CN103977686B - 一种氨法脱硫脱硝烟气净化系统 - Google Patents
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Abstract
一种氨法脱硫脱硝烟气净化系统，属于烟气处理和环境设备技术领域。其特征是：一种以氨为吸收剂，在吸收塔中吸收烟气中SO2和NOx，然后通入氧气氧化，亚硫酸铵被氧化成硫酸铵；而在液相中难氧化的NOx通过解析，在气相中与氧气发生反应，反应产物仍用氨吸收回到吸收塔，从而制得硫酸铵与硝酸铵混合产品的系统。本发明的有益效果是：达成除尘、同时脱硫脱硝并回收NOx的目的，系统投资少、运行稳定可靠、资源能源消耗少；NOx回收率高，副产含硝含硫产品，产品价值高；实施效果，脱硫率≥98％，脱硝率≥85％，NOx回收率≥85％。
Description
技术领域
本申请属于烟气处理和环境设备技术领域。本发明涉及一种氨法脱硫脱硝烟气净化系统，更具体地说，是一种以氨为吸收剂，在吸收塔中吸收烟气中SO2和NOx，然后通入氧气氧化，亚硫酸铵被氧化成硫酸铵；而在液相中难氧化的NOx通过解析，在气相中与氧气发生反应，反应产物仍用氨吸收回到吸收塔，从而制得硫酸铵与硝酸铵混合产品的系统。
背景技术
当前烟气脱硫脱硝主要采用的是“湿式烟气脱硫(Wet-FGD)和NH3选择性催化还原(SCR)技术脱硝”，对烟气中硫、氮污染物的脱除是在不同的装置和流程中分别进行的，占用大量空间，消耗氨，副产石膏价值低，投资大，运行成本高。这些问题的存在，制约该法在我国的推广应用。因此，亟待研究开发统一于同一工艺流程中进行的高效脱硫脱硝技术，特别是不消耗氨而能回收NOx的工艺与设备。
现有技术中，实用新型专利ZL201020642632.5公开了一种新型烟气净化设备，它涉及环境设备技术领域，它的吸收塔上端设置有排风口，排风口的下端设置有除雾器，除雾器下端设置有网状导流板，网状导流板的下端设置有雾状喷嘴，吸收塔底部设置有吸收液；吸收塔的下端侧面设置有进气口，吸收塔底部设置有注氨点，注氨点上端设置有与吸收塔内部连接的吸收液供给泵，吸收液供给泵分别与干燥造粒系统、雾状喷嘴和网状导流板连接。该实用新型将(NH4)2SO3溶液进行深度氧化，相对于传统氨法，能耗有所降低，净化效果较好，但是仅是脱硫，不具备脱硝的功能。
专利CN202620999U公开了一种脱硫脱硝一体化烟气净化系统，包括相互连接的烟气输入系统、烟气吸收净化系统及净烟气排放系统，其中，还包括与所述烟气输入系统相连接的烟气氧化系统、与烟气输入系统相连接的浓缩系统和与所述浓缩系统相连接的浆液处理系统、与烟气吸收净化系统相连接的浆液氧化系统和吸收剂输送系统。该实用新型实现烟气的脱硫脱硝一体化，并对后期产物进行了充分利用，但系统复杂，特别是对烟气直接氧化方式是低效的。
发明内容
针对Wet-FGD+SCR组合脱硫脱硝投资大、运行费用高，需消耗价值较高的氨、副产价值低的缺点，本申请提出一种氨法脱硫脱硝烟气净化系统，该系统设计合理，达成除尘、同时脱硫脱硝并回收NOx的目的，系统投资少、运行稳定可靠、资源能源消耗少，副产价值高。
一种氨法脱硫脱硝烟气净化系统，是一种以氨为吸收剂，在吸收塔中吸收烟气中SO2和NOx，然后通入氧气氧化，亚硫酸铵被氧化成硫酸铵；而在液相中难氧化的NOx通过解析，在气相中与氧气发生反应，反应产物仍用氨吸收回到吸收塔，从而制得硫酸铵与硝酸铵混合产品的系统；包括相互连接的烟气输入系统、烟气吸收系统和净化烟气输出系统，还包括与所述烟气吸收系统相连接的浆液喷淋系统、氨吸收剂喷淋系统、冲洗水系统、NOx回收系统和产品回收系统；
