CN108479369A - 一种超清洁排放氨法脱硫装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种超清洁排放氨法脱硫装置及工艺。本发明装置包括依次连接的预洗塔、吸收塔和吸附塔，所述预洗塔的顶部设置有烟气入口,所述预洗塔的侧壁与所述吸收塔的侧壁通过烟气通道连接，所述吸收塔的顶部和所述吸附塔的顶部通过烟气管道连接，所述吸附塔的侧壁设置有烟气出口，所述吸附塔沿烟气运动方向设置有活性炭吸附层。应用本装置处理烟气，经过多重喷淋、除雾、除尘的措施，并在最后增加了活性炭吸附的处理，有效地提高脱硫、除尘的效率，特别是活性炭吸附层，能够有效处理烟管出口形成“蓝烟”或“黄烟”气溶胶，能满足脱硫装置烟管出口粉尘浓度的超清洁排放。

Description

一种超清洁排放氨法脱硫装置及工艺
技术领域
本发明属于烟气净化领域，特别涉及一种超清洁排放氨法脱硫装置及工艺。
背景技术
氨法脱硫作为高效率湿法脱硫工艺的一种，在我国推广应用已经占稳了一席之地。氨法是回收法，可充分利用我国广泛的氨源来生产硫肥，弥补我国大量进口硫磺的缺口，既治理了二氧化硫的污染，又满足长期大量的化肥需求，国内进行了持续地研发推广，并陆续推出新型的氨法脱硫工艺。但氨法烟气脱硫工艺在实际运行过程中，现有的脱硫装置通过过量添加氨来实现脱硫，使得烟气中气溶胶浓度高，氨损高，拖尾严重等问题，常出现硫酸铵随出口烟气逃逸的现象，硫酸铵的逃逸不仅对环境造成二次污染，而且也影响了脱硫装置的经济效益，同时，烟管出口形成“蓝烟”或“黄烟”气溶胶，严重影响了生产企业的环保形象。因此，随着环保要求的不断提高，现有的脱硫装置已经不能满足更严格的生产要求。
针对上述问题，现有技术也开发出新型的生产工艺。CN103566720B公开了一种氨法烟气脱硫装置,具体公开了包括排放净烟气的烟囱，在净烟气出口处的烟囱内安装一组沿轴向设置的侧面开孔的管和集液器组成的气溶胶处理装置，所述一组侧面开孔的管，其管内径为6mm～25mm，管高1m～20m，管内壁涂覆由多孔材料组成的涂层，涂层厚度为管径内的10％～70％，涂层的孔径为1～10um，侧面孔面积为管侧壁面积的5％～30％。该技术方案通过在氨法脱硫装置排放净烟气的烟囱中设置一组侧面开孔的管，占据了烟气在烟囱中的流通空间，使烟气流动的湍动更加强烈，有利于烟气中气溶胶颗粒之间的碰撞、长大。气溶胶颗粒进入管中，被管中的多孔材料吸附，从而达到脱除烟气中气溶胶的目的。然而，尽管该技术方案处理氨法烟气脱硫装置运行过程中产生的气溶胶，显著降低了烟气脱硫装置硫酸铵以气溶胶形式的逃逸，但是吸附材料容易消耗，使用一段时间后需要检修，使用不方便，耗时耗力。
CN104338426B公开了一种控制氨法脱硫气溶胶排放的方法及其专用吸收塔，具体公开了将经雾化水喷淋降温冷却至100～120℃的烟气通入脱硫吸收塔的脱硫区，在脱硫区中自下而上的烟气与自上而下喷出的脱硫液逆流接触以吸收烟气中的SO2，脱硫区内设置填料或筛板；烟气经脱硫后进入填料洗涤区，注入洗涤水脱除氨法脱硫中生成的粗粒度气溶胶；烟气经脱硫和脱除粗粒度气溶胶后进入水汽相变区，从水汽相变区中部注入蒸汽，建立水汽相变所需的过饱和水汽环境，使未脱除的细粒度气溶胶微粒发生凝结长大并由水汽相变区烟气出口处的丝网除雾器脱除；净化烟气由脱硫吸收塔顶部的烟气出口经烟囱排放。该技术方案利用气溶胶形成机理、物化特性及氨法脱硫工艺特点，可有效减少因脱硫液雾滴蒸发析出的气溶胶微粒数量，但是应用场景较为局限，除尘效率不高，难以大规模推广应用。
综上，现有技术仍缺乏一种使用方便、脱硫和除尘效率高和应用场景丰富的氨法脱硫工艺。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，使得脱硫装置的工艺流程进一步完善，实现了高效率脱硫和除尘，可以实现超清洁排放。
