CN101703877A

CN101703877A - 氨基排烟净化装置

Info

Publication number: CN101703877A
Application number: CN200910198612A
Authority: CN
Inventors: 王建敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2010-05-12

Abstract

一种氨基排烟净化装置，包括洗涤塔、净化塔、洗涤循环槽和养晶槽，洗涤塔的出口与净化塔的进口相连接，净化塔下部的硫铵水溶液出口通过硫铵水溶液输送泵与洗涤塔上部的硫酸铵水溶液进口相连接，洗涤塔底部的浆液出口与洗涤循环槽的浆液进口相连接，洗涤循环槽下部的浆液出口通过洗涤循环泵与洗涤塔相连接，洗涤循环槽还通过浆液输送泵和旋流器与养晶槽相连接，净化塔下部为氧化池，上部为吸收段，氧化池的液体为硫铵水溶液，硫铵浓度小于40％且大于5％，养晶槽的液体为含有硫铵固体的浆液，硫铵固体含量大于10％且小于30％。有益效果是可以有效控制气溶胶和氨逃逸，整个净化处理系统运行和控制更为安全和可靠。

Description

氨基排烟净化装置

技术领域

本发明涉及一种氨基排烟净化装置，尤其涉及以氨为原料从烟气中回收硫氧化物生产硫铵化肥的净化装置，属于电力、冶金、环保和化工技术领域。

背景技术

烟道气中含有的酸性气态有害物质，尤其其中的SO₂是形成酸雨的主要来源。众所周知，一种解决酸雨污染的办法就是排烟净化。采用氨为原料，净化产品为硫酸铵，是一种肥效很高的化肥，其单位氮肥效高于尿素，且其中的硫元素也是农作物生长必要的营养元素。

但是，现有的氨基净化技术的一个共同面临的实际难题就是气溶胶。气溶胶是烟气中存在的粒子直径小于1微米，甚至小于0.1微米，称为亚微米的超细微粒，其在烟气中的总浓度可能很低，但是其可以造成排烟的烟羽浓密，且拖尾很长，甚至几公里以外，严重影响了排烟的视觉美观，严重者造成了新的二次污染。如果不很好地解决这个问题，将很大程度上限制氨基排烟净化技术的实际应用的推广。

气溶胶包括弱酸弱碱铵盐，特别指亚硫酸氢铵，和强酸性铵盐，比如烟气中三氧化硫，氯化氢，氟化氢和二氧化氮等与氨气在气相中反应的结果。强酸弱碱盐一般条件下是不会分解的。目前，氨法净化过程中的气溶胶主要是这类强酸性气溶胶。现有的氨法排烟净化技术几乎没有针对该类气溶胶的办法，即使弱酸性气溶胶，多数氨法净化技术在实际应用中都很容易出现而难以解决。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种新型的氨基排烟净化装置，以解决现有技术中存在的严重的弱酸性和强酸性气溶胶问题，同时还可以确保更有效地控制氨的逃逸损失，和更高的氨原料利用率。

为实现上述目的，本发明还设计了一种氨基排烟净化装置，所述氨基排烟净化装置包括洗涤塔、净化塔、洗涤循环槽和养晶槽，所述洗涤塔的烟气出口与所述净化塔的烟气进口相连接，所述净化塔下部的硫铵水溶液出口通过硫铵水溶液输送泵与所述洗涤塔上部的硫酸铵水溶液进口相连接，所述洗涤塔底部的浆液出口与所述洗涤循环槽的浆液进口相连接，所述洗涤循环槽下部的浆液出口通过洗涤循环泵与所述洗涤塔中的洗涤液进口相连接，所述洗涤循环槽还通过浆液输送泵和旋流器与养晶槽相连接。这样，洗涤塔和净化塔中完成的功能被很彻底地区分开来，使得在洗涤塔中主要完成烟气中强酸性气体的洗涤和净化，很好地阻止了容易生成强酸性铵盐气溶胶的强酸性气体进入到有氨的净化塔，从而可以比较彻底地避免气溶胶的生成；而且洗涤塔还具有促进硫酸铵水溶液蒸发浓缩的功能，洗涤循环槽还具有促进硫酸铵结晶的功能，养晶槽主要是促进硫酸铵晶体生长长大的功能，并自然形成多个浓度梯度的硫酸溶液，有利于整个装置的控制和运行稳定性。

