CN102974205A

CN102974205A - 塔内结晶氨法脱硫塔

Info

Publication number: CN102974205A
Application number: CN2012105466600A
Authority: CN
Inventors: 李宗润; 张晓波
Original assignee: Sp Longyuan Power Technology & Engineering Co Ltd
Current assignee: Sp Longyuan Power Technology & Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: CN102974205B

Abstract

本发明提供一种塔内结晶氨法脱硫塔，包括：塔体，其内部空间形成有塔池；氧化空气管，连通于塔体的内部空间并提供空气；氨水补充管，向塔体的塔池提供氨水；循环吸收泵，连通于塔池并抽出塔池内的吸收液并将抽出的吸收液循环通入到塔体的内部空间中并吸收烟气中所含的二氧化硫；排出泵，连通于塔池底部；分割结构，位于塔池中，用于将塔池分割为氧化区和非氧化区，已吸收烟气中所含的二氧化硫的吸收液落入氧化区和非氧化区；氨水补充管包括与氧化区连通的第一氨水补充管和与非氧化区连通的第二氨水补充管；氧化空气管提供的空气通到氧化区；排出泵的进口与氧化区连通；循环吸收泵的进口与非氧化区连通。本发明可以提高吸收二氧化硫的能力。

Description

塔内结晶氨法脱硫塔

技术领域

本发明涉及一种氨法脱硫塔，尤其涉及一种塔内结晶氨法脱硫塔的吸收液循环结构。

背景技术

氨法烟气脱硫是用氨（可以是氨气、氨水或碳酸氢铵）作为吸收剂，对锅炉烟道气（或者钢厂烧结机烟气等）进行二氧化硫脱除，通过空气氧化成副产物硫酸铵。氨法烟气脱硫的主要设备是脱硫塔，工艺流程一般分为两种：塔内饱和结晶和塔外蒸发结晶。塔内饱和结晶工艺主要是吸收液在循环吸收过程中，塔池中硫酸铵达到过饱和直接析出晶体，然后排出带了硫酸铵结晶体的浆液，该浆液通过固液分离得到硫酸铵。塔外蒸发结晶工艺是吸收二氧化硫过程中吸收塔塔池中的硫酸铵溶液未达到饱和，排出的溶液通过蒸发过程得到硫酸铵晶体。

就塔内结晶的工艺而言，烟气进入脱硫塔中部，在吸收塔吸收区与喷淋层喷出的吸收液逆流接触。烟气中的二氧化硫被吸收液吸收，吸收液落入吸收塔底部的塔池。循环吸收液是含有硫酸铵晶体的饱和硫酸铵溶液，溶液中只含有少量亚硫酸铵，PH值为5-6之间。吸收液吸收二氧化硫的化学式为：

SO₂+H₂O=H₂SO₃；

塔池中补入空气和氨水。在塔池中的反应是：

H₂SO₃+2NH₃=(NH₄)₂SO₃；

(NH₄)₂SO₃+1/2O₂=(NH₄)₂SO₄。

控制塔池中硫酸铵的固体浓度，达到5％左右固含量后用排出泵将浆液连续排出以便维持溶液中固体的浓度和塔池的液位。排出液去固液分离得到硫酸铵作为副产品，母液返回吸收塔。烟气被吸收二氧化硫后经过塔上部的除雾器、规整填料吸收逃逸的氨气后从塔顶排出。

在脱硫塔中，塔池是一个无任何区域分割的容器。底部分布有氧化空气管以及搅拌装置。循环吸收泵从塔池底部抽取循环吸收液。排出泵从塔池底部抽取排出液。循环吸收液与排出液的成分相同。若硫酸铵产品中带有亚硫酸铵，由于亚硫酸铵的不稳定性，产品中含有过多的亚硫酸铵，将使产品的质量受影响，因此要求塔池中的浆液中亚硫酸铵含量尽量低。也就是说，亚硫酸铵在塔池中必须全部被氧化。这样的循环吸收液，呈弱酸性，ＰＨ在5－6之间，基本不含亚硫酸铵，作为吸收二氧化硫的吸收液，其吸收二氧化硫的能力很弱，所需要的喷淋吸收液的量很大，例如对于脱硫塔进口烟气中二氧化硫含量为5000mg/Nm³的烟气，为了使烟气脱硫后达到环保要求，液气比往往需要18左右。高液气比，必定消耗大量的电力。同时，由于循环液中含有大量硫酸铵晶体，使循环泵的磨损严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塔内结晶氨法脱硫塔，以解决现有技术存在的以下问题：循环吸收液与排出液的成分相同。

