CN101085412A

CN101085412A - 一种顺流三步烟气脱硫净化方法、系统和产品

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Publication number: CN101085412A
Application number: CN 200710130217
Authority: CN
Inventors: 娄爱娟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2007-12-12

Abstract

本发明涉及锅炉烟气的净化方法，尤其公开了一种顺流三步烟气脱硫净化方法，它包括三个步骤：第一步，烟气的高位洗涤吸收，它包括三个过程：(1)气液传质过程；(2)固态污染物物理洗涤过程；(3)烟气的降温增湿过程。第二步，洗涤吸收液的低位加工，它包括两个过程：亚硫酸盐的氧化、硫酸盐的饱和结晶和固体的分离。第三步，洗涤吸收液循环更新，它包括三个过程：把在第二步中分离掉固体后的母液实施回流循环、回流循环液加入新的吸收液或者水溶液、循环更新的洗涤吸收液向烟气容腔释放。本发明还公开了相关工艺系统与产品的技术创新。本发明的特点是投资低，能耗小，且烟气处理能力大，效率高，适合大规模工业化应用。

Description

一种顺流三步烟气脱硫净化方法、系统和产品

技术领域

本发明涉及烟气的净化方法，尤其涉及锅炉烟气中硫氧化物和其它污染物的脱出和净化处理方法，及其工艺系统和产品。

背景技术

以煤或石油为燃料的锅炉或火力发电厂排放大量烟道气。这些烟气含有SOx、NOx、HCl和HF等有害气态物质，以及含氧化铝，氧化硅，氧化铁等固体的粉煤灰尘。其中硫氧化物SOx，包括SO₂和SO₃，是形成酸雨的主要物质。

SO₂含量通常在300～5000ppmv(1000～15000mg/Nm³)之间，灰尘含量100-300mg/Nm³之间。但是，烟气量十分巨大，以燃煤锅炉而论，蒸汽规模从35T/h到2500T/h，发电机组容量6MW到1000MW，烟气量由5万Nm³/h到250万Nm³，SO₂排放量1000吨/年到100,000吨/年。由于SOx是酸性气体，采用碱性水溶液脱吸烟气中的SOx，即烟气脱硫(Flue GasDesulfurization，FGD)是有效的方法，具有广泛的应用价值。

烟气脱硫的方法较多，根据所采用的原料的不同，主要有以下几种方法：

以石灰石为原料的钙法；

以氨为原料的氨法；

以氧化镁为原料的镁法；

工业上，现有技术主要是钙法。由于石灰石在水中溶解度很低，只有30-50mg/L，必须磨制成超细粉末，而且一般以湿磨为主，石灰石的细度达到大于325目的比例大于90％。钙法的反应原理如下。

SO₂+H₂O＝H₂SO₃

H₂SO₃+CaCO₃(石灰石)＝CaSO₃.1/2H₂O↓+CO₂↑+H₂O

CaSO₃.1/2H₂O+1/2O₂+3/2H₂O＝CaSO₄.2H₂O↓(石膏)

烟气首先与含有超细石灰石的浆状吸收液接触，其中的SO₂溶解在水溶液中，形成亚硫酸，再与吸收液中的碳酸钙反应，形成半水亚硫酸钙，同时放出二氧化碳。半水亚硫酸钙和碳酸钙在水中的溶解度相近。为了提高钙的溶解度，降低设备的堵塞，采用鼓空气氧化的办法，将溶解度过低的亚半水亚硫酸钙转化为溶解度较高的硫酸钙。在同样条件下，硫酸钙的溶解度是30倍。同时，硫酸钙沉淀为石膏，即二水硫酸钙，具有比半水亚硫酸钙更大大用途，可以作为建筑材料，尤其是作为水泥的添加剂。这也是为何目前工业化的烟气脱硫钙法都需要鼓空气氧化的原因。

钙法在在中国具有较好的应用前景，中国具有丰富的天然石灰石矿产资源。另外，中国具有巨大的建材市场，尤其是水泥工业。因此，钙法烟气脱硫过程可以在中国获得广泛应用。但是，由于中国也具有很巨大的天然石膏资源，并且由巨大的磷肥工业副产的磷石膏产量也很巨大，在很大程度上也限制了钙法烟气脱硫技术的推广应用。

另外，由于中国的电厂锅炉烟气除尘效率目前还不是很高，脱硫石膏的产品质量较差，也直接影响了其应用。

为此，需要寻求其它方法。

以氨为原料的氨法包括三个具体步骤：

(1)SO₂吸收：

SO₂+2NH₃+H₂O＝(NH₄)₂SO₃

(2)亚硫铵氧化

SO₃ ^2-+1/2O₂＝SO₄ ^2-

(3)硫铵结晶：

(NH₄)₂SO₄(L)＝(NH₄)₂SO₄(S)

