CN102872709A - 一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺 - Google Patents

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李承泉
邱向东
徐亚琳
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Abstract

一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺,其特征是烟气的脱硫过程在具有多种功能的组合脱硫塔中进行,高温烟气从脱硫塔的侧面进入,脱硫塔下部为氧化段、中部为主吸收段、上部为洗涤、净化、除雾段。为了去除脱硫过程中可能存在的SO2气溶胶难、减少烟气中硫酸铵溶液的夹带(所谓硫酸铵溶液的夹带是指脱硫以后的净化湿烟气中含有10-35%(m/m)浓度的硫酸铵溶液的量),在脱硫塔内浆液喷淋层的上部、除雾器下部之间安装高效气溶胶捕捉器,高效气溶胶捕捉器至少设置一层清洗水喷淋层,在清洗水喷淋层上布置大流量的喷嘴,利用清水对离开脱硫塔的烟气进行洗涤,降低烟气中硫酸铵溶液的夹带、吸收及溶解(亚)硫酸氢铵气溶胶,提高了硫酸铵产品的回收率。

Description

一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种烟气脱硫工艺,尤其是一种捕捉氨法脱硫后烟气中二氧化硫气溶胶、提高硫酸铵回收率的工艺。
背景技术
[0002]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一,2011年,我国SO2年排放量1114. I万吨(比上年下降I. 74%),大大超出了环境自净能力,排放总量位于世界首位。燃煤锅炉烟气的主要成分是S02,SO2本身是一项具有巨大价值的硫资源,但不加处理或不良处理方式的排放,使其成为污染环境的巨大污染源,已成为环境治理的重要对象。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。但 具有硫酸铵产品的回收率低、(亚)硫酸氢铵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
[0003] 本发明的目的是针对现有氨法脱硫工艺存在的硫酸铵回收率低,所排放的烟气中存在气溶胶的问题,发明的一种能提高硫酸铵回收率,去除排放气体中气溶胶的一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺。
[0004] 本发明的技术方案是:
一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺,其特征在于包括以下步骤:
首先,高温烟气从脱硫塔侧面的进烟口进入脱烟塔内,在脱硫塔内、烟气进口的上部至少设置二层喷淋层,按照1-3 :1的喷淋液与烟气比向进入脱烟塔内的高温烟气喷淋,喷淋液采用浓度为5-35% (m/m)的硫酸铵或亚硫酸铵溶液;
其次,在脱硫塔内、进烟口的下方设置浆池,使吸收了烟气中二氧化硫并产生亚硫酸铵的喷淋液落入浆池中,与浆池中的氧化空气反应生成硫酸铵;控制硫酸铵的浓度在5-35% (m/m)之间;
第三,在脱硫塔内、喷淋层的上部至少设置两级除雾器,使经过喷淋处理后的烟气经两级除雾器除雾后去除烟气中的雾滴,控制烟气中雾滴的含量不超过75mg/Nm3,(即每标准立方米气体中的雾滴含量为75毫克),得到烟气;
第四,在脱硫塔内浆液喷淋层的上部、除雾器下部安装高效气溶胶捕捉器,高效气溶胶捕捉器至少设置一层清洗水喷淋层,清洗水流量按照O. 2-1 :1的清洗水与烟气比,在清洗水喷淋层的上部设置水喷淋层,进入除雾器前的烟气通过水喷淋层的洗涤、置换后进一步去除所述烟气中的气溶胶,吸收并溶解烟气中可能产生的硫酸氢铵或亚硫酸氢铵气溶胶,提高硫酸铵产品的回收率;
最后,使经过清洗水喷淋后的烟气再经过除雾器除雾后从脱硫塔的顶部排出,通过脱硫塔顶部的湿烟囱或者回原烟囱排放。[0005] 在所述的脱硫塔入口段烟道上设有事故降温喷淋层,防止高温烟气对塔内件造成损坏。
[0006] 所述的浆池中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脱硫塔内腔连通。
[0007] 所述的两级除雾器中靠近喷淋层的一级除雾器的上下均设有对其进行冲洗清洁的冲洗水喷头,靠近脱硫塔顶部的两级除雾器的下部设有对其进行冲洗清洁的冲洗水喷头。
[0008] 所述的高效气溶胶捕捉器中清洗水喷淋层的底部设有收集清水喷淋层落下的清洗水的圆形环,并且将清洗水汇集到脱硫塔外部的清洗水罐,清洗水喷淋层的清洗水通过水洗泵和管道与脱硫塔外部的清洗水罐相连,从而可将清洗烟气后的洗涤水作为脱硫塔的补充工艺水使用。 [0009] 所述的烟气洗涤、净化装置采用整体玻璃钢材质、316L不锈钢材质、聚丙烯塑料、碳钢衬玻璃鳞片防腐材质制造,并配有支撑梁。
[0010] 本发明的有益效果:
本发明的方法操作简便,虽然投资有所增加,可以从根本上解决氨法脱硫过程中由于气溶胶及硫酸铵溶液逃逸引起的硫酸铵回收率不高的问题。
[0011] 采用本发明的方法硫酸铵的回收率可达到98%(m/m)以上,所排放的烟气中的气溶胶的含量在8mg/Nm3以下。
附图说明
[0012] 图I是本发明高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺的原理图。
[0013] 图I中:T101为脱硫塔;V101为脱硫塔循环浆池、V102为清洗水罐;XlOl为除雾器冲洗喷淋层;X102为除雾器;X103为喷淋层;P101为脱硫循环泵;P102为脱硫输送泵;P103为清洗水泵;
图2是高效气溶胶捕捉器的正视图;
图3是图2的俯视图。
具体实施方式
