CN103028317A

CN103028317A - 一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置

Info

Publication number: CN103028317A
Application number: CN 201110298233
Authority: CN
Inventors: 陈有根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明属于烟气脱硫技术领域，具体地说是一种硫资源回收利用的氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，它包括脱硫吸收系统，与脱硫吸收系统相连接的亚硫酸铵结晶系统，工艺水系统和吸收剂系统，以及脱硫装置的应急处理系统，其特征在于：脱硫吸收系统主体为双塔结构或单塔双段结构的吸收塔，塔内设有喷淋装置，在喷淋装置上方依次设撞击式除雾器和脱硫尾气净化装置；所述塔底设吸收液贮槽，单塔上段与设于塔外的循环吸收液贮槽通过管路相连；所述亚硫酸铵结晶系统包括一带有冷却水的夹套的结晶器。本发明能有效抑制气溶胶的形成，防止二次污染，对副产品亚硫酸铵采用中和冷凝结晶的方式，与传统的蒸发结晶相比，能减少能源消耗。

Description

一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置

技术领域

本发明属于烟气脱硫技术领域，特别涉及烟气脱硫技术装备，具体地说是一种硫资源回收利用的氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置。

背景技术

通常，氨法烟气脱硫工艺按生成副产品种类不同，可分为氨-硫铵法，氨-酸法，氨-亚硫酸铵法等。氨-硫铵法以生产硫酸铵作副产品，工艺过程中需要设置氧化风机，将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，耗用较多能源，而硫酸铵作农用肥料市场有限，价值不高。氨-酸法的副产品是硫酸和硫酸铵，而稀硫酸市场也有限。氨-亚硫酸铵法其副产品是亚硫酸铵，与硫酸铵法相比可省却氧化这道耗能工序，亚硫酸铵是化工原料，是草浆造纸中不可缺少的原料，具有较好的市场前景和较高的价值。

氨-亚硫酸铵法烟气脱硫工艺以其脱硫效率高于95％、吸收剂易获得且耗量少等众多优点而被广泛采用。

与其他脱硫工艺，氨-亚硫酸铵法烟气脱硫工艺相比虽有很多优点，但是该技术长期存在着气溶胶、氨逃逸、硫酸铵副产品质量等问题，制约了其市场上的广泛应用和形成商业规模。

气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，其分散相为固体或液体小质点，其大小为0.01～10微米。在氨法烟气脱硫工艺中，由于吸收塔内的烟气含有饱和水汽，而水汽中溶有亚硫酸铵和亚硫酸氢铵成分，当烟气出塔后到大气中时温度很快降低，烟气中的含有亚铵盐的水汽立即凝结成雾滴和微粒，悬浮在大气中形成气溶胶，较大液滴会下到地面。当烟气在塔内经过撞击式除雾器时，烟气中所夹带的液滴被大部分除去，而呈气态的水汽则无法除去，恰恰是此种水汽出塔后形成了气溶胶，若不加处理直接通过烟囱将其排入大气，将对环境造成极大的影响，污染严重。

该烟气脱硫工艺形成的副产品为亚硫酸铵，为回收亚硫酸铵，目前通常采用的方法是对溶液进行加热，蒸发水分以增加溶液浓度，使亚硫酸铵结晶。此方法需要对溶液进行加热，一定程度上对能源的消耗较大，另一方面成本也增加。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种新型氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，能有效而方便地控制气溶胶、氨逃逸问题，以更低的能耗方便有效地结晶亚硫酸铵，使氨法烟气脱硫技术在市场上形成商业规模，增大社会环境效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，包括脱硫吸收系统，与脱硫吸收系统相连接的亚硫酸铵结晶系统，工艺水系统和吸收剂系统，以及脱硫装置的应急处理系统，其特征在于：

所述脱硫吸收系统主体为双塔结构或单塔双段结构的吸收塔，双塔结构中的主、副塔通过烟道相贯通，主塔或单塔结构的上段设有多层的喷淋装置，用于循环吸收液的喷淋脱硫，副塔或单塔下段设有1～2层喷淋装置，用于烟气冷却和吸收液的浓缩；

