CN102151470A - 一种烟气脱硫方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：1)洗涤降温：进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温；2)分离：步骤1)得到的含灰尘的固液混合物分离为灰尘、铵盐颗粒和含硫酸铵的水溶液；3)吸收：向步骤1)得到的净化后的烟气喷洒脱硫剂，气液逆流接触；4)除雾：通过除雾器除去气体中夹带的灰尘、雾沫及液滴；5)冷凝：除雾器出来的气体进入冷凝装置，经冷凝后排放。本发明还公开了用于上述烟气脱硫方法的脱硫装置，其包括冷凝装置、脱硫塔、氧化装置、脱硫剂供给装置和水供给装置。本发明提供的方法净化烟气，排放气体中含水、尘、氨少，可副产亚硫酸铵、硫酸铵等产品，同时节约尿素废液解吸和水解的设备费用及运行费用。

Description

一种烟气脱硫方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫方法及其装置。

背景技术

目前，国内外烟气脱硫的方法分为干法和湿法，而干法的特点是流程简单，成本低，不降低烟温，但效率低，脱硫剂利用率低；湿法的特点是流程复杂，成本高，降低烟温，脱硫剂利用率高，效率高，但腐蚀性较强，最大的优点是实现了硫资源的回收利用，目前氨法脱硫技术存在着许多缺点和不足，如：成本高、腐蚀性强、系统水带出量大、细小灰尘和成品难以分离使得操作难度增大、连续运行时间缩短等问题，给环保带来巨大压力。这些技术难题阻碍着氨法脱硫技术的推广。

尿素废液是指尿素生产中的蒸发冷凝液，其中含水、氨、二氧化碳及尿素等。水的来源主要是尿素反应生成的水及外界引入的水和水蒸气，这些水最后带入蒸发工序而被蒸发出来，蒸发过程中的尿素副反应产物以及机械夹带使得一些氨、二氧化碳、尿素等也进入了蒸发冷凝液。一般每生产1t尿素，则产生380kg～530kg蒸发冷凝液，其组成大致如下：尿素为0.4％～1.5％，NH₃为3.5％～5.5％，CO₂为2％～3％，其余为水。蒸发冷凝液中的尿素和氨必须加以回收，以降低尿素产品的氨耗，减轻或消除对环境的污染，经过处理的工艺冷凝液可作锅炉给水的补充水或作为冷却水补充水。目前尿素水解和解吸已成为尿素生产装置必须设置的工序，从而增加了尿素生产的能耗和成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有脱硫技术中干湿法脱硫存在的效率低或腐蚀性大的问题，以及氨法脱硫中的灰尘分离和成本高的问题，并替代尿素废液水解和解吸工序，节省其固定费用投资及运行费用投资。

本发明提供的烟气脱硫方法，包括以下步骤：

1)洗涤降温：将待处理烟气供给到脱硫塔的浓缩除尘区，通过浓缩除尘区顶部的喷淋装置向所述烟气喷洒后续步骤中回流来的含硫酸铵的水溶液，气液逆流接触，得到净化后的烟气和含灰尘的固液混合物；

2)分离：步骤1)得到的含灰尘的固液混合物进入脱硫塔的成品灰尘分离区，通过灰尘分离装置、旋流器和离心机依次将含灰尘的固液混合物分离为灰尘、铵盐颗粒和含硫酸铵的水溶液，其中，铵盐颗粒干燥后回收，含硫酸铵的水溶液回流入浓缩除尘区的喷淋装置中；

3)吸收：步骤1)得到的净化后的烟气进入脱硫塔的吸收区，通过吸收区顶部的喷淋装置向所述净化后的烟气喷洒脱硫剂，气液逆流接触，吸收区流出的吸收液经氧化后，回流入浓缩除尘区顶部的喷淋装置中；

4)除雾：吸收区出来的气体进入脱硫塔的除雾器，通过除雾器除去气体中夹带的灰尘、雾沫及液滴，除雾器的喷淋装置定时向除雾器的填料层喷淋水以进行冲洗，液体随吸收液氧化后回流入浓缩除尘区的喷淋装置中；