因此，氨法脱硫过程生产硫酸铵，一种高效化肥，其肥效比碳铵高一倍，比尿素也要高20％。原料氨中的有效氮N价值在18～19元/N，但是，在硫铵中，其价值可提高到30元/N，相当于SO₂的价值达到400～500元/吨，或者煤中的硫的价值达到800～1000元/吨。因此，以氨为原料的FGD技术可以产生明显的经济价值。

该技术在中国尤其具有应用前景。中国是一个人口、粮食和化肥大国，化肥的产量折合为合成氨，相当于3500万吨/年。以FGD技术可以解决1500万吨SO₂/年计算，需要提供合成氨800万吨/年，占总需求量的四分之一弱。另外，碳铵或尿素仅含氮营养，而硫铵中同时含氮和硫营养。因此，硫铵是比碳铵和尿素更好的化肥，在中国具有巨大的市场前景。

但是，氨法对原料的供应要求较高，液氨的储运困难在一定程度上限制了其发展。

镁法一般以氧化镁为原料，也可以碳酸镁，或含有碳酸镁和碳酸钙的混合物为原料。与钙法相比，镁法的优点是亚硫酸镁在水中的溶解度(10g/L)是亚硫酸钙(0.03g/L)的300倍，同样条件下，镁法的吸收液循环量比钙法低得多。但是，原料的价格一般比钙法高，且脱硫产品硫酸镁的用途较小。因而，位于海岸边的电厂可以采用这种方法，因为，脱硫产物可以以水溶液形式直接排入大海。

因此，现有的方法各有其优缺点。但是，它们有一点是相同的，就是都具有一个结构相似的净化塔，或称脱硫塔。脱硫塔是一个十分典型的气液传质设备。在化学工程技术领域，称为化学吸收塔，气相中的溶质(污染物，比如二氧化硫等)溶解在液相中，与液相中的碱性吸收剂发生化学反应，转变成一种新的物质。

在化工领域，首先选择的吸收塔形式是填料塔，气液传质表面由填料表面提供，其次采用板式塔结构，气液传质表面是气体鼓泡形成的泡沫表面。这两种塔形适合于干净系统，比如不含固体和不易结构发生堵塞的体系。对于诸如烟气脱硫的过程，无论以上何种方法，都存在着容易堵塞的问题，不是由于烟气含尘，就是因为原料不溶，中间产物不溶，最终产物结晶等，因而，在一般化工过程中广泛应用的填料塔和板式塔型很难适应烟气脱硫过程。

但是，现有技术有一个明显缺点是，温度较高的烟气，有的烟气温度超过200℃，从脱硫净化塔下部进入脱硫净化塔，即烟气进口在脱硫净化塔的下部，致使脱硫净化塔体大部分处于高温危害区，对于脱硫净化塔的防腐蚀要求和操作安全要求很高，一般都必须采用巨大的循环液体流量，能耗也大。因为，目前的脱硫净化塔都采用碳钢内衬橡胶或者内衬树脂鳞片的方法制作而成，这些内衬材料耐温一般不超过70℃，而且难以克服操作负荷的长期波动，内衬层容易脱落，不耐磨损。更不便于采用玻璃纤维增强塑料(FRP)，简称玻璃钢。因此，现有技术较难选择玻璃钢作为脱硫净化塔的材料。

此外，现有技术还存在一个需要改进的地方在于，脱硫过程除了吸收二氧化硫变为亚硫酸盐外，还必须将亚硫酸盐氧化为硫酸盐，以及将硫酸盐沉淀出来。第一个过程称为吸收，第二个过程称为氧化，第三个过程称为结晶。早期的技术是将三个过程分开在不同的设备中进行的，或者在同一个设备的不同区间。这也增加了脱硫塔结构的复杂性。

因此，如何改进脱硫塔的结构，有效地调控脱硫塔的操作温度的分布，使其可以采用玻璃钢材料；并且合理配置三个主要过程使其全部在脱硫塔中高效进行，从而降低设备投资，降低能好，提高设备运行的安全性，和操作灵活性，是现有烟气净化，尤其脱硫技术发展和改进的一个重要方向。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种新的烟气净化方法，尤其锅炉烟气脱硫净化方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的技术内容如下：

它首先涉及一种烟气三步脱硫净化法，其中，第一步，烟气的高位洗涤吸收，它包括三个并发过程，即同时归并发生的过程：(1)气液传质过程，洗涤吸收液对烟气中的二氧化硫等气态污染物进行化学吸收；(2)灰尘洗涤过程，洗涤吸收液对烟气中的固态污染物进行物理洗涤；(3)烟气的降温增湿过程，洗涤吸收液中的水汽向烟气传递，同时烟气的热量向吸收液传递。第二步，洗涤吸收液的低位加工，它包括两个连发过程，即连续次第发生的过程：亚硫酸盐的氧化、硫酸盐的饱和结晶和固体的分离。第三步，洗涤吸收液循环更新，它包括三个连发过程：把在第二步中分离掉固体后的母液实施回流循环、回流循环液加入新的吸收液或者水溶液、循环更新的洗涤吸收液被释放，例如被送到洗涤吸收液分布器实施喷林。