所述烟气输入系统由输入烟道、烟道鼓风机组成；
所述烟气吸收系统由吸收塔组成，所述吸收塔内进气口向上依次设置一级浆液喷淋层、二级浆液喷淋层、一级氨吸收剂喷淋层、氨吸收剂托盘、规整填料层、二级氨吸收剂喷淋层、一级除雾器、一级除雾器冲洗水层、二级除雾器，二级除雾器冲洗水层，所述吸收塔内进气口向下依次设置有隔板、降液管、液相区，隔板、降液管、液相区和吸收塔筒体壁面共同形成气穴以收集吸收液动态吸收的NOx气体；
所述净化烟气输出系统由烟囱组成；
所述浆液喷淋系统由塔内富浆液循环泵、吸收塔内一级浆液喷淋层、解析槽、贫浆液循环泵和塔内二级浆液喷淋层组成；
所述氨吸收剂喷淋系统由氨槽、二级氨泵和吸收塔内的二级氨吸收剂喷淋层、规整填料层、氨吸收剂托盘、一级氨吸收剂喷淋层和NOx回收系统的NO2吸收塔组成；
所述冲洗水系统由冲洗水箱、冲洗水泵、吸收塔内的冲洗水层组成；
所述NOx回收系统由吸收塔和解析槽底的氧化气体分布器、吸收塔和解析槽的液相区、吸收塔内的气穴、解析槽的气腔、NOx混合器、氧气混合器、氧化管道鼓风机、NO2吸收塔和一级氨泵组成；
所述产品回收系统由浓浆液泵、过滤机、滤液槽和产品输出泵组成。
进一步地：
所述吸收塔和解析槽底设置有氧化气体分布器，通入的氧气起到氧化和气提NOx的目的，并与烟气隔开，形成相当程度的氧气内循环，部分气相进入吸收塔喷淋层，维持氧气内循环中氧气浓度。
所述氨吸收剂喷淋系统氨吸收剂喷淋层是脱硝的主要区间，分二级喷淋吸收，确保脱硫脱硝的效果。
应用本申请氨法脱硫脱硝烟气净化系统，包括以下步骤：
(1)烟气输入
烟气由输入烟道输入，经烟道鼓风机增压送入吸收系统；
(2)烟气的吸收
经烟道鼓风机增压送入吸收塔烟气进口，烟气在吸收塔内向上运动，分别经过一级浆液喷淋层、二级浆液喷淋层、一级氨吸收剂喷淋层、氨吸收剂托盘、规整填料层、二级氨吸收剂喷淋层、一级除雾器、一级除雾器冲洗水层、二级除雾器，二级除雾器冲洗水层，烟气中的粉尘、SO2和NOx被吸收，净化烟气进入净化烟气输出系统；
(3)烟气的排空
经烟气吸收系统后，净化烟气由烟囱排空；
(4)浆液的循环
吸收塔内液相区为富浆液，一部分由富浆液循环泵送一级浆液喷淋层喷淋，实现富浆液的循环；二部分经由解析槽解析部分NOx后成为贫浆液，贫浆液由贫浆液循环泵送二级浆液喷淋层喷淋，实现贫浆液的循环；
(5)氨吸收剂的循环
氨吸收剂加入氨槽，由二级氨泵泵入吸收塔内的二级氨吸收剂喷淋层，主要在规整填料层与烟气逆流接触，进一步吸收烟气中SO2和NOx，落入氨吸收剂托盘；落入氨吸收剂托盘的吸收剂一部分由氨吸收剂托盘收集槽收集氨吸收剂送NO2吸收塔，吸收后液相由一级氨泵泵入吸收塔内的一级氨吸收剂喷淋层；另一部分继续向下运动落入一级氨吸收剂喷淋层；
(6)除雾与水的平衡
冲洗水箱储存工艺水，由冲洗水泵送吸收塔内的二级除雾器冲洗水层和一级除雾器冲洗水层，冲洗水落入吸收剂喷淋层；在吸收塔内，烟气温度被降低，液相中水分部分蒸发被带出吸收系统，吸收系统需要补充的水分由工艺水加入冲洗水箱，从而实现水的平衡；
(7)NOx回收利用
在所述吸收塔底部设置隔板和降液管，与塔底液相形成气穴第一次收集吸收液动态吸收的NOx气体，在所述解析槽内液面与解析槽的壁面形成的气腔第二次收集解析气体；在NO2吸收塔中、吸收塔底的氧化气体分布器、解析槽的氧化气体分布器中通入经氧化的NOx气体，NO2被氨吸收生成硝酸铵，未反应气体和反应产生的NO气体混合，在氧气混合器中再补入氧气混合，由氧化管道鼓风机加压实现NOx氧化吸收的循环；
(8)产品的回收
在解析槽浓浆液区的浓浆液由浓浆液泵输送过滤机过滤，过滤固相为废固排放；过滤液相主要为硫酸铵和硝酸铵产品，由产品输出泵输出。
