CN101502753A

CN101502753A - 氨法两级逆流排烟处理装置和方法

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Publication number: CN101502753A
Application number: CNA2009100457374A
Authority: CN
Inventors: 王建敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2009-08-12

Abstract

本发明公开一种氨法两级逆流排烟处理装置和方法，以易挥发氨为原料，回收酸性废气为有用产品，其创新的实质在于提供了加氨氨化和不加氨氨化的两级独立的吸收液循环系统，包括反应塔内设置的独立的两级吸收液喷淋器，使得本发明的方法具有包括一级和二级处理的七个连续步骤，尤其是，优化了反应塔的内部结构和相对尺寸，还优化了吸收液循环管尺寸和吸收液循环量，使得运行的气液比设置为70～195。本发明与现有技术相比，装置运行的稳定性和可靠性大为提高，氨逃逸损失的控制也更为有效，能耗低，设备结构简单，减少了设备结疤堵塞，节省投资和运行费用，在锅炉等排烟净化领域具有明显应用前景。

Description

氨法两级逆流排烟处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种烟气处理即烟气净化的装置和方法，具体涉及一种基于氨为原料，从烟气中回收硫氧化物生产有用产品的烟气脱硫装置和方法，属于电力、冶金、环保和化工等技术领域。

背景技术

以煤或石油为燃料的火力发电厂，和钢铁厂烧结机排放大量烟道气，即烟气，这类烟气中含有SO₂、SO₃、NO₂、NO、HCl和HF等酸性气态有害物质，尤其其中SO₂是形成酸雨的主要物质。一种解决酸雨污染的办法就是烟气的净化处理，尤其采用碱性物质为原料的烟气脱硫(FGD，Flue Gas Desulfurization)。

烟气处理技术的分类根据所采用的原料不同，可以分为：(1)钙法，以石灰石，即碳酸钙为原料；(2)钠法，以碳酸钠即纯碱，或氢氧化钠即烧碱为原料；(3)镁法，以碳酸镁或氧化镁为原料；(4)氨法，即以氨为原料。对应地，脱硫所得的产品为相应的硫酸盐，比如硫酸钙(或称石膏)，可作为建筑材料，包括石膏板和水泥添加剂，或者硫酸铵，作为化肥。以上四种方法由于原料易得，具有工业化价值。

氨法脱硫技术由于使用的脱硫原料是易挥发弱碱性的氨，与现在普遍使用的钙法使用的碳酸钙相比，更容易出现挥发损失，要么招致浪费，要么招致二次污染问题，因而该类技术至今还不够成熟，难以在实践中获得推广应用。

美国专利USP6221325(2001)和USP6187278(2001)认为氨的逃逸损失主要是由于脱硫过程生成的中间体，即亚硫酸铵和亚硫酸氢铵氧化不完全造成的，因而提出了充分氧化并使得吸收液几乎全部为硫酸铵溶液，从而使得循环吸收液也几乎全部为硫酸铵溶液的解决办法，脱硫塔为气液逆流，或称烟气上行或顶出的脱硫塔。但是，实践过程中，这种方案的吸收液循环量十分巨大，气液比，即烟气标态流量/循环吸收液总流量，过小，一般小于60，导致能耗和投资过大，而且，由于过大的循环量，使得硫铵结晶过细，后续分离也成为困难，与钙法的竞争优势被明显削弱。

专利CN1178735C(2002)公开了一种以易挥发弱碱性的氨为原料的脱硫方法和装置，尤其脱硫塔分为氧化段，浓缩段，吸收段，水洗段和除雾段，所用的吸收液为含有氨的吸收液，称为氨法吸收液，脱硫塔中烟气和吸收液逆流接触，而且气液比为2000-5000(体积比，下同)，但是实际应用中，此类脱硫塔由于采用填料塔，结构过于复杂存在设备易堵塞，且由于吸收液循环量过小，脱硫原料氨易挥发浪费，原料利用率不高的问题。

专利CN2790569Y(2005)和CN1648049A(2005)提出了带有氨回收段的逆流脱硫塔，试图解决氨的损失问题，气液比为200-2000，液体循环量较小，并且采用化工中常用的波纹填料作为气液传质及烟气吸收洗涤的构件，效率较高，但实际应用中仍然由于设备内部构件过多，设备结构过于复杂，尤其是其将氧化和结晶过程分开，在脱硫塔中央设置烟气的降温增湿吸收液的浓缩区域，具有设备容易堵塞的缺点，因而难以进一步推广应用。

