CN102151475B

CN102151475B - 双塔氨法脱硫装置及方法

Info

Publication number: CN102151475B
Application number: CN2011100700310A
Authority: CN
Inventors: 刘汉强; 赵禹; 钟洪玲; 陈鸥
Original assignee: Beijing Guodian Longyuan Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Guoneng Longyuan Environmental Protection Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: CN102151475A

Abstract

一种双塔氨法脱硫装置及方法，该装置的烟气净化部分由脱硫塔和预洗涤塔构成；脱硫塔内部下段有脱硫塔浆液池，上段有脱硫塔喷淋层和脱硫塔除雾器，预洗涤塔内部下段有预洗涤塔浆液池，上段有预洗涤塔喷淋层和预洗涤塔除雾器；吸收剂供应部分由液氨储罐、供氨设备、氧化风机构成；硫铵脱水部分由硫铵浆液排放阀、中和箱、硫铵料液泵、旋流器、离心机和干燥床构成。本发明的氨法脱硫装置由双塔构成，通过预洗涤塔可以有效利用系统热源，通过高温的原烟气加热浆液达到浓缩目的，并且通过双塔内浆液的循环可以初步净化烟气，进一步减少气溶胶的排放，在保证脱硫效率的同时，还可以生产经济效益可观的副产品，变废为宝，符合循环经济的要求。

Description

双塔氨法脱硫装置及方法

技术领域

本发明涉及一种氨法烟气脱硫技术领域，特别是一种氨法脱硫装置及烟气脱硫方法。

背景技术

电站和工业用锅炉通常采用化石燃料，诸如煤和油。由于这些化石燃料一般含有硫的成分，因此，在燃烧过程中会产生二氧化硫等有害物质。氨法脱硫是一种新型的脱硫技术，使用氨（液氨、氨水）作为吸收剂，由于氨的活性高，可以保证很高的脱硫效率；氨法脱硫的副产品是硫酸铵（化肥），具有较高的经济效益，是符合循环经济、可持续发展要求的一种工艺。

氨法脱硫装置主要由吸收剂供应、烟气净化、硫铵脱水3大系统构成。现有装置均采用单塔结构，原烟气直接进入脱硫塔内反应，并将反应后的硫铵溶液直接排入旋流器、离心机等设备中脱除水分、析出晶体。该方法中原烟气仅经过喷淋、除雾两道工序脱除二氧化硫，排放出的净烟气难于达到标准，脱硫效率较低。装置未能充分利用热能，硫铵溶液浓缩所消耗的能量高。单独的脱硫塔不仅脱硫效率低，硫胺结晶的含水量高，成品难于达到合格要求。此外，现有氨法脱硫中吸收剂供应方式通常为将氨直接加入浆池，或在循环泵入口加入，气态的NH₃会与烟气中的SO₂发生气相反应，从而生成气溶胶，脱硫系统对其难以有效脱除，容易造成二次污染。

发明内容

本发明提供一种双塔氨法脱硫装置及方法，要解决现有氨法脱硫技术烟气净化效果不好、硫酸铵晶体产量少、能耗大的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种双塔氨法脱硫装置，包括烟气净化部分、吸收剂供应部分和硫铵脱水部分；所述烟气净化部分由脱硫塔和预洗涤塔构成；脱硫塔内部下段有脱硫塔浆液池，上段有脱硫塔喷淋层和脱硫塔除雾器，脱硫塔喷淋层的喷淋管外连的循环管路I与脱硫塔浆液池相连，该循环管路I上连接有循环泵，脱硫塔除雾器设于脱硫塔喷淋层上方，脱硫塔除雾器外连的管路与吸收塔外的工艺水箱连接，该管路上连接有工艺水泵，脱硫塔顶部有净烟气出口，中部有烟气入口。