5)冷凝：除雾器出来的气体进入冷凝装置，经冷凝后气体排放，冷凝液回收。

步骤3)所述脱硫剂为尿素废液、氨水和废氨水中的一种或两种以上任意混合物，其中所述尿素废液为尿素生产中的蒸发冷凝液，是含有如下质量百分比浓度组分的水溶液：尿素为0.4％～1.5％，NH₃为3.5％～5.5％，CO₂为2％～3％，所述废氨水为氮肥气提废水，含氨的质量百分比0.6％～5％。

上述脱硫剂优选为尿素废液。

步骤1)中喷洒含硫酸铵的水溶液与所述烟气的液气比为1∶1.1～2.8g/L，喷淋量175m³/h，步骤3)中喷洒脱硫剂与所述净化后的烟气的液气比1∶1.0～3.0g/L，喷淋量250m³/h，步骤4)中水的喷淋量20m³/h。

步骤3)所述吸收区分为第一吸收区和第二吸收区，即：步骤1)得到的净化后的烟气进入脱硫塔的第一吸收区，通过第一吸收区的喷淋装置向所述净化后的烟气中喷洒尿素废液，尿素废液与净化后的烟气的液气比1∶1.0～3.0gL，喷淋量250m³/h，第一吸收区出来的气体进入第二吸收区，通过第二吸收区的喷淋装置喷洒尿素废液，液气比1∶1.0～3.0g/L，喷淋量250m³/h，第一吸收区和第二吸收区流出的吸收均经氧化后回流入浓缩除尘区的喷淋装置中。

本发明还提供一种用于上述烟气脱硫方法的脱硫装置，包括冷凝装置、脱硫塔、氧化装置、脱硫剂供给装置和水供给装置，

所述脱硫塔包括相互连通的如下区域：浓缩除尘区：顶部设置有喷淋装置，中部的侧面设置有烟气进口；成品灰尘分离区：位于所述浓缩除尘区下方，以分隔板隔开，以自动控制连通管道与所述浓缩除尘区连通，成品灰尘分离区分为液体区、固液混合物区和灰尘区，所述液体区通过管道与浓缩除尘区的喷淋装置连接；吸收区：位于所述浓缩除尘区的上方，以分隔板隔开，通过分隔板上的升气集液器与浓缩除尘区连通，分隔板底部两侧设置有液体收集管，吸收区的顶部设置有喷淋装置，喷淋装置下设置有填料层；除雾器：设置于吸收区上方，由除雾填料层及用于冲洗填料层的水冲洗喷淋装置组成；气体出口：位于除雾器的上方。

所述冷凝装置与所述脱硫塔的气体出口连接，回收排放气体中的水蒸气；

所述氧化装置通过管道与所述吸收区的液体排出口连接；

所述脱硫剂供给装置通过管道与所述吸收区的喷淋装置连接，供给脱硫剂；

所述水供给装置通过管道与除雾器的水冲洗喷淋装置连接，供给水。

上述浓缩除尘区的喷淋装置下还设置有一喷淋装置，其通过管道与所述脱硫剂供给装置连接，进一步对烟气温度和浓缩除尘区的液位进行控制。

上述吸收区自下而上分为第一吸收区和第二吸收区，第一吸收区和第二吸收区的顶部均设置有喷淋装置，喷淋装置下设置有填料层，第一吸收区的喷淋装置和第二吸收区的喷淋装置均通过管道与脱硫剂供给装置连接。

上述吸收区填料层的填料为比表面积72m²/m³的鲍尔环填料，填料层厚度为1～2米。

上述自动控制连通管道包括：管道、设置于管道中间的自动控制调节阀以及设置于浓缩除尘区底部的液位感应器，所述液位感应器向自动控制调节阀输出液位信号。

上述升气集液器包括：

升气帽和集液器两部分，集液器，整体为上下开口的筒状结构，侧面的上部设有出气口；升气帽覆盖于所述集液器上开口处，所述升气帽上设有多个气液混合吸收孔。

本发明提供的方法净化后烟气中含水少、含尘少、含氨少、可以副产亚硫酸铵、硫酸铵等产品、克服了目前氨法脱硫技术中存在的缺陷；采用尿素废液作为烟气净化的脱硫剂，以副产亚硫酸铵、硫酸铵等产品，净化后烟气中的水滴含量很少、节能环保的湿法脱除回收烟气中二氧化硫的方法，可以为社会创造出更好的经济效益，同时节约尿素废液解吸和水解的设备费用及运行费用；本发明提供的脱硫装置实现了流程完善、运行周期长、节能环保、效益最大化。