本发明的一个目的是公开一种超清洁排放氨法脱硫装置,，为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下。
一种超清洁排放氨法脱硫装置,包括依次连接的预洗塔、吸收塔和吸附塔，所述预洗塔的顶部设置有烟气入口,所述预洗塔的侧壁与所述吸收塔的侧壁通过烟气通道连接，所述吸收塔的顶部和所述吸附塔的顶部通过烟气管道连接，所述吸附塔的侧壁设置有烟气出口，其特征在于，所述吸附塔沿烟气运动方向设置有活性炭吸附层。
本发明经过多重喷淋、除雾、除尘的措施，并在最后增加了活性炭吸附的处理，有效地提高脱硫、除尘的效率。特别是活性炭吸附层，能够有效处理烟管出口形成“蓝烟”或“黄烟”气溶胶。
作为优选，所述活性炭吸附层包括活性炭炭床和活性炭，所述活性炭炭床是固定式复叠床，所述活性炭炭床下面设置有反洗装置。本发明的活性炭吸附层可以更换使用，加入反洗装置可以方便清洗和更换。
作为优选，所述预洗塔的内部沿烟气运动方向依次设置有气雾凝聚水洗层、喷射水流方向朝下的第一预洗塔浆液喷淋层、喷射水流方向朝上的第二预洗塔浆液喷淋层和射水流方向朝上的第三预洗塔浆液喷淋层，所述吸收塔沿烟气运动方向依次设置有喷射水流方向朝下的第一吸收塔浆液喷淋层、喷射水流方向朝下的第二吸收塔浆液喷淋层、水洗塔盘、填料层、喷射水流方向朝下的第一吸收塔水喷淋层、喷射水流方向朝下的第二吸收塔水喷淋层和湿式电除尘器。
所述气雾凝聚水洗层设置有若干个雾化喷枪，所述雾化喷枪设置在所述烟气进气口周围；所述雾化喷枪与压缩空气、工艺水雾化装置连接；所述预洗塔顶部设置有密闭气罩，所述烟气进气口和所述雾化喷枪位于所述密闭气罩内，经过喷枪后形成的喷雾颗粒的粒径大小最佳，能更好的与烟气间进行传质传热作用，降低烟气温度，加快气溶胶颗粒物在水雾粒子上凝结。所述浆液为氨水等碱性液体，能够有效处理烟气中的酸性物质。所述水洗塔盘为旋流气帽塔盘。所述填料层为陶瓷填料。两层水洗喷淋、陶瓷填料、旋流气帽塔盘组成的吸收塔水洗层，实现低浓度清水三级循环水洗。对烟气夹带的氨气和硫酸铵进行洗涤，可以大大降低烟气夹带量，水洗装置和填料层，提高脱硫能力，减少气溶胶的产生，强化对细微气溶胶的捕集和洗涤，增大粒径，提升对气溶胶的脱除效率。所述吸收塔水洗层与循环水泵相邻，可以实现循环洗涤。详见专利一种高效率脱除气溶胶的水洗装置(CN206343056U)。
作为优选，所述烟气通道内部设置有雾化喷枪。经过喷枪后形成的喷雾颗粒的粒径大小最佳，能更好的与烟气间进行传质传热作用，降低烟气温度，加快气溶胶颗粒物在水雾粒子上凝结，提高除雾效率，这些大颗粒在后段的电除雾器中去除效果较好。
作为优选，位于所述烟气通道的上方所述预洗塔内部侧壁上设置有挡水板。所述挡水板一端垂直固定于所述预洗塔的位于所述烟气通道的上方塔内壁上并向塔内水平延伸后折向下弯曲，引导所述预洗塔出气口上方的水流向中间汇聚，另一端连接支撑梁通过支撑梁固定在所述预洗塔内部，能够阻挡喷淋浆液直接射入烟道或通过壁流而导致的浆液过流，以降低吸收塔浆液浓度。
作为优选，所述气雾凝聚水洗层设置有若干个雾化喷枪，所述雾化喷枪设置在所述烟气进气口周围；所述雾化喷枪与压缩空气、工艺水雾化装置连接。
作为优选，所述预洗塔和所述吸收塔底部设置有微泡分布器。所述微泡分布器，将分散的空气从塔底向上经以气泡形式在连续相浆液中上行，空气中的氧溶入液相并与浆液反应，气泡上行对浆液具有搅拌作用。
作为优选，所述湿式电除尘器包括正六边形蜂窝状导电玻璃钢阳极管、钛极放电线和高压脉冲电源装置，高压脉冲电源装置的输出端连接钛极放电线，所述高压脉冲电源为基压叠加脉冲电压集成的高压电源，所述钛极放电线位于阳极管的中心。所述湿式电除尘器可提供比电除尘器大几倍的电晕功率，对亚微米级的颗粒(如微细粉尘、金属颗粒、SO3酸雾、液滴等)也有很强的捕集能力。湿式电除尘器采用高频电源或脉冲电源，并在电除尘器前增加高比表面填料预除雾，改善气流分布。湿式电除尘器通过电晕放电，使气体电离瞬间产生大量的电子、离子，以及包括O和O3在内的活性基团，一方面能够使烟气中的微粒荷电，在电场力的作用下向收尘极作定向运动，达到捕集目的；另一方面活性基团能够有效促进烟气中残留HgO的氧化，使之易于形成HgP或水溶性物种并在电场中荷电，在电场力的作用下向收尘极板作定向运动，最终进人收尘极板上的液膜中而得以脱除。所述湿式电除尘器可依据工况灵活地调节电晕功率，大大提高末端对残留污染物的捕集能力，有效控制控制残氨逸出、铵盐夹带、气溶胶排放和汞排放。详见专利一种基于脉冲电源的新型高效湿式电除尘器(CN 205887177 U)。