实现上述三步脱硫净化法的工业设备的一般设计是：在较高的高度位置(简称高位)设置一个洗涤吸收组件(洗涤吸收器件)，该组件可以吸收固体颗粒废弃物，还可吸收有害气体，尤其包括一个吸收硫氧化物废气的碱性液体释放散布器件，优选高温烟气环境下喷淋液滴的pH值大于6的洗涤吸收液分布分散器件。该洗涤吸收组件还可另外包含NOx、HCl和HF等其他有害气体的洗涤吸收介质的分布分散器件。

烟气首先进入上述洗涤吸收组件，然后进入较低的高度位置(简称低位)设置的洗涤吸收液储存循环组件(氧化结晶器件)，后者与上述洗涤吸收组件实现循环连接。洗涤吸收液储存循环组件可以用于固体颗粒废弃物的分离，以及有害气体化学处理物的处理，例如氧化、析出、结晶、分离等。

配合循环装置，该组件还可把剩余的洗涤吸收液，或者其他洗涤吸收介质循环送回洗涤吸收组件的同一分布分散器件，或者按照洗涤吸收介质的类别实施分类、分级送回洗涤吸收组件的不同分布分散器件。

本发明的优选方案为上述洗涤吸收组件、洗涤吸收液储存循环组件的主体都设置在同一个塔体内，两组件分别占据的塔腔之间设置矩形烟道接口。

净化后的烟气从前一组件占据的塔腔下部的出口，或者从下一组件占据的塔腔上部的出口排入其间设置的矩形烟道接口。

因此，在本发明的烟气脱硫净化塔上，烟气进口设置在塔的顶部，使高温原料烟气从脱硫净化塔顶部进，与包含碱性脱硫原料的洗涤吸收液向下并流，在高位处，烟气被降温、增湿、脱硫及其他污染物质的净化。烟气脱硫净化后，从低位处排出脱硫净化塔。这样，使烟气温度最高位置处在净化塔的最高位处，即塔的顶部，其余部位，尤其低位部分都是低温区，为采用耐受温度不高的塑料材料，尤其玻璃纤维增强塑料材料制造净化塔提供了非常有利的条件。其结果是，不但确保了高的脱硫和净化效率，还显著降低了脱硫净化塔的高度，简化了脱硫和净化系统的复杂性。

值得说明的是，本发明所说的并流运动，主要是指高温原料烟气从脱硫净化塔1顶部进入，与包含除硫剂的液体或者气体向下并流。

而且，本发明所说的“顶部”是任何设备或者装置的底心上方的任意位置，例如，一个上下两端为球形的圆柱形塔体，其“顶部”是下端球形位置之外的其他任何位置。当然，如果下端球形位置较大，而且，下端球形位置的最底部设置有容器，那么该容器上方的任何位置都可以算作本发明所说的“顶部”，包括下端球形部分的上部位置也算“顶部”，“顶部”的烟气进口可以设置在该上部位置，或者柱体的任意位置，或者上端球形部件的任何位置。

其次，将脱硫净化塔分为上下两段，具有不同的功能，上段称为洗涤吸收段，脱出烟气中的污染物质，包括二氧化硫，生成亚硫酸盐；下段称为吸收液储存段，其功能是储存吸收液，作为循环槽，将亚硫盐氧化为硫酸盐，同时完成硫酸盐结晶，因此，也称为氧化结晶器。

试验表明，根据本发明的并流或者顺流二步烟气净化方法设计的装置，

(1)对于氨法，可以获得含硫酸铵液体、浆体、虑饼，颗粒或者晶体产品，其中，硫酸铵液体的含水量不超过80％，硫酸铵浆体的含水量不超过50％，虑饼的湿度小于10％，含硫酸铵颗粒产品的粒度介于0.05～0.5mm之间，硫酸铵晶体的纯度达90～99％。

(2)对于钙法，可以获得含二水石膏的浆体、虑饼，颗粒或者晶体产品，其中，石膏浆体的石膏含量不低于5％，虑饼的石膏含量大于80％，含石膏产品的粒度介于0.05～0.15mm之间，纯度达90～95％。

(3)对于镁法，可以获得含硫酸镁液体、浆体、虑饼，颗粒或者晶体产品，其中，硫酸镁液体的含水量不超过80％，硫酸镁浆体的含水量不超过50％，虑饼的湿度小于10％，含硫酸镁颗粒产品的粒度介于0.05～0.5mm之间，晶体的七水硫酸镁的纯度达90～99％。