所述步骤(2)中，烟气在吸收塔内向上运动，分别经过一、二级浆液喷淋层，一、二级氨吸收剂喷淋层的逐级吸收，在步骤(2)进行的同时，所述步骤(4)使一、二级浆液喷淋层浆液的解析通过气提获得，浆液再生较彻底，保障了吸收动力，所述步骤(5)用两级氨吸收剂喷淋保障了最终的吸收效果，所述步骤(6)对烟气进行除雾，并向吸收系统补充水分而保障水的平衡；在步骤(2)进行的同时，所述步骤(4)、(5)、(6)共同作用，使烟气中的粉尘、SO2和NOx被吸收，净化烟气进入净化烟气输出系统；
所述步骤(7)中，在NO2吸收塔中气体通过NOx气体混合器时混合第一、第二次解析气体，在氧气混合气中补入氧气并由管道泵增压分别输送NO2吸收塔、吸收塔底的氧化气体分布器和解析槽底的氧化气体分布器；在NO2吸收塔发生NO2的吸收反应，在吸收塔底液相区和解析槽液相区也发生NO2的吸收反应，未反应气体循环；
所述步骤(8)中，因经过过滤，所得硫酸铵和硝酸铵比较纯净，具有较高产品价值。
本申请体现在以下几点：
(1)该装置设计合理，达成除尘、同时脱硫脱硝并回收NOx的目的，系统投资少、运行稳定可靠、资源能源消耗少。
(2)吸收塔和解析槽底设置有氧化气体分布器，通入的氧气起到氧化和气提NOx的目的，并与烟气隔开，形成相当程度的氧气内循环，部分气相进入吸收塔喷淋层，维持氧气内循环中氧气浓度。
(3)所述氨吸收剂喷淋系统氨吸收剂喷淋层是NOx吸收的主要区域，分二级，确保脱硫脱硝的效果。
(4)该法收集解析的NOx，再对其进行氧化吸收，NOx回收率高，副产含硝含硫产品，产品价值高。
(5)实施效果，脱硫率≥98％，脱硝率≥85％，NOx回收率≥85％。
附图说明
附图1是本申请氨法脱硫脱硝烟气净化系统示意图
图1中1-输入烟道，2-烟道鼓风机，3-吸收塔，4-烟囱，5-富浆液循环泵，6-解析槽，7-贫浆液循环泵，8-氨吸收剂槽，9-二级氨泵，10-NO2吸收塔，11-一级氨泵，12-冲洗水箱，13-冲洗水泵，14-浓浆液泵，15-过滤机，16-滤液槽，17-产品输出泵，18-浆液稠厚区，19-NOx混合器，20-氧气混合器，21-氧化管道鼓风机，22-氧化气体分布器，23-隔板，24-降液管，25-液相区，26-气穴，27-一级氨吸收剂喷淋层，28-氨吸收剂托盘、29-规整填料层、30-二级氨吸收剂喷淋层、31-一级除雾器、32-一级除雾器冲洗水层、33-二级除雾器，34-二级除雾器冲洗水层，35-一级浆液喷淋层，36-二级浆液喷淋层，37-解析槽的气腔；A-烟气，B-净化烟气，C-氨吸收剂，D-工艺水，E-氧气，F-含硫含硝产品，G-废固。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本申请一种氨法脱硫脱硝烟气净化系统，是一种以氨为吸收剂，在吸收塔中吸收烟气中SO2和NOx，然后通入氧气氧化，亚硫酸铵被氧化成硫酸铵；而在液相中难氧化的NOx通过解析，在气相中与氧气发生反应，反应产物仍用氨吸收回到吸收塔，从而制得硫酸铵与硝酸铵混合产品的系统；包括相互连接的烟气输入系统、烟气吸收系统和净化烟气输出系统，还包括与所述烟气吸收系统相连接的浆液喷淋系统、氨吸收剂喷淋系统、冲洗水系统、NOx回收系统和产品回收系统；
所述烟气输入系统由输入烟道1、烟道鼓风机2组成；
所述烟气吸收系统由吸收塔3组成，所述吸收塔3内进气口向上依次设置一级浆液喷淋层35、二级浆液喷淋层36、一级氨吸收剂喷淋层27、氨吸收剂托盘28、规整填料层29、二级氨吸收剂喷淋层30、一级除雾器31、一级除雾器冲洗水层32、二级除雾器33，二级除雾器冲洗水层34，所述吸收塔内进气口向下依次设置有隔板23、降液管24、液相区25，隔板23、降液管24、液相区25和吸收塔3筒体壁面共同形成气穴26以收集吸收液动态吸收的NOx气体；
