CN101898082B

CN101898082B - 利用氨水脱除烟气中二氧化硫的装置及方法

Info

Publication number: CN101898082B
Application number: CN2010102537516A
Authority: CN
Inventors: 殷兴华; 殷茵
Original assignee: WUHAN XINGNENG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Wuhan Xingneng Environmental Protection Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2030-08-16
Also published as: CN101898082A

Abstract

本发明涉及利用氨水脱除烟气中二氧化硫的装置和方法，装置包括吸收塔由下至上为塔底浆池、喷淋层、填料层、除雾器，吸收塔中部位于喷淋层的下方、塔底浆池的上方设置有烟气入口，吸收塔顶部设置有烟气出口；所述吸收塔的塔底浆池内设置有曝气管；吸收塔外设置有循环泵，且循环泵的数量与喷淋层的层数一致，每台循环泵的出口分别与一层喷淋层中的喷淋器相连，除雾器安装在吸收塔上部，每台循环泵的进口分别与吸收塔的塔底浆池相连；并在塔外设置在线过滤器，过滤后的不饱和硫酸铵溶液作为填料层的吸收液，彻底解除填料结垢堵塞的可能。本发明的方法具有脱硫效率高、液气比低、不容易产生结垢堵塞、出口烟气中夹带的硫酸铵颗粒和液滴含量低、副产品质量好等优点。

Description

利用氨水脱除烟气中二氧化硫的装置及方法

技术领域

本发明属于锅炉尾气、烧结机烟气处理技术领域，特别涉及一种新的利用氨水脱除烟气中二氧化硫的装置及方法。

背景技术

目前，氨法脱除烟气中二氧化硫主要采用喷淋吸收的方式，吸收塔主要有两种形式：一种是空塔喷淋，空塔型喷淋塔结构简单，不易产生结垢堵塞。但是该装置的不足是吸收效率较低，如果要保证脱硫系统的脱硫率，必须增加吸收液的喷淋量，即采用较大的液气比，这样势必会导致整个装置能耗增加。另外，采用空塔型喷淋塔，吸收过程中形成的微细硫酸铵颗粒以及细小液滴容易被烟气夹带，对周围环境造成二次污染。

另一种是采用填料塔，采用填料塔可以显著增加气液接触面积，提高吸收效率，减少吸收液喷淋量，使得吸收操作液气比降低，可以降低装置能耗。但是由于烟气中通常会带有大量的灰尘，加上吸收过程中形成的饱和溶液极易在填料表面形成结晶，这样就会在填料中产生结垢堵塞。实际使用的填料吸收塔，每年都必须对填料进行清理更换，检修工作量极大，严重的因为填料堵塞导致烟气流速急剧增大，将填料吹翻坍塌。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种新的利用氨水脱除烟气中二氧化硫的装置及方法。本发明提供的方法具有脱硫效率高、液气比低、不容易产生结垢堵塞、出口烟气中夹带的硫酸铵颗粒和液滴含量低、副产品质量好等优点。

本发明提供新的利用氨水脱除烟气中二氧化硫的装置包括一种新型吸收塔，这种新型吸收塔采用空塔喷淋和填料进行合理组合，并在塔外设置在线过滤器，过滤后的不饱和硫酸铵溶液为填料层的吸收液，彻底解除填料结垢堵塞的可能。

本发明采取的技术方案为：

利用氨水脱除烟气中二氧化硫的装置，包括吸收塔和循环泵，其特征在于：所述的吸收塔由下至上包括吸收塔的塔底浆池、喷淋层、填料层、除雾器，吸收塔中部位于喷淋层的下方、塔底浆池的上方设置有烟气入口，吸收塔顶部设置有烟气出口；所述吸收塔的塔底浆池内设置有曝气管；吸收塔外设置有循环泵，且循环泵的数量与喷淋层的层数一致，每台循环泵的出口分别与一层喷淋层中的喷淋器相连，除雾器安装在吸收塔上部，每台循环泵的进口分别与吸收塔的塔底浆池相连。