专利CN100395006C(2005)公开了一种氨法吸收液逆流的脱硫塔，尤其是采用不含填料的喷淋空塔，具有某种程度的抗堵塞和结疤的性能。但是，由于其特别设置了一层用于洗涤烟气和脱除水汽及酸雾的填料段，结构仍然略显复杂，且由于水汽是一种气体，酸雾也属于气溶胶，两者都很难通过简单的构件或方法除去，效率较低，没有什么实际应用价值；气液比仍嫌较高，为200-2500，实际使用过程中，由于采用了不装填料的空塔结构，还会因为液体流量过小，传质比表面积过小，仍然具有脱硫效率不稳定，且原料氨易浪费损耗的缺点，而且；吸收液循环系统只有两个，且每个喷淋系统配置多个喷淋层，导致塔内结构过于复杂，且实际应用中很容易出现由于循环泵故障甚至损坏停运造成脱硫装置难以运行。

综上，现有技术要么存在气液比过小即吸收液循环量过大而导致的能耗过大，要么是脱硫塔结构过于复杂，容易堵塞结疤而导致运行困难，进而导致氨逃逸控制的投资和/或运行费用高企不下。因此，如何设计一种氨挥发损耗能有效控制，内部构件更少，更具有抗堵塞性，且具有更高传质效率的氨法逆流排烟处理，即烟气脱硫装置，尤其脱硫塔，是此类烟气脱硫技术推广应用的重要保证，具有重要的意义。

发明内容

基于以上原因，本发明的目的是公开一种新型的氨法两级逆流排烟处理装置，具有良好的氨逃逸控制性能，和简化的设备结构，还具有很高的处理即脱硫效率，以及优良的抵抗结疤的性能。

本发明的目的还公开一种基于所述装置的排烟处理方法，具有极高的烟气脱硫效率和极低的氨逃逸损失。

为了实现上述目的，本发明的氨法两级逆流排烟处理装置的技术方案如下。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，包括反应塔，为一个圆筒形或方筒形塔器设备。所述反应塔包括塔体，设置在塔体中部的烟气进口，上部或顶部的烟气出口；烟气进口以上的塔体内腔为吸收反应区，烟气进口以下的塔体内腔为氧化反应区；尤其是，所述吸收反应区设置有吸收液喷淋器，所述氧化反应区设置有空气鼓泡器和搅拌器。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，吸收反应区和氧化反应区由在塔体外设置的两级吸收液循环系统并列相连；每个吸收液循环系统包括反应塔外设置的吸收液循环管和吸收液循环泵，循环管线通过设置在吸收反应区的塔体上的吸收液循环进口连接吸收液喷淋器，同时与吸收液循环泵出口相连接，吸收液循环泵进口则通过吸收液循环管与设置在氧化反应区的塔体上的吸收液循环出口相连接，并且，吸收液循环管的直径是所述吸收反应区直径的0.04～0.10倍；吸收液喷淋器上方设置有两层填料，且相距0.5～2.0m，层间还设置有水冲洗喷淋器；进一步地，吸收液喷淋器数量为两级，且相距2.0～4.5m。

这样设置，两级吸收液循环系统分别独立供给反应塔内的两级独立的吸收液喷淋器，并确保烟气和喷淋器喷洒的吸收液具有足够的接触时间，具有可靠的传质效率，而两级喷淋器间距过小，接触时间短，过大则空间浪费，徒增设备投资；尤其是两层填料属于气液分离构件，下层填料主要去除烟气夹带的吸收液雾滴或称液沫，上层填料主要是去除由于水冲洗下层填料是产生的水滴或水沫，消除二次液沫夹带；而且，优化的吸收液循环管直径可以确保吸收液循环量不至于过小或过大，高于现有的钙法脱硫技术的气液比，低于现有的氨法脱硫技术的气液比，提供足够且合理的气液传质液滴表面积，节省投资和能耗。