所述主、副塔、单塔下段的底部分别设吸收液贮槽，单塔上段与设于塔外的循环吸收液贮槽通过管路相连；

所述主塔或单塔上段设置的喷淋装置上方，依次设有撞击式除雾器和脱硫尾气净化装置；

所述亚硫酸铵结晶系统包括一带有冷却水的夹套的结晶器，结晶器为一结晶罐体，罐体设有搅拌器、相应的管道接口，结晶罐体的底部呈圆锥状，锥状罐体底部设排料口，由一拱形盖顶通过螺栓与罐体扣合密封，搅拌轴穿过盖顶与电机相连，罐体盖顶分设进料口和排气口，排气口通过管路与尾气过滤装置相连。

进一步地，所述尾气净化装置包括净化装置本体和冲洗喷头，净化装置本体内设有一组串接的冷却水管，冷却水管外表面排设用于热交换的金属翅片，在净化装置本体的上方、下方分别设有若干冲洗喷头，冷却水通过出水管道和回水管道分别与冷却水管和冲洗喷头相连。

进一步地，所述的吸收剂系统包括氨水贮槽和碳酸氢铵溶液贮槽，两贮槽均配设输出泵，所述氨水贮槽还设有排气过滤装置。

进一步地，所述脱硫吸收系统与亚硫酸铵结晶系统之间，还设有用于去除吸收液中夹带的烟尘的过滤装置，过滤装置通过过滤泵，将副塔底部或单塔下段贮槽中的吸收液吸入过滤器，从而滤去固体微粒。

进一步地，所述单塔的上、下段由一位于烟气进口上方的隔板隔开，隔板上设贯通塔上、下段的管道，管道上方还设有防淋罩。

本发明的氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其脱硫吸收系统设置在增压风机的出口端到烟囱入口端之间，经预除尘的原烟气通过增压风机进入脱硫吸收系统，脱硫后净烟气排入烟囱。

脱硫吸收系统设置成双塔或单塔双段结构，其目的在于将吸收反应区与吸收液浓缩区分成二部分，并分别控制二部分吸收液的PH值、浓度和温度，使之达到各自最佳工况，有利于吸收和减少氨的逃逸。同时，能使从副塔底部贮槽或单塔下段底部贮槽出来的含有亚硫酸氢铵和亚硫酸铵吸收液，其成分、浓度和温度达到设定要求，有利于亚硫酸铵结晶、分离。

脱硫吸收系统在主塔顶部或单塔上段的顶部设置脱硫尾气净化装置及撞击式除雾器，所述脱硫尾气净化装置也可单独设置在塔外。撞击式除雾器将烟气中夹带的液滴先行除去，脱硫尾气净化装置能使烟气中的饱和水蒸汽凝结成微小液滴，减少出塔时气溶胶的形成；脱硫尾气净化装置及撞击式除雾器均设有清水喷淋冲洗，一方面除去表面污物，另一方面喷清水吸收游离氨，减少氨的逃逸。该脱硫尾气净化装置，不仅可用于本发明的氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，也能用于所有氨法烟气脱硫工艺的装置，用于减少气溶胶的产生和排出。

从副塔底部贮槽或单塔下段底部贮槽出来的吸收液，含有亚硫酸氢铵和亚硫酸铵，经过压力式过滤器去除吸收液中的烟尘后，成为亚硫酸氢铵为主的近饱和吸收液，进入亚硫酸铵结晶系统。

所述亚硫酸铵结晶系统采用带有冷却水的夹套的结晶器，夹套内通冷却水，帮助降温。在结晶器中补入适量的碳铵，将吸收液中的亚硫酸氢铵中和成亚硫酸铵，使吸收液全部调整成亚硫酸铵溶液，此中和反应为吸热反应，使结晶器中的溶液温度下降，从而使结晶器中的亚硫酸铵溶液达到过饱和而结晶出来。

所述工艺水系统用于整个脱硫装置的补水、烟气降温、撞击式除雾器及脱硫尾气净化装置的清洗、脱硫尾气净化装置和亚硫酸铵结晶器的冷却用水，以及地面冲洗水。

本发明的脱硫装置所用的吸收剂为一定浓度的氨水，并用碳铵作中和亚硫酸氢铵用的反应剂，吸收剂系统设有相应的氨水输出泵。脱硫装置所用的应急处理系统，包括事故、检修所需的事故处理系统，设有一定容量的事故贮槽，可将吸收塔中贮存的吸收液放置在内，所述系统还设有地面冲洗水系统、排水沟，集水坑及相应的泵。

本脱硫装置还设有与亚硫酸铵结晶系统相连的用于亚硫酸铵回收的干燥包装系统，包括顺次相连的回收用离心式过滤器、干燥用真空皮带干燥机和包装机，其中干燥机还与一鼓风机相连。