本发明的装置还包括排出泵、旋流器、离心机、干燥器、滤液箱、过滤液泵、在线过滤器、清液泵，在吸收塔的塔底浆池的底部与排出泵进口相连，排出泵的出口与旋流器的进口相连；所述旋流器的底流管与离心机进口相连；所述旋流器的溢流管与所述离心机的滤液管相连并汇合后与滤液箱的顶部相连；所述离心机的出料管与干燥器进口相连；所述滤液箱通过滤液泵与在线过滤器相连，其中滤液泵的进口与滤液箱的底部相连，滤液泵的出口与在线过滤器的进口相连；所述在线过滤器的出口设置有清液泵，其中清液泵的进口与在线过滤器的出口相连，清液泵的出口与吸收塔的填料层相连。

利用氨水脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)、将锅炉来的烟气或烧结机来的烟气通过烟道从吸收塔烟气入口进入吸收塔；(2)、在吸收塔内，烟气向上通过喷淋层、填料层进行吸收处理，烟气通过喷淋层，与喷淋的吸收液进行逆流接触，发生传质与吸收反应，以脱除烟气中的SO₂、SO₃、HCl、HF污染物并且去除灰尘；经喷淋层除尘后的烟气在吸收塔内继续上升，进入填料层，在填料表面与吸收液继续发生传质与吸收，并吸收喷淋层产生的微细硫酸铵颗粒和液滴，最后烟气经塔顶除雾器除雾后从塔顶烟气出口排出；(3)填料层和喷淋层的吸收液向下降落，经高温烟气蒸发掉部分水分，同时使烟气降温，吸收液被蒸发水分后逐步浓缩，并析出硫酸铵、亚硫酸铵晶体；所有吸收液都汇集到吸收塔底部浆池中，在浆池中，通过曝气管通入空气、氨水或气氨，空气的作用是将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，氨水或气氨的作用是调节溶液的PH值至5-6，使溶液中的亚硫酸氢铵、硫酸氢铵转化成亚硫酸铵、硫酸铵；(4)塔底浆池的浆液分别通过与塔底相连的循环泵打入喷淋层，循环泵与喷淋器采用单元制，每层喷淋器对应一台循环泵；(5)塔底浆池的浆液悬浮固体含量达到3％-10％时，从塔底通过排出泵打到旋流器再进行经离心机、干燥器进行脱水干燥得硫酸铵化肥成品；(6)旋流器分离出来的溢流液和离心机分离出来的滤液加水将少量的硫酸铵结晶溶解后，变成浓度为30％-40％的硫酸铵溶液，将该溶液通过滤液箱、滤液泵15进入在线过滤器进行精过滤，除去直径大于1μm的灰尘，过滤后的澄清溶液经清液泵打入吸收塔作为填料层的吸收液。