为了解决上述问题，本发明提供一种塔内结晶氨法脱硫塔，其包括：塔体，其内部空间形成有塔池且其上设置有用于将含二氧化硫烟气通入的烟气进口和用于将已处理二氧化硫的烟气排出的烟气出口；氧化空气管，连通于塔体的内部空间并提供空气；氨水补充管，向塔体的塔池提供氨水；循环吸收泵，连通于塔池并抽出塔池内的吸收液并将抽出的循环吸收液通入到塔体的内部空间中并吸收烟气中所含的二氧化硫；排出泵，连通于塔池底部；分割结构，位于塔池中，用于将塔池分割为氧化区和非氧化区，已吸收烟气中所含的二氧化硫的吸收液落入氧化区和非氧化区；所述氨水补充管包括与氧化区连通的第一氨水补充管和与非氧化区连通的第二氨水补充管；氧化空气管提供的空气通到氧化区；排出泵的进口与氧化区连通；循环吸收泵的进口与非氧化区连通。

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，所述分割结构包括设置于塔池内的横隔板和竖隔板，横隔板、竖隔板与塔体的内壁围合成开口向上的非氧化区。

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，氧化区位于非氧化区下方。

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，横隔板倾斜设置，且横隔板的一边缘与塔体的内壁密封连接，横隔板的另一边缘与竖隔板的下边缘靠近并形成一用于流出硫酸铵结晶的缝隙。

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：搅拌装置，设置于氧化区。

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：喷淋层，连通于循环吸收泵的出口，以将循环吸收泵抽出的吸收液循环通入到塔体的内部空间中；

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：除雾器，设置于塔体的内部空间并用于在烟气从塔体的烟气出口排出之前进行除雾。

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，所述横隔板倾斜设置的角度为5～30度。

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，所述横隔板的所述另一边缘与所述竖隔板平齐。

优选地，在所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，所述竖隔板位于塔池俯视圆心的左边，使所述非氧化区的俯视面积为整个塔池俯视圆面积的三分之二左右。

由上分析，本发明通过使塔池分成了两个区，一个非氧化区用来提供循环吸收液，另一个氧化区对吸收液完全氧化形成硫酸铵进而达到过饱和形成结晶，可以提高循环吸收液内亚硫酸铵含量，增加吸收二氧化硫的能力，降低液气比，节省循环泵的电能消耗。同时，由于循环吸收液中不再含有固体颗粒，降低了循环吸收泵的磨损，增加了循环吸收泵的寿命。

附图说明

图1为根据本发明的塔内结晶氨法脱硫塔的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1塔体 6非氧化区

11塔池 60缝隙

13烟气进口 61竖隔板

15烟气出口 611下边缘

17内壁 62横隔板

2搅拌装置 621边缘

3排出泵 623边缘

31进口 71第一氨水补充管

4循环吸收泵 72第二氨水补充管

41进口 8氧化空气管

43出口 9除雾器

5喷淋层 10氧化区

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1示意性地示出了根据本发明的塔内结晶氨法脱硫塔的原理结构