所述净化烟气输出系统由烟囱4组成；
所述浆液喷淋系统由塔内富浆液循环泵5、吸收塔3内一级浆液喷淋层35、解析槽6、贫浆液循环泵7和吸收塔3内二级浆液喷淋层36组成；
所述氨吸收剂喷淋系统由氨槽8、二级氨泵9和吸收塔内的二级氨吸收剂喷淋层30、规整填料层29、氨吸收剂托盘28、一级氨吸收剂喷淋层27和NOx回收系统的NO2吸收塔10组成；
所述冲洗水系统由冲洗水箱12、冲洗水泵13、吸收塔3内的一级除雾器冲洗水层32、二级除雾器冲洗水层34组成；
所述NOx回收系统由吸收塔3和解析槽6底的氧化气体分布器18、吸收塔3和解析槽6的液相区、吸收塔内的气穴26、解析槽的气腔37、NOx混合器19、氧气混合器20、氧化管道鼓风机21和NO2吸收塔10组成；
所述产品回收系统由浓浆液泵14、过滤机15、滤液槽16和产品输出泵17组成。
进一步地：
所述吸收塔3和解析槽6底设置有氧化气体分布器18，通入的氧气起到氧化和气提NOx的目的，并与烟气隔开，形成相当程度的氧气内循环，部分气相进入吸收塔3喷淋层，维持氧气内循环中氧气浓度。
所述氨吸收剂喷淋系统氨吸收剂喷淋层是脱硝的主要区间，分二级喷淋吸收，确保脱硫脱硝的效果。
应用本申请氨法脱硫脱硝烟气净化系统，包括以下步骤：
(1)烟气输入
烟气A由输入烟道1输入，经烟道鼓风机2增压送入吸收系统；
(2)烟气的吸收
经烟道鼓风机2增压送入吸收塔3烟气进口，烟气在吸收塔3内向上运动，分别经过一级浆液喷淋层35、二级浆液喷淋层36、一级氨吸收剂喷淋层27、氨吸收剂托盘28、规整填料层29、二级氨吸收剂喷淋层30、一级除雾器31、一级除雾器冲洗水层32、二级除雾器33，二级除雾器冲洗水层34，烟气中的粉尘、SO2和NOx被吸收，净化烟气进入净化烟气输出系统；
(3)烟气的排空
经烟气吸收系统后，净化烟气B由烟囱4排空；
(4)浆液的循环
吸收塔3内液相区26为富浆液，一部分由富浆液循环泵5送一级浆液喷淋层35喷淋，实现富浆液的循环；二部分经由解析槽6解析部分NOx后成为贫浆液，贫浆液由贫浆液循环泵7送二级浆液喷淋层36喷淋，实现贫浆液的循环；
(5)氨吸收剂的循环
氨吸收剂C加入氨槽，由二级氨泵9泵入吸收塔3内的二级氨吸收剂喷淋层30，主要在规整填料层29与烟气逆流接触，进一步吸收烟气中SO2和NOx，落入氨吸收剂托盘28；落入氨吸收剂托盘28的吸收剂一部分由氨吸收剂托盘28收集槽收集氨吸收剂送NO2吸收塔10，吸收后液相由一级氨泵11泵入吸收塔内的一级氨吸收剂喷淋层27；另一部分继续向下运动落入一级氨吸收剂喷淋层27；
(6)除雾与水的平衡
冲洗水箱12储存工艺水D，由冲洗水泵13送吸收塔3内的二级除雾器冲洗水层34和一级除雾器冲洗水层32，冲洗水落入吸收剂喷淋层；在吸收塔3内，烟气温度被降低，液相中水分部分蒸发被带出吸收系统，吸收系统需要补充的水分由工艺水加入冲洗水箱，从而实现水的平衡；
(7)NOx回收利用
在所述吸收塔3底部设置隔板23和降液管24，与塔底液相25形成气穴26第一次收集吸收液动态吸收的NOx气体，在所述解析槽6内液面与解析槽的壁面形成的气腔37第二次收集解析气体；在NO2吸收塔10中、吸收塔3底的氧化气体分布器22、解析槽的氧化气体分布器22中通入经氧化的NOx气体，NO2被氨吸收生成硝酸铵，未反应气体和反应产生的NO气体混合在NOx混合器中混合，在氧气混合器20中再补入氧气E混合，由氧化管道鼓风机21加压实现NOx氧化吸收的循环；
(8)产品的回收