所述预洗涤塔内部下段有预洗涤塔浆液池，上段有预洗涤塔喷淋层和预洗涤塔除雾器，预洗涤塔喷淋层的喷淋管外连的循环管路II与预洗涤塔浆液池相连，循环管路II上连接有浓缩泵，预洗涤塔除雾器设于预洗涤塔喷淋层上方，预洗涤塔除雾器外连的管路与脱硫塔浆液池连接，该管路上有硫铵溶液排出泵，预洗涤塔浆液池中部有原烟气入口，顶部有预洗涤烟气出口，预洗涤烟气出口经烟道与脱硫塔中部的烟气入口连接。

所述吸收剂供应部分由液氨储罐、供氨设备、氧化风机构成；液氨储罐的出料口与供氨设备连接，供氨设备与氧化风机均由管路通入硫塔浆液池内部。

所述硫铵脱水部分由硫铵浆液排放阀、中和箱、硫铵料液泵、旋流器、离心机和干燥床构成；所述中和箱的入口经支路与循环管路II连接，并在该支路上连接硫铵浆液排放阀，中和箱的出口经硫胺料液泵与旋流器的进料口连接，旋流泵的出料口再与离心机和干燥床顺次连接连接。

所述氧化风机经氧化空气管通入脱硫塔浆液池内部，氧化空气管的侧壁上开有氨加入口，液氨储罐的出料口经供氨设备与氨加入管连接，氨加入管与氧化空气管侧壁上的氨加入口连接。

所述氨加入点的氨加入管内压力大于氧化空气管内压力，氧化空气量远大于加氨量。

所述脱硫塔和预洗涤塔均安装有插入浆液池内部的搅拌机。

所述干燥床采用振动流化床。

一种应用上述双塔氨法脱硫装置的双塔氨法脱硫方法，其特征在于步骤如下：步骤A，原烟气经原烟气入口进入预洗涤塔内部，脱硫塔浆液池内的硫铵溶液通过硫铵溶液排出泵送至预洗涤塔内的预洗涤塔除雾器，对原烟气进行冲洗并落入预洗涤塔浆液池中，预洗涤塔浆液池中的浆液经浓缩泵浓缩后经循环管路II进入预洗涤塔喷淋层，通过喷淋使浓缩后的浆液与原烟气接触，原烟气中的二氧化硫被初步吸收后再落入预洗涤塔浆液池内，同时浆液与高温原烟气接触后进一步浓缩；步骤B，预洗涤后的烟气向上经烟道进入脱硫塔内进行脱硫反应，同时将氧化空气和氨加入脱硫塔浆液池内，脱硫塔浆液池内的浆液通过循环管路I进入脱硫塔喷淋层，喷淋液与烟气接触，烟气中的二氧化硫被吸收后生成稳定的不饱和硫酸铵溶液落入脱硫塔浆液池内；脱硫后的净烟气向上经脱硫塔除雾器除去大液滴后达标排放，由工艺水箱将补充的工艺水以脱硫塔除雾器冲洗的形式进入脱硫塔内；步骤C，经浓缩泵浓缩后的硫铵溶液经循环管路II的支路进入中和箱内，然后由硫铵料液泵送至硫胺旋流器处理，将硫胺旋流器底流用离心机分离硫胺晶体，硫胺晶体最终落入干燥床内，干燥得到含水率低于1%的成品硫胺。

本发明的主要原理是利用氨（NH₃）与烟气中的二氧化硫反应，同时辅以氧化空气，将二氧化硫（SO₂）捕捉并最终生成硫酸铵（(NH₄)₂SO₄），从而达到二氧化硫的减排、净化烟气的目的。

本发明的有益效果如下：本发明的氨法脱硫装置由双塔构成，从锅炉来的烟气依次经过预洗涤塔、脱硫塔处理后达标排放。通过预洗涤塔可以有效利用系统热源，通过高温的原烟气加热浆液达到浓缩目的，并且通过双塔内浆液的循环可以初步净化烟气，进一步减少气溶胶的排放。脱硫塔的功能主要是吸收二氧化硫并形成稳定的硫酸铵，使烟气得到净化，达到脱硫的目的。脱硫塔是系统主要的物料进入设备，工艺水的补充和吸收剂氨的加入均在塔内完成。采用双塔结构提高了烟气的净化效果、提高了脱硫效率，同时还降低了系统能耗。