本发明中的带有两个填料层不是用于去除在前述的现有技术中所说的水汽和酸雾的，而是用于去除烟气中的液体，尤其含有固体的浆状液体，其为气、液分离之功能，而非气、汽分离之功能。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征还在于，原料氨进口只设置在一级喷淋器连接的吸收液循环管上，而不设置在氧化反应区对应的塔体上，也不设置在二级喷淋器对应的吸收液循环管上，更好地，是设置在一级喷淋器对应的循环泵进口管线上。这样，就使得所属氨法两级逆流脱硫装置，具体地是在反应塔即脱硫塔中，两级喷淋器的设置构成了两个功能区别明显的吸收子区或吸收反应子区，分别称为脱硫区和脱氨区，或更确切地为二氧化硫吸收区和氨吸收区，如此可以充分有效地控制氨氮逃逸并确保了极高的脱硫效率，而且两层喷淋器，包括两个吸收液循环泵独立设置，使得在设备故障时也具有互为备用的效果；相反，氨进口如果设置在氧化反应区，或者也设置在二级循环管上，氨逃逸控制就难以实现。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征还在于，所述吸收液喷淋器包括吸收液总管，连接在总管上的支管，以及连接在支管上的雾化喷嘴；雾化喷嘴可以是任何一种喷嘴，包括空心环式(碗式，或称切向流)，实心式(内螺旋式，轴向流)，或同心环式(外螺旋式，或称猪尾巴式，双向流式，简称螺旋式)，优选螺旋式喷嘴，并且螺旋匝数在2～4之间，喷射角度90～150度；且喷嘴的喷口向上或者向下，喷嘴的数量为吸收氧化区面积的0.5～1.5倍，喷嘴的喷口直径为20～65mm，优选地，喷嘴沿对应塔体横截面均匀分布。这样，可以确保吸收液液滴细密且均匀，尤其确保良好的吸收液分布和重叠度，以及与烟气的有效接触。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征还在于，在所述一级喷淋器和烟气进口之间的塔体内设置有烟气分布器，并且烟气均布器包括带孔的板，称为孔板，以及固定该孔板的支撑梁架，孔板的开孔作为气体流通口，为圆形孔、椭圆形孔、三角形孔、矩形孔或者多边形孔，优选圆形孔或矩形孔，气体流通口的总面积是烟气均布器对应塔体面积的0.15～0.40倍，优选0.20～0.30倍。烟气均布器在氨法烟气脱硫装置中，具体而言在脱硫塔中是保证脱硫效率，保证烟气与吸收液均匀接触的有效构件，它以流动阻力换取流动均匀，它将穿过气气体流通口或孔的速度提高3～6倍，不至于使阻力过高。这样，可减少吸收液循环量，简化脱硫塔结构，节省能耗和投资。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征还在于，在所述一级喷淋器和烟气分布器之间，或者二级喷淋器和一级喷淋器之间的塔体内壁上设置有壁流挡板；所述挡板直接连接在塔的内壁上，板的宽度按塔体直径大小取0.02～0.05倍，可以是垂直于塔内壁链接，也可以是向下倾斜链接，挡板上面或下面与塔内壁可连接有拉筋或撑筋板，挡板还可以是连续的一个整版，也可以是间断多块拼接。其产生两个有益作用，一是减少喷淋器，包括一级和两级喷淋器喷洒到吸收反应区塔内壁上的吸收液的沿壁下流的液体短路现象，二是减少烟气沿壁上流的气体短路现象，因而，具有提高气液接触和传质效率，降低吸收液循环流量，从而节省能耗的优点。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征还在于，所述氧化反应区内包括有空气鼓泡管和搅拌器，且搅拌器为侧进轴沿所述氧化反应区对应的塔体圆周，等距或不等距，优选等距安装2至4台，并距离所述氧化器底板1.0～2.5m；而且，所述的空气鼓泡管可以是管网式结构，在搅拌器上方距离1.5～3.5m，包括空气主管和连接在主管上的支管，并且在主管和支管上开有鼓泡孔，鼓泡空优选圆形孔，直径在5～20mm，空气经过鼓泡孔形成大小较为稳定的气泡，优选地，在空气主管内还设置有冲洗水管；进一步地，空气鼓泡管还可以是同搅拌器配对设置的喷气管，其喷气口直径为50～150mm，位于所述搅拌器前方300～600mm及下方400～800mm，空气直接送到搅拌器叶轮前面，依靠搅拌器的沿搅拌轴的快速轴向液流将气体卷吸混合再切割成小气泡。这样，可以提供均匀和细小的气泡，促进从各吸收器下来的亚硫酸铵(包括亚硫酸二铵和亚硫酸一氢铵)的氧化并转化为硫酸铵，并在硫酸铵浓度超过对应操作条件下的溶解度后结晶为固体硫酸铵。因此，氧化反应耦合了硫铵结晶，或可以合称为氧化结晶区，搅拌器还具有促进结晶传质，以及硫铵固体悬浮的功能，一举多得。而且本发明设计的搅拌器在安装位置距离所述氧化器的底板，即距离脱硫塔的底板的距离可以形成足够的固体悬浮性能，且具有较低的能量消耗。另外，所述氧化反应区即氧化结晶区还充当了吸收液循环槽，这样可以最大限度节省占地面积和设备投资。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征还在于，所述氧化反应区的塔体上由上至下，依次设置有吸收液溢流口，空气进口和搅拌器接口，和在任意位置设置的母液回流口。这样可以控制反应塔的最大液位，促进系统水平衡的有效控制。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征还在于，所述烟气进口通过烟气管道连接着烟气鼓风机，空气进口通过空气管道连接着空气鼓风机，所述氧化反应区通过出料泵连接着浆液旋流器，所述浆液旋流器下游依次连接着离心机，干燥机和包装机，并且所述浆液旋流器和离心机的母液出口与所述母液回流口相连接。这样，可以完整实现整个排烟处理过程，在实现烟气净化即脱硫的同时，获得有用的硫铵产品。尤其是，通过旋流器可以使脱硫塔，具体而言是氧化器中的硫铵固体含量维持在一个较低的水平，一般在5～15％，使其具有较低的浆液黏度，同时也可以提供足够的硫铵晶体生长表面积。所述旋流器优选浆液旋流器，或称水力旋流器，其具有占地面积小，效率高的优点。通过浆液旋流器，硫铵固体在浆液中的含量可以提高到20～50％，优选30～40％，再进入离心机，得到湿的固体硫铵，其含水量小于10％，优选地小于5％。浆液旋流器和离心机的母液都回到氧化器重复结晶。干燥机的功能是对湿固体硫铵的进一步加工，获得干固体硫铵，便于包装，尤其便于储存，所述干固体硫铵中的含水量小于1％，优选地小于0.2％。