而且，本发明的氨基排烟净化装置中，所述净化塔下部为氧化池，上部为吸收段，氧化池含有空气鼓泡器，吸收段含有吸收喷淋器和位于其后的吸收除沫器，且所述氧化池盛装的液体为硫酸铵水溶液，其硫酸铵浓度小于40％且大于5％.这样，有利于控制净化塔中的氨逃逸损失，尤其是使得在净化塔中，硫酸铵水溶液始终处于饱和状态以下，可以减轻氧化池中搅拌和氧化空气鼓泡的难度，减少塔壁和内构件的结疤和堵塞的可能性，甚至可以完全消除结疤和堵塞问题，而且，还可以消除净化除沫器的结疤和堵塞问题，甚至可以完全取消对净化除沫器的冲洗要求.

还有，所述洗涤循环槽盛装的液体为含有硫酸铵固体的硫铵浆液，其硫酸铵浓度大于45％且小于60％，所述养晶槽盛装的液体为含有硫酸铵固体的硫铵浆液，其硫酸铵固体含量大于10％且小于30％。这样，控制洗涤循环槽的硫酸铵固体含量处于较低的水平，有利于洗涤循环的运行稳定性和控制，将硫酸铵晶体的生长放到养晶槽中进行，可以使养晶槽培养出晶体形貌较好，粒度较大的硫酸铵晶体，以提高其产品质量，为最后获得较好的产品销售价格。

进一步地，本发明的氨基排烟净化装置的所述洗涤塔为直立安装的喷淋塔，烟气进口位于下部，烟气出口位于其上部或顶部，在所述烟气进口上方设置有洗涤液喷淋器，在所述洗涤喷淋器上方设置有洗涤除沫器，且所述洗涤除沫器有两层，层间设置有与所述硫酸铵水溶液输送泵相连接的硫酸铵水溶液喷淋器，所述洗涤塔内还设置有烟气分布器，位于烟气进口和洗涤喷淋器之间。这样，使得洗涤塔和吸收塔中的功能被很彻底地区分开来，尤其净化塔只完成弱酸性气体的吸收，其他任务，包括降温、除尘及强酸性气体的洗涤都全部在洗涤塔中进行；而且尤其是洗涤段中设置有除沫器，可以最大限度区别洗涤段和吸收段的循环液体的浓度，即最大限度降低吸收液的硫酸铵浓度，和提高洗涤段的硫酸铵浓度，有利于控制吸收段的氨逃逸损失，和促进氧化池中的氧化性能；烟气分布器则是可以确保烟气与洗涤液的接触效率，为洗涤性能的高效化提供保证。

而且，所述洗涤喷淋器有两组，分别与两台洗涤循环泵和两根洗涤循环管线相连接。这样，为洗涤塔的运行可靠性，安全性，和高效率提供了保证，因为洗涤塔处理的烟气进口温度最高，在100℃以上，甚至可高达200℃，且洗涤塔都使用了防腐蚀的有机材料，耐温有限制，因此，两组喷淋器同时运行可以确保洗涤塔内温度的有效控制，即运行的稳定性。

尤其是，本发明的氨基排烟净化装置中，所述洗涤循环槽与所述洗涤塔分体设置且所述洗涤循环槽安装有立式搅拌器，或者是连体设置且所述洗涤循环槽安装有水平式搅拌器，优选分体设置。这样，可以提供较为缓和的机械搅拌强度，有利于硫酸铵晶体的生长，尤其是立式搅拌的可靠性优于水平式搅拌器，可以保证更稳定的运行。

进一步地，所述氧化池上设置有补加原料氨的接管，所述养晶槽上也设置有补加原料氨的接管。这样，可以分别中和由于净化塔吸收弱酸性的二氧化硫而形成的弱酸，和洗涤塔吸收强酸性的三氧化硫，氯化氢和二氧化氮等形成的强酸，控制腐蚀性，以及净化效率，还可以控制晶体生长的质量和速度。

进一步地，本发明的氨基排烟净化装置中，所述净化塔的烟气出口直接连接有直排烟囱，且直排烟囱的高度在30～100m之间。这样，净化烟气可以不经过原烟囱(国内的原烟囱主要是混泥土结构)排放，避免了对原烟囱的防腐蚀要求，节省投资，减少工期。

还有，所述净化塔为逆流塔，其烟气出口位于塔体上部或顶部，或者是顺流塔，其烟气进口位于塔体上部或顶部，对于需要直排烟囱的情况则优选逆流塔.这样，可以优化洗涤塔和净化塔之间的管路配置，减少管路阻力，节省管路材料，减少投资.