附图说明

图1是本发明烟气脱硫方法的流程图；

图2是本发明脱硫装置示意图；

图3是本发明脱硫装置的升气集液器的截面示意图。

附图标记说明

1----------成品灰尘分离区        101----------灰尘区

102----------颗粒区              103----------液体区

104----------自动控制连通管道    1041----------圆形玻璃钢管道

1042----------出环保塔根部阀     1043----------自动控制调节阀

1044----------液位感应器         2----------烟气进口

3----------浓缩除尘区            301--------喷淋装置

302--------喷淋装置              303----------升气集液器

3031------集液器                 3032------出气口

3033------升气帽                 3034------气液混合吸收孔

304液体收集管                    4-------第一吸收区

401---------喷淋装置             402---------填料层

5----------第二吸收区            501---------喷淋装置

502---------填料层               6----------冷凝装置

7----------除雾器                701----------除雾填料层

702----------水冲洗喷淋装置      8----------氧化装置

9----------气体出口              10----------脱硫塔

11----------脱硫剂供给装置       12---------水供给装置

13----------烟囱

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例

240t/h燃煤高压锅炉一座，烟气量350000Nm³/h，锅炉耗煤量58t/h，烟气二氧化硫含量3000mg/Nm³，排烟温度145℃，电除尘后灰尘含量250mg/Nm³，脱硫塔采用填料结构分五区四级喷淋(如附图2所示)。

结合图1和2所示，本实施例的烟气脱硫过程如下：

1)洗涤降温：将电除尘后的烟气(温度135～145℃)由烟气进口2供给到脱硫塔10的浓缩除尘区3，通过浓缩除尘区3顶部的喷淋装置301向所述烟气喷洒后续步骤中回流来的含硫酸铵等的水溶液，气液逆流接触，以对烟气进行洗涤降温，同时含硫酸铵等的水溶液进行浓缩(水溶液与高温度的烟气接触，部分水成为蒸气，被烟气带走)，浓缩除尘区3顶部的喷淋装置下还设置有一喷淋装置302，其通过管道与所述脱硫剂供给装置11连接，向烟气喷洒脱硫剂尿素废液，进一步对烟气冷凝洗涤，液气比(g/L)1∶2.8，喷淋量175m³/h，，得到净化后的烟气和含灰尘的固液混合物，净化后的烟气出浓缩净化区的温度≤65℃，含灰尘的固液混合物含尘量0.04～0.097％。

2)分离：成品灰尘分离区1与浓缩除尘区3，以分隔板隔开，通过自动控制连通管道104连通，自动控制连通管道104，包括：圆形玻璃钢管道1041、设置于管道中间的出环保塔根部阀1042和自动控制调节阀1043、以及设置于浓缩除尘区底部的液位感应器1044，液位感应器1044向自动控制调节阀1043输出液位信号。当浓缩除尘区3下部的液面累积达到一定高度(1.6米以上)时，液位感应器1044向自动控制调节阀1043输出液位信号，自动控制调节阀1043收到信号即开启自动控制连通管道104，使得步骤1)得到的含灰尘的固液混合物进入脱硫塔的成品灰尘分离区1，当浓缩除尘区3下部的液面下降至一定高度(0.8米)时，液位感应器1044向自动控制调节阀1043输出液位信号，自动控制调节阀1043收到信号即关闭自动控制连通管道104，这样控制浓缩除尘区中的液面高度于一定范围中，可有效防止浓缩除尘区3的气体进入成品灰尘分离区1。进入成品灰尘分离区1的含灰尘的固液混合物，经灰尘分离装置分离，分别进入成品灰尘分离区的灰尘区101、颗粒区102和液体区103，灰尘区101收集灰尘，液体区103收集的含硫酸铵的水溶液，颗粒区102中收集的铵盐颗粒和少量液体经过旋流器、离心机分离为硫酸铵等铵盐颗粒和含硫酸铵的水溶液，其中，硫酸铵等铵盐颗粒干燥后回收，含硫酸铵的水溶液进入再回到液体区103，液体区103的含硫酸铵的水溶液通过管道回流入浓缩除尘区3的喷淋装置301中，液体区103的含硫酸铵溶液含尘量≤300ppm。