为了实现上述目的，本发明根据前述氨法两级逆流排烟处理装置，公开了一种氨法两级逆流排烟处理方法，所述方法以氨为原料，且所述氨是氨含量为5～25％的氨水溶液，或者氨含量大于99％的液化氨。

进一步地，本发明的方法包括如下步骤：

(1)冷激：含有二氧化硫和烟尘等污染物且温度大于100℃的烟气，从反应塔的烟气进口，通过烟气鼓风机增压进入所述反应塔体内的吸收反应区，首先在烟气进口和烟气均布器之间的空腔内与从烟气均布器的气体流通口流下的吸收液接触，烟气被激冷，烟气中的水汽含量增加，温度降到小于80℃。这样，可以防止对塔内壁，尤其塔内壁的防腐蚀有机材料层的高温冲击，导致防腐蚀层的破坏。

(2)一级处理：烟气上行，穿过烟气分布器，烟气沿塔体内截面均匀分布，与一级吸收液喷淋器喷射而下的经氨化的吸收液雾滴逆流接触，发生混合和传质并化学反应，洗涤和吸收烟气中的大部分污染物，尤其将二氧化硫变为亚硫酸铵进入吸收液，同时烟气从所述氨化吸收液中气提出氨气，使烟气夹带氨气。这样，烟气首先与氨化的下吸收液逆流接触，实现大部分，尤其90～95％以上的脱硫效率。