本发明的一般实施方法如下：

温度为100～200℃、含有SO₂浓度为200～20000mg/Nm³的烟气，由增压风机2送到脱硫净化塔1顶部的烟气进口，与吸收液(吸收液含碱性物质，简称脱硫原料)接触温度降低到55～65℃，进入洗涤吸收段，烟气中的酸性物质与吸收液中的碱性物质生成相应的盐，比如硫酸盐，硝酸盐，氯化物和氟化物等，SO₂与吸收液中的脱硫剂反应形成亚硫酸盐，比如亚硫酸铵，亚硫酸钙，或者亚硫酸镁，同时烟气温度进一步降低到45～55℃，净化后的烟气从脱硫净化塔中部离开脱硫净化塔1，进入除沫器8，除去夹带的液沫后，进入烟囱排放；

总体上，烟气和吸收液从上部进入脱硫净化塔，并流，或顺流向下；

吸收液从下段的吸收液储存段(也兼作为吸收液的循环槽)取出，经过循环泵6输送到，脱硫净化塔1上段，经喷淋器雾化形成细小液滴，进入洗涤吸收段从上而下，吸收烟气中的SO₂和其它组分后，进入脱硫净化塔下部的氧化结晶器，在吸收液储存段，亚硫酸盐被氧化空气鼓风机7鼓入的空气氧化为硫酸盐，同时在硫酸盐的浓度超过其溶解度情况下析出硫酸盐结晶体，形成浆状的液体；

浆状的硫酸盐液体从脱硫净化塔1底部排出，经过循环泵6，大部分与补充的除硫剂汇合后循环进入脱硫净化塔1，小部分进入浆料浓缩器3，得到两股浆料：浓浆料和稀浆料。稀浆料返回到脱硫净化塔1，浓浆料进入固液分离器4，得到母液和固体硫酸盐。母液也返回到脱硫净化塔1，固体进入后加工装置5，比如干燥器或造粒干造器。

所说的除硫原料为任意一种在水溶液中呈现碱性的物质，典型的这类物质有石灰石，或称碳酸钙，及其衍生物，比如氧化钙；氨，其形态可以是液化的氨，碳酸氢铵，或氨/水混合物，以及气态氨；氧化镁或碳酸镁。

脱硫原料可以直接补加在净化塔1的吸收液储存段，也可以加在循环管路上，可以在循环泵4的进口管路上，也可以在循环泵4的出口管路上。脱硫原料的流量大小一般根据烟气的二氧化硫负荷，和吸收液的pH值进行调整。

烟气降温增湿以及脱硫反应需要的水，称为工艺水，主要从除沫器8的洗涤口进入，其流量大小一般根据净化塔的液位进行调整。

实现上述方法的装置包括净化塔，该净化塔包括：

横截面为圆形或矩形的塔体；

设置在塔体顶部的烟气进口；

设置在塔体内上部的洗涤吸收段；

设置在洗涤吸收段的吸收液分布器；

设置在塔体内底部的吸收液储存段；

设置在吸收液储存段内的氧化空气分布器，作为亚硫酸盐的氧化功能元件；

设置在吸收液储存段内的搅拌器，既作为氧化增强元件，也作为硫酸盐结晶增强元件，还作为固体悬浮避免沉积结块的元件；

设置在塔体上，洗涤吸收段和吸收液储存段之间的烟气出口；

尤其是，塔体的材质为玻璃纤维增强塑料，或玻璃钢，防腐蚀性能优良，施工周期短。

而且，吸收液分布器包括一根总管，以及与总管相连的若干根支管，和与支管相连接的喷嘴。总管和支管的内径大小按照吸收液在管内的流动速度为1.5～2.5m/s确定。所要求的喷嘴为螺旋喷嘴，螺旋的旋转匝数为2～5匝。螺旋喷嘴的喷口内径在20～80mm之间。喷嘴个数的分布密度以对应区域的横截面积为基础为1～3个喷嘴/m²。所要求的吸收液的喷淋密度，以对应的横截面积为基础，为20～150m³/m²/h。

吸收液储存段的直径是洗涤吸收段的直径的1.0-2.0倍，洗涤吸收段的高度是洗涤吸收段的直径的0.75-2.0倍，吸收液储存段的高度是吸收液储存段的直径的0.75-2.0倍。

该净化塔的特点是烟气和吸收液都从塔的上部进入，整体的流动为并流向下流动，传质效率高，烟气处理能力大。

采用上述结构的净化塔用于烟气净化，污染物质的脱出效率可以达到95～99％。本发明的净化塔，结构简单，处理能力大，吸收液流量小，吸收液和烟气同向并流接触，更有利于提高烟气速度，增强传质速度，减小塔径，减低投资。

此外，在烟气SO2吸收的同时，还伴随着其他污染物质的同时洗涤和脱除，比如SO₃，NO₂，HF和HCl，汞的化合物，和煤灰尘，因此，本发明的净化塔具有多污染物种同时脱除的效果。

