CN101157002A - 湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺及其系统 - Google Patents
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Abstract
一种湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺及其系统。该工艺先将初步脱水的脱硫产物投入到呈阶梯状布置的多级螺旋管干燥装置中，利用螺旋干燥管旋转分散脱硫产物，并利用热气流使其充分烘干形成干燥颗粒，然后使干燥的脱硫产物颗粒与湿热气流分离开来，再用冷空气将其冷却至符合包装要求的40℃以下即可。其系统包括由进料斗、螺旋加料器、干燥装置腔体和多根螺旋干燥管构成的多级螺旋管干燥装置，由旋风除尘器腔体和旋风除尘器风机构成的气固分离装置，以及由冷却器腔体、冷却器风机、布袋和空气干燥器构成的空气冷却装置。该工艺和系统具有结构紧凑、能耗小、运行费用低的特点，可以将硫酸铵固体的含水率和温度控制在包装工序允许的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及湿式氨法烟气脱硫产物处理技术，具体地指一种湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺及其系统。
背景技术
燃煤电厂烟气脱硫是控制我国二氧化硫排放、提高大气环境质量的一项重要措施。湿式氨法烟气脱硫工艺是采用氨水作吸收剂脱除烟气中的二氧化硫SO2等污染物的烟气净化技术，该技术的吸收剂碱性强，吸收反应为气-液或气-气反应，具有脱硫反应速率快、反应完全、吸收剂利用率高等优点，同时相对于钙基脱硫工艺来说，湿式氨法脱硫工艺系统简单、设备体积小、能耗低、脱硫副产物硫酸铵(NH4)2SO4有回收利用价值。正因为湿式氨法烟气脱硫工艺所具有的以上优势，使其具有良好的推广和应用前景。
目前，湿式氨法烟气脱硫工艺的具体应用实例并不多，技术人员在其脱硫产物的处理上还缺乏足够的经验。虽然我国已经开展了对湿式氨法烟气脱硫产物处理的研究，但大多还只是停留在脱硫产物的初级处理阶段。如公开号为CN1600410A和CN1401414A的中国发明专利申请公开说明书分别介绍了《烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法及设备》和《一种从烟道气中脱除二氧化硫并制得硫酸铵的方法》，但其所提到的方法都仅限于如何将脱硫生成物亚硫酸铵(NH4)2SO3氧化为性质稳定的硫酸铵(NH4)2SO4，且都没有进一步研究对硫酸铵浆液的处理工艺。公开号为CN1631782A的中国发明专利申请公开说明书介绍了《一种从氨法烟气脱硫生成物中提取硫酸铵的方法》，但其没有对干燥设备和干燥方法作具体的介绍。以上公开的专利文献主要涉及的是脱硫产物的氧化、结晶等技术，而没有具体提到或是具体介绍对脱硫终产物硫酸铵的进一步干燥处理工艺。
湿式氨法烟气脱硫产物中的硫酸铵经过结晶、脱水后，一般其含水率为10％左右。含水率10％左右的硫酸铵固体容易粘结，不能直接进入包装工序。如何将硫酸铵固体的含水率从脱水后的10％左右降低到符合包装要求的1％以下，这是湿式氨法烟气脱硫产物处理工艺中必须解决也应该解决的一个难题。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺和系统。该工艺和系统能够对脱硫产物进行更深入的处理，可以将脱硫产物硫酸铵固体的含水率和温度控制在包装工序允许的范围内。同时其结构紧凑、能耗小、运行费用低。