如图1所示，根据本发明的塔内结晶氨法脱硫塔包括：塔体1，其内部空间形成有塔池11（烟气进口13的下部是塔池11，一般液面在烟气进口下部半米左右）且其上设置有用于将含二氧化硫烟气通入的烟气进口13和用于将已处理二氧化硫的烟气排出的烟气出口15；氧化空气管8，连通于塔体1的内部空间并提供空气；氨水补充管，向塔体1的塔池提供吸收液；循环吸收泵4，连通于塔池11并抽出塔池内的吸收液并将抽出的吸收液循环通入到塔体1的内部空间中并吸收烟气中所含的二氧化硫；排出泵3，连通于塔池11底部；分割结构，位于塔池11中，用于将塔池11分割为氧化区10和非氧化区6，已吸收烟气中所含的二氧化硫的吸收液落入氧化区10和非氧化区6；其中，所述氨水补充管包括与氧化区10连通的第一氨水补充管71和与非氧化区6连通的第二氨水补充管72；氧化空气管8提供的空气通到氧化区10；排出泵3的进口31与氧化区10连通；循环吸收泵4的进口41与非氧化区6连通。

在所述分割结构的一个实施例中，所述分割结构包括设置于塔池11内的横隔板62和竖隔板61，横隔板62、竖隔板61与塔体1的内壁17围合成开口向上的非氧化区6，优选竖隔板61铅垂地位于塔池俯视圆心的左边，使非氧化区6的俯视面积大概为整个塔池俯视圆面积的三分之二左右。

在根据本发明所述的塔内结晶氨法脱硫塔的一个实施例中，氧化区10位于非氧化区6下方。

为了便于非氧化区6可能产生的少量硫酸铵结晶及时排出到氧化区10中，横隔板62倾斜设置（至于倾斜角度，可在5-30度，比如8、11、14、17、20、23、26、29度等，所谓倾斜角度是指相对于图中水平方向也即塔的水平方向），且横隔板62的一边缘621与塔体1的内壁17密封连接，横隔板62的另一边缘623与竖隔板61的下边缘611靠近（优选横隔板62的另一边缘623与竖隔板61平齐，所谓平齐是指竖隔板61的垂直投影与横隔板边缘623重合，且优选竖隔板底边缘与横隔板边缘623的间距为200-300毫米，形成用于流出硫酸铵结晶的缝隙60。

在根据本发明所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，优选地，所述塔内结晶氨法脱硫塔还可包括：搅拌装置2，设置于氧化区10。

在根据本发明所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，优选地，所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：喷淋层5，连通于循环吸收泵4的出口43，以将循环吸收泵4抽出的吸收液循环通入到塔体1的内部空间中。

在根据本发明所述的塔内结晶氨法脱硫塔中，优选地，所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：除雾器9，设置于塔体1的内部空间并用于在烟气从塔体1的烟气出口15排出之前进行除雾。

由上可知，本优选实施例将塔池11分成两个区，即非氧化区6和氧化区10。氧化空气管8和搅拌装置2布置在氧化区10。循环吸收泵4仅从非氧化区6抽取循环吸收液。补充的氨水分两部分，一部分直接补充在非氧化区6，另一部分直接补充在氧化区10。在其他实施例中，氨水补充管可以与循环吸收泵4的进口41连通，间接地将补充的氨水通过喷淋层5喷淋至氧化区10和非氧化区6。

应用本优选实施例时，通过补充氨量控制氧化区10的ＰＨ值为4－5，这部分溶液为完全氧化的硫酸铵溶液。排出泵3从氧化区10底部抽取排出液排出。循环吸收液通过氨的补入控制ＰＨ为6－7.5。

循环吸收液的成分是亚硫酸铵-亚硫酸氢铵混合液（也含有部分硫酸铵），PH为6-7.5。此混合液作为吸收剂被泵至吸收区通过喷淋层5喷淋而下，在吸收区与烟气进口13输入的烟气中的二氧化硫逆流接触，二氧化硫被亚硫酸铵反应吸收。反应方程式如下：