本发明的脱水系统主要由3大设备组成：旋流器、离心机、干燥床。在预洗涤塔中浓缩的浆液首先进入旋流器，得到含固量更高的底流，进入离心机高速离心分离出水分后，再落入干燥床进一步干燥，最终得到合格的硫铵成品。与现有工艺相比，本发明在保证脱硫效率的同时，还可以生产经济效益可观的副产品，变废为宝，符合循环经济的要求。

本发明通过分析气溶胶的形成机理，采用一种新型的氨加入技术，从最大程度上减少了气溶胶的形成。本发明将氨加入氧化空气管道，将氧化空气与氨同时加入浆池，空气与氨的迅速扩散与均匀分布，与溶解在浆液里的SO₂发生化合、氧化反应生成稳定的(NH₄)₂SO₄。

本发明应用于2×135MW机组的烟气脱硫试验，两台炉公用一套脱硫装置，主要运行参数如下：

1、原烟气中SO₂的浓度为3128mg/Nm³，净烟气中SO₂的浓度为93mg/Nm³，脱硫效率为97.1%；

2、原烟气温度为138℃，净烟气温度为55.8℃；

3、成品硫铵含水率为0.9%。

从试验运行效果来看，本发明的双塔氨法脱硫方法能够达到较高的脱硫效率。相比现有烟气脱硫方法，获得同样的脱硫效率所消耗的电耗要低，副产品硫铵可达到国家合格品或一等品要求，既经济又环保。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

附图标记：1－预洗涤塔、2－浓缩泵、3－预洗涤塔喷淋层、4－预洗涤塔除雾器、5－脱硫塔、6－循环泵、7－硫铵溶液排出泵、8－脱硫塔喷淋层、9－脱硫塔除雾器、10－工艺水箱、11-工艺水泵、12-氧化风机、13-液氨储罐、14-供氨设备、15-硫铵浆液排放阀、16-中和箱、17-硫铵料液泵、18-旋流器、19-离心机、20-干燥床、21-脱硫塔浆液池、22-预洗涤塔浆液池、23-烟气入口、24-烟气出口、25-氨加入管、26-氧化空气管、27-循环管路I、28-循环管路II、29-原烟气入口、30-预洗涤烟气出口、31-烟道。

具体实施方式

实施例参见图1所示，这种双塔氨法脱硫装置，包括烟气净化部分、吸收剂供应部分和硫铵脱水部分；所述烟气净化部分由脱硫塔5和预洗涤塔1构成；脱硫塔5内部下段有脱硫塔浆液池21，上段有脱硫塔喷淋层8和脱硫塔除雾器9，脱硫塔喷淋层8的喷淋管外连的循环管路I27与脱硫塔浆液池21相连，该循环管路I27上连接有循环泵6，脱硫塔除雾器9设于脱硫塔喷淋层8上方，脱硫塔除雾器9外连的管路与吸收塔1外的工艺水箱10连接，该管路上连接有工艺水泵11，脱硫塔5顶部有净烟气出口24，中部有烟气入口23。

所述预洗涤塔1内部下段有预洗涤塔浆液池22，上段有预洗涤塔喷淋层3和预洗涤塔除雾器4，预洗涤塔喷淋层3的喷淋管外连的循环管路II 28与预洗涤塔浆液池22相连，循环管路II 28上连接有浓缩泵2，预洗涤塔除雾器4设于预洗涤塔喷淋层3上方，预洗涤塔除雾器4外连的管路与脱硫塔浆液池21连接，该管路上有硫铵溶液排出泵7，预洗涤塔浆液池22中部有原烟气入口29，顶部有预洗涤烟气出口30，预洗涤烟气出口30经烟道31与脱硫塔5中部的烟气入口23连接。