在解析槽6浓浆液区18的浓浆液由浓浆液泵14输送过滤机15过滤，过滤固相为废固G排放；过滤液相收集在滤液槽16中，主要为硫酸铵和硝酸铵产品F，由产品输出泵17输出。
实施效果：脱硫率98.2％，脱硝率85.5％，NOx回收率85.5％。
本发明的有益效果是：(1)该装置设计合理，达成除尘、同时脱硫脱硝并回收NOx的目的，系统投资少、运行稳定可靠、资源能源消耗少；(2)吸收塔和解析槽底设置有氧化气体分布器，通入的氧气起到氧化和气提NOx的目的，并与烟气隔开，形成相当程度的氧气内循环；(3)所述氨吸收剂喷淋系统氨吸收剂喷淋层分二级，确保脱硫脱硝的效果；(4)NOx回收率高，副产含硝含硫产品，产品价值高；(5)实施效果，脱硫率≥98％，脱硝率≥85％，NOx回收率≥85％。
本申请不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本申请的构思和所附权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种氨法脱硫脱硝烟气净化系统，其特征在于：是一种以氨为吸收剂，在吸收塔中吸收烟气中SO2和NOx，然后通入氧气氧化，亚硫酸铵被氧化成硫酸铵；而在液相中难氧化的NOx通过解析，在气相中与氧气发生反应，反应产物仍用氨吸收回到吸收塔，从而制得硫酸铵与硝酸铵混合产品的系统；包括以下步骤：
(1)烟气输入
烟气由输入烟道输入，经烟道鼓风机增压送入吸收系统；
(2)烟气的吸收
经烟道鼓风机增压送入吸收塔烟气进口，烟气在吸收塔内向上运动，分别经过一级浆液喷淋层、二级浆液喷淋层、一级氨吸收剂喷淋层、氨吸收剂托盘、规整填料层、二级氨吸收剂喷淋层、一级除雾器、一级除雾器冲洗水层、二级除雾器，二级除雾器冲洗水层，烟气中的粉尘、SO2和NOx被吸收，净化烟气进入净化烟气输出系统；
(3)烟气的排空
经烟气吸收系统后，净化烟气由烟囱排空；
(4)浆液的循环
吸收塔内液相区为富浆液，一部分由富浆液循环泵送一级浆液喷淋层喷淋，实现富浆液的循环；二部分经由解析槽解析部分NOx后成为贫浆液，贫浆液由贫浆液循环泵送二级浆液喷淋层喷淋，实现贫浆液的循环；
(5)氨吸收剂的循环
氨吸收剂加入氨槽，由二级氨泵泵入吸收塔内的二级氨吸收剂喷淋层，主要在规整填料层与烟气逆流接触，进一步吸收烟气中SO2和NOx，落入氨吸收剂托盘；落入氨吸收剂托盘的吸收剂一部分由氨吸收剂托盘收集槽收集氨吸收剂送NO2吸收塔，吸收后液相由一级氨泵泵入吸收塔内的一级氨吸收剂喷淋层；另一部分继续向下运动落入一级氨吸收剂喷淋层；
(6)除雾与水的平衡
冲洗水箱储存工艺水，由冲洗水泵送吸收塔内的二级除雾器冲洗水层和一级除雾器冲洗水层，冲洗水落入吸收剂喷淋层；在吸收塔内，烟气温度被降低，液相中水分部分蒸发被带出吸收系统，吸收系统需要补充的水分由工艺水加入冲洗水箱，从而实现水的平衡；
(7)NOx回收利用
在所述吸收塔底部设置隔板和降液管，与塔底液相形成气穴第一次收集吸收液动态吸收的NOx气体，在所述解析槽内液面与解析槽的壁面形成的气腔第二次收集解析气体；在NO2吸收塔中、吸收塔底的氧化气体分布器、解析槽的氧化气体分布器中通入经氧化的NOx气体，NO2被氨吸收生成硝酸铵，未反应气体和反应产生的NO气体混合，在氧气混合器中再补入氧气混合，由氧化管道鼓风机加压实现NOx氧化吸收的循环；
(8)产品的回收
在解析槽浓浆液区的浓浆液由浓浆液泵输送过滤机过滤，过滤固相为废固排放；过滤液相主要为硫酸铵和硝酸铵产品，由产品输出泵输出。
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