CN101829489A - 氨-石膏法脱硫系统 - Google Patents

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唐波
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Abstract

本发明涉及一种氨-石膏法脱硫系统,包括脱硫系统和置换系统;脱硫系统包括氨罐车、卸氨泵、储氨箱、配氨泵、供氨箱、供氨泵、脱硫室、锅炉、除尘装置、引风机、烟道、烟囱、喷淋泵;置换系统包括石灰仓、制浆机、石灰浆泵、置换室、罗茨风机、氨气回收塔、氨泵、泥浆泵、离心机、积液池、工业水;烟气进反应塔前不需降温,吸收塔出口温度大于80℃,不需加热升温即可直接排入烟道,节约能源,降低运行费用。脱硫后的水液进行置换处理后循环使用,无废水排出。脱硫吸收塔以并流方式完成吸收反应,停留时间短,与目前其它湿法脱硫工艺使用的塔设备相比,其脱硫为气液逆流反应,设备尺寸小,占地面积小,利于老机组改造,无需改造新增引风机。

Description

氨-石膏法脱硫系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种脱硫系统,尤其涉及一种氨-石膏法脱硫系统。 背景技术
[0002] 氨法和石膏法脱硫技术在烟气脱硫领域应用普遍,氨法脱硫是用氨吸收硫酸生产烟气中的S02,生产亚硫铵和硫铵。石膏法脱硫工艺是用石灰石脱去烟气中的S02,生产硫 酸钙,而目前市场的氨法脱硫中直接将亚硫酸氢铵和亚硫酸铵氧化后加工化肥,降低了他 们在脱硫中的作用,浪费了大量可利用的脱硫资源,而简易氨法废水无法处理;硫铵法后续 投资大、运营费用高、脱硫吸收液使用不充分的不足,且石灰石-石膏法设备易结垢堵塞、 耗水量大、运行费用高、无法连续运行等不足。
发明内容
[0003] 所要解决的问题:针对以上不足本发明提供了一种节约资源、降低成本的氨-石 膏法脱硫系统。
[0004] 技术方案:一种氨_石膏法脱硫系统包括脱硫系统和置换系统;脱硫系统包括氨 罐车、卸氨泵、储氨箱、配氨泵、供氨箱、供氨泵、脱硫室、锅炉、除尘装置、引风机、烟道、烟 囱、喷淋泵;置换系统包括石灰仓、制浆机、石灰浆泵、置换室、罗茨风机、氨气回收塔、氨泵、 泥浆泵、离心机、积液池、工业水;外购废氨水由氨罐车运输至现场,通过卸氨泵卸至储氨 箱,使用时用配氨泵泵至供氨箱与工业水或脱硫清液混合调配至5%浓度,经供氨系统的供 氨泵输送进脱硫室反应器中,锅炉烟气经除尘装置除去99%以上的烟尘后,进入装有喷射 雾化器的脱硫室内的反应器中,两者进行脱硫反应;脱硫后的水溶液经脱硫室中的脱水脱 雾装置后,收集在脱硫室底部,然后进入积液池;净化后的烟气经过脱水脱雾装置除去绝大 部分水份后,经引风机送入烟道,通过烟®排放;
[0005] 积液池收集的溶液过滤后,一部分送至供氨箱调配氨水,另一部分经喷淋泵泵至 脱硫室的除尘降温段和预洗段循环使用;其余未参与脱硫系统内循环的脱硫清液进入置换 室,进行置换处理;
[0006] 石灰仓内的生石灰即氧化钙与工业用水通过制浆机产生氢氧化钙,由石灰浆泵将 石灰浆液送入置换室,一部分脱硫清液亦送入置换室,二者发生置换反应,置换室内底部设 置有罗茨风机鼓入的压缩空气出口,由罗茨风机鼓入的压缩空气进入置换室起到氧化目 的,还有搅拌浆液使充分反应功能;置换室顶设置氨气出口,通往氨气吸收塔,收集置换时 产生的氨气,循环利用;通入的工业水用于吸收置换室内产生的氨气,吸收的氨水达到一定 浓度后用氨泵送至供氨箱作为脱硫剂使用;置换转化过程完毕,通过泥浆泵将置换室内浆 液抽出,经自动卸料离心机进行灰水分离;分离后的水液经管道排入积液池。置换室内设置 搅拌器。