特别地，所述连接的构件包括管道，连接在管道上的用于控制流量的阀门，和指示流量、压力和温度的仪表，以及固定前述构件所用的法兰、螺丝、垫片和膨胀节等。

本发明的工作原理是这样的：

含有强酸性的三氧化硫、氯化氢和二氧化氮，和弱酸性二氧化硫和尘，且温度较高的原烟气首先进入洗涤塔，与洗涤塔中喷淋的洗涤液相接触，被急冷降温，且尘和强酸性的气体被洗涤变为洗涤烟气，再进入净化塔。进入净化塔的洗涤烟气与净化液体接触，吸收弱酸性的二氧化硫，变为净化烟气。

在洗涤塔中，烟气依次通过烟气分布器，洗涤喷淋器和洗涤除沫器；在净化塔中，烟气依次通过烟气分布器，净化喷淋器和净化除沫器。

在净化塔中，净化循环吸收液是硫酸铵水溶液，其浓度小于40％，大于5％，且低于对应温度条件下的硫酸铵溶解度，储存于净化塔下部的氧化池中。循环吸收液经过吸收循环泵从氧化池输送到净化塔上部的吸收段，由吸收喷淋器喷洒成雾化液滴，与烟气进行充分接触，发生化学吸收，吸收弱酸性的二氧化硫，变为亚硫酸铵，进入净化吸收液，有塔内自然回落到塔下部的氧化池，被鼓入的经过鼓泡器分散的空气氧化为硫酸铵，从而形成硫酸铵水溶液。同时，原料氨从氧化池加入，调节氧化池中硫酸铵水溶液的pH值，一般在5.3～6.3之间，水可从净化塔任何位置加入到氧化池，控制液位，维持水平衡。在净化塔中，二氧化硫的脱出或净化效率大于90％，较好的大于95％，更好地可以大于99％，而亚硫酸铵的氧化效率大于95％，较好地大于99％。

在洗涤塔中，洗涤循环吸收液是硫酸铵稀浆液，其浓度45％～60％，相当于含有固体硫酸铵浓度小于10％，储存于洗涤循环槽中。洗涤吸收液经过洗涤循环泵从洗涤循环槽输送到洗涤塔上部，通过洗涤喷淋器喷洒雾化，与烟气进行充分接触，发生传热和传质过程，吸收烟气强酸性气体，包括三氧化硫，氯化氢和二氧化氮，吸收液变为强酸性的液体，pH控制在小于4.5，一般在1.0～4.0之间，最好在3.0～4.0之间。同时储存于净化塔下部氧化池中的硫酸铵水溶液，经过硫铵水溶液输送泵输送到洗涤塔的除沫器，通过其中的喷淋器一边冲洗除沫器，一边补充洗涤塔蒸发的水份，维持洗涤循环槽的液位。在洗涤塔中，强酸性物质的洗涤净化效率大于99％，较好地大于99.9％。

从洗涤循环槽抽取硫酸铵稀浆液，经过旋流器浓缩后，得到硫酸铵固体浓度大于10％，最好在20～30％的硫酸铵浓浆液，储存于养晶槽中，让硫酸铵晶体继续生长，提高质量，再通过后续的固液分离设备提取硫酸铵固体。从固液分离设备回来的液体，称为母液回流到洗涤循环槽中。

从以上整个发明的过程看，与现有技术方案相比，采用本发明的净化装置的有益效果是，烟气中发生的两个主要过程，即增湿降温(同时伴随硫铵循环吸收液的浓缩)与排烟净化实现了有效解耦，尤其是决定了气溶胶形成和氨逃逸的两个过程也实现了有效解耦，使得传统技术中存在的两个难题得以分别和高效的解决；此外，液相中发生的两个主要过程，即氧化和结晶也得以完全解耦，使得氧化更有效，结晶质量也更可靠；而且，整个净化系统的运行和操作控制也将更为安全和可靠。

附图说明

图1为氨基排烟净化装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的氨基排烟净化装置作进一步地详细描述。