为了实现上述目的，本发明所设计的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺，是对经过初步脱水处理的湿式氨法烟气脱硫产物进行深加工处理的过程，该工艺包括如下步骤：
1)将经过初步脱水处理的脱硫产物投入到呈阶梯状布置的多级螺旋管干燥装置中，使脱硫产物在各级螺旋干燥管的旋转推力和自身重力作用下，既不断地沿着各级螺旋干燥管作横向运动，又不断地从上一级螺旋干燥管落入到下一级螺旋干燥管上。与此同时，从各级螺旋干燥管的底部引入流态化的热气流，使脱硫产物在横向运动和下落的过程中被向上运动的热气流反复加热，脱硫产物中的水份蒸发出来形成湿热气流，脱硫产物被充分烘干形成干燥颗粒。
2)将经过烘干处理的脱硫产物颗粒及其所携带的湿热气流导入由旋风除尘器构成的气固分离装置中，使干燥的脱硫产物颗粒与湿热气流分离开来。
3)将经过湿热气流分离处理的干燥的脱硫产物颗粒输送到空气冷却装置中，使脱硫产物颗粒与干燥冷空气进行充分的紊流混合，热的脱硫产物颗粒与冷的干燥空气发生固气热交换，将脱硫产物颗粒冷却至40℃以下即可。
在上述步骤1)中，在多级螺旋管干燥装置的最底部没有布置螺旋干燥管的地方也引入有流态化的热气流。由于此处没有螺旋干燥管的阻挡，流态化的热气流将落入最底部的脱硫产物吹起，使脱硫产物得到了完全充分的干燥。
在上述步骤1)中，热气流最好是从燃煤设备尾部的静电除尘器后的烟道开旁路引来的热烟气。这样，一方面可以充分利用燃煤烟气的余热，减少专用加热设备的投入，使系统结构简化；另一方面由于静电除尘器后的烟道烟气含尘量很少，引入该热烟气不会给脱硫产物的品质带来较大不利影响，而工艺成本却可大幅下降。
在上述步骤2)中，经过气固分离的湿热气流最好再输送至燃煤设备尾部的静电除尘器后的烟道中，与燃煤设备所生产的烟气一起进行脱硫处理。这样，可以使利用了余热的烟气重新返回湿式氨法烟气脱硫系统，经过进一步脱硫处理成为符合排放标准的洁净烟气。当然，也可以将经过气固分离的湿热气流直接排至烟囱，因引入的热烟气量只占燃煤总烟气量很小的一部分，直接排至烟囱也不会对烟囱排烟质量有大的影响。
上述步骤3)中，干燥冷空气最好采用经过空气干燥器处理的流态化的自然空气。因为经过湿热气流分离处理的脱硫产物颗粒——硫酸铵的温度约为60℃，如此温度并不适合硫酸铵的包装处理，采用常温自然空气，经过空气干燥器处理后再与热的脱硫产物颗粒进行热交换，既可以使脱硫产物颗粒的温度降低到符合固体物料包装要求的40℃以下，又可以保持脱硫产物颗粒的干燥状态，且其工艺简单实用，成本低廉。
为实现上述工艺而专门设计的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化系统，包括主要由进料斗、螺旋加料器、干燥装置腔体和多根螺旋干燥管构成的多级螺旋管干燥装置，主要由旋风除尘器腔体和旋风除尘器风机构成的气固分离装置，以及主要由冷却器腔体、冷却器风机、布袋和空气干燥器构成的空气冷却装置。
所述进料斗通过螺旋加料器与干燥装置腔体的进口相连，所述干燥装置腔体内呈阶梯状布置多级螺旋干燥管，所述各级螺旋干燥管的底部设置有布气板，所述干燥装置腔体的出口与旋风除尘器腔体的进口相连，所述旋风除尘器腔体的气体出口与旋风除尘器风机相连，所述旋风除尘器腔体的固体出口与冷却器腔体的顶部进口相连，所述冷却器腔体的侧壁下部空气入口与空气干燥器相连，所述冷却器腔体的侧壁上部空气出口通过布袋与冷却器风机相连，所述冷却器腔体的底部与卸料斗相连。
进一步地，上述多级螺旋管干燥装置中至少设置有三级螺旋干燥管，上述多级螺旋管干燥装置的最底部没有布置螺旋干燥管的地方也设置有布气板，以确保脱硫产物能够与流态化的热气流进行多级重复接触，充分吸收热气流中的热量，通过温度升高使脱硫产物中的水份蒸发出来，实现物料干燥的目的。