本发明的另一个目的，是公开一种超清洁排放氨法脱硫工艺，包括以下处理步骤：
1)烟气从所述烟气入口进入所述预洗塔的气雾凝聚水洗层，与所述雾化喷枪将清水和高压空气混合雾化形成的清水雾滴进行快速传质传热；
2)经过所述步骤(1)处理的烟气通过第一预洗塔浆液喷淋层、第二预洗塔浆液喷淋层和第三预洗塔浆液喷淋层，进行第一次循环洗涤；
3)经过所述步骤(2)处理的烟气通过所述烟气通道进入所述吸收塔的下部，并在烟气通道内与所述雾化喷枪进行进行传质传热作用，降低烟气温度；
4)经过所述步骤(3)处理的烟气进入第一吸收塔浆液喷淋层和第二吸收塔浆液喷淋层，进行第二次循环洗涤；
5)经过所述步骤(4)处理的烟气通过水洗塔盘层、填料层、第一吸收塔水喷淋层和第二吸收塔水喷淋层进行清水三级循环水洗；
6)经过所述步骤(5)处理的烟气通过所述湿式电除尘器，捕捉分离所述烟气中的亚微米级颗粒；
7)经过所述步骤(6)处理的烟气所述烟气管道进入所述吸附塔的顶部，通过所述活性炭吸附层，进行活性炭吸附；
8)经过所述步骤(7)处理的烟气通过烟气出口排出。
作为优选，还使用步骤(9)微泡氧化，所述步骤(9)位于步骤(1)之后步骤(2)之前；所述微泡氧化工艺，是由设置在所述预洗塔和所述吸收塔底部的所述微泡分布器，将分散的空气从塔底向上经以气泡形式在连续相浆液中上行，空气中的氧溶入液相并与浆液反应，气泡上行对浆液具有搅拌作用。
相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：
1.提供了一种高效的氨法脱硫装置，经过多重喷淋、除雾、除尘的措施，并在最后增加了活性炭吸附的处理，有效地提高脱硫、除尘的效率，特别是活性炭吸附层，能够有效处理烟管出口形成“蓝烟”或“黄烟”气溶胶，能满足脱硫装置烟管出口粉尘浓度的超清洁排放。
2.预洗塔浆液喷淋层和吸收塔浆液喷淋层两次洗涤，增大了湿法烟气脱硫***的液气比，增大了预洗塔和吸收塔塔内气液混合及传质强度，有利于提高***的SO2吸收效率、脱汞效率和气溶胶的去除效率；
3.挡水板能够减少预洗塔喷淋液进入吸收塔的携带量，保持吸收塔与预洗塔的溶液浓度差，在湿法烟气脱硫***对烟气中的污染物进行吸收后，再联用高效湿式电除尘器对残留污染物进行深度处理，能够最大限度地脱硫脱汞；
5.工艺设置合理，不仅能够提高装置的利用效率，又降低了工艺的复杂性。
附图说明
图1是表示本装置的工艺流程示意图。
附图标记说明：
预洗塔1、吸收塔2、吸附塔3、烟气入口4、气雾凝聚水洗层5、第一预洗塔浆液喷淋层6、第二预洗塔浆液喷淋层7、第三预洗塔浆液喷淋层8、烟气通道9、雾化喷枪10、第一吸收塔浆液喷淋层11、第二吸收塔浆液喷淋层12、水洗塔盘13、填料层14、第一吸收塔水喷淋层15、第二吸收塔水喷淋层16、湿式电除尘器17、烟气管道18、活性炭吸附层19、烟气出口20、挡水板21、微泡分布器22。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1所示的一种超清洁排放氨法脱硫装置，包括依次连接的预洗塔1、吸收塔2和吸附塔3，所述预洗塔的顶部设置有烟气入口4,所述预洗塔1的内部沿烟气运动方向依次设置有气雾凝聚水洗层5、喷射水流方向朝下的第一预洗塔浆液喷淋层6、喷射水流方向朝上的第二预洗塔浆液喷淋层7和射水流方向朝上的第三预洗塔浆液喷淋层8，所述预洗塔1的侧壁与所述吸收塔2的侧壁通过烟气通道9连接，所述吸收塔2沿烟气运动方向依次设置有喷射水流方向朝下的第一吸收塔浆液喷淋层11、喷射水流方向朝下的第二吸收塔浆液喷淋层12、水洗塔盘13、填料层14、喷射水流方向朝下的第一吸收塔水喷淋层15、喷射水流方向朝下的第二吸收塔水喷淋层16和湿式电除尘器17，所述吸收塔2的顶部和所述吸附塔3的顶部通过烟气管道18连接，所述吸附塔3沿烟气运动方向设置有活性炭吸附层19，所述吸附塔3的侧壁设置有烟气出口20。