CN101934192A - 双塔式氨法脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

一种双塔式氨法脱硫工艺，其特征是烟气的脱硫过程在由预洗涤塔与脱硫塔组合的双塔中进行，由于预洗涤塔与脱硫塔的浆液保持一定的浓度梯度，操作及运行稳定，同时减少了浆液对脱硫塔及其塔内件的磨损，延长了设备的使用寿命。预洗涤塔为除尘、降温、浓缩段，脱硫塔下部为氧化段、中部为主吸收段、上部为水洗段。预洗涤塔与脱硫塔均设置有喷淋装置，本发明的方法操作简便、净化后烟气中的气溶胶少、硫酸铵产品的回收率高。

Description

双塔式氨法脱硫工艺

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫方法，尤其是一种降低氨法脱硫净烟气中二氧化硫气溶胶、提高硫酸铵回收率的方法，具体地说是一种双塔式氨法脱硫工艺。

背景技术

目前，烟气尤其是燃煤锅炉烟气是大气污染最主要的根源之一，已成为环境治理的重要对象。2005年,我国SO₂年排放量2549万吨，大大超出了环境自净能力，排放总量超过了美国和欧洲跃居世界首位。SO₂本应是一项具有巨大价值的硫资源，却成为环境危害巨大的污染源。在现有的烟气脱硫净化技术中，氨法脱硫可在脱硫的同时副产硫酸、二氧化硫、硫酸铵、亚硫酸铵等产品，实现了硫资源的回收利用，不产生二次污染，属于绿色清洁的脱硫技术。然而，现有的氨法脱硫技术暴露了硫酸铵产品的回收率低、SO₂气溶胶难以消除等问题。这些技术瓶颈使氨法脱硫技术的推广遇到较大障碍。

发明内容

本发明的目的是针对现有的烟气脱硫方法存在的回收率低，烟气中气溶胶无法去除的问题，发明一种回收率高，排放烟气中气溶胶含量低的双塔式氨法脱硫工艺。

本发明的技术方案是：

一种双塔式氨法脱硫工艺 ，其特征是包括以下步骤：

首先，使高温烟气从预洗塔的顶部进入预洗塔中；同时在预洗塔的顶部向进入的高温烟气喷洒硫酸铵溶液，使烟气温度从110－160℃降至50-75℃；喷淋液采用浓度为10－20%(m/m，质量百分比，下同)的硫酸铵溶液，喷淋液与高温烟气的体积比例为0.3～0.6：1（喷淋液的流量单位每小时升L/h，烟气的流量单位为每小时立方米m³/h，下同），高温烟气与喷淋液反应后得到浓度为30－40%(m/m)的硫酸铵吸收浆液，吸收浆液落入预洗塔下部的浆池中供后续处理设备使用；

其次，使经过硫酸铵溶液洗涤降温后的烟气通过连通预洗塔和脱硫塔的管道进入脱硫塔中，在脱硫塔中、烟气进口的上方至少设置一层吸收喷淋层，使用浓度为5－20%(m/m)的硫酸铵喷淋液进行喷淋，喷淋液与烟气的体积比为1.5～3：1；同时在脱硫塔中、烟气进口的下方设置脱硫塔浆池，脱硫塔浆池内设有氧化空气分布器、脉冲悬浮系统或氧化空气喷枪、侧进式搅拌器，氧化空气通过氧化空气分布器或氧化空气喷枪与塔体浆池内部连通，确保吸收过程中产生的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，控制脱硫塔浆池中的硫酸铵浓度在10－25%(m/m) ，当浓度达到一定值（具体浓度视烟气的温度及二氧化硫浓度而定）时，将吸收液输送到预洗涤塔进行浓缩；

第三，在脱硫塔的顶部设置除雾层，在除雾层和吸收喷淋层之间设置水洗层，除雾层至少由一个除雾器组成，水洗层由水洗喷淋层和积液盘组成，积液盘位于吸收喷淋层的上部，积液盘上设有供吸收喷淋层喷淋吸收后的净烟气通过的升气冒或孔眼，烟气从升气冒两侧的孔或积液盘上的孔眼喷出，穿过积液盘上的由水洗喷淋层喷出的清水形成的密封水层后进入除雾层，密封水层的水对净烟气中的亚硫酸铵气溶胶进行洗涤，同时对净烟气中的硫酸铵溶液进行置换，以减少净化后烟气中的气溶胶，提高硫酸铵的回收率，而密封水层的水则通过积液盘下部的出料口进入脱硫塔外的水洗贮罐中，作为吸收系统的工艺补充水使用。