进一步地，上述旋风除尘器腔体的固体出口和冷却器腔体的底部卸料斗上均设置有防止气流反向窜流的锁气器，可以有效防止湿热气流逆向进入到旋风除尘器腔体或冷却器腔体中，确保干燥的脱硫产物颗粒不会回潮。
本发明具有如下优点：
其一，本发明将湿式氨法烟气脱硫产物进行多级干燥和冷却一体化处理，解决了湿式氨法烟气脱硫终产物的回收利用问题，实现了脱硫产物的资源化综合利用。本发明可以将脱硫产物硫酸铵固体的含水率从结晶、脱水后的10％降低到符合包装要求的1％以下，将硫酸铵固体的温度控制在符合包装要求的40℃以下。
其二，本发明的多级干燥和冷却工艺分别采用流态化的热气流和干燥冷空气对脱硫产物进行加热和冷却处理，流态化的气流可以大幅增加气、固两相的接触面积和接触时间，从而提高热量的交换效率，实现对脱硫产物的短时高效处理。
其三，本发明可以利用经过预除尘处理的烟气余热来干燥湿式氨法烟气脱硫产物，既简化了加热设备，又节约了热能，进而大幅降低了工艺成本。
其四，本发明的多级螺旋管干燥装置特有的螺旋结构可以大幅增加脱硫产物的干燥行程，相应地减小整个干燥装置的体积，使设备布局更加紧凑合理，从而节约占地和投资成本。
其五，本发明的主要设备干燥装置腔体、旋风除尘器腔体和冷却器腔体在旋风除尘器风机和冷却器风机的抽吸作用下，始终处于封闭的负压状态，脱硫产物中的湿气在此状态下更容易蒸发、更容易脱出。同时整个系统在封闭的负压状态下工作，车间粉尘少，工作环境好。
附图说明
图1为一种湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化系统的结构示意图；
图2为图1中多级螺旋管干燥装置的左剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
图中所示的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化系统，主要由多级螺旋管干燥装置、气固分离装置和空气冷却装置构成。
多级螺旋管干燥装置包括进料斗5、螺旋加料器6、干燥装置腔体10和多级螺旋干燥管7。进料斗5通过设置在其底部出口的螺旋加料器6与干燥装置腔体10的进口相连，本实施例选用三根螺旋干燥管7呈阶梯状布置在干燥装置腔体10内，每根螺旋干燥管7的表面设置有螺旋叶8，每根螺旋干燥管7通过电机带动旋转，形成三级螺旋输送结构。进料斗5布置在最上一级螺旋干燥管7的上方前端位置。在各级螺旋干燥管7的底部设置有布气板9，在干燥装置腔体10的最底部没有布置螺旋干燥管7的地方也设置有布气板9。从燃煤设备尾部的静电除尘器1后的烟道开旁路，通过旁路烟气引风机4将经过预除尘处理的烟气引到多级螺旋管干燥装置中的布气板9上。干燥装置腔体10的出口与后续的气固分离装置相连。
气固分离装置包括旋风除尘器腔体11和旋风除尘器风机12。干燥装置腔体10的出口与旋风除尘器腔体11的进口相连，旋风除尘器腔体11的气体出口与旋风除尘器风机12相连，旋风除尘器腔体11的固体出口与后续的空气冷却装置相连。
空气冷却装置包括冷却器腔体17、冷却器风机15、布袋14和空气干燥器16。旋风除尘器腔体11的固体出口与冷却器腔体17的顶部进口相连，冷却器腔体17的侧壁下部空气入口与空气干燥器16相连，冷却器腔体17的侧壁上部空气出口通过布袋14与冷却器风机15相连，冷却器腔体17的底部与卸料斗18相连。
在旋风除尘器腔体11的固体出口和冷却器腔体17的底部卸料斗18上分别设置有防止气流反窜的锁气器13、19。
