CN101862582A - 分塔式锅炉烟气脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱除锅炉烟气中二氧化硫生产硫铵化肥的工艺技术，高温烟气先经浓缩塔降温后进入脱硫塔(吸收塔)，在脱硫塔内与亚硫铵溶液完成脱硫过程后排空。脱硫后的亚硫铵溶液送入氧化塔，使亚硫铵充分转化为硫酸铵后进入浓缩塔与烟气逆流换热，使硫铵溶液中的水分被蒸发，浓度达到过饱和后析出硫铵晶体，含有硫铵晶体的悬浮液经过旋流、离心，干燥后为成品。本发明有效地利用了烟气的低位热能，省去硫铵蒸发系统；采用脱硫塔外氧化，使氧化更充分；脱硫塔采用填料塔，增大了比表面积，液气比低，降低了吸收液循环量，装置更节能；吸收液控制低浓度不结晶，避免填料因结晶产生偏流及填料垮塌现象。

Description

分塔式锅炉烟气脱硫工艺

技术领域：

本发明涉及环境保护领域大气污染治理脱硫脱氮技术，尤其涉及一种低能耗高效率的锅炉烟气脱硫工艺。

背景技术：

现有同类氨-肥法脱硫技术存在的不足如下：

氨法脱硫目前大部分工艺采用塔内结晶氨法技术，塔内结晶氨法技术可分为填料塔和空塔两种，该技术属于第二代氨法脱硫技术。

第二代氨法脱硫基本采用塔内结晶，这样可大大降低了循环浆液的脱硫效率。填料塔因此而产生，填料塔的原理是利用装在塔体中部的填料来增加循环液与烟气的接触时间和面积。在同等脱硫效率的前提下，降低了脱硫塔的高度和循环浆液的循环量。其缺点首先是填料选择、成本、安装、维修的问题。因塔内含有结晶物，填料堵塞是难以避免，堵塞后如何清理也是一个技术难题。又因为填料的存在，使得烟气阻力增大，系统压降过大，烟气增压所消耗的电能增加。

空塔技术采用增大循环量的办法，来达到脱硫效率的目的。塔内压降很低，不会有堵塞问题产生。增大喷淋也有效的降低了塔高。从造价、维护、运行上具有一定的优势。

塔内结晶氨法技术存在以下缺陷：

1)因吸收液中亚硫酸铵和硫酸铵是共混的，在氧化段不能将亚硫酸铵全部氧化成硫酸铵。尤其是空塔技术，浓缩段和吸收段没有分界，底部的储液池既是氧化槽，同时又是结晶槽，溶液浓度为45％(wt)，而亚硫酸铵最佳氧化浓度为20％，该技术的亚硫酸铵氧化率最多为50％，因此造成硫铵产品中含有大量的亚硫酸铵成分，该工艺生产的硫酸铵产品品质很低。亚硫酸铵没有任何肥效，而且很不稳定，用在农田里很容易烧苗。

2)脱硫塔内循环液中由于含有大量的硫酸铵，硫酸铵对SO₂没有吸收作用，造成塔内汽液比增大，动力消耗增大，导致运行成本增加。

3)填料塔技术因降温段与吸收段距离短，烟气温度不能降低到吸收温度(一般为50℃)，造成在吸收段继续将吸收液浓缩，因此在填料上很易形成结晶，造成填料偏流或压垮填料床。

发明内容：

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种低能耗高效率的锅炉烟气脱硫工艺，以解决现有技术能耗高，副产品品质低，对烟气含尘量要求严及填料结晶等问题。本工艺流程设计合理，脱硫率高，回收的硫铵产品品质纯净，且没有三废排放。

本发明采用如下的技术方案来实现：

这种低能耗高效率的锅炉烟气脱硫工艺，包括下列步骤：

1)氨水制备

2)填料塔脱硫吸收

3)亚硫酸铵氧化

4)硫酸铵溶液浓缩

5)硫酸铵溶液分离、提纯、回收

在上述技术方案中氨水要在氨水配置罐中配置，氨水的浓度为8～20％，配置好的氨水通过泵送入脱硫塔底部。

高温烟气(130-140℃)经过电除尘后由入口挡板门进入硫铵浓缩塔，与来自氧化浆液排出泵的硫铵溶液逆流接触换热，使烟气温度降低到50℃-70℃后进入脱硫塔，与塔底循环泵来的亚硫酸铵发生反应，反应过程如下：