(3)二级处理：烟气继续上行，与二级喷淋器喷射而下的未经氨化的吸收液雾滴逆流接触，发生混合和传质并化学反应，吸收烟气中的夹带的氨气，并进一步吸收剩余的二氧化硫变为亚硫酸铵一并进入吸收液。这样，在一级喷淋器的脱硫过程中烟气从一级吸收液中解析/气提出来的氨气，被吸收，或脱除进入吸收液，同时剩余的二氧化硫也被同时吸收进入吸收液，有效地控制了氨的逃逸损失，也进一步提高了脱硫效率。

(4)除沫：烟气继续上行，进入两个填料层和，除去夹带的液滴成为净化烟气，经过烟气出口进入出口烟道管，再进入烟囱排放，同时两填料层被其间设置的水喷淋器间断冲洗；控制冲洗水量或冲洗时间使氧化反应区的液位为8.0～16.0m。这样，可以有效防止烟气的二次污染，还可以确保气液分离器中的填料层不被硫铵浆液粘附结疤堵塞，维持运行的稳定性。

(5)氧化结晶：含有亚硫酸铵的吸收液进入氧化反应区，其中的亚硫酸铵被空气鼓风机鼓入的空气氧化为硫酸铵，进而结晶析出硫酸铵固体，使吸收液成为浆状水溶液。这样，使氧化和结晶同时进行，即节省了投资，还节省了能耗。

(6)吸收液循环：从所述氧化反应区，一级吸收液循环泵通过一级吸收液循环管，并通过在所述一级吸收液循环管上设置的原料氨进口向所述浆状吸收液加氨氨化后再输送到所述一级吸收液喷淋器，完成主要的脱硫任务；而二级吸收液循环泵通过二级吸收液循环管将所述浆状吸收液直接输送到所述二级吸收液喷淋器，控制烟气的氨逃逸损失并完成剩余的脱硫任务；并且控制所述两级吸收液循环泵的流量，使烟气流量是吸收液总流量的70～190倍；控制氨加入量使浆液的pH值在5.0～6.5。这样，确保了脱氨吸收反应子区和脱硫吸收反应子区的独立运行，实现氨逃逸的有效控制。

(7)硫铵分离：同时所述浆状水溶液被间断或连续输送到反应塔外的浆液旋流器浓缩，再依次到离心机分离和干燥机干燥，或再经包装机分袋包装，得到符合国家化肥标准的硫酸铵商品；调节排入浆液旋流器的浆液流量使浆液密度在1.25～1.40kg/m³。这样，确保了排烟处理或烟气脱硫的同时获得高质量的脱硫产品，最终实现资源高效利用的预期目标。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置，可以有效控制易挥发弱碱性的氨随净化烟气的逃逸损失，而且具有较高的脱硫效率，同时结构简单，占地面积小和能耗低。

综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下突出效果：

其一，本发明特别设计的两级循环系统，尤其其中一个为加氨氨化吸收液循环系统，一个为非氨化的吸收液循环系统，使得所述氨法脱硫技术的氨逃逸控制更为有效。

其二，本发明结合烟气均布器和壁流挡板，以及优化的吸收液循环管尺寸以及吸收液循环量，有效减少了烟气和吸收液短路现象，提高了烟气与吸收液的接触均运性和效率，克服了现有技术中吸收液循环量过大能耗过高的缺点，也克服了现有技术中采用填料传质构件的复杂的脱硫塔结构的缺点，减少了因结疤堵塞造成的运行故障，明显节省投资和运行费用，提高运行可靠性。

其三，本发明还针对氨法烟气脱硫技术的特点，对均布、脱硫、脱氨、氧化、结晶、循环、分离等工序的合理优化，优化配置和集成组合，大幅减少了投资和占地面积，也减少了流体输送能耗，节省了运行费用。

附图说明

图1为氨法两级逆流排烟处理装置的反应塔的示意图。

图2为氨法两级逆流排烟处理装置的工艺流程的示意图。

具体实施方式

下面针对燃煤发电锅炉烟气，结合附图对本发明的技术进行更加详细的描述。

参见图1和图2，本发明的一种氨法两级逆流排烟处理装置，包括反应塔1，所述反应塔1包括塔体101，设置在所述塔体101中部的烟气进口104和顶部的烟气出口105，所述烟气进口104以上的塔体101内腔为吸收反应区21，所述烟气进口104以下的塔体101内腔为氧化反应区22；