所述气雾凝聚水洗层5设置有若干个雾化喷枪，所述雾化喷枪设置在所述烟气进气口周围；所述雾化喷枪与压缩空气、工艺水雾化装置连接。所述湿式电除尘器17包括正六边形蜂窝状导电玻璃钢阳极管、钛极放电线和高压脉冲电源装置，高压脉冲电源装置的输出端连接钛极放电线，所述高压脉冲电源为基压叠加脉冲电压集成的高压电源，所述钛极放电线位于阳极管的中心。
作为优选的实施例，所述活性炭吸附层19包括活性炭炭床和活性炭，所述活性炭炭床是固定式复叠床，所述活性炭炭床下面设置有反洗装置。
作为优选，所述烟气通道9内部设置有雾化喷枪10。经过喷枪后形成的喷雾颗粒的粒径大小最佳，能更好的与烟气间进行传质传热作用，降低烟气温度，加快气溶胶颗粒物在水雾粒子上凝结，提高除雾效率，这些大颗粒在后段的电除雾器中去除效果较好。
作为优选，位于所述烟气通道9的上方所述预洗塔1的内部侧壁上设置有挡水板21。所述挡水板21一端垂直固定于位于所述预洗塔1的烟气通道9的上方的塔内壁上并向塔内水平延伸后折向下弯曲，引导所述预洗塔1的上方水流向中间汇聚，另一端连接支撑梁通过所述支撑梁固定在所述预洗塔内部，能够阻挡喷淋浆液直接射入烟道或通过壁流而导致的浆液过流，以降低吸收塔浆液浓度。
作为优选，所述预洗塔1和所述吸收塔2底部设置有微泡分布器22。所述微泡分布器22，将分散的空气从塔底向上经以气泡形式在连续相浆液中上行，空气中的氧溶入液相并与浆液反应，气泡上行对浆液具有搅拌作用。
一种超清洁排放氨法脱硫工艺，包括以下处理步骤：
1)烟气从所述烟气入口4进入所述预洗塔1的气雾凝聚水洗层5，与所述雾化喷枪将清水和高压空气混合雾化形成的清水雾滴进行快速传质传热；
2)经过所述步骤(1)处理的烟气通过第一预洗塔浆液喷淋层6、第二预洗塔浆液喷淋层7和第三预洗塔浆液喷淋层8，进行第一次循环洗涤；
3)经过所述步骤(2)处理的烟气通过所述烟气通道9进入所述吸收塔的下部，并在烟气通道9内与所述雾化喷枪10进行进行传质传热作用，降低烟气温度；
4)经过所述步骤(3)处理的烟气进入第一吸收塔浆液喷淋层11和第二吸收塔浆液喷淋层12，进行第二次循环洗涤；
5)经过所述步骤(4)处理的烟气通过水洗塔盘层13、填料层14、第一吸收塔水喷淋层15和第二吸收塔水喷淋层16进行清水三级循环水洗；
6)经过所述步骤(5)处理的烟气通过所述湿式电除尘器17，捕捉分离所述烟气中的亚微米级颗粒；
7)经过所述步骤(6)处理的烟气所述烟气管道18进入所述吸附塔3的顶部，通过所述活性炭吸附层19，进行活性炭吸附；
8)经过所述步骤(7)处理的烟气通过烟气出口20排出。
作为优选的实施例，还使用步骤(9)微泡氧化，所述步骤(9)位于步骤(1)之后步骤(2)之前；所述微泡氧化工艺，是由设置在所述预洗塔和所述吸收塔底部的所述微泡分布器22，将分散的空气从塔底向上经以气泡形式在连续相浆液中上行，空气中的氧溶入液相并与浆液反应，气泡上行对浆液具有搅拌作用。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属技术领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，保护范围并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对权利要求的一些修改和变更也应当落入本发明的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种超清洁排放氨法脱硫装置,包括依次连接的预洗塔、吸收塔和吸附塔，所述预洗塔的顶部设置有烟气入口,所述预洗塔的侧壁与所述吸收塔的侧壁通过烟气通道连接，所述吸收塔的顶部和所述吸附塔的顶部通过烟气管道连接，所述吸附塔的侧壁设置有烟气出口，其特征在于，所述吸附塔沿烟气运动方向设置有活性炭吸附层。