值得重申的是，净化塔的下部分被划分为吸收液储存段(105)，其功能是收集从洗涤吸收段(103)下来的液体，也可作为吸收液循环的循环槽。洗涤吸收液的储存段(105)具有亚硫酸盐的水溶液鼓空气氧化的功能，以及硫酸盐过饱和后的结晶功能，并且在储存段(105)内设置有搅拌器(106)和空气分布器(107)作为氧化、结晶和固体悬浮的增强元件。

实现上述方法的装置还包括烟气增压风机2，硫酸盐浆料浓缩器3，固液分离器4，硫酸盐固体加工装置5，浆料循环泵6，氧化空气鼓风机7，和除沫器8。

硫酸盐料浆浓缩器3可采用任何形式的固液浓缩器，包括重力沉降式，离心沉降式，或水力旋流式，优先采用水力旋流式。

固液分离器4可采用压榨式，离心式或真空式，对于氨法和镁法，优先采用离心式，对于钙法有限采用真空式。

硫酸盐固体加工装置5，包括硫酸盐的干燥，或造粒和干燥，以及包装设备。对于钙法，优先采用造粒、干燥和焙烧设备，对于氨法优先采用干燥设备，对于镁法，优先采用干燥和焙烧设备。

附图说明

图1为烟气净化塔结构示意图。

图2为流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明的方法包括如下步骤：

含SO₂的烟道气，温度为100～200℃，首先被送到净化塔的顶部烟气进口，进入洗涤净化塔的洗涤吸收段，与从吸收液分布器喷淋出来的细小液滴密切接触，同时发生三个过陈：(1)气液传质过程，烟气中的酸性污染物质，包括SO₂、SO₃、NO₂、HCl、HF等都被吸收进入吸收液，与吸收液中的碱性物质反应，变为对应的盐；(2)灰尘洗涤过程，烟气中的固体物质，比如煤灰烟尘，具体包括氧化铝，二氧化硅，氧化铁等也被洗涤到吸收液中；(3)烟气的降温增湿过程，相当于热质同传过程，吸收液中的水汽向烟气传递，同时烟气的热量向吸收液传递，导致烟气温度降低和水汽含量增加，以及吸收液水含量的减少，即被浓缩。经过洗涤吸收段后，烟气中的气相污染物的脱出效率达到95-99％，灰尘洗涤效率在70-90％，温度降低到50-55℃。接着，烟气从中部的烟气出口离开洗涤净化塔1，再进入除沫器8除去烟气中夹带的液沫，再进入烟囱排放。

吸收液从净化塔上部进入，从上而下，吸收烟气中的污染物，尤其二氧化硫后进入净化塔底部的吸收液储存段。在吸收液储存段，从洗涤吸收段得到的亚硫酸盐被鼓入的空气氧化为硫酸盐，硫酸盐的浓度不断累积增加，超过溶解度后，会结晶析出固体，因此，在氧化结晶段还设置有空气分布器和搅拌机，既增加空气中的氧的传质，又促进结晶增长，和防止固体沉积在底板上。

参见图1，所说的净化塔1包括：

横截面为圆形或矩形的塔体(101)；

设置在塔体顶部的烟气进口(102)；

设置在塔体内上部的洗涤吸收段(103)；

设置在洗涤吸收段的吸收液分布器(104)；

设置在塔体内底部的吸收液储存段(105)；

设置在吸收液储存段内的搅拌器(106)，既作为氧化增强元件，也作为硫酸盐结晶增强元件，还作为固体悬浮避免沉积结块的元件；

设置在吸收液储存段的氧化空气分布器(107)，作为亚硫酸盐的氧化功能元件；

设置在塔体上，洗涤吸收段和吸收液储存段之间的烟气出口(108)；

另外，为了降低塔体高度，节省材料和投资，烟气出口(108)为矩形或者近似矩形。

而且，吸收液储存段(105)的直径是洗涤吸收段(103)的直径的1.0-2.0倍，洗涤吸收段(103)的高度是洗涤吸收段(103)的直径的0.75-2.0倍，吸收液储存段(105)的高度是吸收液储存段(105)的直径的0.75-2.0倍。

实施例1

一台440T/h的流化床锅炉，燃用含硫量1.5％的煤，烟道气流量为50万Nm³/hr，SO₂含量为3200mg/Nm³，烟气中其他污染物的含量为：尘＝80mg/Nm³，SO₃＝55mg/Nm³，HCl＝35mg/Nm³，HF＝20mg/Nm³，NOx＝100mg/Nm³，烟气温度为120℃。

对该实施例采用氨法脱硫和净化，脱硫原料为氨重量浓度为18％的氨水混合物，脱硫副产品为硫酸铵。

该洗涤净化装置主要包括以下设备：

一台增压风机2、一台净化塔1、一台循环泵4(也可以备用一台)、一套硫铵脱水装置3(由水力旋流器、离心机和干燥机组成)、一台氧化风机5(也可以备用一台)，和布置在出口烟道内的除沫器8。