所述吸收剂供应部分由液氨储罐13、供氨设备14、氧化风机12构成；氧化风机12经氧化空气管26通入脱硫塔浆液池21内部，氧化空气管26的侧壁上开有氨加入口，液氨储罐13的出料口经供氨设备14与氨加入管25连接，氨加入管25与氧化空气管26侧壁上的氨加入口连接。氨加入点的氨加入管25内压力大于氧化空气管26内压力，氧化空气量远大于加氨量。吸收剂可采用液氨或者氨水，根据实际要求确定，设置液氨储罐或者氨水罐，布置上需满足相关化工、消防要求。

所述硫铵脱水部分由硫铵浆液排放阀15、中和箱16、硫铵料液泵17、旋流器18、离心机19和干燥床20构成；所述中和箱16的入口经支路与循环管路II28连接，并在该支路上连接硫铵浆液排放阀15，中和箱16的出口经硫胺料液泵17与旋流器18的进料口连接，旋流泵18的出料口再与离心机19和干燥床20顺次连接连接。干燥床20可采用振动流化床。

这种双塔氨法脱硫方法，其特征在于步骤如下：原烟气29经原烟气入口29进入预洗涤塔1内部，脱硫塔浆液池21内的硫铵溶液通过硫铵溶液排出泵7送至预洗涤塔1内的预洗涤塔除雾器4，对原烟气29进行冲洗并落入预洗涤塔浆液池22中，预洗涤塔浆液池22中的浆液经浓缩泵2浓缩后经循环管路II28进入预洗涤塔喷淋层3，通过喷淋使浓缩后的浆液与原烟气29接触，原烟气中的二氧化硫被初步吸收后再落入预洗涤塔浆液池22内，同时浆液与高温原烟气接触后进一步浓缩。

预洗涤后的烟气向上经烟道31进入脱硫塔5内进行脱硫反应，同时将氧化空气和氨加入脱硫塔浆液池21内，脱硫塔浆液池21内的浆液通过循环管路I27进入脱硫塔喷淋层8，喷淋液与烟气接触，烟气中的二氧化硫被吸收后生成稳定的不饱和硫酸铵溶液落入脱硫塔浆液池21内；脱硫后的净烟气向上经脱硫塔除雾器9除去大液滴后达标排放，由工艺水箱10将补充的工艺水以脱硫塔除雾器9冲洗的形式进入脱硫塔内。

经浓缩泵2浓缩后的硫铵溶液经循环管路II28的支路进入中和箱16内，然后由硫铵料液泵17送至硫胺旋流器18处理，将硫胺旋流器底流用离心机19分离硫胺晶体，硫胺晶体最终落入干燥床20内，干燥得到含水率低于1%的成品硫胺。

Claims

1.一种双塔氨法脱硫装置，包括烟气净化部分、吸收剂供应部分和硫铵脱水部分，其特征在于：

所述烟气净化部分由脱硫塔（5）和预洗涤塔（1）构成；脱硫塔（5）内部下段有脱硫塔浆液池（21），上段有脱硫塔喷淋层（8）和脱硫塔除雾器（9），脱硫塔喷淋层（8）的喷淋管外连的循环管路I(27)与脱硫塔浆液池（21）相连，该循环管路I（27）上连接有循环泵（6），脱硫塔除雾器（9）设于脱硫塔喷淋层（8）上方，脱硫塔除雾器（9）外连的管路与吸收塔（1）外的工艺水箱（10）连接，该管路上连接有工艺水泵（11），脱硫塔（5）顶部有净烟气出口（24），中部有烟气入口（23）；