    最后，将经过除雾层除雾后的温度为40-50℃的净烟气排出脱硫塔外。

在所述的除雾器的下部和/或上部设有对其进行冲洗的冲洗喷头。

所述的水洗贮罐与水洗喷淋层之间安装有使它们相互连通洗涤循环水泵和水管。

所述的吸收喷淋层和脱硫塔浆池之间安装有使它们连通的脱硫循环泵，脱硫循环泵将脱硫塔浆池中的浆液送入吸收喷淋层中以使喷淋液中的硫酸铵的浓度维持在5－20%(m/m)之间。

所述的预洗塔下部的浆池与预洗塔顶部的喷淋层之间安装有使它们连通的洗涤循环泵，洗涤循环泵将预洗塔浆池中的浆液送入顶部的喷淋层中以使喷淋液中的硫酸铵的浓度维持在30－40%(m/m)之间。

所述的脱硫塔浆池与脱硫输送泵的输入端相连，脱硫输送泵的输出端通过管道与预洗塔浆池相连，预洗塔浆池通过取出液泵与后续硫酸铵处理设备相连。

为了降低脱硫塔的烟气压降，以节省运行电耗，脱硫塔采用空塔结构，并根据需要控制积液盘上的孔眼尺寸，保证脱硫塔的总压降在1200Pa以下。

在脱硫塔内设一层开孔率在30－50%(m/m)的气体分布板。

本发明的有益效果：

本发明的方法操作简便、净化后烟气中的气溶胶少、硫酸铵产品的回收率高。硫酸铵产品的回收率可达到98%(m/m)以上，净化后烟气中的气溶胶的含量低于8mg/Nm3。

附图说明

图1是本发明的脱硫装置原理图。

图2是本发明的积液盘的结构示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是图3的局部剖视结构示意图。

图中：T101为预洗涤塔、T102为脱硫塔；V101、V102为预洗涤塔及脱硫塔下部的循环浆池；V103为洗涤循环浆水池即水洗贮罐；X101为积液盘； X102为除雾器；X103为水洗段喷淋层；X104为吸收喷淋层；P101为洗涤循环泵；P102为取出液泵；P103为脱硫循环泵；P104为脱硫输送泵；P104为洗涤循环水泵；

图2-4中：1为螺栓组合，2为异径管，3为主管接管，4为法兰，5为弯头，6为螺栓组合，7为底板，8为法兰，9为气帽组合。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-4所示。

一种双塔式氨法脱硫工艺 ，它包括以下步骤：

首先，使高温烟气从预洗塔T-101的顶部进入预洗塔中；同时在预洗塔的顶部向进入的高温烟气喷洒喷淋液，使烟气温度从110－160℃降至50-75℃；喷淋液采用浓度（m/m）为10－20%(m/m)的硫酸铵溶液，喷淋液与高温烟气的体积比例为0.3～0.6：1（喷淋液的流量单位L/h，烟气的流量单位为m³/h），高温烟气与喷淋液反应后得到浓度（质量百分比）为30－40%(m/m)的硫酸铵吸收浆液，吸收浆液落入预洗塔下部的浆池V-101中供后续处理设备使用；

其次，使经过喷淋液冲洗降温后的烟气通过连通预洗塔T-101和脱硫塔T-102的管道进入脱硫塔中，在脱硫塔中、烟气进口的上方至少设置一层吸收喷淋层（图1中共有三层，分别为X-104A、X-104B、X-104C），再次使用浓度（质量百分比）为5－20%(m/m)的硫酸铵喷淋液进行喷淋，喷淋液与烟气的体积比为1.5～3：1（喷淋液的流量单位L/h，烟气的流量单位为m³/h）；同时在脱硫塔中、烟气进口的下方设置脱硫塔浆池V-102，脱硫塔浆池内设有氧化空气分布器（为常规处理设备，可自制或直接从市场采购）、脉冲悬浮系统（为常规处理设备，可自制或直接从市场采购）或氧化空气喷枪（为常规处理设备，可自制或直接从市场采购）、侧进式搅拌器（为常规处理设备，可自制或直接从市场采购），氧化空气通过氧化空气分布器或氧化空气喷枪与塔体浆池内部连通，确保吸收过程中产生的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，控制脱硫塔浆池中的硫酸铵浓度（质量百分比）在10－25%(m/m) ，当浓度达到一定值时（具体浓度视烟气的温度及二氧化硫浓度而定），通过转料泵将吸收液输送到预洗涤塔浓缩；