[0014] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0015] 如图I所示,一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺包括以下部分:
a.主吸收段:高温烟气从脱硫塔的侧面进入脱硫塔,按照I :1〜3 :1的液气比(液体流量以L/h为单位,而气以m3/h为单位),用浓度为5 - 35% (m/m)的硫酸铵/ (或)亚硫酸铵缓冲溶液进行喷淋,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;为了防止高温烟气对塔内件造成损坏,在脱硫塔入口段烟道上设有事故降温喷淋层,该段烟道采用耐酸钢或碳钢防腐材料进行制作。
[0016] b.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(重量百分比)在10 — 35%(m/m),当浓度达到一定值时,通过脱硫输送泵将吸收液输送到硫酸铵后处理工段进行处理。
[0017] c.除雾段:烟气由主吸收段进入顶部的二级除雾器,除雾后的烟气中雾滴含量低于75mg/Nm3,在一级除雾器的上下及二级除雾器的下部均设置冲洗水,对除雾器进行冲洗。
[0018] d.高效气溶胶捕捉器:离开脱硫塔浆液喷淋层的烟气从下部进入高效气溶胶捕捉器,高效气溶胶捕捉器配有水喷淋层,通过大流量的清水对离开浆液喷淋层的烟气进行洗涤、净化,来降低烟气中硫酸铵溶液的夹带,利用(亚)硫酸氢铵的水溶性出去脱硫过程中可能产生的气溶胶,提高硫酸铵产品产品的回收率。清洗水罐中的洗涤水作为脱硫塔的补充工艺水使用。
[0019] 高效气溶胶捕捉器采用整体玻璃钢材质、316L不锈钢材质、聚丙烯塑料、碳钢衬玻璃鳞片防腐材质制造,并配有支撑梁。
[0020] 增设高效气溶胶捕捉器后,整个脱硫系统的压降(从脱硫塔入口至脱硫塔出口)的·在 1000 — 1350Pa 之间。
[0021] 首先,使高温烟气从脱硫塔TlOl侧面的进烟口进入脱烟塔内,并在脱硫塔内、进烟口的上部至少设置一层喷淋层X103 (具体实施时可采用图I中所示的三层结构,图I中三层喷淋层从下至上依次为X-103A、X-103B、X-103C),按照1_3 :1的喷淋液与烟气比向进入脱烟塔内的高温烟气进行喷淋(喷淋液以流量为单位计,升/秒,烟气以体积计,立方米),喷淋液采用浓度(m/m)为5-35%(m/m)的硫酸铵/亚硫酸铵溶液;为了防止高温烟气对塔内件造成损坏,在脱硫塔入口段烟道上设有事故降温喷淋层X-103D,烟气进口段的烟道最好采用耐酸钢或碳钢防腐材料进行制作;喷淋后的烟气温度从进口处的110 - 160°C降至45-70 0C ;
其次,在脱硫塔TlOl内、进烟口的下方设置浆池V-101,使吸收了烟气中二氧化硫并产生亚硫酸铵的喷淋液落入浆池中,与浆池中的氧化空气反应生成硫酸铵;控制硫酸铵的浓度在5-35%(m/m)之间,如果深度超过设定的范围可采用脱硫输送泵P102及时抽出送入后续处理设备进行处理;为了产生足够的氧化空气,可在所述的浆池中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脱硫塔内腔连通。脉冲悬浮系统和侧进式搅拌器用于使浆池中的喷淋液流动,加快氧化空气的流动;所述的氧化空气分布器、脉冲悬浮系统、氧化空气喷枪和侧进式搅拌器均为常用的化工处理设备,可直接从市场定购;
第三,在脱硫塔TlOl内、喷淋层X103的上部至少设置两级除雾器,使经过喷淋处理后的烟气经除雾器X-102B、X-102C除雾后去除烟气中的雾滴,控制烟气中雾滴的含量不超过75mg/Nm3 (即每标准立方米气体中的雾滴含量为75毫克),得到烟气;为了使除雾器始终处于最佳工作状态,可在所述的两级除雾器中靠近喷淋层的一级除雾器的上下均设置对其进行冲洗清洁的冲洗水喷头,靠近脱硫塔顶部的两级除雾器的下部设有对其进行冲洗清洁的冲洗水喷头;除雾器为常规设备,可直接从市场定购;
第四,在脱硫塔内浆液喷淋层的上部、除雾器下部安装高效气溶胶捕捉器X-104,高效气溶胶捕捉器至少设置一层清洗水喷淋层X103E,清洗水流量按照O. 2-1 :1的清洗水与烟气比(清水流量以升/秒,烟气以立方米计),(图I中采了的是单层结构,即X-103E,具体实施时的数量可根据烟气进行设定),在喷淋层的上部设置除雾器X-102A (除雾器X-102A位于两级除雾器X-102B、X-102C之上),进入高效气溶胶捕捉器中的烟气通过大流量清水喷淋层的冲洗后进一步去除所述烟气中的硫酸铵,吸收并溶解烟气中剩余的硫酸氢铵或亚硫酸氢铵气溶胶,使烟气中的硫酸氢铵或亚硫酸氢铵气溶胶低于排放标准值,提高硫酸铵产品的回收率;
图2是高效气溶胶捕捉器的正视图;图3是图2的俯视图,参照图2、3所示,高效气溶胶捕捉器的底部设有圆环收集清洗水,清洗水通过管道收集到清洗水罐V-102中,清洗水可通过清洗水泵P103和管道与脱硫塔T-IOl中的浆池V-101相连,从而可将洗涤后的清水作为脱硫塔的补充工艺水使用。
[0022] 最后,经过清洗水洗涤后的烟气再经过除雾器除雾后,从脱硫塔顶部的湿烟囱或者回原烟囱排放,出口烟气温度一般为40-55°C之间。
[0023] 本发明的关键是:烟气的脱硫过程在具有多种功能的组合脱硫塔中进行,高温烟气从脱硫塔的侧面进入,脱硫塔下部为氧化段、中部为主吸收段、上部为洗涤、净化、除雾 段。为了去除脱硫过程中可能存在的SO2气溶胶、减少烟气中硫酸铵溶液的夹带(所谓硫酸铵溶液的夹带是指脱硫以后的净化湿烟气中含有10-35%(m/m)浓度的硫酸铵溶液的量),在脱硫塔内浆液喷淋层与除雾器之间增设高效气溶胶捕捉器,在高效气溶胶捕捉器内设计大流量的喷嘴,利用清洗水对离开脱硫塔之前的烟气进行洗涤、净化,降低烟气中硫酸铵溶液的夹带、吸收及溶解(亚)硫酸氢铵气溶胶,提高硫酸铵产品的回收率。
[0024] 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 (6)