所述的喷淋层由喷淋器将循环的吸收液喷洒成细小的液滴，与上升的烟气逆流接触，以达到传质、吸收的目的；所述的喷淋层为1-3层，每一层的喷淋器都由联管和喷头连接而成。

所述的喷淋层的吸收液由塔底浆液池中浆液通过循环泵打入，喷淋层的吸收液为含悬浮固体且质量浓度3％-10％的硫酸铵-亚硫酸铵混合浆液。

所述填料层的吸收液由塔外在线过滤器滤液打入，吸收液为质量浓度30％-40％的硫酸溶液。

所述的填料层，为一层填料。

本发明中所述的喷淋器、填料层、除雾器、曝气装置、循环泵、旋流器、离心机、干燥器都选用成熟产品进行组装。

本发明提供的方法具有脱硫效率高、液气比低、不容易产生结垢堵塞、出口烟气中夹带的硫酸铵颗粒和液滴含量低、副产品质量好等优点。

附图说明

图1为本发明装置及工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明是一种采用空塔喷淋和填料吸收相结合，并使用在线过滤器除灰的氨法脱硫的装置和方法，如图1所示，烟气通过吸收塔烟气入口1进入吸收塔6，烟气在吸收塔6中上升，与喷淋层2喷淋的浆液逆流接触，发生传质吸收，烟气中二氧化硫、三氧化硫、氯化氢、氟化氢等污染物大部分被吸收，烟气中的灰尘大部分被洗下来，同时高温烟气也被饱和降温，经过喷淋层2洗涤去灰尘，并饱和降温后的烟气穿过喷淋层2进入填料层3，烟气在填料层3中与填料表面吸收液发生传质吸收，达到要求的脱硫效率后继续向上通过除雾器4，除去夹带的雾滴，通过塔顶烟气出口5排出。

喷淋层和填料层的吸收液在重力作用下在塔内下降最终都汇集吸收塔塔底浆池7，吸收塔塔底浆池7内的浆液通过循环泵9打到喷淋层2循环喷淋，浆液在循环喷淋吸收的过程中，浓度不断上升，加上高温烟气不断蒸发喷淋浆液中的水分，使得吸收塔塔底浆池7内的浆液浓缩结晶，析出硫酸铵晶体。

吸收塔塔底浆池7内的浆液中，存在硫酸铵、亚硫酸铵、硫酸氢铵、亚硫酸氢铵等多种物质，为了得到高纯度的硫酸铵化肥产品，通过吸收塔塔底浆池7内设置的曝气管8鼓入空气，使亚硫酸铵、亚硫酸氢铵氧化为硫酸铵、硫酸氢铵；同时通过该曝气管8通入氨水或气氨，调节浆液的PH值为5-6，使得硫酸氢铵、亚硫酸氢铵转化为硫酸铵、亚硫酸铵。

吸收塔塔底浆池7内的浆液悬浮固体含量达到5％时，用排出泵10将浆液打到旋流器11进行固液分离，固液分离后的溢流进入滤液箱14收集，提浓后的底流进入离心机12进一步离心脱水，经离心机脱水后的硫酸铵含水率小于5％，然后进入干燥器13进行干燥，最终生产出满足要求的硫酸铵化肥产品。

旋流器11的溢流和离心机12的滤液中含有大量的灰尘和少量的硫酸铵结晶，因此，通过往滤液箱中加少量水溶解掉硫酸铵晶体，使得滤液箱中的滤液变成浓度为30％-40％的不饱和硫酸铵溶液。用滤液泵15将该含有灰尘的不饱和溶液打入在线过滤器，将溶液中悬浮的直径大于1μm的灰尘全部过滤掉，过滤后的清夜通过清液泵17打到吸收塔填料层3作为吸收液，由于吸收液为不含灰尘的不饱和硫酸铵溶液，有效地解决了填料层结垢堵塞的问题。

实施例1

如图1所示，一种氨法脱硫吸收塔6、循环泵9、排出泵10、旋流器11、离心机12、干燥器13、滤液箱14、过滤液泵15、在线过滤器16、清液泵17，由下至上包括吸收塔的塔底浆池7、喷淋层2、填料层3、除雾器4，其中喷淋层2包括2层喷淋器，填料层3为一层填料；吸收塔中部位于喷淋层2的下方、塔底浆池7的上方设置有烟气入口1，吸收塔顶部设置有烟气出口5；所述吸收塔的塔底浆池7设置有曝气管8；吸收塔6外设置有2台循环泵9，每台循环泵9的出口分别与一层喷淋层2中的喷淋器相连，除雾器4安装在吸收塔上部，每台循环泵9的进口分别与吸收塔的塔底浆池7相连；，在吸收塔6的塔底浆池7的底部与排出泵10进口相连，排出泵10的出口与旋流器11的进口相连；所述旋流器11的底流管19与离心机12进口相连；所述旋流器11的溢流管18与所述离心机12的滤液管20相连并汇合后与滤液箱14的顶部相连；所述离心机12的出料管21与干燥器13进口相连；所述滤液箱14通过滤液泵15与在线过滤器16相连，其中滤液泵15的进口与滤液箱14的底部相连，滤液泵15的出口与在线过滤器16的进口相连；所述在线过滤器16的出口设置有清液泵17，其中清液泵17的进口与在线过滤器16的出口相连，清液泵17的出口与吸收塔6的填料层3相连。