3)吸收：步骤1)得到的净化后的烟气通过分隔板上的升气集液器303进入脱硫塔的第一吸收区4，见图3，升气集液器303包括：集液器3031，为上下开口的箱型结构，其侧面的上部设有出气口3032；升气帽3033，覆盖于所述集液器3031上开口处，该升气帽3033上设有多个气液混合吸收孔3304(已经标出，放大后可以看出来)，既可以缓解出气口3032的气体压力，又可以增加气液吸收接触面积。通过第一吸收区4的喷淋装置401向所述净化后的烟气中喷洒尿素废液，喷淋装置401下设置有填料层402，增大了气液接触面积，液气比1∶1.0～3.0g/L，喷淋量250m³/h，第一吸收区4出来的气体进入第二吸收区5，通过第二吸收区5的喷淋装置501喷洒尿素废液，第二吸收区5的喷淋装置501下同样设置有填料层502，增大了气液接触面积，液气比1∶1.0～3.0g/L，喷淋量250m³/h，第一吸收区4和第二吸收区5出来的液体均经氧化后回流入浓缩除尘区3的喷淋装置301中。吸收区分两段吸收，增大了气液传质速率，提高了吸收效率。脱硫剂供给装置12通过管道与喷淋装置401以及喷淋装置501连接，以供给尿素废液。填料层402和填料层502的填料为比表面积72m²/m³的鲍尔环填料。脱硫剂供给装置12中的尿素废液可替换为氨水或废氨水(氮肥气提废水，含氨的质量百分比0.6％～5％)。第一吸收区和第二吸收区的吸收液经分隔板下设置的液体收集管304流出，进入氧化装置9氧化后回流入浓缩除尘区3的喷淋装置301；

4)除雾：第二吸收区5出来的气体进入脱硫塔的除雾器7，通过除雾填料层701除去气体中夹带的雾沫及液滴，喷淋装置702定时向填料层701喷淋水以进行冲洗，喷水量20m³/h。由于除雾器分两段除雾，既避免了脱硫塔10上部带尘、带液和堵塞现象，又提高了除雾效果，气体由吸收区进入除雾器，通过集成控制及除雾器喷淋装置702进口水的压力，使得烟气含水滴量≤75mg/Nm³；液滴极限粒径≤50μm。水供给装置12通过管道与除雾器的喷淋装置702连接，以供给水；除雾器流出的液体随吸收液进入氧化装置8氧化后回流入浓缩除尘区3的喷淋装置301；

5)冷凝：除雾器出来的气体通过脱硫塔10的气体出口9进入冷凝装置6，经冷凝后，排出气体的水含量达到饱和，无水滴存在，SO₂排放浓度约3.2mg/Nm³，NH₃排放浓度≤10mg/Nm³，然后由烟囱13排放，冷凝液回收。

结果：

烟气副产铵盐成份亚硫酸铵等135kg/m3、亚硫酸氢铵279kg/m³、硫酸铵等74k/m³。尾气二氧化硫含量100mg/Nm³，尾气中氨的含量10mg/Nm³。脱硫塔10总压降890Pa。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种烟气脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)洗涤降温：将待处理烟气供给到脱硫塔的浓缩除尘区，通过浓缩除尘区顶部的喷淋装置向所述烟气喷洒后续步骤中回流来的含硫酸铵的水溶液，气液逆流接触，得到净化后的烟气和含灰尘的固液混合物；

2)分离：步骤1)得到的含灰尘的固液混合物进入脱硫塔的成品灰尘分离区，通过灰尘分离装置、旋流器和离心机依次将含灰尘的固液混合物分离为灰尘、铵盐颗粒和含硫酸铵的水溶液，其中，铵盐颗粒干燥后回收，含硫酸铵的水溶液回流入浓缩除尘区的喷淋装置中；

3)吸收：步骤1)得到的净化后的烟气进入脱硫塔的吸收区，通过吸收区顶部的喷淋装置向所述净化后的烟气喷洒脱硫剂，气液逆流接触，吸收区流出的吸收液经氧化后，回流入浓缩除尘区顶部的喷淋装置中；

4)除雾：吸收区出来的气体进入脱硫塔的除雾器，通过除雾器除去气体中夹带的灰尘、雾沫及液滴，除雾器的喷淋装置定时向除雾器的填料层喷淋水以进行冲洗，液体随所述吸收液氧化后回流入浓缩除尘区的喷淋装置中；