本脱硫装置的控制系统采用DCS控制系统和CEMS检测仪表，同时将PH计、密度计、温度计、压力计、流量计的参数信号反馈到控制系统，根据监测的烟气量、SO2、O2、水分等数据实施优化控制。

本发明所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其运行特点是在脱硫同时回收固体亚硫酸铵，采用的方法是将亚硫酸氢铵用碳铵中和后生成亚硫酸铵，然后冷却过饱和结晶而成。其运行要求是副塔或单塔下段贮槽中的吸收液的主要成分为亚硫酸氢铵，适当控制亚硫酸铵量，其溶液浓度达到近饱和态，控制总盐密度、温度达到设定要求，在此过程中不补氨或少补氨，调节补水量符合溶液浓度要求；主塔或单塔上段的喷淋吸收液的PH＜6，控制补氨量以控制亚硫酸铵浓度，减少氨的损失，使吸收液密度控制在1.15-1.2kg/L。

总之，相比现有的烟气脱硫装置，本发明的优点在于：一，设置脱硫尾气净化装置，在源头抑制气溶胶的形成，利用其金属翅片与烟气中的饱和水汽接触，使烟气中溶有铵盐的水汽冷凝成雾滴和微粒，粘在金属翅片表面，可有效除去气溶胶等二次污染物；二，副产品亚硫酸铵的结晶不采用蒸发结晶，而用中和冷凝结晶，减少能源消耗；三，根据脱硫工艺特点，将整个烟气脱硫系统的装置进行优化，使之具有脱硫效率高，能耗低，副产品质量优良的优点。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式的系统框图；

图2是本发明实施例I的工艺流程图；

图3是图2中尾气净化装置的放大结构示意图；

图4是图2中结晶器的放大结构示意图；

图5是本发明实施例II的吸收塔结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1～5对本发明的两种实施方式做详细说明。

实施例I

参见图1的系统框图，本发明的氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，主要包括脱硫吸收系统1，与脱硫吸收系统1相连接的亚硫酸铵结晶系统2，工艺水系统3和吸收剂系统4，以及脱硫装置的应急处理系统7。烟气进入脱硫吸收系统，经过脱硫吸收之后再经尾气净化通过烟囱排出，从脱硫吸收系统1流出的吸收液，经烟尘过滤系统5除尘后，进入亚硫酸铵结晶系统2结晶，最后经干燥包装系统6得到亚硫酸铵成品。

如图2所示为本发明实施例I的工艺流程图，本氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置的脱硫吸收系统1设置在增压风机的出口端到烟囱入口端之间，经预除尘的原烟气通过增压风机进入脱硫吸收系统，脱硫后净烟气排入烟囱。

脱硫吸收系统1主体为由主塔11和副塔12组成的双塔结构的吸收塔，双塔结构中的主、副塔通过烟道相贯通，主塔11内设有多层的喷淋装置13，用于循环吸收液的喷淋脱硫，副塔12设有1层喷淋装置，用于烟气冷却和吸收液的蒸发浓缩，增加副产物溶液的浓度。主塔11和副塔12的底部分别设有设吸收液贮槽111和121，主塔11内设置的喷淋装置13上方，依次设有撞击式除雾器14和脱硫尾气净化装置15。

参见图3，所述尾气净化装置15包括净化装置本体和冲洗喷头153，净化装置本体内设有一组串接的冷却水管151，冷却水管151外表面排设用于热交换的金属翅片152，在净化装置本体的上方、下方分别设有若干冲洗喷头153，冷却水通过出水管道和回水管道分别与冷却水管和冲洗喷头相连。撞击式除雾器14能将烟气中夹带的液滴先行除去；尾气净化装置15进一步将烟气中的水汽冷凝除去，从而减少出塔时气溶胶的产生。

参见图4，所述亚硫酸铵结晶系统包括一带有冷却水的夹套的结晶器21，结晶器为一结晶罐体，罐体设有电动立式搅拌器212，使晶核生长良好和晶浆均匀，结晶罐体的底部呈圆锥状，锥状罐体底部设排料口214，由一拱形盖顶通过螺栓与罐体扣合密封，搅拌轴穿过盖顶与电机相连，罐体盖顶上设有吸收液接入管口、碳铵溶液接入管口、CO2排气口、仪表插接口。其中，排气口通过管路与尾气过滤装置22相连，从而使中和、结晶过程中产生的气体由此无害排出；。