净化塔1的塔体101直径为8m，且上下直径，即洗涤吸收段和吸收液储存段直径相同；顶部烟气进口102直径为4.3m，位于顶部中心位置；洗涤吸收段103内的吸收液分布器104为带有总管、支管和螺旋喷嘴的分布喷淋器；吸收液储存段105内设有亚硫酸铵氧化的空气分布器107和3台对称布置的侧进轴搅拌机106，烟气出口108为高2.5m，宽6.0m的矩形接口；塔体总高为23m，吸收液储存段高度为12m，洗涤吸收段高度为11m。

净化塔1塔体101采用玻璃纤维增强塑料，即玻璃钢材料制造。

脱硫原料在循环泵的进口管路上补加，通过泵的叶轮后与循环吸收液混合均匀。

净化塔1底部吸收液储存段105的液位通过体从除沫器冲洗水管路补加工艺水来调节，液位控制在10.5m。吸收液的pH通过调节脱硫原料的流量来控制，控制在5.0-5.5之间。

氧化风机5为罗茨风机。氧化空气的流量恒定，确保从吸收洗涤段来的亚硫酸铵得到充分氧化，变为硫酸铵。

经过净化塔后，各污染物的净化效率如下：

SO₂＝97.8％，SO₃＝100％，HCl＝100％。HF＝100％，NOx＝22.5％，尘＝89％。

净化塔1的底部吸收液储存段，即氧化结晶段排除的浆状溶液中，固体含量为14.8％，经过硫铵脱水装置3后，得到满足国家标准的硫铵化肥产品，含氮量为20.9，含水量为0.4％，生产能力为3.36吨/小时。

净化后的烟气离开净化塔1，进入置于出口烟道中的除沫器8，除去夹带的液沫后进入烟囱排放，其温度为50.5℃。

实施例2

对实施例1采用钙法脱硫和净化，脱硫原料为经过粉碎和研磨的石灰石，粒度小于325目的大于90％，配制成石灰石含固量为15％的石灰石浆液。

脱硫副产品为二水石膏，CaSO4.2H₂O。

主要设备配置如下：

一台增压风机2、一台净化塔1、一台循环泵4(也可以备用一台)、一套硫铵脱水装置3(由水力旋流器和真空过滤机构成)、一台氧化风机5(也可以备用一台)，和布置在出口烟道内的除沫器8。

净化塔1的尺寸与实施例1相同。

净化塔1塔体101采用玻璃纤维增强塑料，即玻璃钢材料制造。

氧化风机5为罗茨风机。氧化空气的流量恒定，确保从吸收洗涤段来的亚硫酸钙得到充分氧化，变为硫酸钙。

经过净化塔后，各污染物的净化效率如下：

SO₂＝96.5％，SO₃＝99.5％，HCl＝100％，HF＝100％，NOx＝24.5％，尘＝93％。

净化塔1的底部吸收液储存段，即氧化结晶段排除的浆状溶液中，固体含量为13.5％，经过脱水装置3后，得到石膏副产品，石膏中含水量为8.5％，生产能力为4.7吨/小时。

净化后的烟气离开净化塔1，进入置于出口烟道中的除沫器8，除去夹带的液沫后进入烟囱排放，其温度为50.3℃。

实施例3

对实施例1采用镁法脱硫和净化，脱硫原料为氧化镁，粒度小于150目的大于90％，配制成含固量为15％的氧化镁浆液。

脱硫副产品为七水硫酸镁，MgSO4.7H₂O。

主要设备配置如下：

一台增压风机2、一台净化塔1、一台循环泵4(也可以备用一台)、一套硫铵脱水装置3(由水力旋流器和离心机)、一台氧化风机5(也可以备用一台)，和布置在出口烟道内的除沫器8。

净化塔1的尺寸与实施例1相同。

净化塔1塔体101采用玻璃纤维增强塑料，即玻璃钢材料制造。

氧化风机5为罗茨风机。氧化空气的流量恒定，确保从吸收洗涤段来的亚硫酸镁得到充分氧化，变为硫酸镁。

经过净化塔后，各污染物的净化效率如下：

净化塔1的底部吸收液储存段，即氧化结晶段排除的浆状溶液中，固体含量为16.5％，经过脱水装置3后，得到硫酸镁副产品，含水量为4.5％，生产能力为6.47吨/小时。

实施例4

一台300MW机组，燃用含硫量3.5％的煤，烟道气流量为120万Nm³/hr，SO₂含量为9000mg/Nm³，烟气中其他污染物的含量为：尘＝220mg/Nm³，SO₃＝105mg/Nm³，HCl＝35mg/Nm³，HF＝20mg/Nm³，NOx＝500mg/Nm³，烟气温度为135℃。