第三，在脱硫塔的顶部设置除雾层，在除雾层和吸收喷淋层之间设置水洗层，除雾层至少由一个除雾器（图1中采用了双层除雾器X-102A、X-102B）组成，水洗层由水洗喷淋层X-103和积液盘X-101（如图2、3、4所示）组成，积液盘位于吸收喷淋层的上部，积液盘上设有供吸收喷淋层喷淋吸收后的净烟气通过的升气冒或孔眼，烟气从升气冒两侧的孔或积液盘上的孔眼喷出，穿过积液盘上的由水洗喷淋层喷出的清水形成的密封水层后进入除雾层，密封水层的水对净烟气中的亚硫酸铵气溶胶进行洗涤，同时对净烟气中的硫酸铵溶液进行置换，以减少净化后烟气中的气溶胶，提高硫酸铵的回收率，而密封水层的水则通过积液盘下部的出料口进入脱硫塔外的水洗贮罐V-103中，通过洗涤循环水泵P-105循环吸收，水洗贮罐中的洗涤水作为吸收系统的工艺补充水使用。如图1所示。

    最后，将经过除雾层除雾后的温度为40-55℃的净烟气排出脱硫塔外。

具体实施时还可通过增加以下技术措施来进一步提高脱硫效果，提高回收率，降低水溶胶含量节约能源，降低资源的消耗量：

1、在所述的除雾器的下部和/或上部设有对其进行冲洗的冲洗水，冲洗水可来自于工艺水系统。

2、在所述的水洗贮罐V-103与水洗喷淋层X-103之间安装有使它们相互连通的洗涤循环水泵P-105和水管。

3、所述的吸收喷淋层X-104和脱硫塔浆池V-102之间安装有使它们连通的脱硫循环泵P-103，脱硫循环泵P-103将脱硫塔浆池中的浆液送入吸收喷淋层中以使喷淋液中的硫酸铵的浓度（质量百分比）维持在5－20%(m/m)之间。

4、在所述的预洗塔下部的浆池V-102与预洗塔顶部的喷淋层之间安装有使它们连通的洗涤循环泵P-101，洗涤循环泵将预洗塔浆池中的浆液送入顶部的喷淋层中以使喷淋液中的硫酸铵的浓度（质量百分比）维持在10－20%(m/m)之间。

5、使所述的脱硫塔浆池V-102与脱硫输送泵P-104的输入端相连，脱硫输送泵的输出端通过管道与预洗塔浆池V-101相连，预洗塔浆池V-101通过取出液泵P-102与后续硫酸铵处理设备相连。

6、为了降低脱硫塔的烟气压降，以节省运行电耗，脱硫塔采用空塔结构，并根据需要控制积液盘上的孔眼尺寸，保证脱硫塔的总压降在1200Pa以下。

7、在脱硫塔内设一层开孔率在30－50%(m/m)的气体分布板。

一种双塔式氨法脱硫工艺 ，步骤如下：

首先，使高温烟气从预洗塔的顶部进入预洗塔中；同时在预洗塔的顶部向进入的高温烟气喷洒喷淋液，使烟气温度降至50-75℃；喷淋液采用浓度为10－20%(m/m)的硫酸铵溶液，喷淋液与高温烟气的体积比例为0.3～0.6：1（喷淋液的流量单位L/h，烟气的流量单位为m3/h），高温烟气与喷淋液反应后得到浓度为30－40%(m/m)的硫酸铵吸收浆液，吸收浆液落入预洗塔下部的浆池中供后续处理设备使用；

其次，使经过喷淋液冲洗降温后的烟气通过连通预洗塔和脱硫塔的管道进入脱硫塔中，在脱硫塔中、烟气进口的上方至少设置一层吸收喷淋层，再次使用浓度为5－20%(m/m)的硫酸铵喷淋液进行喷淋，喷淋液与烟气的体积比为1.5～3：1；同时在脱硫塔中、烟气进口的下方设置脱硫塔浆池，脱硫塔浆池内设有氧化空气分布器、脉冲悬浮系统或氧化空气喷枪、侧进式搅拌器，氧化空气通过氧化空气分布器或氧化空气喷枪与塔体浆池内部连通，确保吸收过程中产生的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，控制脱硫塔浆池中的硫酸铵浓度（质量百分比）在10－25%(m/m) ，当浓度达到一定值时（具体浓度视烟气的温度及二氧化硫浓度而定），通过转料泵将吸收液输送到预洗涤塔浓缩；