所述的工艺水系统3包括冷却水槽31和工艺补充水贮槽32，用于整个脱硫装置的补水、烟气降温、撞击式除雾器及脱硫尾气净化装置的清洗、脱硫尾气净化装置和亚硫酸铵结晶器的冷却用水，以及地面冲洗水。

所述的吸收剂系统4包括两个贮槽：氨水贮槽41和碳酸氢铵溶液贮槽42，两贮槽均配设输出泵，所述氨水贮槽41还设有排气过滤装置412。

所述脱硫吸收系统1与亚硫酸铵结晶系统2之间，还设有用于去除烟尘的过滤系统5，压力式过滤器51通过过滤泵将副塔贮槽的带尘吸收液用泵压入过滤器除去烟尘。过滤器51采用的滤料可以是滤布或烧结微孔滤管。

所述亚硫酸铵回收用的干燥包装系统6，由离心式过滤器61、真空皮带干燥机62和包装机63依次连接组成，其中，干燥机62一端还与鼓风机64相连。亚硫酸铵固体由离心式过滤器61分离而得，经真空皮带干燥机62干燥，然后通过包装机包装，进而得到亚硫酸铵副产品。

所述的脱硫装置所用的应急处理系统7，包括事故、检修所需的事故处理，设有一定容量的事故贮槽71，可将吸收塔中贮存的吸收液放置在内，所述系统还设有地面冲洗水系统、排水沟、集水坑及相应的泵。

所述的控制系统采用DCS控制系统和CEMS在线检测仪表组成，可将PH计、密度计、温度计、压力计、流量计的参数信号反馈到控制系统，根据监测的烟气量、SO2、O2、水分等数据实施优化控制。

实施例II

在本发明的第二种实施方式中，除氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置的脱硫吸收系统与实施例I不同之外，其余结构均相同。

本实施例的脱硫吸收系统的吸收塔采用单塔双段的结构。如图5所示，为单塔双段结构的吸收塔，它的上段11′和下段12′通过位于烟气进口上方的隔板16隔开，隔板上设贯通塔上、下段的圆形管道17，圆形管道17上方还设有防淋罩18。

塔下段12′的底部设吸收液贮槽121′，单塔上段11′与设于塔外的吸收液贮槽111′通过管路相连。塔上段设有多层的喷淋装置13，用于循环吸收液的喷淋脱硫，塔下段设有1层用于烟气冷却的喷淋装置。在塔上段设置的喷淋装置上方，依次设有撞击式除雾器14和脱硫尾气净化装置15，尾气净化装置的具体结构同实施例I。

需要指出的是，实施例I和实施例II中的脱硫尾气净化装置15，可以设在吸收塔内，也可在单独布置于吸收塔外。

可以理解的是，上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制。虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种变化。任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，包括脱硫吸收系统，与脱硫吸收系统相连接的亚硫酸铵结晶系统，工艺水系统和吸收剂系统，以及脱硫装置的应急处理系统，其特征在于：

所述脱硫吸收系统主体为双塔结构或单塔双段结构的吸收塔，双塔结构中的主、副塔通过烟道相贯通，主塔或单塔结构的上段设有多层的喷淋装置，用于循环吸收液的喷淋脱硫，副塔或单塔下段设有1～2层用于烟气冷却、吸收液浓缩的喷淋装置；

2.如权利要求1所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于：所述尾气净化装置包括净化装置本体和冲洗喷头，净化装置本体内设有一组串接的冷却水管，冷却水管外表面排设用于热交换的金属翅片，在净化装置本体的上方、下方分别设有若干冲洗喷头，冷却水通过出水管道和回水管道分别与冷却水管和冲洗喷头相连。

3.如权利要求1所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述的吸收剂系统包括氨水贮槽和碳酸氢铵溶液贮槽，两贮槽均配设输出泵，所述氨水贮槽还设有排气过滤装置。

4.如权利要求1所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述脱硫吸收系统与亚硫酸铵结晶系统之间，还设有用于去除吸收液中夹带的烟尘的过滤装置，过滤装置通过过滤泵，将副塔底部或单塔下段贮槽中的吸收液吸入过滤器，以滤去固体微粒。

5.如权利要求1所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述单塔的上、下段由一位于烟气进口上方的隔板隔开，隔板上设贯通塔上、下段的管道。

6.如权利要求5所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述隔板的管道上方设防淋罩。