并且，所述吸收反应区21设置有吸收液喷淋器12，氧化反应区22设置有空气鼓泡器15和搅拌器16，吸收反应区21和氧化反应区22由塔体101外设置的两级吸收液循环系统并列相连，喷淋器12上方设置有两层填料111和112，且相距1.5m，吸收液喷淋器12数量为两级121和122，且相距4.0m；

每个吸收液循环系统包括反应塔1外设置的吸收液循环管51或52，和吸收液循环泵41(或42)，循环管线51(或52)通过设置在吸收反应区21塔体101上的吸收液循环进口1071(或1072)连接所述吸收液喷淋器121(或122)，同时与吸收液循环泵41(或42)出口相连接；所述吸收液循环泵51(或52)进口通过吸收液循环管51(或52)与设置在氧化反应区22塔体101上的吸收液循环出口109相连接，并且吸收液循环管51(或52)的直径是所述吸收反应区21直径的0.085倍；

还有，吸收液喷淋器12包括吸收液总管，连接在总管上的支管，以及连接在支管上的雾化喷嘴，且喷嘴的喷口向下，喷嘴的数量为吸收氧化区21面积的1.25倍；搅拌器16数量为4台，侧进轴安装在塔体的同一圆周上，距离塔底103为1.3m；空气鼓泡器15为与所述搅拌器16配对设置的喷气管，其喷气口直径为125mm，位于搅拌器16前方350mm及下方450mm；

所述一级喷淋器121和烟气进口104之间的塔体101内设置有烟气分布器14，一级喷淋器121和烟气分布器14之间，以及二级喷淋器122与一级喷淋器121之间的塔体101内壁上都分别设置有壁流挡板131和132；

尤其是，一级喷淋器121连接的一级吸收液循环管51上设置有原料氨进口501；

进一步地，所述氧化反应区22还包括在对应塔体101上由上至下，依次设置的吸收液溢流口112，空气进口111和搅拌器接口110，和在搅拌器接口110附近位置设置的母液回流口108；所述烟气进口104通过烟气管道连接着烟气鼓风机2，空气进口111通过空气管道连接着空气鼓风机3；所述氧化反应区22通过出料泵9连接着浆液旋流器6，浆液旋流器6下游依次连接着离心机7，干燥机8和包装机10，并且浆液旋流器6和离心机7的母液出口与所述母液回流口108相连接。

本发明的氨法两级逆流排烟处理装置同时具有高的脱硫效率和高的氨逃逸控制效率，且设备结构简单，占地面积小和能耗低的优点。

本发明的氨法两级逆流排烟处理方法，用于处理如下烟气，或称原烟气：含有二氧化硫3500mg/Nm³和烟尘100mg/Nm³污染物，且温度135℃，烟气量为32万Nm³/h，为一台260T/h锅炉，相当于60MW发电容量的规模，采用氨含量为15％的氨水溶液，按如下步骤操作：

(1)冷激：含有二氧化硫和烟尘等污染物且温度大于135℃的烟气，从反应塔1的烟气进口104，通过烟气鼓风机2增压进入所述反应塔1体内的吸收反应区21，首先在烟气进口104和烟气均布器14之间的空腔内与从烟气均布器14的气体流通口流下的吸收液接触，烟气被激冷，烟气中的水汽含量增加，温度降到78℃；

(2)一级处理：烟气上行，穿过烟气分布器14，烟气沿塔体内截面均匀分布，与一级吸收液喷淋器121喷射而下的经氨化的吸收液雾滴逆流接触，发生混合和传质并化学反应，洗涤和吸收烟气中的大部分污染物，尤其将二氧化硫变为亚硫酸铵进入吸收液，同时烟气从所述氨化吸收液中气提出氨气，使烟气夹带氨气；

(3)二级处理：烟气继续上行，与二级喷淋器122喷射而下的未经氨化的吸收液雾滴逆流接触，发生混合和传质并化学反应，吸收烟气中的夹带的氨气，并进一步吸收剩余的二氧化硫变为亚硫酸铵一并进入吸收液；

(4)除沫：烟气继续上行，进入填料层111和112，除去夹带的液滴成为净化烟气，经过烟气出口105进入出口烟道管，再进入烟囱排放，同时两填料层111和112被其间设置的水喷淋器间断冲洗；控制冲洗水量或冲洗时间使氧化反应区22的液位为8.8m；