第三，在脱硫塔的顶部设置除雾层，在除雾层和吸收喷淋层之间设置水洗层，除雾层至少由一个除雾器组成，水洗层由水洗喷淋层和积液盘组成，积液盘位于吸收喷淋层的上部，积液盘上设有供吸收喷淋层喷淋吸收后的净烟气通过的升气冒或孔眼，烟气从升气冒两侧的孔或积液盘上的孔眼喷出，穿过积液盘上的由水洗喷淋层喷出的清水形成的密封水层后进入除雾层，密封水层的水对净烟气中的亚硫酸铵气溶胶进行洗涤，同时对净烟气中的硫酸铵溶液进行置换，以减少净化后烟气中的气溶胶，提高硫酸铵的回收率，而密封水层的水则通过积液盘下部的出料口进入脱硫塔外的水洗贮罐中，通过水泵循环吸收，水洗贮罐中的洗涤水作为吸收系统的工艺补充水使用。 

    最后，将经过除雾层除雾后的温度为40-55℃的净烟气排出脱硫塔外。

在所述的除雾器的下部和/或上部设有对其进行冲洗的冲洗水。

所述的水洗贮罐与水洗喷淋层之间安装有使它们相互连通的洗涤循环水泵和水管。

所述的吸收喷淋层和脱硫塔浆池之间安装有使它们连通的脱硫循环泵，脱硫循环泵将脱硫塔浆池中的浆液送入吸收喷淋层中以使喷淋液中的硫酸铵的浓度维持在5－20%(m/m)之间。

所述的预洗塔下部的浆池与预洗塔顶部的喷淋层之间安装有使它们连通的洗涤循环泵，洗涤循环泵将预洗塔浆池中的浆液送入顶部的喷淋层中以使喷淋液中的硫酸铵的浓度维持在10－20%(m/m)之间。

所述的脱硫塔浆池与脱硫输送泵的输入端相连，脱硫输送泵的输出端通过管道与预洗塔浆池相连，预洗塔浆池通过取出液泵与后续硫酸铵处理设备相连。

为了降低脱硫塔的烟气压降，以节省运行电耗，脱硫塔采用空塔结构，并根据需要控制积液盘上的孔眼尺寸，保证脱硫塔的总压降在1200Pa以下。

在脱硫塔内设一层开孔率在30－50%(m/m)的气体分布板。

本发明的关键是：烟气的脱硫过程是在由预洗涤塔与脱硫塔组合的双塔中进行，双塔之间连通，连通位置在两个塔的浆池上部，喷淋层的下部，由于预洗涤塔与脱硫塔的浆液保持一定的浓度梯度，操作及运行稳定，同时减少了浆液对脱硫塔及其塔内件的磨损，延长了设备的使用寿命。预洗涤塔集除尘、降温、浓缩的功能于一起，脱硫塔下部为氧化段、中部为主吸收段、上部为水洗、除雾段。预洗涤塔与脱硫塔均设置有喷淋装置，其脱硫工艺流程及参数如下：

a. 预洗涤塔：高温烟气由预洗涤塔上部进入，按照0.3：1～0.6：1的液气比，用浓度为10－20%(m/m)的硫酸铵溶液进行喷淋，使烟气温度降至50-75℃，同时硫酸铵溶液的浓度提高到30－40%(m/m)；

b.主吸收段：高温烟气经除尘降温后通过连通烟道进入脱硫塔，按照1.5：1～3：1的液气比，用浓度为5－20%(m/m)的硫酸铵溶液进行喷淋，根据原烟气中二氧化硫浓度的不同，喷淋层数量2－3层不等；

c. 氧化段：由喷淋层落下的吸收浆液进入脱硫塔下部浆池，浆池内设有氧化空气分布器、脉冲悬浮系统或氧化空气喷枪、侧进式搅拌器，氧化空气通过氧化空气分布器或氧化空气喷枪与塔体内腔连通，确保吸收吸收过程中产生的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，控制氧化池中的硫酸铵浓度在10－25%(m/m) ，当浓度达到一定值时，通过转料泵将吸收液输送到预洗涤塔浓缩。

d. 水洗段，烟气由主吸收段进入顶部除雾器，在喷淋层及除雾器之间设置水洗段，用水对脱硫后净烟气中可能含有的亚硫酸铵气溶胶进行洗涤，同时对净烟气中的硫酸铵溶液进行置换，以减少净化后烟气中的气溶胶，提高硫酸铵的回收率。

 水洗段设置水喷淋层及积液盘，积液盘上有一定数量的升气冒或孔眼，烟气从升气冒两侧的孔或积液盘上的孔眼喷出，穿过积液盘上的密封水层，密封水通过积液盘下部的出料口进入水洗贮罐，通过水泵循环吸收，当水洗贮罐中的硫酸铵浓度达到一定值后，作为吸收系统的工艺补充水使用。