参见附图1，一种氨基排烟净化装置，包括洗涤塔5、净化塔15、洗涤循环槽6和养晶槽3，所述洗涤塔5的烟气出口55与所述净化塔15的烟气进口155相连接，所述净化塔15下部的硫铵水溶液出口通过硫铵水溶液输送泵9与所述洗涤塔5上部的硫酸铵水溶液进口相连接，所述洗涤塔5底部的浆液出口与所述洗涤循环槽6的浆液进口相连接，所述洗涤循环槽6下部的浆液出口通过洗涤循环泵8与所述洗涤塔5中的洗涤液进口相连接，所述洗涤循环槽6还通过浆液输送泵7和旋流器4与养晶槽3相连接；

如上所述的氨基排烟净化装置包括，所述净化塔15下部为氧化池1501，上部为吸收段1502，所述氧化池1501含有空气鼓泡器157，所述吸收段1502含有吸收喷淋器153，和位于其后的吸收除沫器154，且所述氧化池1501盛装的液体为硫酸铵水溶液，其硫酸铵浓度15％；

如上所述的氨基排烟净化装置还包括，所述洗涤循环槽6盛装的液体为含有硫酸铵固体的硫铵浆液，其硫酸铵浓度大于52％，所述养晶槽3盛装的液体为含有硫酸铵固体的硫铵浆液，其硫酸铵固体含量为20％；

如上所述的氨基排烟净化装置还包括，所述洗涤塔5为直立安装的喷淋塔，烟气进口54位于下部，烟气出口55位于其上部或顶部，在所述烟气进口54上方设置有洗涤液喷淋器52，在所述洗涤喷淋器52上方设置有洗涤除沫器53，且所述洗涤除沫器53有两层，层间设置有与所述硫酸铵水溶液输送泵9相连接的硫酸铵水溶液喷淋器，所述洗涤塔5内还设置有烟气分布器51，位于烟气进口54和洗涤喷淋器52之间，所述洗涤喷淋器52有两组，分别与两台洗涤循环泵8和两根洗涤循环管线相连接，所述洗涤循环槽6与所述洗涤塔(5)分体设置且所述洗涤循环槽6安装有立式搅拌器；

如上所述的氨基排烟净化装置还包括，所述养晶槽3上设置有补加原料氨2的接管，所述氧化池1501上也设置有补加原料氨2的接管；

如上所述的氨基排烟净化装置还包括，所述净化塔15为逆流塔，其烟气出口156位于塔顶部，烟气出口(156)直接连接有直排烟囱，且直排烟囱的高度在65m。

上述装置的工作过程如下：

含有强酸性的三氧化硫、氯化氢和二氧化氮，和弱酸性二氧化硫和尘，且温度较高的原烟气10首先进入洗涤塔5，与洗涤塔中喷淋的洗涤液相接触，被急冷降温，且尘和强酸性的气体被洗涤变为洗涤烟气20，再进入净化塔15。进入净化塔15的洗涤烟气10与净化液体接触，吸收弱酸性的二氧化硫，变为净化烟气30。

在洗涤塔5中，烟气依次通过烟气分布器51，洗涤喷淋器52和洗涤除沫器53；在净化塔15中，烟气依次通过烟气分布器152，净化喷淋器153和净化除沫器154。

在净化塔15中，净化循环吸收液是硫酸铵水溶液151，其浓度为15％，低于对应温度条件下的硫酸铵溶解度，储存于净化塔15下部的氧化池1501中.循环吸收液经过吸收循环泵16从氧化池1501输送到净化塔15上部的吸收段1502，由吸收喷淋器153喷洒成雾化液滴，与烟气进行充分接触，发生化学吸收，吸收弱酸性的二氧化硫，变为亚硫酸铵，进入吸收液，有塔内自然回落到塔下部的氧化池1501，被鼓入的经过鼓泡器157分散的空气13氧化为硫酸铵，从而形成硫酸铵水溶液151.同时，原料氨2从氧化池1501加入，调节氧化池1501中硫酸铵水溶液151的pH值为5.5，水1可从净化塔15任何位置加入到氧化池1501，控制液位，维持水平衡.在净化塔15中，二氧化硫的脱出或净化效率96.8％，而亚硫酸铵的氧化效率99.2％.