[0007] 有益效果:
[0008] 第一点:可以不需设旁路烟道,吸收剂停止供应时,反应塔作烟道使用,并有一定的除尘功能,而且不影响锅炉的正常运行。
[0009] 第二点:烟气进反应塔前不需降温,吸收塔出口温度大于80°C,不需加热升温即可直接排入烟道,节约能源,降低运行费用。
[0010] 第三点:脱硫后的水液进行置换处理后循环使用,无废水排出。
[0011] 第四点:高通量:脱硫吸收塔以并流方式完成吸收反应,停留时间短,与目前其它 湿法脱硫工艺使用的塔设备相比,其脱硫为气液逆流反应,设备尺寸小,占地面积小,利于 老机组改造。
[0012] 第五点:低阻力:本发明阻力小低于800Pa,无需改造新增引风机。
[0013] 第六点:吸收效率高:本回收塔脱硫效率可达99%以上,单台氨-石膏法脱硫系统 就能达到高效吸收目的,用户只需调整喷氨量,达到所需脱硫效率;
[0014] 第七点:本系统不结垢不堵塞,维护简单操作方便、连续运行稳定可靠。
[0015] 第八点:次性投资费用、运行费用低。
附图说明
[0016] 图1为本发明系统示意图。 具体实施方式
[0017] 氨-石膏法就是利用液氨、氨水或碳铵作为脱硫剂,吸收烟气中的S02,再用生石 灰(氧化钙)或氢氧化钙与脱硫下来的产生物亚硫酸铵溶液在置换罐里进行置换反应,生 成亚硫酸钙和氨气。亚硫酸钙溶液与氧化风机送来的氧气进行氧化反应生产硫酸钙,经压 滤烘干后销售。置换出来的氨气经管道送入氨气回收塔,用工艺水吸收氨气生产氨水,再次 作为脱硫剂循环使用。
[0018] 如图1所示,本发明包括脱硫系统和置换系统。
[0019] 脱硫系统包括氨罐车、卸氨泵、储氨箱、配氨泵、供氨箱、供氨泵、脱硫室、锅炉、除 尘装置、引风机、烟道、烟囱、喷淋泵。
[0020] 外购废氨水由氨罐车运输至现场,通过卸氨泵卸至储氨箱,使用时用配氨泵泵至 供氨箱与工业水或脱硫清液混合调配至5%浓度,经供氨系统的供氨泵输送进脱硫室反应 器中,锅炉烟气经除尘装置除去99%以上的烟尘后,进入装有喷射雾化器的脱硫室内的反 应器中,两者进行脱硫反应。
[0021] 吸收剂与二氧化硫反应生成亚硫酸氢铵、亚硫酸铵,脱硫后的水溶液经脱硫室中 的脱水脱雾装置后,收集在脱硫室底部,然后进入积液池。净化后的烟气经过脱水脱雾装置 除去绝大部分水份后,经引风机送入烟道,通过烟®排放。
[0022] 脱硫室底收集的副产物溶液,通过自流进入现场积液池沉淀。积液池收集的溶液 过滤后,一部分送至供氨箱调配氨水,另一部分经喷淋泵泵至脱硫室的除尘降温段和预洗 段循环使用。此为脱硫系统内的循环,充分利用脱硫液循环减少工业水及外购氨水的使用, 达到降低脱硫运行成本的作用。
[0023] 其余未参与脱硫系统内循环的脱硫清液进入置换室,进行置换处理。
[0024] 脱硫清液循环的理由:
[0025] 以氨水作为吸收剂脱除烟气中的二氧化硫,理论上可以将吸收液中的(NH4) 2S03全部化为(NH4)2SO4,但由于接触时间较短及反应条件的限制,其与理论值有较大差距,同时吸 收液氧化率的高低直接影响到对SO2的吸收率。
[0026] NH3+H20+S02 — NH4HSO3 (1)
[0027] 2NH3+H20+S02 — (NH4) 2S03 (2)
[0028] (NH4) 2S03+S02+H20 — 2NH4HS03 (3)