为了降低脱硫塔的烟气压降，以节省运行电耗，脱硫塔采用空塔结构，可根据需要控制积液盘上的孔眼尺寸，保证脱硫塔的总压降在1200Pa以下。

当脱硫塔直径较大时，或二氧化硫浓度非常高时为保证大烟气量分布均匀，在塔内可增设一层开孔率在30－50%(m/m)的气体分布板。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种双塔式氨法脱硫工艺 ，其特征是包括以下步骤：

首先，使高温烟气从预洗塔的顶部进入预洗塔中；同时在预洗塔的顶部向进入的高温烟气喷洒喷淋液，使烟气温度降至50-75℃；喷淋液采用浓度为10－20%(m/m)的硫酸铵溶液，喷淋液与高温烟气的体积比例为0.3～0.6：1，高温烟气与喷淋液接触后得到浓度为30－40%(m/m)的硫酸铵吸收浆液，吸收浆液落入预洗塔下部的浆池中供后续处理设备使用；

其次，使经过喷淋液冲降温后的烟气通过连通预洗塔和脱硫塔的烟道进入脱硫塔中，在脱硫塔中、烟气进口的上方至少设置一层吸收喷淋层，使用浓度为5－20%(m/m)的硫酸铵喷淋液进行喷淋，喷淋液与烟气的体积比为1.5～3：1；同时在脱硫塔下部即烟气进口的下方设置脱硫塔浆池，脱硫塔浆池内设有氧化空气分布器、脉冲悬浮系统或氧化空气喷枪、侧进式搅拌器，氧化空气通过氧化空气分布器或氧化空气喷枪与塔体浆池内部连通，确保吸收过程中产生的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，控制脱硫塔浆池中的硫酸铵浓度在10－25%(m/m)；

第三，在脱硫塔的顶部设置除雾层，在除雾层和吸收喷淋层之间设置水洗层，除雾层至少由一个除雾器组成，水洗层由水洗喷淋层和积液盘组成，积液盘位于吸收喷淋层的上部，积液盘上设有供吸收喷淋层喷淋吸收后的净烟气通过的升气冒或孔眼，烟气从升气冒两侧的孔或积液盘上的孔眼喷出，穿过积液盘上的由水洗喷淋层喷出的清水形成的密封水层后进入除雾层，密封水层的水对净烟气中的亚硫酸铵气溶胶进行洗涤，同时对净烟气中的硫酸铵溶液进行置换，以减少净化后烟气中的气溶胶，提高硫酸铵的回收率，而密封水层的水则通过积液盘下部的出料口进入脱硫塔外的水洗贮罐中；

    最后，将经过除雾层除雾后的温度为40-55℃的净烟气排出脱硫塔外。

2.根据权利要求1所述的双塔式氨法脱硫工艺，其特征是在所述的除雾器的下部和/或上部设有对其进行冲洗的冲洗水。

3.根据权利要求1所述的双塔式氨法脱硫工艺，其特征是所述的水洗贮罐与水洗喷淋层之间安装有使它们相互连通洗涤循环水泵和水管。

4.根据权利要求1所述的双塔式氨法脱硫工艺，其特征是所述的吸收喷淋层和脱硫塔浆池之间安装有使它们连通的脱硫循环泵，脱硫循环泵将脱硫塔浆池中的浆液送入吸收喷淋层中以吸收烟气中的二氧化硫。

5.根据权利要求1所述的双塔式氨法脱硫工艺，其特征是所述的预洗塔下部的浆池与预洗塔顶部的喷淋层之间安装有使它们连通的洗涤循环泵，洗涤循环泵将预洗塔浆池中的浆液送入顶部的喷淋层中以使喷淋液中硫酸铵的浓度维持在30－40%(m/m)之间。

6.根据权利要求1所述的双塔式氨法脱硫工艺，其特征是所述的脱硫塔浆池与脱硫输送泵的输入端相连，脱硫输送泵的输出端通过管道与预洗塔浆池相连，预洗塔浆池通过取出液泵与后续硫酸铵处理设备相连。

7.根据权利要求1所述的双塔式氨法脱硫工艺，其特征是为了降低脱硫塔的烟气压降，以节省运行电耗，脱硫塔采用空塔结构，并根据需要控制积液盘上的孔眼尺寸，保证脱硫塔的总压降在1200Pa以下。

8.根据权利要求1所述的双塔式氨法脱硫工艺，其特征是在脱硫塔内设一层开孔率在30－50%的气体分布板。

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