实施例2

其余部分与实施例1相同，不同之处在于吸收塔喷淋层2包括有3层喷淋器，与之对应的是，塔外相应设置有3台循环泵9，每台循环泵9的出口分别与喷淋层2中每层喷淋器相连，每台循环泵9的进口分别与吸收塔的塔底浆池7相连。

实施例3

来自锅炉的温度为130℃的烟气，流量为8.0×10⁵标准立方米/小时，烟气中二氧化硫浓度为2800mg/Nm³，灰尘含量为100mg/Nm³。该烟气从吸收塔烟气入口1进入吸收塔6，烟气在吸收塔6内上升，与喷淋层2喷淋的浆液逆流接触，发生传质吸收以及热量传递，高温烟气蒸发浆液中的水分，同时烟气迅速饱和降温至50-55℃，烟气中二氧化硫60％-70％被吸收，灰尘75％-80％被喷淋的浆液洗涤下来。降温除尘后的烟气通过喷淋层继续上升，进入填料层3，烟气与填料表面的吸收液充分接触，填料层3表面的吸收液是来自在线过滤器16过滤后的清液，是一种浓度为30％-40％，不含灰尘的不饱和硫酸铵溶液，通过清液泵17打到填料层，烟气通过填料层3后，烟气中绝大部分二氧化硫被吸收脱除，同时烟气从喷淋层夹带的微细液滴以及产生的维细硫酸铵颗粒也在填料层中被吸收洗涤一部分；烟气通过填料层后，进入吸收塔6上部的除雾器4，烟气中夹带的绝大部分液滴被除雾器拦截下来，最后洁净的烟气从吸收塔6顶部的烟气出口5排出，排出的洁净烟气中的二氧化硫浓度为110mg/Nm³，灰尘含量为20mg/Nm³。

吸收塔6内的吸收液由于重力作用最后都落入塔底浆池7，由于浆液中的水分不断被高温烟气蒸发，浆液利用烟气的热量浓缩，塔底浆池7中浆液浓度不断增加。浆液吸收二氧化硫后，浆液中的亚硫酸铵变成亚硫酸氢铵，PH降低，吸收能力减弱，再通过塔底浆池7中的曝气管8注入为质量浓度20％的浓氨水6.3m³/h，调节浆液的PH值为5-6，使浆液中亚硫酸氢铵、硫酸氢铵转化为亚硫酸铵、硫酸铵。同时从曝气管8鼓入空气，将亚硫酸铵氧化为硫酸铵；随着浆液中硫酸铵浓度不断增加，最终饱和结晶，析出硫酸铵晶体。

当塔底浆池7中的浆液悬浮固体浓度达到10％左右时，由排出泵10打到旋流器11进行固液分离，分离后的溢流液从旋流器11溢流管18流入滤液箱14；旋流器底流悬浮固体浓度为40％左右，底流通过底流管19流入离心机12进一步脱水。

离心机12脱水后的滤液也通过滤液管流入滤液箱14，离心过滤后的硫酸铵粗产品含水率为5％以下，通过离心机12的出料管21进入干燥器13。硫酸铵粗产品在干燥器内干燥至含水率低于1％，达到国家标准合格品的标准，作为农用化肥出售。