2NH₃+H₂O+SO₂＝(NH₄)₂SO₃        (1)

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O＝2NH₄HSO₃    (2)

NH₄HSO₃+2NH₃＝2(NH₄)₂SO₃       (3)

正常吸收工艺控制是按(2)、(3)反应循环进行，脱硫吸收液成微酸性，PH控制在5.8～6.2之间，吸收液浓度控制在25～30％，液气比设计为2.5～5。脱硫塔设计成填料塔，塔顶有两层除雾器，防止液滴腐蚀烟道。

塔底的亚硫酸铵溶液通过吸收塔排出泵送到氧化塔，与鼓风机来的空气进行反应，氧化塔内的主要反应为：

(NH₄)₂SO₃+1/2O₂＝(NH₄)₂SO₄

NH₄HSO₃+1/2O₂＝NH₄HSO₄

NH₄HSO₄+(NH4)₂SO₃＝(NH₄)₂SO₄+NH₄HSO₃

自吸收塔来的亚硫酸铵从氧化塔底部进入氧化塔，亚硫酸铵溶液从塔的底部自下而上流动，氧化空气与亚硫酸铵液并流流动，亚硫酸铵与空气中的氧接触，被氧化成硫酸铵。塔内设有四块筛板，用以将空气气泡破碎，增加气液接触面积。溶液到达氧化塔顶部后经下液管送到浓缩塔循环液槽。氧化塔内硫酸铵的浓度控制在25-30％，氧化率在95％以上。

浓缩塔循环液槽内的硫酸铵溶液经浓缩塔给料泵送至浓缩塔顶部喷嘴，硫酸铵溶液和自塔底来的烟气逆流接触，将溶液浓缩，液体浓度达到45％以上，并有硫酸铵晶体析出。因此，在浓缩塔底部设有液体扰动装置，以防止在塔底部产生结晶沉积。浓缩后的硫酸铵溶液由硫酸铵浆液排出泵送往硫铵制备工段的悬液分离器进行固液分离，分离出的晶体硫酸铵经旋流器和离心机脱水，使含水率＜5％，然后送入干燥器干燥，使含水率＜1％。液相全部返回浓缩塔循环液槽，含水率＜1％的硫铵产品包装后作为成品出售。

本发明将起到以下积极效果：

1、脱硫率高，脱硫率＞96％，同时有脱氮的效果，脱硝率可达35％以上。

2、本技术运行成本低，蒸汽消耗是传统氨-肥法工艺的20％，电耗是氨-肥法工艺的40％，硫铵回收产生可观的“正效益”，符合国家倡导的循环经济和可持续发展。

3、副产品为高纯度的硫铵晶体(满足硫酸铵GB535-1995)，不含亚硫酸铵成分。

4、本工艺氨的逃逸率低，无三废排放，不对环境造成二次污染。

5、本工艺因吸收液浓度为25～30％，远低于亚硫铵在操作温度下的结晶析出温度，因此在填料床不会产生结晶现象。

6、本工艺因吸收液不含硫铵，吸收推动力高，液气比低。

附图说明：

附图所示为本发明分塔式锅炉烟气脱硫工艺流程图。

具体实施方式：

本技术采用氨水作为吸收剂，将液氨转化成8～20％的氨水。

锅炉来的热烟气经电除尘后由入口挡板门进入硫铵浓缩塔，在脱硫装置的进口和出口各设一个双挡板隔离门，在旁路烟道上设一个可调节旁路挡板门，用于事故状态或检修时用。硫酸铵溶液由硫铵循环槽的底部用泵喷入硫酸铵浓缩塔，与热烟气逆流接触，烟气被降温至50-70℃后进入脱硫塔，硫酸铵溶液中的水分被高温烟气蒸发，硫酸铵溶液因此而浓缩至饱和状态后在浓缩塔底部集中，待溶液浓度达到45％以上时，由硫铵浆液排出泵送入旋流器进行固液分离。