5)冷凝：除雾器出来的气体进入冷凝装置，经冷凝后气体排放，冷凝液回收。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于，步骤3)所述脱硫剂为尿素废液、氨水和废氨水中的一种或两种以上任意混合物，其中所述尿素废液为尿素生产中的蒸发冷凝液，是含有如下质量百分比浓度组分的水溶液：尿素为0.4％～1.5％，NH₃为3.5％～5.5％，CO₂为2％～3％，所述废氨水为氮肥气提废水，含氨的质量百分比0.6％～5％。

3.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于，所述脱硫剂为尿素废液。

4.根据权利要求3所述的烟气脱硫方法，其特征在于，步骤1)中喷洒含硫酸铵的水溶液与所述烟气的液气比为1∶1.1～2.8g/L，喷淋量175m³/h，步骤3)中喷洒尿素废液与所述净化后的烟气的液气比1∶1.0～3.0g/L，喷淋量250m³/h，步骤4)中水的喷淋量20m³/h。

5.根据权利要求3所述的烟气脱硫方法，其特征在于，步骤3)所述吸收区分为第一吸收区和第二吸收区，即：步骤1)得到的净化后的烟气进入脱硫塔的第一吸收区，通过第一吸收区的喷淋装置向所述净化后的烟气中喷洒尿素废液，尿素废液与净化后的烟气的液气比1∶1.0～3.0g/L，喷淋量250m³/h，第一吸收区出来的气体进入第二吸收区，通过第二吸收区的喷淋装置喷洒尿素废液，液气比1∶1.0～3.0g/L，喷淋量250m³/h，第一吸收区和第二吸收区流出的吸收液均经氧化后回流入浓缩除尘区的喷淋装置中。

6.一种用于权利要求1所述烟气脱硫方法的脱硫装置，其特征在于，包括冷凝装置、脱硫塔、氧化装置、脱硫剂供给装置和水供给装置，

所述脱硫塔包括：浓缩除尘区：顶部设置有喷淋装置，中部的侧面设置有烟气进口；成品灰尘分离区：位于所述浓缩除尘区下方，以分隔板隔开，以自动控制连通管道与所述浓缩除尘区连通，所述成品灰尘分离区分为液体区、颗粒区和灰尘区，所述液体区通过管道与浓缩除尘区的喷淋装置连接；吸收区：位于所述浓缩除尘区的上方，以分隔板隔开，通过分隔板上的多个升气集液器与浓缩除尘区连通，分隔板底部两侧设置有液体收集管，吸收区的顶部设置有喷淋装置，喷淋装置下设置有填料层，；除雾器：设置于吸收区上方，由除雾填料层及用于冲洗填料层的水冲洗喷淋装置组成；气体出口：位于除雾器的上方。

所述冷凝装置与所述脱硫塔的气体出口连接，回收排放气体中的水蒸气；

所述氧化装置通过管道与所述吸收区的液体排出口连接；

所述脱硫剂供给装置通过管道与所述吸收区的喷淋装置连接，供给脱硫剂；

所述水供给装置通过管道与所述除雾器的水冲洗喷淋装置连接，供给水。

7.根据权利要求6所述的脱硫装置，其特征在于，所述浓缩除尘区的喷淋装置下还设置有一喷淋装置，其通过管道与所述脱硫剂供给装置连接，进一步对烟气温度和浓缩除尘区的液位进行控制。

8.根据权利要求6所述的脱硫装置，其特征在于，所述吸收区自下而上分为第一吸收区和第二吸收区，第一吸收区和第二吸收区的顶部均设置有喷淋装置，喷淋装置下设置有填料层，所述第一吸收区的喷淋装置和第二吸收区的喷淋装置均通过管道与所述脱硫剂供给装置连接。

9.根据权利要求6所述的脱硫装置，其特征在于，所述吸收区填料层的填料为比表面积72m²/m³的鲍尔环填料，填料层厚度为1～2米。

10.根据权利要求6所述的脱硫装置，其特征在于，所述自动控制连通管道包括：管道、设置于管道中间的自动控制调节阀以及设置于浓缩除尘区底部的液位感应器，所述液位感应器向自动控制调节阀输出液位信号。

11.根据权利要求6所述的脱硫装置，其特征在于，所述升气集液器包括：

升气帽和集液器两部分，集液器，整体为上下开口的筒状结构，侧面的上部设有出气口；升气帽覆盖于所述集液器上开口处，所述升气帽上有多个气液混合吸收孔。

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