在洗涤塔5中，洗涤循环吸收液是硫酸铵稀浆液61，其浓度55％，相当于含有固体硫酸铵浓度8.8％，储存于洗涤循环槽6中。洗涤吸收液经过洗涤循环泵8从洗涤循环槽6输送到洗涤塔5上部，通过洗涤喷淋器52喷洒雾化，与烟气进行充分接触，发生传热和传质过程，吸收烟气强酸性气体，包括三氧化硫，氯化氢和二氧化氮，吸收液变为强酸性的液体，pH控制在3.5。同时储存于净化塔15下部氧化池1501中的硫酸铵水溶液151，经过硫铵水溶液输送泵9输送到洗涤塔5的除沫器53，通过其中的喷淋器一边冲洗除沫器53，一边补充洗涤塔5蒸发的水份，维持洗涤循环槽6的液位。在洗涤塔5中，强酸性物质的洗涤净化效率99.9％。

从洗涤循环槽6抽取硫酸铵稀浆液61，经过旋流器4浓缩后，得到硫酸铵固体浓度25％的硫酸铵浓浆液31，储存于养晶槽3中，让硫酸铵晶体继续生长，提高质量，再通过后续的固液分离设备提取硫酸铵固体。从固液分离设备回来的液体，即母液回流到洗涤循环槽6中。

如上所述的装置，其净化尾气30中的氨逃逸量1.5mg/Nm³，二氧化硫含量为58mg/Nm³，未见有明显气溶胶现象，烟羽飘散长度100m左右即基本消失，效果十分明显。

Claims

1.一种氨基排烟净化装置，其特征在于，包括洗涤塔(5)、净化塔(15)、洗涤循环槽(6)和养晶槽(3)，所述洗涤塔(5)的烟气出口(55)与所述净化塔(15)的烟气进口(155)相连接，所述净化塔(15)下部的硫铵水溶液出口通过硫铵水溶液输送泵(9)与所述洗涤塔(5)上部的硫酸铵水溶液进口相连接，所述洗涤塔(5)底部的浆液出口与所述洗涤循环槽(6)的浆液进口相连接，所述洗涤循环槽(6)下部的浆液出口通过洗涤循环泵(8)与所述洗涤塔(5)中的洗涤液进口相连接，所述洗涤循环槽(6)还通过浆液输送泵(7)和旋流器(4)与养晶槽(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述净化塔(15)下部为氧化池(1501)，上部为吸收段(1502)，所述氧化池(1501)含有空气鼓泡器(157)，所述吸收段(1502)含有吸收喷淋器(153)，和位于其后的吸收除沫器(154)，且所述氧化池(1501)盛装的液体为硫酸铵水溶液，其硫酸铵浓度小于40％且大于5％。

3.根据权利要求1所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述洗涤循环槽(6)盛装的液体为含有硫酸铵固体的硫铵浆液，其硫酸铵浓度大于45％且小于60％，所述养晶槽(3)盛装的液体为含有硫酸铵固体的硫铵浆液，其硫酸铵固体含量大于10％且小于30％。

4.根据权利要求1所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述洗涤塔(5)为直立安装的喷淋塔，烟气进口(54)位于下部，烟气出口(55)位于其上部或顶部，在所述烟气进口(54)上方设置有洗涤液喷淋器(52)，在所述洗涤喷淋器(52)上方设置有洗涤除沫器(53)，且所述洗涤除沫器(53)有两层，层间设置有与所述硫酸铵水溶液输送泵(9)相连接的硫酸铵水溶液喷淋器。

5.根据权利要求4所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述洗涤塔(5)内还设置有烟气分布器(51)，位于烟气进口(54)和洗涤喷淋器(52)之间。

6.根据权利要求4所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述洗涤喷淋器(52)有两组，分别与两台洗涤循环泵(8)和两根洗涤循环管线相连接。

7.根据权利要求1所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述洗涤循环槽(6)与所述洗涤塔(5)分体设置且所述洗涤循环槽(6)安装有立式搅拌器，或者是连体设置且所述洗涤循环槽(6)安装有水平式搅拌器。

8.根据权利要求1所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述养晶槽(3)上设置有补加原料氨(2)的接管，所述氧化池(1501)上也设置有补加原料氨(2)的接管。

9.根据权利要求2所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述净化塔(15)的烟气出口(156)直接连接有直排烟囱，且直排烟囱的高度在30～100m之间。

10.根据权利要求2所述的氨基排烟净化装置，其特征在于，所述净化塔(15)为逆流塔，其烟气出口(156)位于塔体上部或顶部，或者是顺流塔，其烟气进口(155)位于塔体上部或顶部。