[0029] 在通入氨量较少时发生(1)反应,在通入氨量较多时发生(2)反应,而(3)式表示 的才是氨法中的真正吸收反应。在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收 能力。随着吸收过程的进行,吸收液中的NH4HSO3数量增多,吸收液吸收能力逐步下降,此时 需向吸收液中补充氨,使NH4HSO3转变为(NH4)2SO3,以保持吸收的能力。
[0030] NH4HS03+NH3 — (NH4) 2S03 (4)
[0031] 因此亚硫酸铵对SO2有很强的吸收能力,是主要吸收剂,亚硫酸氢铵通过加氨也可 产生亚硫酸铵。
[0032] 本发明使氨法处理二氧化硫产生的副产物可回收,且方法简单。同时脱硫废水也 可循环利用,一部分不经氧化,利用亚硫酸铵脱硫能力,经调节PH值后进入脱硫室反应段、 除尘降温段和预洗段继续与烟气中的SO2进行反应。另一部分在置换区进行氧化后进行置 换,产生的氨气经回收塔回收后进塔循环使用,减少氨水购买量,降低运行费用,减少资金 投入。
[0033] 置换系统包括石灰仓、制浆机、石灰浆泵、置换室、罗茨风机、氨气回收塔、氨泵、泥 浆泵、离心机、积液池、工业水。
[0034] 石灰仓内的生石灰(氧化钙)与工业用水通过制浆机产生氢氧化钙,由石灰浆泵 将石灰浆液送入置换室,一部分脱硫清液亦送入置换室,二者发生置换反应,置换室内底部 设置有罗茨风机鼓入的压缩空气出口,由罗茨风机鼓入的压缩空气进入置换室起到氧化目 的,还有搅拌浆液使充分反应功能;为使搅拌更剧烈反应更充分,另在置换室内设置搅拌 器;置换室顶设置氨气出口,通往氨气吸收塔,收集置换时产生的氨气,循环利用。
[0035] 通入的工业水用于吸收置换室内产生的氨气,吸收的氨水达到一定浓度后用氨泵 送至供氨箱作为脱硫剂使用。减少外购氨水的使用,降低运行费用,节约成本,减少资金使 用。
[0036] 置换转化过程完毕,通过泥浆泵将置换室内浆液抽出,经自动卸料离心机进行灰 水分离,制成的石膏可上市销售。一方面解决了脱硫副产物的排放问题,另一方面产生经济 效应,另外置换时产生的氨气又降低了运行成本,可谓一举多得。
[0037] 分离后的水液经管道排入积液池,作为生石灰制浆液及清洗水、冲渣水使用,减少 了工业水的使用。此为置换系统的水液循环,分离的水液替代了冲洗置换室所需的大量清 洗水、冲渣水,降低运行成本。
[0038] 为防止置换室内结垢堵塞,每次置换后清洗10分钟以上,清洗时打开排污阀,排 污水排入积液池,沉淀后循环使用。
[0039] 石灰浆液制备系统视情况运行,但必需储备有足量的石灰浆液,保证转化工作的 完成。
[0040] 本发明的后期处理设计在脱硫室之外的置换室,因此脱硫室内的液气反应环境不 会受到破坏,不会在液气环境引入固体或泥浆状物质。置换及氧化同时进行。置换室内无喷淋泥浆物质的装置,不会堵塞。设计有冲洗设施,冲洗水采用废液循环利用。以上设计确 保了整体设备的无堵塞、连续运行的优点。
[0041] 置换转化过程完毕,将置换室内浆液抽出,经离心机进行灰水分离,水液经管道排 入清夜池,作为生石灰制浆液及清洗水、冲渣水使用,减少耗水量,降低运行费用。为防止置 换室内结垢堵塞,每次置换后清洗10分钟以上,清洗时打开排污阀,排污水排入沉淀池。
[0042] 置换的理由:
[0043] 脱硫系统反应后主要产物是NH4HSO3和(NH4) 2S03和极少量的(NH4) 2S04,鼓入空气 后可氧化,加入石灰浆进行再生反应,即氧化钙CaO在与H2O反应能释放一定的热量:反应 过程为CaCHH2O = Ca (OH) 2 (放热)氢氧化钙Ca (OH) 2在空气中很容易吸收CO2而产生CaCO3 其反应式为
[0044] Ca (OH) 2+C02 = CaCO3 I +H2O
[0045] 为此Ca(OH)2氢氧化钙在水液中可以贮存,即使含有CaCO3同样可 以进行反应。