旋流器11的溢流液和离心机12的滤液汇集到滤液箱14，通过向滤液箱14内加入适量的水，溶解少量的硫酸铵结晶，使滤液成为浓度为40％的硫酸铵溶液。该硫酸铵溶液通过滤液泵15，打入在线过滤器16，将溶液中直径大于1μm的灰尘全部过滤掉，过滤后的清夜通过清液泵17打到吸收塔填料层3作为吸收液，由于吸收液为不含灰尘的不饱和溶液，有效地解决了填料层结垢堵塞的问题。

实施例4

实施例4的流程与实施例3完全相同，所不同的是烟气是来自钢铁厂烧结机，温度为120℃，烟气流量为1.6×10⁶标准立方米/小时，烟气中二氧化硫浓度为1300mg/Nm³，灰尘含量为100mg/Nm³。

通过吸收塔6脱硫后排出的洁净烟气中的二氧化硫浓度为65mg/Nm³，灰尘含量为20mg/Nm³。

实施例5

实施例5的流程与实施例3完全相同，所不同的是调节塔底浆池7中浆液PH，通过曝气管8注入的是纯的气氨，流量为1200kg/h，调节浆液的PH值为5-6，使浆液中亚硫酸氢铵、硫酸氢铵转化为亚硫酸铵、硫酸铵。

Claims

1.利用氨水脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)、将锅炉来的烟气或烧结机来的烟气通过烟道从吸收塔烟气入口进入吸收塔；(2)、在吸收塔内，烟气向上通过喷淋层、填料层进行吸收处理，烟气通过喷淋层，与喷淋的吸收液进行逆流接触，发生传质与吸收反应，以脱除烟气中的SO₂、SO₃、HCl、HF污染物并且去除灰尘；经喷淋层除尘后的烟气在吸收塔内继续上升，进入填料层，在填料表面与吸收液继续发生传质与吸收，并吸收喷淋层产生的微细硫酸铵颗粒和液滴，最后烟气经塔顶除雾器除雾后从塔顶烟气出口排出；(3)填料层和喷淋层的吸收液向下降落，经高温烟气蒸发掉部分水分，同时使烟气降温，吸收液被蒸发水分后逐步浓缩，并析出硫酸铵、亚硫酸铵晶体；所有吸收液都汇集到吸收塔底部浆池中，在浆池中，通过曝气管通入空气、氨水或气氨，空气的作用是将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，氨水或气氨的作用是调节溶液的pH值至5-6，使溶液中的亚硫酸氢铵、硫酸氢铵转化成亚硫酸铵、硫酸铵；(4)塔底浆池的浆液分别通过与塔底相连的循环泵打入喷淋层，循环泵与喷淋器采用单元制，每层喷淋器对应一台循环泵；(5)塔底浆池的浆液悬浮固体含量达到3％-10％时，从塔底通过排出泵打到旋流器再进行经离心机、干燥器进行脱水干燥得硫酸铵化肥成品；(6)旋流器分离出来的溢流液和离心机分离出来的滤液加水将少量的硫酸铵结晶溶解后，变成浓度为30％-40％的硫酸铵溶液，将该溶液通过滤液箱、滤液泵15进入在线过滤器进行精过滤，除去直径大于1μm的灰尘，过滤后的澄清溶液经清液泵打入吸收塔作为填料层的吸收液。

2.根据权利要求1所述的利用氨水脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于：所述的喷淋层由喷淋器将循环的吸收液喷洒成细小的液滴，与上升的烟气逆流接触，所述的喷淋器由联管和喷头连接而成。

3.根据权利要求1所述的利用氨水脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于：所述的喷淋层的吸收液由塔底浆池中浆液通过循环泵打入，喷淋层的吸收液为含悬浮固体且质量浓度3％-10％的硫酸铵-亚硫酸铵混合浆液。

4.根据权利要求1所述的利用氨水脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于：所述填料层的吸收液由塔外在线过滤器滤液打入，吸收液为质量浓度30％-40％的硫酸铵溶液。