所述预洗涤塔（1）内部下段有预洗涤塔浆液池（22），上段有预洗涤塔喷淋层（3）和预洗涤塔除雾器（4），预洗涤塔喷淋层（3）的喷淋管外连的循环管路II（28）与预洗涤塔浆液池（22）相连，循环管路II（28）上连接有浓缩泵（2），预洗涤塔除雾器（4）设于预洗涤塔喷淋层（3）上方，预洗涤塔除雾器（4）外连的管路与脱硫塔浆液池（21）连接，该管路上有硫铵溶液排出泵（7），预洗涤塔浆液池（22）中部有原烟气入口（29），顶部有预洗涤烟气出口（30），预洗涤烟气出口（30）经烟道（31）与脱硫塔（5）中部的烟气入口（23）连接；

所述吸收剂供应部分由液氨储罐（13）、供氨设备（14）、氧化风机（12）构成；液氨储罐（13）的出料口与供氨设备（14）连接，供氨设备（14）与氧化风机（12）均由管路通入硫塔浆液池（21）内部；

所述硫铵脱水部分由硫铵浆液排放阀（15）、中和箱（16）、硫铵料液泵（17）、旋流器（18）、离心机（19）和干燥床（20）构成；所述中和箱（16）的入口经支路与循环管路II（28）连接，并在该支路上连接硫铵浆液排放阀（15），中和箱（16）的出口经硫胺料液泵（17）与旋流器（18）的进料口连接，旋流泵（18）的出料口再与离心机（19）和干燥床（20）顺次连接连接；

所述氧化风机（12）经氧化空气管（26）通入脱硫塔浆液池（21）内部，氧化空气管（26）的侧壁上开有氨加入口，液氨储罐（13）的出料口经供氨设备（14）与氨加入管（25）连接，氨加入管（25）与氧化空气管（26）侧壁上的氨加入口连接；

所述氨加入点的氨加入管（25）内压力大于氧化空气管（26）内压力，氧化空气量远大于加氨量；

所述脱硫塔（5）和预洗涤塔（1）均安装有插入浆液池内部的搅拌机。

2.根据权利要求1所述的双塔氨法脱硫装置，其特征在于：所述干燥床（20）采用振动流化床。

3.一种应用权利要求1或2所述装置的双塔氨法脱硫方法，其特征在于步骤如下：

步骤A，原烟气（29）经原烟气入口（29）进入预洗涤塔（1）内部，脱硫塔浆液池（21）内的硫铵溶液通过硫铵溶液排出泵（7）送至预洗涤塔（1）内的预洗涤塔除雾器（4），对原烟气（29）进行冲洗并落入预洗涤塔浆液池（22）中，预洗涤塔浆液池（22）中的浆液经浓缩泵（2）浓缩后经循环管路II（28）进入预洗涤塔喷淋层（3），通过喷淋使浓缩后的浆液与原烟气（29）接触，原烟气中的二氧化硫被初步吸收后再落入预洗涤塔浆液池（22）内，同时浆液与高温原烟气接触后进一步浓缩；

步骤B，预洗涤后的烟气向上经烟道（31）进入脱硫塔（5）内进行脱硫反应，同时将氧化空气和氨加入脱硫塔浆液池（21）内，脱硫塔浆液池（21）内的浆液通过循环管路I（27）进入脱硫塔喷淋层（8），喷淋液与烟气接触，烟气中的二氧化硫被吸收后生成稳定的不饱和硫酸铵溶液落入脱硫塔浆液池（21）内；脱硫后的净烟气向上经脱硫塔除雾器（9）除去大液滴后达标排放，由工艺水箱（10）将补充的工艺水以脱硫塔除雾器（9）冲洗的形式进入脱硫塔内；

步骤C，经浓缩泵（2）浓缩后的硫铵溶液经循环管路II（28）的支路进入中和箱（16）内，然后由硫铵料液泵（17）送至硫胺旋流器（18）处理，将硫胺旋流器底流用离心机（19）分离硫胺晶体，硫胺晶体最终落入干燥床（20）内，干燥得到含水率低于1%的成品硫胺。