1. 一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺,其特征在于包括以下步骤: 首先,高温烟气从脱硫塔侧面的进烟口进入脱烟塔内,在脱硫塔内、烟气进口的上部至少设置二层喷淋层,按照1-3 :1的喷淋液与烟气比向进入脱烟塔内的高温烟气进行喷淋,喷淋液采用浓度为5-35% (m/m)的硫酸铵或亚硫酸铵溶液; 其次,在脱硫塔内、进烟口的下方设置浆池,吸收了烟气中二氧化硫并产生亚硫酸铵的喷淋液落入浆池中,与浆池中的氧化空气反应生成硫酸铵;控制硫酸铵的浓度在5-35%(m/m)之间; 第三,在脱硫塔内、喷淋层的上部至少设置两级除雾器,使经过喷淋处理后的烟气经两级除雾器除雾后去除烟气中的雾滴,控制烟气中雾滴的含量不超过75mg/Nm3,得到烟气; 第四,在脱硫塔内浆液喷淋层的上部、除雾器下部之间安装高效气溶胶捕捉器,高效气溶胶捕捉器至少设置一层清洗水喷淋层,清洗水流量按照O. 2-1 :1的清洗水与烟气比,在清洗水喷淋层的上部设置水喷淋层; 最后,使经过清洗水喷淋后的烟气再经过除雾器除雾后从脱硫塔的顶部排出,通过脱硫塔顶部的湿烟囱或者回原烟囱排放。
2.根据权利要求I所述的一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺及装置,其特征是在脱硫塔入口段烟道上设有事故降温喷淋层。
3.根据权利要求I所述的一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺及装置,其特征是所述的脱硫塔下部浆池中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脱硫塔内腔连通。
4.根据权利要求I所述的一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺及装置,其特征是所述的两级除雾器中靠近喷淋层的一级除雾器的上下均设有对其进行冲洗清洁的冲洗水喷头,靠近脱硫塔顶部的两级除雾器的下部设有对其进行冲洗清洁的冲洗水喷头。
5.根据权利要求I所述的一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺及装置,其特征是所述的清洗水喷淋层的底部设有收集清水喷淋层落下的清洗水的圆形环,将清洗水汇集到脱硫塔外部的清洗水罐,清洗水喷淋层的清洗水通过水洗泵和管道与脱硫塔外部的清洗水罐相连,从而可将清洗烟气后的洗涤水作为脱硫塔的补充工艺水使用。
6.根据权利要求I所述的一种高效捕捉脱硫后烟气中气溶胶的工艺及装置,其特征是所述的烟气洗涤、净化装置采用整体玻璃钢材质、316L不锈钢材质、聚丙烯塑料、碳钢衬玻璃鳞片防腐材质制造,并配有支撑梁。
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