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活性炭吸附层包括活性炭炭床和活性炭，所述活性炭炭床是固定式复叠床，所述活性炭炭床下面设置有反洗装置。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述预洗塔的内部沿烟气运动方向依次设置有气雾凝聚水洗层、喷射水流方向朝下的第一预洗塔浆液喷淋层、喷射水流方向朝上的第二预洗塔浆液喷淋层和射水流方向朝上的第三预洗塔浆液喷淋层，所述吸收塔沿烟气运动方向依次设置有喷射水流方向朝下的第一吸收塔浆液喷淋层、喷射水流方向朝下的第二吸收塔浆液喷淋层、水洗塔盘、填料层、喷射水流方向朝下的第一吸收塔水喷淋层、喷射水流方向朝下的第二吸收塔水喷淋层和湿式电除尘器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述烟气通道内部设置有雾化喷枪。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，位于所述烟气通道的上方所述预洗塔内部侧壁上设置有挡水板。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气雾凝聚水洗层设置有若干个雾化喷枪，所述雾化喷枪设置在所述烟气进气口周围；所述雾化喷枪与压缩空气、工艺水雾化装置连接。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述预洗塔和所述吸收塔底部设置有微泡分布器。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述湿式电除尘器包括正六边形蜂窝状导电玻璃钢阳极管、钛极放电线和高压脉冲电源装置，高压脉冲电源装置的输出端连接钛极放电线，所述高压脉冲电源为基压叠加脉冲电压集成的高压电源，所述钛极放电线位于阳极管的中心。
9.一种应用权利要求1-8任一项所述的一体化装置的超清洁排放氨法脱硫工艺，其特征在于，包括以下处理步骤：
1)烟气从所述烟气入口进入所述预洗塔的气雾凝聚水洗层，与所述雾化喷枪将清水和高压空气混合雾化形成的清水雾滴进行快速传质传热；
2)经过所述步骤(1)处理的烟气通过第一预洗塔浆液喷淋层、第二预洗塔浆液喷淋层和第三预洗塔浆液喷淋层，进行第一次循环洗涤；
3)经过所述步骤(2)处理的烟气通过所述烟气通道进入所述吸收塔的下部，并在烟气通道内与所述雾化喷枪进行进行传质传热作用，降低烟气温度；
4)经过所述步骤(3)处理的烟气进入第一吸收塔浆液喷淋层和第二吸收塔浆液喷淋层，进行第二次循环洗涤；
5)经过所述步骤(4)处理的烟气通过水洗塔盘层、填料层、第一吸收塔水喷淋层和第二吸收塔水喷淋层进行清水三级循环水洗；
6)经过所述步骤(5)处理的烟气通过所述湿式电除尘器，捕捉分离所述烟气中的亚微米级颗粒；
7)经过所述步骤(6)处理的烟气所述烟气管道进入所述吸附塔的顶部，通过所述活性炭吸附层，进行活性炭吸附；
8)经过所述步骤(7)处理的烟气通过烟气出口排出。
10.根据权利要求9所述的一体化工艺，其特征在于，还使用步骤(9)微泡氧化，所述步骤(9)位于步骤(1)之后步骤(2)之前；所述微泡氧化工艺，是由设置在所述预洗塔和所述吸收塔底部的所述微泡分布器，将分散的空气从塔底向上经以气泡形式在连续相浆液中上行，空气中的氧溶入液相并与浆液反应，气泡上行对浆液具有搅拌作用。
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