启动脱硫循环泵将吸收塔塔底的吸收液喷淋到填料层上，与来自硫铵浓缩塔的烟气在填料段逆流接触，控制塔内的液汽比为2.5～5，使SO₂与亚硫酸铵反应，脱硫后的烟气经过塔顶两级除雾器后进入烟囱排放。塔顶除雾器定期用工艺水清洗，以减小系统阻力，塔底液由吸收塔排出泵送到氧化塔。

在氧化塔内来自氧化风机的空气与吸收塔排出泵送来的亚硫酸铵溶液反应，为了保证氧化率，氧化空气的量要高于理论值的数倍，塔底设置循环泵，当氧化塔内顶部液位达到40～50％时，打开汽液联通管上的阀门，使硫铵溶液进入到缓冲罐。

经过烟气浓缩后的硫酸铵溶液由硫铵浆液排出泵送到旋流器进行固液分离，分离出的晶体硫酸铵通过下部的离心机脱水，含水率小于5％的晶体送到干燥器，进一步脱水至水含量小于1％，经过螺旋给料机送到包装机包装成袋入库，完成整个过程。旋流液和离心液则用泵送到硫铵循环液槽，进行循环浓缩。

Claims (6)

1.分塔式锅炉烟气脱硫工艺，其特征在于使用亚硫酸铵作为脱硫剂，高温烟气经硫铵浓缩塔降温后进入脱硫塔(吸收塔)，脱硫塔采用填料塔，亚硫铵在塔内填料段循环与烟气中的二氧化硫进行脱硫反应完成脱硫过程，将脱硫后的塔底亚硫铵溶液送入氧化塔内，使亚硫铵充分转化为硫酸铵溶液，进入缓冲罐，经泵进入浓缩塔与烟气逆流换热，使硫铵溶液中的水分被蒸发，溶液硫铵浓度由25～30％，提高到45％，达到过饱和，就有硫铵晶体析出，含有硫铵晶体的悬浮液经过旋流、离心，固体经干燥成为成品，液体再返回浓缩塔。烟气温度由130～140℃降低到50～70℃，从而有效地利用了烟气的低位热能。吸收循环液浓度控制在25～30％，PH值控制在5.8～6.2，这样可防止亚硫铵结晶和氨逃逸。

2.根据权利1所述的锅炉烟气脱硫工艺，其特征在于高温烟气首先进入硫酸铵浓缩塔，使高温烟气温度降低到50～70℃，同时将硫酸铵溶液中的水分蒸发而使溶液浓缩至过饱和状态，免去了后续的硫酸铵蒸发结晶而产生的能耗，硫酸铵溶液的浓度达到45％以上。

3.根据权利1所述的锅炉烟气脱硫工艺，其特征在于脱硫塔内的吸收循环液浓度控制在25～30％，PH值控制在5.8～6.2，使塔内的亚硫酸氢氨大部分转化为亚硫酸铵，这样可防止亚硫铵结晶和氨逃逸，同时保证吸收效率。脱硫塔循环液汽比控制在2.5～5。

4.根据权利1所述的锅炉烟气脱硫工艺，其特征在于从脱硫塔出来的亚硫酸铵溶液与鼓风机鼓入的空气顺流接触进行氧化，塔内并设有四块筛板，从而使溶液与空气接触充分，避免了气体在塔内的偏流现象，提高了氧化率，使亚硫酸铵充分氧化为硫酸铵，氧化塔内硫酸铵的浓度控制在25～30％。

5.根据权利1所述的锅炉烟气脱硫工艺，其特征在于从硫酸铵浓缩塔出来的硫酸铵溶液经旋分器进入离心机脱水后再经过螺旋给料机放到干燥器进行干燥、包装即为硫铵化肥产品。

6.根据权利5所述的硫铵分离提纯工艺，其特征在于从离心机脱出的溶液中含有45％的硫酸铵，该溶液经泵送回到浓缩塔循环液槽中，再经浓缩，使溶液达到过饱和。

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