本发明的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺过程是这样的：
首先，经过脱水处理、含水率在10％左右的湿式氨法烟气脱硫产物——硫酸铵物料被送入进料斗5，通过螺旋加料器6输送到最上一级螺旋干燥管7的前端位置，随着螺旋干燥管7的转动，硫酸铵物料沿着螺旋干燥管7上的螺旋叶8从前端向后端输送，同时落入到下一级的螺旋干燥管7上。热烟气通过旁路烟气引风机4从燃煤设备尾部的静电除尘器1后的烟道中引出，预除尘处理后的烟气粉尘浓度小于100mg/Nm3，热烟气通过布气板9后呈流态化进入到干燥装置腔体10内，与从螺旋干燥管7上输送和下落而来的硫酸铵物料气固接触，产生对流等热效应，硫酸铵物料吸收热量升温，其中的水份被蒸发出来，硫酸铵固体物料被干燥。当硫酸铵颗粒经过最后一级螺旋干燥管7落入到干燥装置腔体10底部时，热烟气经过安装在干燥装置腔体10底部的布气板9将硫酸铵颗粒再次吹起，硫酸铵颗粒得到进一步干燥。在此过程中，硫酸铵的含水率从10％下降至1％以下。
然后，被热烟气吹起的悬浮硫酸铵颗粒在流态化热烟气的压力和旋风除尘器引风机12抽吸力的共同作用下，携带着干燥分离出来的湿热气流从干燥装置腔体10的出口进入到旋风除尘器腔体11中，在旋风除尘器腔体11中实现硫酸铵颗粒与湿热气流的气固分离。所分离出来的湿热气流从旋风除尘器腔体11的气体出口经旋风除尘器风机1 2输送至燃煤设备尾部的静电除尘器1后的烟道中，与燃煤设备所生产的烟气一起送入脱硫反应塔2进行脱硫处理，再从烟囱3中排出。经过上述气固分离工艺，可以阻止湿热气流中的水蒸气在后续冷却过程中又变成水进入到硫酸铵颗粒中，防止其回潮。
再后，所分离出来干燥的硫酸铵颗粒从旋风除尘器腔体11的固体出口经锁气器13进入到冷却器腔体17中，此时硫酸铵颗粒的温度约为60℃。与此同时，自然空气经空气干燥器16处理后，从冷却器腔体17的侧壁下部空气入口进入，硫酸铵颗粒与干燥的冷空气发生紊流混合，热的硫酸铵颗粒与冷的空气发生热交换，硫酸铵颗粒被冷却到40℃以下。
最后，冷却的硫酸铵颗粒通过卸料斗18上的锁气器19输送到后续的包装储料间进行包装处理。而经过热交换后的空气从冷却器腔体17的侧壁上部空气出口排出，经布袋14收集细微颗粒后，再由冷却器风机15排入大气中。布袋14收集的细微颗粒也被送到后续的包装储料间进行包装处理。
经实验检测，本发明可以将脱硫产物硫酸铵固体的含水率从结晶、脱水后的10％左右干燥到1％以下，将硫酸铵固体颗粒的温度冷却到符合包装要求的40℃以下，且整个工艺系统耗能少、热交换效率高、运行成本低、操作环境好。
Claims (10)
1.一种湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺，是对经过初步脱水处理的湿式氨法烟气脱硫产物进行深加工处理的过程，其特征在于：该工艺包括如下步骤：
1)将经过初步脱水处理的脱硫产物投入到呈阶梯状布置的多级螺旋管干燥装置中，使脱硫产物在各级螺旋干燥管的旋转推力和自身重力作用下，既不断地沿着各级螺旋干燥管作横向运动，又不断地从上一级螺旋干燥管落入到下一级螺旋干燥管上；与此同时，从各级螺旋干燥管的底部引入流态化的热气流，使脱硫产物在横向运动和下落的过程中被向上运动的热气流反复加热，脱硫产物中的水份蒸发出来形成湿热气流，脱硫产物被充分烘干形成干燥颗粒；
2)将经过烘干处理的脱硫产物颗粒及其所携带的湿热气流导入由旋风除尘器构成的气固分离装置中，使脱硫产物颗粒与湿热气流分离开来；
3)将经过湿热气流分离处理的干燥脱硫产物颗粒输送到空气冷却装置中，使脱硫产物颗粒与干燥冷空气进行充分的紊流混合，热的脱硫产物颗粒与冷的干燥空气发生固气热交换，将脱硫产物颗粒冷却至40℃以下即可。