对该实施例采用氨法脱硫和净化，脱硫原料为液化氨，脱硫副产品为硫酸铵。

该洗涤净化装置主要包括以下设备：

一台净化塔1、两台循环泵4(也可以备用一台)、一套硫铵脱水装置3(由水力旋流器、离心机和干燥机组成)、两台氧化风机5(也可以备用一台)，和布置在出口烟道内的除沫器8。

净化塔1上部的洗涤吸收段103的塔体101直径为13.25m，下部的吸收液储存段105的塔体101直径为17.5m；顶部烟气进口102设置在紧靠顶板的塔体101上，为矩形进口，高为3.0，宽为塔体101的直径，即13.25m；洗涤吸收段103内的吸收液分布器104为带有总管、支管和螺旋喷嘴的分布喷淋器；吸收液储存段105内设有亚硫酸铵氧化的空气分布器107和4台对称布置的侧进轴搅拌机106，烟气出口108为高3.0m，宽10.5m的矩形接口；塔体总高为28.5m，吸收液储存段高度为16m，洗涤吸收段高度为12.5m。

净化塔1塔体101采用玻璃纤维增强塑料，即玻璃钢材料制造。

净化塔1底部吸收液储存段105的液位通过体从除沫器冲洗水管路补加工艺水来调节，液位控制在15.0m。吸收液的pH通过调节脱硫原料的流量来控制，控制在5.0-5.5之间。

经过净化塔后，各污染物的净化效率如下：

SO₂＝98.8％，SO₃＝100％，HCl＝100％。HF＝100％，NOx＝28.5％，尘＝91％。

净化塔1的底部吸收液储存段，即氧化结晶段排除的浆状溶液中，固体含量为15.8％，经过硫铵脱水装置3后，得到满足国家标准的硫铵化肥产品，含氮量为20.85，含水量为0.42％，生产能力为22.72吨/小时。

净化后的烟气离开净化塔1，进入置于出口烟道中的除沫器8，除去夹带的液沫后进入烟囱排放，其温度为52.5℃。

实施例5

对实施例4采用钙法脱硫和净化，脱硫原料为经过粉碎和研磨的石灰石，粒度小于325目的大于90％，配制成石灰石含固量为15％的石灰石浆液。

脱硫副产品为二水石膏，CaSO4.2H₂O。

主要设备配置如下：

一台净化塔1、三台循环泵4(也可以备用一台)、一套硫铵脱水装置3(由水力旋流器和真空过滤机构成)、两台氧化风机5(也可以备用一台)，和布置在出口烟道内的除沫器8。

净化塔1的尺寸与实施例4相同。

净化塔1塔体101采用玻璃纤维增强塑料，即玻璃钢材料制造。

经过净化塔后，各污染物的净化效率如下：

SO₂＝97.8％，SO₃＝99.7％，HCl＝100％，HF＝100％，NOx＝32.5％，尘＝94％。

净化塔1的底部吸收液储存段，即氧化结晶段排除的浆状溶液中，固体含量为14.5％，经过脱水装置3后，得到石膏副产品，石膏中含水量为8.8％，产量为31.83吨/小时。

净化后的烟气离开净化塔1，进入置于出口烟道中的除沫器8，除去夹带的液沫后进入烟囱排放，其温度为52.3℃。

实施例6

对实施例4采用镁法脱硫和净化，脱硫原料为氧化镁，粒度小于150目的大于90％，配制成含固量为15％的氧化镁浆液。

脱硫副产品为七水硫酸镁，MgSO₄.7H₂O。

主要设备配置如下：

一台净化塔1、两台循环泵4(也可以备用一台)、一套硫铵脱水装置3(由水力旋流器和离心机)、两台氧化风机5(也可以备用一台)，和布置在出口烟道内的除沫器8。

净化塔1的尺寸与实施例1相同。

净化塔1塔体101采用玻璃纤维增强塑料，即玻璃钢材料制造。

经过净化塔后，各污染物的净化效率如下：

SO₂＝98.8％，SO₃＝99.6％，HCl＝100％，HF＝100％，NOx＝24.5％，尘＝92％。

净化塔1的底部吸收液储存段，即氧化结晶段排除的浆状溶液中，固体含量为16.5％，经过脱水装置3后，得到硫酸镁副产品，含水量为4.5％，生产能力为43.46吨/小时。

净化后的烟气离开净化塔1，进入置于出口烟道中的除沫器8，除去夹带的液沫后进入烟囱排放，其温度为51.8℃。

Claims

1.一种顺流三步烟气脱硫净化方法，其特征在于，所说的方法包括三个步骤：

第一步，烟气的高位洗涤吸收，它包括三个过程：(1)气液传质过程，洗涤吸收液对烟气中的二氧化硫等气态污染物进行化学吸收；(2)灰尘洗涤过程，洗涤吸收液对烟气中的固态污染物进行物理洗涤；(3)烟气的降温增湿过程，洗涤吸收液中的水汽向烟气传递，同时烟气的热量向吸收液传递；