(NH₄)₂SO₃+SO₂＋H₂O=2NH₄HSO₃。

循环吸收液吸收二氧化硫后自由落至塔池氧化区10和非氧化区6液面。由于非氧化区6没有空气进入，不发生氧化反应，其中补入氨水后，发生反应：

2NH₄HSO₃+2NH₃=2(NH₄)₂SO₃。

因此，补入氨水反应后的循环吸收溶液又恢复了亚硫酸铵的含量，此溶液作为循环吸收液。

氧化区补入空气与氨水，总反应为：

2NH₄HSO₃+2NH₃+O₂=2(NH₄)₂SO₄；

由于循环吸收溶液中的亚硫酸铵对二氧化硫有很好的吸收能力，因此吸收液的吸收能力大大加强，液气比显著降低，显著降低循环吸收泵4的电力消耗。

非氧化区6不产生亚硫酸铵氧化成硫酸铵的反应，硫酸铵晶体生成主要是在氧化区10。在非氧化区6，即使有少量的晶体存在，由于重力的作用，晶体会沿着带有坡度的横隔板62底部通过缝隙60流入氧化区10。因此，循环吸收液中基本不含固体颗粒，对循环吸收泵的磨损大大降低。

综上，通过对塔池分区，本发明可以提高循环吸收液内亚硫酸铵含量，增加吸收二氧化硫的能力，降低液气比，节省循环泵的电能消耗。同时，由于循环液中不再含有固体颗粒，降低了循环泵的磨损，增加了循环泵的寿命。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.一种塔内结晶氨法脱硫塔，包括：

塔体（1），其内部空间形成有塔池（11）且其上设置有用于将含二氧化硫烟气通入的烟气进口（13）和用于将已处理二氧化硫的烟气排出的烟气出口（15）；

氧化空气管（8），连通于塔体（1）的内部空间并提供空气；

氨水补充管，向塔体（1）的塔池提供吸收液；

循环吸收泵（4），连通于塔池（11）并抽出塔池内的吸收液并将抽出的吸收液循环通入到塔体（1）的内部空间中并吸收烟气中所含的二氧化硫；

排出泵（3），连通于塔池（11）底部；

其特征在于，所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：分割结构，位于塔池（11）中，用于将塔池（11）分割为氧化区（10）和非氧化区（6），已吸收烟气中所含的二氧化硫的吸收液落入氧化区（10）和非氧化区（6）；

所述氨水补充管包括与氧化区（10）连通的第一氨水补充管（71）和与非氧化区（6）连通的第二氨水补充管（72）；

氧化空气管（8）提供的空气通到氧化区（10）；

排出泵（3）的进口（31）与氧化区（10）连通；

循环吸收泵（4）的进口（41）与非氧化区（6）连通。

2.根据权利要求1所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

所述分割结构包括设置于塔池（11）内的横隔板（62）和竖隔板（61），横隔板（62）、竖隔板（61）与塔体（1）的内壁（17）围合成开口向上的非氧化区（6）。

3.根据权利要求1所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

氧化区（10）位于非氧化区（6）下方。

4.根据权利要求2所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

横隔板（62）倾斜设置，且横隔板（62）的一边缘（621）与塔体（1）的内壁（17）密封连接，横隔板（62）的另一边缘（623）与竖隔板（61）的下边缘（611）靠近并形成一用于流出硫酸铵结晶的缝隙（60）。

5.根据权利要求1所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：

搅拌装置（2），设置于氧化区（10）。

6.根据权利要求1所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：

喷淋层（5），连通于循环吸收泵（4）的出口（43），以将循环吸收泵（4）抽出的吸收液循环通入到塔体（1）的内部空间中。

7.根据权利要求1所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

所述塔内结晶氨法脱硫塔还包括：

除雾器（9），设置于塔体（1）的内部空间并用于在烟气从塔体（1）的烟气出口（15）排出之前进行除雾。

8.根据权利要求4所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

所述横隔板（62）倾斜设置的角度为5～30度。

9.根据权利要求4所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

所述横隔板（62）的所述另一边缘（623）与所述竖隔板（61）平齐。

10.根据权利要求2所述的塔内结晶氨法脱硫塔，其特征在于，

所述竖隔板（61）位于塔池俯视圆心的左边，使所述非氧化区（6）的俯视面积为整个塔池俯视圆面积的三分之二。