2.根据权利要求1所述的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺，其特征在于：所说的步骤1)中，在多级螺旋管干燥装置的最底部没有布置螺旋干燥管的地方也引入有流态化的热气流。
3.根据权利要求1或2所述的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺，其特征在于：所说的步骤1)中，热气流是从燃煤设备尾部的静电除尘器后的烟道开旁路引来的热烟气。
4.根据权利要求1或2所述的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺，其特征在于：所说的步骤2)中，经过气固分离的湿热气流再输送至燃煤设备尾部的静电除尘器后的烟道中，与燃煤设备所生产的烟气一起进行脱硫处理。
5.根据权利要求1或2所述的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化工艺，其特征在于：所说的步骤3)中，干燥冷空气是经过空气干燥器处理的流态化的自然空气。
6.一种采用权利要求1所述工艺而专门设计的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化系统，包括主要由进料斗(5)、螺旋加料器(6)、干燥装置腔体(10)和多根螺旋干燥管(7)构成的多级螺旋管干燥装置，主要由旋风除尘器腔体(11)和旋风除尘器风机(12)构成的气固分离装置，以及主要由冷却器腔体(17)、冷却器风机(15)、布袋(14)和空气干燥器(16)构成的空气冷却装置，其特征在于：
所述进料斗(5)通过螺旋加料器(6)与干燥装置腔体(10)的进口相连，所述干燥装置腔体(10)内呈阶梯状布置多级螺旋干燥管(7)，所述各级螺旋干燥管(7)的底部设置有布气板(9)，所述干燥装置腔体(10)的出口与旋风除尘器腔体(11)的进口相连，所述旋风除尘器腔体(11)的气体出口与旋风除尘器风机(12)相连，所述旋风除尘器腔体(11)的固体出口与冷却器腔体(17)的顶部进口相连，所述冷却器腔体(17)的侧壁下部空气入口与空气干燥器(16)相连，所述冷却器腔体(17)的侧壁上部空气出口通过布袋(14)与冷却器风机(15)相连，所述冷却器腔体(17)的底部与卸料斗(18)相连。
7.根据权利要求6所述的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化系统，其特征在于：所说的多级螺旋管干燥装置的最底部没有布置螺旋干燥管(7)的地方也设置有布气板(9)。
8.根据权利要求6或7所述的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化系统，其特征在于：所说的多级螺旋管干燥装置中至少设置有三级螺旋干燥管(7)。
9.根据权利要求6或7所述的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化系统，其特征在于：所说的旋风除尘器腔体(11)的固体出口和冷却器腔体(17)的底部卸料斗(18)上设置有防止气流反向窜流的锁气器(13、19)。
10.根据权利要求8所述的湿式氨法烟气脱硫产物多级干燥和冷却一体化系统，其特征在于：所说的旋风除尘器腔体(11)的固体出口和冷却器腔体(17)的底部卸料斗(18)上设置有防止气流反向窜流的锁气器(13、19)。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20100811 Termination date: 20200802 |