第二步，洗涤吸收液的低位加工，它包括两个过程：亚硫酸盐的氧化、硫酸盐的饱和结晶和固体的分离；

第三步，洗涤吸收液循环更新，它包括三个过程：把在第二步中分离掉固体后的母液实施回流循环、回流循环液加入新的吸收液或者水溶液、循环更新的洗涤吸收液向烟气容腔释放。

2.实现权利要求1所述的并流或者顺流三步烟气脱硫净化方法的烟气净化系统，其特征在于，所说的烟气净化系统包括如下器件：

在较高位置设置的洗涤吸收器件，该器件包括吸收硫氧化物废气的碱性液体释放散布器件，优选高温烟气环境下喷淋液滴的pH值大于6的洗涤吸收液分布分散器件，该器件还可另外包含NOx、HCl和HF等其他有害气体的洗涤吸收介质的分布分散器件；

在较低位置设置的氧化结晶器件，优选包括氧化空气分布器和搅拌器；用于连接洗涤吸收器件占据的腔体和氧化结晶器件占据的腔体，使前一腔体中的气相或者液相物质向下到达后一腔体的联通器件；

洗涤吸收液的循环、更新、补给器件，所说的循环、更新、补给器件包括一个循环泵和水溶碱性原料添加装置，所说的添加装置可以直接连接到氧化结晶器件，也可以连接到循环管路上，还可以设置在循环泵的进口管路或者出口管路上。

3.根据权利要求2所述的烟气净化系统，其特征在于，所述的碱性液体释放散布器件包括一根总管、与总管相连的若干根支管、与支管相连接的若干喷嘴，所述总管和支管的内径大小按照吸收液在管内的流动速度为1.5～2.5m/s确定；所述的喷嘴为螺旋喷嘴，螺旋的旋转匝数为2～5匝，螺旋喷嘴的喷口内径在20～80mm之间，喷嘴个数的分布密度以对应区域的横截面积为基础为1～3个喷嘴/m²，所述的洗涤吸收液的喷淋密度，以对应的横截面积为基础，为20～150m³/m²/h。

4.根据权利要求2所述的烟气净化系统，其特征在于，所述氧化结晶器件占据的腔体直径是所述洗涤吸收器件占据的腔体直径的1.0～2.0倍，所述洗涤吸收器件占据的腔体高度是所述氧化结晶器件占据的腔体直径的0.75～2.0倍，所述氧化结晶器件占据的腔体高度是所述氧化结晶器件占据的腔体直径的0.75～2.0倍。

5.根据权利要求2所述的烟气净化系统，其特征在于，所述碱性脱硫原料的添加流量根据原烟气中的废气负荷，和所述洗涤吸收液要求的pH值进行调整。

6.根据权利要求2所述的烟气净化系统，其特征在于，所述洗涤吸收器件、氧化结晶器件都设置在同一个塔体内，两个器件分别占据的塔腔之间设置有通路或者通腔，净化后的烟气从所述洗涤吸收器件占据的塔腔下部的烟气出口，或者从所述氧化结晶器件占据的塔腔上部的烟气出口，或者从所述通路或者通腔上设置的烟气出口排出塔体。

7.根据权利要求6所述的烟气净化系统，其特征在于，所述塔体的材质为玻璃纤维增强塑料或玻璃钢，并且所述塔体的横截面为圆形或矩形。

8.根据权利要求2至7的任一项所述的烟气净化系统获得的氨法产品，其特征在于：所述产品为含硫酸铵液体、浆体、虑饼，颗粒或者晶体产品，其中，硫酸铵液体的含水量不超过80％，硫酸铵浆体的含水量不超过50％，虑饼的湿度小于10％，含硫酸铵颗粒产品的粒度介于0.05～0.5mm之间，硫酸铵晶体的纯度达90～99％。

9.根据权利要求2至7的任一项所述的烟气净化系统获得的钙法产品，其特征在于：所述产品为含二水石膏的浆体、虑饼或者颗粒产品，其中，石膏浆体的石膏含量不低于5％，虑饼的石膏含量大于80％，含石膏产品的粒度介于0.05～0.15mm之间，纯度达90～95％。

10.根据权利要求2至7的任一项所述的烟气净化系统获得的镁法产品，其特征在于：所述产品为含硫酸镁液体、浆体、虑饼，颗粒或者晶体产品，其中，硫酸镁液体的含水量不超过80％，硫酸镁浆体的含水量不超过50％，虑饼的湿度小于10％，含硫酸镁颗粒产品的粒度介于0.05～0.5mm之间，晶体的七水硫酸镁的纯度达90～99％。