(5)氧化结晶：含有亚硫酸铵的吸收液进入氧化反应区22，其中的亚硫酸铵被空气鼓风机3鼓入的空气氧化为硫酸铵，进而结晶析出硫酸铵固体，使吸收液成为浆状水溶液；

(6)吸收液循环：从所述氧化反应区22，一级吸收液循环泵41通过一级吸收液循环管51，并通过在所述一级吸收液循环管51上设置的原料氨进口501向所述浆状吸收液加氨氨化后再输送到所述一级吸收液喷淋器121，完成主要的脱硫任务；而二级吸收液循环泵42通过二级吸收液循环管52将所述浆状吸收液直接输送到所述二级吸收液喷淋器122，控制烟气的氨逃逸损失并完成剩余的脱硫任务；并且控制所述两个吸收液循环泵41和42的流量为1000m³/h，使烟气流量是吸收液总流量的160倍，并且还控制氨水的加入流量为3850kg/h，使吸收液的pH值维持在5.5；

(7)硫铵分离：同时所述浆状水溶液被间断输送到反应塔1外的浆液旋流器6浓缩，再依次到离心机7分离和干燥机8干燥，或再经包装机10分袋包装，得到符合国家化肥标准的硫酸铵商品；调节排入浆液旋流器6的浆液流量使浆液密度在1.275kg/m³。

这样，本发明的氨法多段逆流排烟处理方法的硫铵产量可以达到2265kg/h，符合中国硫铵化肥标准GB535-1995的一等品规格。

Claims

1、一种氨法两级逆流排烟处理装置，包括反应塔(1)，所述反应塔(1)包括塔体(101)，设置在所述塔体(101)中部的烟气进口(104)和上部或顶部的烟气出口(105)，所述烟气进口(104)以上的塔体(101)内腔为吸收反应区(21)，所述烟气进口(104)以下的塔体(101)内腔为氧化反应区(22)，其特征在于，所述吸收反应区(21)设置有吸收液喷淋器(12)，所述氧化反应区(22)设置有空气鼓泡器(15)和搅拌器(16)，并且所述吸收反应区(21)和氧化反应区(22)由塔体(101)外设置的两级吸收液循环系统并列相连；所述喷淋器(12)上方设置有两层填料(111和112)；所述吸收液喷淋器(12)数量为两级(121和122)，且相距2.0～4.5m。

2、根据权利要求1所述的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，所述吸收液循环系统包括所述反应塔(1)外设置的吸收液循环管(51或52)和吸收液循环泵(41或42)；所述循环管线(51或52)通过设置在吸收反应区(21)塔体(101)上的吸收液循环进口(1071或1072)连接所述吸收液喷淋器(121或122)，同时与吸收液循环泵(41或42)出口相连接；所述吸收液循环泵(51或52)进口通过吸收液循环管(51或52)与设置在氧化反应区(22)塔体(101)上的吸收液循环出口(109)相连接；并且所述吸收液循环管(51或52)的直径是所述吸收反应区(21)直径的0.04～0.10倍。

3、根据权利要求2所述的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，所述吸收液喷淋器(12)包括吸收液总管，连接在总管上的支管，以及连接在支管上的雾化喷嘴，且喷嘴的喷口向上或者向下，喷嘴的数量为吸收氧化区(21)面积的0.5～1.5倍。

4、根据权利要求3所述的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，所述搅拌器(16)数量为2至4台，侧进轴安装在塔体的同一圆周上，距离所述塔底(103)1.0～2.5m。

5、根据权利要求4所述的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，所述空气鼓泡器(15)包括空气总管，连接在总管上的支管和支管上的鼓气孔，鼓气孔直径为5～20mm，且所述空气鼓泡器(15)在所述搅拌器(16)上方距离1.5～3.5m。

6、根据权利要求4所述的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，所述空气鼓泡器(15)为与所述搅拌器(16)配对设置的喷气管，其喷气口直径为50～150mm，位于所述搅拌器(16)前方300～600mm及下方400～800mm。

