四部分。

锅炉来的热烟气经电或布袋除尘后进入吸收塔浓缩段，硫酸铵浆液从浓缩段底部的浓缩循环槽用浓缩循环泵泵出，通过喷淋层从浓缩段上部喷淋而下，与热烟气逆流接触，烟气被降温至50-70℃后进入吸收塔吸收段，硫酸铵浆液中的水分被高温烟气蒸发浓缩至饱和状态后，硫酸铵晶体在浓缩循环槽析出，待硫酸铵浆液中固含量达到5-15％时，由硫酸铵浆液排出泵送入旋分器进行固液分离。

饱和后的烟气通过吸收段液体收集器的升气帽进入吸收段，吸收液从吸收循环槽用吸收循环泵泵出，通过吸收喷淋层从吸收段上部喷淋而下，气液相逆向充分接触，烟气中的二氧化硫被吸收液中的氨和亚硫酸氨吸收脱除，烟气中的污染物得到净化。完成脱硫功能的吸收液通过吸收段液体收集器收集后自流至吸收循环槽。

通过吸收段的烟气继续向上经过折板式除雾器，除去烟气中夹带的粉尘和吸收液液滴，烟气完成脱硫过程，变为脱硫后烟气。

脱硫后烟气继续沿塔上行进入到脱硫后烟气深度净化段。脱硫后烟气深度净化段由水洗层和丝网除雾器组成，脱硫后烟气通过水洗层液体收集器的升气冒进入水洗层，水洗循环液从水洗循环槽用水洗循环泵泵出，通过水洗喷淋层从水洗层上部喷淋而下，气液相在水洗层填料中逆向充分接触，脱硫后烟气中夹带的粉尘和吸收剂液体浓度进一步降低。完成水洗功能的水洗循环液通过水洗层液体收集器收集后自流至水洗循环槽。经过水洗层后的脱硫后烟气最后经过塔顶丝网除雾器除去游离水后由塔顶烟囱排出。整个***压降≤1.5kPa。

从吸收段自流至吸收循环槽的吸收液在吸收循环槽中与加入的氨水反应生成亚硫酸铵，部分亚硫酸铵通过吸收循环泵泵入到吸收段作为吸收剂；部分亚硫酸铵在吸收循环槽中被氧化风机输入的氧化空气氧化形成硫酸铵，硫酸铵溶液通过硫酸铵输送泵被送入浓缩段。

浓缩段中的浆液与烟气充分接触，其中的水分蒸发进入烟气，浓度不断升高，最后达到在该温度下的饱和溶液(约55℃，46％)，之后持续的运行使得硫酸铵结晶析出，直到浓缩段浆液中含有5-15％的硫酸铵结晶时，通过浆液排出泵排放至硫酸铵***生产硫酸铵。

浆液排出泵输送浆液进入旋流器，带有结晶的硫酸铵浆液在旋流器中继续浓缩到固含量达到45％，溢流的浆液返回浓缩段浆池。固含量45％的硫酸铵浆液经过离心机进一步浓缩脱水，得到含水率≤5％的湿硫酸铵。湿硫酸铵经螺旋给料机进入干燥机，经过热风干燥后，得到含水率≤0.3％的硫酸铵产品，最后经自动包装机包装后储存或销售。

在吸收塔内，工艺水通过位于水洗层上方的除雾器冲洗而得到补充。水洗层的水通过泵送入吸收段，吸收段的吸收液也通过泵进入浓缩段，这样使得吸收塔实现水平衡。

氨水加入量通过吸收段PH值控制。根据吸收塔的入口的烟气量、SO2浓度、吸收段pH值等参数决定具体的氨水注入量。

Claims (6)

1.一种超净排放的烟气脱硫工艺，其特征在于采用氨作为脱硫剂，高温烟气经吸收塔浓缩段降温至50～70℃后进入吸收塔吸收段，在吸收段内吸收液与烟气中的SO₂反应完成脱硫过程，反应后的吸收液自流至吸收循环槽，在吸收循环槽内吸收液与氨反应生成亚硫酸铵，部分亚硫酸铵作为吸收液返回吸收段，部分亚硫酸铵被氧化为硫酸铵，硫酸铵溶液被送至浓缩段与烟气换热，硫酸铵晶体析出，含有硫酸铵晶体的悬浊液经过旋流、过滤，固体经干燥成为成品，液体再返回浓缩段，脱硫后的烟气经折板式除雾器后进入吸收塔上部的脱硫后烟气深度净化段处理，达到超净排放标准。

2.根据权利1所述的烟气脱硫工艺，其特征在于高温烟气首先进入硫酸铵浓缩段，使高温烟气温度降低到50～70℃，然后饱和后的烟气再进入到吸收段与吸收液进行反应，避免了吸收液中的亚硫酸铵分解为气态氨和气态二氧化硫，彻底解决了气态氨与气态二氧化硫在水蒸汽条件下生成固态微粒亚硫酸铵和硫酸铵，形成气溶胶的问题，为烟气脱硫超净排放创造了良好条件。

3.根据权利1所述的烟气脱硫工艺，其特征在于烟气经过吸收段进行脱硫后，再经过折板除雾器进行脱除粉尘和雾滴处理，保证脱硫后烟气中粉尘和雾滴含量小于75mg/Nm3(粒径大于20um粉尘和雾滴)。

4.根据权利1所述的烟气脱硫工艺，其特征在于从折板式除雾器出来的脱硫后烟气进入到吸收塔顶部的脱硫后烟气深度净化段，进一步脱除脱硫后烟气中的粉尘和吸收剂雾滴。

5.根据权利1所述的烟气脱硫工艺，其特征在于脱硫后烟气深度净化段分为水洗层和丝网除雾器，水洗层设置一台水洗循环槽、二台水洗循环泵(一用一备)、一层水洗喷淋层、一段水洗层填料、一套水洗层液体收集器，因脱硫后烟气经过折板除雾器后夹带的粉尘和雾滴很少，经过水洗层洗涤后，水洗循环液平衡浓度很低，盐浓度约为1％。

6.根据权利5所述的脱硫后烟气深度净化段，其特征在于丝网除雾器为金属丝网除雾器，材质为S316，丝网除雾器上下设置两层冲洗水，丝网除雾器能捕捉粒径5um以上的粉尘和雾滴，捕捉率为99.98％，又因雾滴中盐浓度约为1％，故净烟气排入大气时，固体颗粒物含量小于10mg/Nm3，保证净烟气超净排放。