[0046] 再生过程的化学反应为:
[0047]
2NH4HS03 +CaCO3 =^= CaSO3 · { H2Q[ + (NH4)2SO3 +1H2O+CO2 个
[0048]
2NH4HS03 +Ca(OH)2=^=CaSO3 · j H2O ^(NH4)2SO3 + f H2O
[0049]
(NH4)2SO3+Ca(OH)2-CaSO3 · *1120丄+2]^13个 +^H2O
[0050]
(NH4)2SO4+Ca(OH)2 =^= CaSO4 · 2Η20 ^2ΝΗ3 个
[0051] 脱硫系统与置换系统间循环:
[0052] 脱硫系统与置换系统通过积液池和氨气回收塔建立系统间循环。
[0053] 积液池原始水液来自脱硫系统的脱硫室脱硫副产物。脱硫副产物自流入积液池, 经沉淀、过滤,形成清液,该清液分成四部分在两个分系统内循环:
[0054] 一部分可替代工业水循环配氨,减少工业水的使用,降低运行成本;
[0055] 一部分用于脱硫室反应段、除尘降温段和预洗段继续与烟气中的SO2进行反应,提 高氨水利用率;
[0056] 一部分进入置换室进行置换反应,处理废液的同时产生脱硫所需氨水,减少外购 氨水量,降低运行费用;
[0057] 一部分用于置换室的清洗、冲渣,减少耗水量,降低运行费用,同时防止置换室内 结垢堵塞
[0058] 该四路水液最终均又回流至积液池。
[0059] 另外,两系统间循环还通过氨气吸收塔来实现。置换过程产生的氨气在吸收塔内 吸收,达一定量后泵入供氨箱,可用于脱硫室内的脱硫反应,反应后的副产物进入积液池进 行上述循环。

Claims (2)

  1. 一种氨-石膏法脱硫系统,其特征在于:包括脱硫系统和置换系统;脱硫系统包括氨罐车、卸氨泵、储氨箱、配氨泵、供氨箱、供氨泵、脱硫室、锅炉、除尘装置、引风机、烟道、烟囱、喷淋泵;置换系统包括石灰仓、制浆机、石灰浆泵、置换室、罗茨风机、氨气回收塔、氨泵、泥浆泵、离心机、积液池、工业水;外购废氨水由氨罐车运输至现场,通过卸氨泵卸至储氨箱,使用时用配氨泵泵至供氨箱与工业水或脱硫清液混合调配至5%浓度,经供氨系统的供氨泵输送进脱硫室反应器中,锅炉烟气经除尘装置除去99%以上的烟尘后,进入装有喷射雾化器的脱硫室内的反应器中,两者进行脱硫反应;脱硫后的水溶液经脱硫室中的脱水脱雾装置后,收集在脱硫室底部,然后进入积液池;净化后的烟气经过脱水脱雾装置除去绝大部分水份后,经引风机送入烟道,通过烟囱排放;积液池收集的溶液过滤后,一部分送至供氨箱调配氨水,另一部分经喷淋泵泵至脱硫室的除尘降温段和预洗段循环使用;其余未参与脱硫系统内循环的脱硫清液进入置换室,进行置换处理;石灰仓内的生石灰即氧化钙与工业用水通过制浆机产生氢氧化钙,由石灰浆泵将石灰浆液送入置换室,一部分脱硫清液亦送入置换室,二者发生置换反应,置换室内底部设置有罗茨风机鼓入的压缩空气出口,由罗茨风机鼓入的压缩空气进入置换室起到氧化目的,还有搅拌浆液使充分反应功能;置换室顶设置氨气出口,通往氨气吸收塔,收集置换时产生的氨气,循环利用;通入的工业水用于吸收置换室内产生的氨气,吸收的氨水达到一定浓度后用氨泵送至供氨箱作为脱硫剂使用;置换转化过程完毕,通过泥浆泵将置换室内浆液抽出,经自动卸料离心机进行灰水分离;分离后的水液经管道排入积液池。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种氨-石膏法脱硫系统,其特征在于:置换室内设置搅拌器。
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