7、根据权利要求5或6所述的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，在所述一级喷淋器(121)和烟气进口(104)之间的塔体(101)内设置有烟气分布器(14)；在所述一级喷淋器(121)和烟气分布器(14)之间，或者二级喷淋器(122)和一级喷淋器(121)之间的塔体(101)内壁上设置有壁流挡板(131或132)。

8、根据权利要求7所述的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，所述一级喷淋器(121)连接的吸收液循环管(51)上设置有原料氨进口(501)。

9、根据权利要求8所述的氨法两级逆流排烟处理装置，其特征在于，所述氧化反应区(22)还包括在对应塔体(101)上由上至下，依次设置的吸收液溢流口(112)，空气进口(111)和搅拌器接口(110)，和在任意位置设置的母液回流口(108)；所述烟气进口(104)通过烟气管道连接着烟气鼓风机(2)，空气进口(111)通过空气管道连接着空气鼓风机(3)；所述氧化反应区(22)通过出料泵(9)连接着浆液旋流器(6)，所述浆液旋流器(6)下游依次连接着离心机(7)，干燥机(8)和包装机(10)，并且所述浆液旋流器(6)和离心机(7)的母液出口与所述母液回流口(108)相连接。

10、一种氨法两级逆流排烟处理方法，以氨为原料，所述氨是氨含量为5～25％的氨水溶液，或者氨含量大于99％的液化氨，其特征在于，包括如下步骤：

(1)冷激：含有二氧化硫和烟尘等污染物且温度大于100℃的烟气，从反应塔(1)的烟气进口(104)，通过烟气鼓风机(2)增压进入所述反应塔(1)体内的吸收反应区(21)，首先在烟气进口(104)和烟气均布器(14)之间的空腔内与从烟气均布器(14)的气体流通口流下的吸收液接触，烟气被激冷，烟气中的水汽含量增加，温度降到小于80℃；

(2)一级处理：烟气上行，穿过烟气分布器(14)，烟气沿塔体内截面均匀分布，与一级吸收液喷淋器(121)喷射而下的经氨化的吸收液雾滴逆流接触，发生混合和传质并化学反应，洗涤和吸收烟气中的大部分污染物，尤其将二氧化硫变为亚硫酸铵进入吸收液，同时烟气从所述氨化吸收液中气提出氨气，使烟气夹带氨气；

(3)二级处理：烟气继续上行，与二级喷淋器(122)喷射而下的未经氨化的吸收液雾滴逆流接触，发生混合和传质并化学反应，吸收烟气中的夹带的氨气，并进一步吸收剩余的二氧化硫变为亚硫酸铵一并进入吸收液；

(4)除沫：烟气继续上行，进入填料层(111)和(112)，除去夹带的液滴成为净化烟气，经过烟气出口(105)进入出口烟道管，再进入烟囱排放，同时两填料层(111和112)被其间设置的水喷淋器间断冲洗；控制冲洗水量或冲洗时间使氧化反应区(22)的液位为8.0～16.0m；

(5)氧化结晶：含有亚硫酸铵的吸收液进入氧化反应区(22)，其中的亚硫酸铵被空气鼓风机(3)鼓入的空气氧化为硫酸铵，进而结晶析出硫酸铵固体，使吸收液成为浆状水溶液；

(6)吸收液循环：从所述氧化反应区(22)，吸收液循环泵(41)通过吸收液循环管(51)，并通过在所述吸收液循环管(51)上设置的原料氨进口(501)向所述浆状吸收液加氨氨化后再输送到所述一级吸收液喷淋器(121)，完成主要的脱硫任务；而吸收液循环泵(42)通过吸收液循环管(52)将所述浆状吸收液直接输送到所述二级吸收液喷淋器(122)，控制烟气的氨逃逸损失并完成剩余的脱硫任务；并且控制所述吸收液循环泵(41和42)的流量，使烟气流量是吸收液总流量的70～190倍；控制氨加入量使浆液的pH值在5.0～6.5；

(7)硫铵分离：同时所述浆状水溶液被间断或连续输送到反应塔(1)外的浆液旋流器(6)浓缩，再依次到离心机(7)分离和干燥机(8)干燥，或再经包装机(10)分袋包装，得到符合国家化肥标准的硫酸铵商品；调节排入浆液旋流器(6)的浆液流量使浆液密度在1.25～1.40kg/m³。